ОСНОВЫ РЕСУРСОЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ по курсу выполняется реферат (с презентацией) форма отчетности – зачет. Азарова Светлана Валерьевна доцент кафедры ГЭГХ

Лекции – 16 ч. (8 лекций) Лабораторные занятия – 16 ч. Практические занятия – 32 ч. Форма отчетности – зачет Допуск к зачету: 1. Конспект лекций. 3 лекции пропустили – отработка в виде доп.реферата. 2. Выполненные и защищенные в срок ЛБ, ПР и контрольная работа в середине семестра. 3. Защита реферата с презентацией (на ЛБ). Автомат возможен при полном выполнении пунктов 1-3. Количество баллов в соответствии с календарным планом.

Цель дисциплины: овладение общетеоретическими знаниями о ресурсов эффективных технологиях природопользования. получение навыков и умений для грамотного формирования целостного представления о ресурсов эффективном потенциале планеты Земля и России.

Задачи: уяснить необходимость радикального повышения эффективности использования всех видов ресурсов планеты для сохранения человеческой цивилизации; подготовиться к решению проблемы повышения ресурсоэффективности на уровне профессиональной, общественной и личной жизни; приобрести базовые знания о видах ресурсов, их основных характеристиках, распределении и потреблении по странам и континентам и тенденциях их изменения во времени и пространстве;

понимать проблемы, связанные с неравномерным распределением и потреблением ресурсов; получить представление об оценке эффективности использования ресурсов разных видов и возможностях ее повышения; научиться анализировать жизненный цикл ресурсов и выявлять пути повышения РЭ; усвоить основные пути и методы управления эффективностью использования ресурсов и тенденцией их развития

Структура и содержание дисциплины Тема 1Ресурсы и ресурсоэффективность в современном обществе Тема 2Виды ресурсов, их характеристики, распределение и потребление. Водные, земельные, биологические (лесные) ресурсы. Ресурсы Мирового Океана. Тема 3Минерально-сырьевые и энергетические ресурсы. Методы обогащения и переработки минерального сырья Тема 4Комплексное освоение месторождений: твердых горючих ископаемых, торфа, руд черных и цветных металлов. Тема 5Возможности и пути радикального повышения эффективности использования ресурсов Основные аспекты безотходной технологии. Вторичные ресурсы

Лекция 1 Введение. Ресурсы и ресурсоэффективность в современном обществе

Ресурсы (по Реймерсу Н.Ф.) – любые источники и предпосылки получения необходи­мых людям материальных и духовных благ, которые можно реализовать при существующих технологиях и социально-экономических отношениях. Николай Фёдорович Реймерс ( ) советский зоолог, эколог, один из главных участников становления заповедного дела в СССР. Доктор биологических наук, профессор.

Ресурсо- эффективность «Ресурсы» «Эффективность»

Основные последствия нерационального использования природных ресурсов в нашей стране: 1)увеличение в РФ темпов замещения отечественных товаров импортными, ведущее к свертыванию многих, в том числе жизненно важных, видов национального производства; 2)рост зависимости от импорта в отраслях наукоемкого производства; 3)увеличение потребностей экономики в дополнительных сырьевых и энергетических ресурсах; 4)структурная деформация экономики в направлении свертывания наукоемких производств и увеличения доли материалоемких отраслей; 5)низкий уровень жизни населения.

РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ В КОНТЕКСТЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ (исторический очерк) История экологических кризисов и экологических революций

Экологический след ряда стран в гектарах на душу населения

Экологические кризисы и революции древнего человека первый в истории экологический (ресурсный) кризис – возникновение дефицита мясной пищи ответ человека на возникающий дисбаланс в системе «человек– биосфера» (т. е. на экологический кризис) - экологическая революция новые элементы: выжигание растительности для улучшения пастбищ диких животных и организация массовой охоты

Кризис Нехватка естественных продуктов питания живой природы Перепромысел крупных животных (мамонтов). Истощение ресурсов собирательства Орошаемое земледелие не справляется с производством пищи Истощение растительности как энергоисточника. Нехватка трудовых ресурсов Примитивные машины и способы получения энергии не справляются с удовлетворением потребностей общества Нехватка продукции и энергии для удовлетворения резко возросших потребностей общества Затруднения в функционировании экологических систем. Демографический кризис. Социальный кризис. Энергетический кризис. Революция Биотехническая революция Аграрная революция Вторая аграрная революция Начало использования минерального горючего Промышленная революция. Изобретение паровой машины. Начало машинного производства Научно-техническая революция Разработка и начало осуществления концепции устойчивого развития. Ресурсоэкологическое регулирование общественного прогресса.

В.И. Вернадский (1863–1945) – русский ученый, естествоиспытатель, мыслитель и общественный деятель. Академик Императорской Санкт-Петербургской академии наук, создатель учения о биосфере и ноосфере. Одним из первых предсказал современный глобальный экологический кризис В 1968 г. общественным деятелем, бизнесменом и финансистом Аурелио Печчеи был основан Римский клуб – неформальная организация выдающихся ученых, предпринимателей, государственных деятелей.

УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ – социально- экономическое развитие с целью обеспечения достойного уровня жизни современного поколения людей без ущерба для будущих поколений.

Природопользование - раздел естественных наук о природных объектах и явлениях, используемых человечеством. Это интегральная наука, находящаяся на стыке нескольких естественных наук: геологии, географии, геофизики, химии, биологии, истории, экологии и других. Экономика минерального сырья является синтезом экономических, геологических и горных наук

По­скольку природные ресурсы чрезвычайно разнообразны, а их ценность и методы разработки факторы экономические и технические, возникла необходимость формирования новой междисциплинарной науки, которая была бы посвящена различным аспектам природопользования и природным ресурсам и могла интегрировать технические, естественные и общественные науки. Такое научное направление и сам термин «природопользование» были предложены в конце 50-х гг. XX в. профессором Ростовского государственного университета Ю.Н. Куражковским. профессор, доктор биологических наук, почетный член РАЕН,

Марк Порций Катон ( гг. до н. э.) Природопользование молодая наука, но древнейшая отрасль человеческого знания!!! Основы рационального взаимодействия с биосферой закладывались еще в античный период. Марк Порций Катон ( гг. до н. э.) в книге «Земледелие» привел классификацию пахотных почв Древнего Рима и рассмотрел возможности улучшения их состояния (путем внесения органических удобрений и посева бобовых культур).

Были предприняты также попытки улучшить прилегающий к городам ландшафт с помощью складирования различных отходов. Например, в Древнем Риме твердыми отбросами укрепляли берега Тибра (с утрамбовкой мусора). В результате здесь появился холм Коллина-ди-Теста (Холм глиняных горшков), который порос в настоящее время деревьями и кустарниками.

Первые письменные законодательные акты по охране биосферы (в современном понимании) в России датируются Х-ХII вв. Так, уже в «Русской Правде» Ярослава Мудрого ограничивалась добыча зверей и птиц.

Ресурсоэффективные технологии – это технологии, приводящие к повышению эффективности использования ресурсов.

Систематизация ресурсов (по классической экономической теории) 1. Природные – потенциально пригодные для применения в производстве естественные силы и вещества 2. Материальные – природные и искусственные средства производства и потребления (предметы труда, сырье, основные и вспомогательные материалы) 3. Трудовые – население в трудоспособном возрасте 4. Финансовые – денежные средства, которые общество в состоянии выделить на организацию производства

Природные (естественные) : природные объек­ты и явления, используемые в настоящем, прошлом и будущем для прямого и непрямого потребления, способствующие созданию мате­риальных богатств, воспроизводству трудовых ресурсов, поддержанию условий существования человечества и повышающие качество жизни (ресурсы удобств, эстетические ресурсы, в том числе феномены приро­ды). РЕСУРСЫ МИНЕРАЛЬНЫЕ все пригодные для употребления вещественные составляющие литосферы, используемые в хозяйстве как минеральное сырье или источники энергии (рудные и нерудные ископа­емые, гидротермические источники и т. п.)

Классификации природных ресурсов (по Реймерсу Н.Ф.) 1. По источникам и местоположению 2. По темпам скорости исчерпания: Быстро - исчерпаемые ; медленно – неисчерпаемые (*минеральные ресурсы) 3. По возможности самовосстановления и культивирования: Возобновимые и невозобновимые (*растительность, вода; почва мин.богатства) 4. По темпам экономического восполнения (за счет поиска новых ис­точников или новых технологий изъятия): восполнимые и невосполнимые (*Топливно-энергетические мин.ресурсы-гидроэнергией; кислород, чистая вода) 5. По возможности замены одних ресурсов другими: заменимые и незаменимые (*металла пластмассой или керамикой; атмосферный кислород для дыхания)

Классификация природных ресурсов

Экономическая классификация полезных ископаемых и минерального сырья минеральное сырье по отношению к транспортным издержкам : сырье повсеместного размещения или общераспространенные полезные ископаемые (ubiquitous minerals); локализованное сырье из индивидуально расположенных месторождений (individual mine minerals). (Боярко, 2000)

минеральные виды полезных ископаемых по степени освоенности: традиционные полезные ископаемые (traditional minerals) относятся большинство основных видов минерального сырья, используемых потребителями для производства определенных товаров и услуг в течение продолжительного периода времени (десятки и сотни лет). нетрадиционные полезные ископаемые (unconventional minerals, alternative minerals) - новые минеральные виды, ранее не вовлекаемые в производство.

Большинство традиционных полезных ископаемых в недалеком прошлом также были нетрадиционными, а зачастую и экзотическими: например: алюминий в XIX веке считался редким драгоценным металлом, а урановые руды до 40-х годов – лишь сырьем для производства радиевой люминесцирующей краски. К появлению новых нетрадиционных источников сырья приводит открытие промышленных концентраций нового минерала или минерала, известного ранее лишь как акцессорного; новой парагенетической ассоциации промышленного минерала; новых полезных свойств у известного промышленного минерала.

Классификация основных видов полезных ископаемых I. Твердое топливно-энергетическое и химическое сырье 1. Каменный уголь – коксующийся, антрацит, энергетический 3. Бурый уголь и лигниты 2. Уран 4. Горючие сланцы 5. Торф II. Жидкое и газообразное топливно-энергетическое и химическое сырье 1. Нефть 2. Природный газ 3. Газовый конденсат 4. Попутный нефтяной газ III. Металлы 1. Черные металлы: Fe, Mn, Cr, Ti, V 2. Цветные металлы: Al, Mg, Cu, Pb. Zn, Ni, Co, Sn, W, Mo, Hg, Bi, Sb, As 3. Редкие металлы: Li, Be, Nb, Ta, Zr, РЗМ, Sr 4. Рассеянные элементы: Sc, Ga, Ge, Rb, Cz, Cd, In, Ta, Se, Te, Ga, Re 3. Благородные металлы: Au, Ag, Pt, Pd, Ir, Os, Ro, Ru 4. Радиоактивные металлы: Th, Ra

IV. Нерудное сырье для металлургии 1. Флюсы, известняки и др., карбонаты, плавиковый шпат 2. Огнеупоры: магнезиты, доломиты, огнеупорные глины, кварциты, графит, пирофиллит, формовочные пески 3. Высокоглиноземистое сырье: нефелиновые сиениты, алуниты, силлиманит, кианит, андалузит, диаспор V. Техническое сырье, драгоценные, полудрагоценные и поделочные камни 1. Абразивы: алмазы технические, корунд, топаз, гранат, кварц 2. Пьезооптическое сырье: пьезокварц, оптический кварц. исландский шпат, оптический флюорит 3. Тепло- и электроизоляционное сырье: асбест (хризотил-асбест и др.), тальк и тальковый камень, слюда (мусковит, флогопит, вермикульт) 4. Драгоценные и полудрагоценные камни: первого класса – алмаз, рубин, сапфир, изумруд, александрит и др.; второго класса – топаз, аквамарин, красный турмалин; третьего класса – благородные разности гранатов, кордиерита, кианита, эпидота, турмалина и др.; драгоценные камни органического происхождения (жемчуг, коралл, янтарь и др.)

V. Техническое сырье, драгоценные, полудрагоценные и поделочные камни 5. Поделочные камни: первого класса – нефрит, родонит, лазурит, малахит и др.; второго класса – агольматолит, обсидиан и др.; третьего класса – лабрадорит, мрамор, яшма и др.; Поделочные камни органического происхождения: мамонтовая кость, окаменелое дерево. 5. Сырье для каменного литья: диабазы, базальты и др. 6. Каменные кислотоупоры VI. Сырье для строительной индустрии 1. Строительные камни: стеновые (изверженные, осадочные, метаморфические горные породы), кровельные (сланцы и др.), дорожные (галька, гравий, щебень), бутовые 2.Облицовочныекамни:мраморы,граниты, лабрадориты и др. 3. Цементное сырье: мергели, известняки, глинистые сланцы, глины и др. 4. Наполнители бетона: щебень, песок и др. 5. Вяжущие материалы: мергели, известняки, глины гипс, ангидрит 6. Гидравлические добавки: трассы, пемза, диатомиты, трепел, опока, перлит и др. 7. Минеральные краски: мумия, охра, умбра 8.Стекольно-керамическое сырье: стекольные пески, полевой шпат, пегматиты, керамические глины, каолин

VII. Горнохимическое сырье 1. Химическое сырье: натрийсодержащие соли, сера, серный колчедан, сульфаты кальция, бария, алунит, карбонатное сырье 2. Агрономическое сырье: фосфориты, апатиты, калийные соли, бораты, глауконит, селитра, известняки VIII. Воды 1. Подземные воды: питьевые, технические, геотермальные, минеральные, бальнеологические (углекислые, сероводородные; радиоактивные и др.), соляные воды, нефтяные воды, содержащие бром, йод и др. 2. Поверхностные воды: озерные рассолы (рапа и др.), морские воды (как источник для получения магния и др.) 3. Минеральные грязи и илы IX. Газы 1. Азот 2. Углекислый газ 3. Инертные газы: гелий, неон, аргон, радон 4.Сероводород

С позиции гарантированного обеспечения государственных потребностей стран – производителей минерального сырья стратегическими и дефицитными видами ресурсов недр, наличие которых влияет на их национальную безопасность, обеспечивает основы их суверенитета, а также для выполнения обязательств по их международным договорам выделяется группа стратегических видов минерального сырья (resources strategic mineral), объемы добычи которых регулируются правительствами этих стран. Постановлением Правительства РФ 50-р от 16 января 1996 г. к стратегическим видам минерального сырья в Российской Федерации отнесены: нефть, природный газ, уран, марганец, хром, титан, бокситы, медь, никель, свинец, молибден, вольфрам, олово, цирконий, тантал, ниобий, кобальт, скандий, бериллий, сурьма, литий, германий, рений, редкие земли иттриевой группы, золото, серебро, платиноиды, алмазы, особо чистое кварцевое сырье.

Вспомним:

Одни и те же природные ресурсы в составе природных объектов могут выполнять различные функции. Например, лесные угодья могут использоваться:

Поэтому оценка природных объектов и в составе их природных ресурсов должна осуществляться с учетом всех выполняемых ими функций и возможных областей использования.

Виды товарной продукции из минерального сырья: Полезное ископаемое (газ, жидкость, руда или горная масса), непосредственно добытое из недр в природном виде или после обработки, придающий потребительские свойства и выполняемой на месте добычи (обезвоживание, деэмульсия и обессолевание нефти, сепарация газа, осветление и обеззараживание питьевых вод, для твердых продуктов: сортировка, отмывка, размол, распиловка, иногда – обжиг). Концентрат, полученный при обогащении добытого сырья и используемый как полуфабрикат для дальнейшей переработки в один или несколько товарных продуктов. Металл, кристаллосырье или иной минеральный продукт, которые при обогащении добытого сырья имеют товарный вид уже после первичной переработки. (Боярко Г.Ю., 2000)

Экономическая оценка природных ресурсов является составной частью экономических активов страны и производится с целью: эффективного управления природными ресурсами; учета стоимости природных ресурсов в составе экономических активов страны; обоснования стратегий, долгосрочных и среднесрочных планов социально-экономического развития Российской Федерации; решения всего комплекса вопросов, связанных с рациональным использованием природных ресурсов.

Экономической оценке подлежат: минеральные ресурсы (черные, цветные и редкие металлы, топливно-энергетические ископаемые ресурсы, неметаллические полезные ископаемые и др.); водные ресурсы; лесные ресурсы; земельные ресурсы как средства производства; биологические ресурсы (ресурсы животного мира); ООПТ и объекты; лечебно-оздоровительные и рекреационные ресурсы.

Управление природопользованием это мероприятия, осуществление которых позволяет изменить природные явления и процессы (усилить или ограничить их) в желательном для человека направлении.

Основные требования к управлению природопользованием: 1. Своевременность; 2. Эффективность и соответствие целям; 3. Адекватность управленческой формы; 4. Оптимальность; 5. Иерархичность; 6. Усиление желательных обратных связей;

7. Учет объективных ограничений природно- ресурсного и экономического потенциала; 8. Учет текущих реакций (необходимо знать положительные и отрицательные реакции системы на уже проведенные акции управления); 9. Целевая функция (направлено на достижение цели); 10. Естественность; 11. Адаптивность (способность изменить структуру и способы функционирования в соответствии с измененными внешними условиями и целями, учет всех экологических, экономических и социальных последствий; 12. Прогнозность.

Природопользование определяется как совокупность процессов взаимоотношения природы и человека. Объектом научного природопользования служит комплекс взаимоотношений между природными ресурсами, естественными условиями жизни общества и его социально- экономическим развитием. Предметом природопользования является оптимизация этих отношений, стремление к сохранению и воспроизводству среды жизнедеятельности человека.

Природопользование включает: извлечение и переработку природных ресурсов; использование и охрану природных условий; сохранение экологического баланса биосферы, что служит основой сохранения природно-ресурсного потенциала развития человека.

Природопользование может быть: А) прямым, когда имеет место непосредственное влияние человека на различные природные объекты (распашка земли, добыча полезных ископаемых и т.д.). При этом уменьшается объем природных ресурсов (восполнимых и невосполнимых). В данном случае человек может сопоставить свои расходы с запасами и регулировать этот процесс;

б) косвенным, когда воздействие человека на природу является следствием прямого природопользования (добыча полезных ископаемых – и, как следствие, разрушение плодородного слоя почвы; повышенный водозабор из водоемов – и, как следствие, разрушение берегов и ухудшение условий жизни рыб и т.д.). В этом случае многое вообще не удается предвидеть и регулировать, тем более что последствия проявляются не сразу, а через года или десятки лет.

Рациональное природопользование (по Н.Ф. Реймерсу) - это система деятельности, призванная обеспечить экономную эксплуатацию природных ресурсов и условий и наиболее эффективный режим их воспроизводства с учетом перспективных интересов развивающегося хозяйства и сохранения здоровья людей.

Правило «мягкого» управления природой когда управление природными процессами способно вызвать желательные природные цепные реакции без нарушения естественных процессов в экосистемах Жесткое техническое и техногенное воздействие и вмешательство в естественные процессы, их исправление путем коренного преобразования механизмов и систем природы (переброска рек, строительство плотин, сплошнолесосечные рубки и др.)

Правило неизбежных цепных реакций «жесткого» управления природой «жесткое» управление природными процессами как правило чревато цепными природными реакциями, значительная часть которых оказывается экологически, социально и экономически неприемлемой в длительном интервале времени. *изменение русла рек, орошение сухих степей, распашка огромных площадей целинных земель

ОСНОВНАЯ ТЕРМИНОЛОГИЯ Безотходная технология – система технологических, технических, экономических и организационных средств, направленных на максимальное использование минерального сырья, предусматривающая комплексную переработку сырья и утилизацию отходов с целью производства дополнительной продукции. Безотходная схема переработки сырья – это графическое изображение безотходной технологии.

Малоотходная технология – это то же, что и безотходная, но характеризуется частичным использованием отходов и незначительным ущербом, нанесенным окружающей среде. Комплексное использование сырья – это технология, обеспечивающая рентабельное получение из сырья продуктов, количество и номенклатура которых соответствует максимально возможному при современном уровне техники и экономики.

Ценные компоненты – это составляющие сырье компоненты, извлечение которых возможно и экономически целесообразно при современном уровне техники. Попутные компоненты – компоненты, не являющиеся ведущими при типизации руд или отходов технологических процессов, извлечение которых технологически возможно и экономически целесообразно при современном уровне техники. Отходы – остатки сырья, продуктов или полуфабрикатов, образующихся в процессе производства (отходы производства) или потребления (отходы потребления), не имеющие в данном виде потребительских свойств.

Вскрышные (вмещающие) породы – это горные породы, покрывающие (вмещающие) полезные ископаемые, выделяемые в отвалы при разработке месторождения. Утилизация отходов – это совокупность технологических процессов переработки, использования или размещения отходов производства товарной продукции, предотвращения их вредного влияния на ОС.

Вторичное сырье – отходы производства или потребления, заменяющие первичное сырье. Вторичные минеральные ресурсы – это минеральное сырье, содержащееся в отходах производства или потребления, переработка которого технологически возможна и экономически целесообразна для получения конечнойпродукции, эквивалентной по своим свойствам продукции из первичного минерального сырья.