1. Полезные ископаемые для строительной индустрии

Одной из важнейших, если не самой главной, задачей геологии, как отрасли деятельности человека, является поиски и разведка месторождений полезных ископаемых.

1.1. Понятие о полезных ископаемых и месторождениях

Полезное ископаемое – это природное скопление минералов в земной коре, которое может быть использовано для нужд человека. Скопление полезных ископаемых (минералов) образуют месторождения.

Месторождение – природное скопление полезного ископаемого, которое в количественном и качественном отношении может быть предметом промышленной разработки при данном состоянии техники и в данных экономических условиях.

По физическому состоянию все полезные ископаемые делятся на твердые(железо, медь, песок, уголь и т.д.),жидкие(нефть, вода) игазообразные(газ, пар).

Более употребительна другая классификация полезных ископаемых, согласно которой они подразделяются на металлические(черные, цветные, редкие и редкоземельные, радиоактивные),неметаллические(горно-химические, драгоценные и поделочные камни, строительные и применяемые при строительстве),горючие(твердые, жидкие, газообразные). Полностью классификация приведена на рисунке 1.

Любое месторождение полезного ископаемого характеризуется множеством показателей. Это и характер залегания полезной толщи (ее форма, глубина залегания), гидрогеологические и инженерно-геологические условия, его местонахождение, конъюнктура сырья на мировом рынке и т.д. Но главными характеристиками является два показателя – количество полезного ископаемого в месторождении – запасыи егосодержаниев единице объема (в руде). Для горючих и строительных полезных ископаемых понятие содержание не применяется (не имеет смысла).Руда– это горная порода, содержащая то или иное количество полезного ископаемого.

Содержание полезного ископаемого в месторождении измеряют в физических единицах: мг и г (для драгоценных металлов) на единицу массы (т) или объема (м 3 ); в % к массе руды (черные и цветные металлы); в каратах (драгоценные камни) на т.

Какие же это величины? Золото (Аu) – от 50−60 мг/т до 10−20 г/т. На Урале чаще всего содержания составляют от первых сотен мг до первых г на тонну. Железо (Fe) – 20−40 % содержания в руде (бурые железняки), 50−60 % до 80 % (магнетитовые руды). Медь (Сu) – первые %; хром-хромиты (Сr₂O₃) – 10−50 %, никель (Ni) – 0,5−2 %; редкие и редкоземельные металлы – десятые и сотые доли г/т, алмазы – десятые доликарата (карат – 0,2 г) – первые караты на т [2]. Приведем пример, на месторождении имеется 100 тыс. т медной руды с содержанием меди 4 %, т.е. самой меди будет (100 тыс.т х 4 %) : 100 % = 4 тыс.т.

Сам полезный компонент может присутствовать в горной породе как чистый элемент – Fe,Cu,Ni,Au,Pt, так и часто как оксид – хромиты (Сr₂O₃), бокситы (Аl₂O₃) и др.

Вторым важнейшим показателем месторождения является количество полезного ископаемого. Оно формализуется двумя понятиями – ресурсы и запасы (рисунок 2).

Полезные ископаемые

Металлические Неметаллические Горючие

драгоценные и поделочные камни

пески и песчано-гравийные смеси

гипс и ангидрит

Рисунок 1 Классификация полезных ископаемых

Количество полезного ископаемого

Ресурсы Запасы

Рисунок 2 − Оценка количества полезных ископаемых

В чем разница между ресурсами и запасами. Каждый символ – Р₁, Р₃, А, С₂и другие, носит названиекатегория. Как видно из самого наименования, ресурсы нечто более неопределенное понятие, запасы – более конкретное. Ресурсы, говорят еще прогнозные ресурсы,оцениваются, а запасы –подсчитываются, т.е. разница между ресурсами и запасами в степени изученности (разведанности) района предполагаемого месторождения.

Категория Р₃– учитывает лишьпотенциальную возможностьоткрытия месторождения, на основании геологических предпосылок по данным геологической съемки. Количественная оценка производится без привязки к конкретным объектам, по аналогии с площадями, где есть разведанные (действующие) месторождения.

Категория Р₂– учитываетвозможность обнаруженияна площади новых месторождений, где перспективность, наряду с данными геологической съемки, подтверждаются единичными выработками. Предположим, в пределах какого-то гранитного массива была пройдена канава, шурф, скважина и одна или ряд проб, отобранных из выработок, показали хорошие содержания в ней золота. Таким образом при оценке площади по категории Р₂мы уже рассматриваем более локальную площадь, чем по Р₃, опираясь при этом на фактические данные. Такое место, где была взята проба с хорошими содержаниями, называется рудопроявлением (перспективной площадью).

Категория Р₁– учитываетвозможность появленияновых рудных тел на рудопроявлениях. Для того, чтобы оценить площадь по этой категории, необходимо пересечь горной выработкой (скважиной, канавой) рудное тело. Таким образом, площадь потенциального месторождения еще больше сужается, локализуется. Когда имеется категория Р₁, а для некоторых видов полезных ископаемых и Р₂, можно говорить опромышленноминтересе к месторождению.

Теперь перейдем к запасам. Полная «формула» запасов месторождения, которое полностью разведано и готово к эксплуатации имеет такой вид: А+В+С₁+С₂. Справа налево более достоверные категории. Проще говоря, чем больше скважин и горных выработок (так называемая сеть выработок), отсюда больше количество отобранных проб руды для изучения, тем более высокая категория запасов.

Для каждого полезного ископаемого устанавливается своя сеть (густота – количество) выработок, для получения запасов по той или иной категории. Часть площади месторождения может быть разведана по категории С₂, часть по С₁и т.д. А все вместе дают выше приведенную «формулу» запасов.

При получении запасов, полученных в ходе геологического изучения (разведки) месторождения, начиная с категории С₂, для других видов полезных ископаемых С₁– можно обоснованно вести добычные работы, т.е. эксплуатировать месторождение. Строго говоря, применять терминместорождениеможно только при наличии в нем запасов начиная с категории С₂или С₁.

При разведке месторождения изучают и другие его параметры, так называемые горно-технические условия – гидрогеологические особенности (водопритоки в карьер, шахту, состав подземных вод), инженерно-геологические условия (устойчивость бортов карьеров, шахтных сооружений, возможность проявления физико-геологических процессов и пр.). Все параметры месторождения – запасы, содержания, горно-технические условия, обогатимость руды, схемы обогащения и добычи называются кондициямиместорождения.

Запасы полезных ископаемых измеряются главным образом в тоннах (твердые полезные ископаемые) и кубических метрах (газ, вода, некоторые виды строительных полезных ископаемых).

После получения всех вышеперечисленных данных о месторождении, материалы по его разведке представляются в Государственную комиссию по запасам, которая в настоящее время существует в каждом Федеральном округе РФ. Эта комиссия рассматривает все представленные материалы, оценивает их с точки достоверности, «правильности» проведения работ. В случае положительного рассмотрения этих данных, Государственная комиссия по запасам утверждаетзапасы месторождения. Только утвержденные запасы дают формальное право на эксплуатацию месторождения.

Для получения юридических прав на добычные работы необходимо получить лицензиюв Федеральном агентстве по недропользованию. Такие агентства, как представитель Министерства природных ресурсов, существуют в каждом Федеральном округе. Процесс получения реализуется через проведение конкурса или аукциона, объявленном вышеупомянутом агентством. Объявление публикуется в Федеральных и местных органах печати. В выдаваемой лицензии устанавливаются площадь отведенного участка, т.н. геологический и горный отводы, объем ежегодной добычи, требования к технологии, охрана природы, платежи в бюджеты всех уровней, требования по дальнейшему изучению и т.д., а также срок действия лицензии. Вся процедура лицензирования платная. Устанавливается разовый платеж за право участия в конкурсе или аукционе, а также плата за получение лицензии на право разведки и эксплуатации месторождения, так называемый бонус. Размеры этих платежей зависят от вида полезного ископаемого и размеров месторождения и колеблются от первых сотен тыс. руб. до десятков, а иногда и сотен, миллионов руб.

В ходе эксплуатации месторождения владелец его обязан ежегодно предоставлять информацию в местные надзорные геологические органы Министерства природных ресурсов РФ об объемах добычи («движения запасов»), полноте извлечения полезного компонента, данные об экологических мероприятиях и т.д. Таким образом, государство осуществляет контроль за рациональным использованием недр. Собственник также оплачивает налог на добычу полезного ископаемого. Размер его зависит от объема добычи и вида полезного ископаемого.

Все аспекты геологоразведочной и добычной деятельности, вопросов лицензирования и др., регламентируются «Законом о недрах» РФ.

Промышленность строительных материалов

Промышленность строительных материалов России – это важная отрасль, которая непосредственно связана со строительным комплексом. Основным назначением считается производство расходных материалов для возведения коммерческих и частных построек, а также для проведения ремонтных работ. В качестве основной сырьевой базы используются нерудные полезные ископаемые.

История отрасли

Строительство как отрасль начало развиваться в СССР в 30-х годах прошлого столетия. В этот период появляется большое количество кирпичных, цементных заводов, это становилось основой создания новых зданий и сооружений. Обработка металлов еще не получила должного развития, что являлось главной причиной отставания от более развитых стран.

В период Великой Отечественной войны индустрия переживает полный застой, но после победы развитие промышленного комплекса становится ключевым моментом. Требовалось восстанавливать разрушенные города, возводить новые объекты инфраструктуры, в том числе оборонного характера. Некоторые технологии переняты у немцев и других стран Европы. В период сталинских репрессий строительству отводилось также особая роль, появляется большое количество промышленных объектов.

К 60-м годам прошлого столетия промышленность строительных материалов выделилась в отдельную отрасль. К этому времени появилось большое количество заводов, строительство осуществлялась вблизи существенных залежей нерудных полезных ископаемых. Ярким примером считается Новороссийск, где была собрана практически вся цементная промышленность того времени.

В 70-90-х начали разрабатываться новые месторождения, открываться заводы, которые стали наследием современной Российской Федерации. Нынешний этап развития предполагает совмещение старых и новейших технологий для полноценного обеспечения отечественного государства строительными материалами высокого качества.

Назначение выпускаемой продукции и подотрасли

Перечень достаточно широкий. Предприятия предоставляют конечному потребителю более 200 наименований товаров без учета модификаций, моделей. Назначение специализированных изделий во многом определяется 15 подотраслями. Если их обобщить в группы по назначению, то получится следующее:

• Добыча и переработка базового строительного материала минерального происхождения. В эту категорию попадает песок, щебень, бутовый камень и наполнители различного типа. Продукция используется в качестве основных для более сложных товаров, для подсыпки участков, создания дорог или для ландшафтного дизайна. Считается самым популярным направлением в строительной индустрии, распространено по всей территории отечественного государства.
• Промышленное производство связующих материалов, куда попадают гипсовые, цементные и иные смеси. Основное назначение – создание прочного соединения между отдельными стеновыми блоками, монтажа отделки.
• Промышленное производство стеновых материалов – это блоки, панели, кирпич, а также кровельные товары. Широкая группа изделий, которые применяются для возведения объектов и сооружений различного типа. К кровельным относится обычная и битумная черепица, шифер, металлопрофиль.
• Промышленное производство по изготовлению отделочных материалов (плитка, мастика, линолеум, теплоизоляционные плиты). Рассматриваемое направление достаточно разнообразное, позволяет обустроить помещения или фасад здания, улучшить внешний вид и придать оптимальные функциональные свойства.
• Промышленное производство по созданию различных вспомогательных конструкций и элементов, куда попадает сборные железобетонные изделия, ж/б опоры.

Представленное деление считается условным, но в полной мере отражает направления, которые задействованы в промышленности строительных материалов.

Технология производства

Технология определяется в зависимости от особенностей подотрасли. В обобщенном виде производственный цикл включает следующие стадии:

• Добыча полезных ископаемых, смесей или нерудных материалов, которые проходят последующую очистку и обработку.
• Получение готового продукта или подготовка для дальнейшего производства посредством дробления, смешивания, просушивания и так далее.
• Формовка конечного продукта посредством химической, физической обработки. К примеру, формовка бетонных элементов.
• Контроль качества и проверка изделия на соответствие государственным или иным стандартам, нормативной документации.

Количество стадий определяется непосредственными особенностями сферы производственной деятельности. Вполне возможно, что для получения строительного материала достаточно использовать первый пункт.

Особенности географического расположения

Предприятия рассматриваемой отрасли равномерно размещены по всей территории Российской Федерации. Это связывается с двумя особенностями развития строительного комплекса: потребности в новых зданиях и сооружениях, в себестоимости. На размещение производителей также влияют следующие факторы:

• Природные климатические условия.
• Уровень экономического развития и технического оснащения региональной единицы.
• Научно-технический процесс как отдельной административной единицы, так и государства в целом.

В большинстве случаев открытие профильного предприятия осуществляется в неотъемлемой близости к источнику ресурсов. Это позволяет создавать оптимальные условия в отношении финансовых затрат на инвестирование и получение максимальных технико-экономических показателей.

Проблемы отрасли

Существует несколько основополагающих проблем, которые наблюдаются в отрасли. Вот основные из них:

• Проблематика импортозамещения. Далеко не все строительные материалы производятся на территории РФ. Это связывается с недостатком научно-технического развития или устаревания техники и технологий.
• Высокие затраты на выполнение производственного цикла. Современная промышленность отличается высокой энерго- и материалоемкостью. Это зачастую свидетельствует о невыгодности производства отдельных видов продукции, так как отсутствует спрос из-за дороговизны.
• Крайне низкое обновление производственных фондов, отсутствие прорывных технологий. За последние несколько лет развитие промышленности замедлилось. Это также связывается с недостатком научно-исследовательских и конструкторских работ.
• Экологические проблемы. Добыча полезных ископаемых часто не сопровождается рекультивацией земель. Это приводит к изменению природных ландшафтов, а также появления ряда техногенных проблем.

Достаточно часто отдельные товарные группы сопровождаются отставанием качества отечественной продукции от зарубежных аналогов. Для решения представленных проблем следует искать новые пути и средства, которые позволят удовлетворить потребность в растущих «аппетитах» строительной индустрии с сокращением себестоимости и увеличением качества.

Зарубежный опыт

Существует несколько трендов развития промышленности строительных материалов в мире:

• Диверсификация. Известные компании и корпорации объединяют предприятия индустрии в единый комплекс, что позволяет создавать разноплановые производства.
• Спрос на экологическую чистоту. Еще одним направлением развития считается отказ от химической отрасли. Высокой популярностью пользуются товары и изделия естественной обработки.
• Новые стандарты качества. Особое внимание развитию отрасли уделяет государство, которое тщательно следит за разработкой нормативной документации и стандартизацией. Это позволяет обеспечить промышленную безопасность, спрогнозировать срок службы эксплуатации конечного строения.

Также новейшей тенденцией развития промышленности считается использование современных технологий с полной автоматизацией. Это предполагает сокращение человеческого фактора и оптимизации себестоимости.

Наиболее известные производители

Как отмечалось ранее, на рынке представлено более 200 наименований изделий. В каждом направлении имеются лидеры производства:

(цемент);
• Щукинский цементный завод (цемент); (сухие смеси);
• Unis (сухие смеси); (блоки); (блоки);
• Монолит-бетон (блоки); (керамический камень); (керамический камень); (кирпич);
• «Вортынский кирпич» (кирпич); (теплоблок); (битумные кровельные материалы); (битумные кровельные материалы); (линолеум); (керамо-гранитная плитка);
• «Монолит Северо-Запад» (искусственный камень);
• «Алкотек» (отделка фасада); (обои).

Этот список гораздо шире, существует достаточно большое количество производителей, которые предлагают качественные товары в рассматриваемой отрасли. Также следует отметить, что в каждом регионе имеются крупные предприятия, которые обеспечивают коммерческих и частных лиц железобетонными изделиями. Концерны, которые занимаются производством цемента, часто располагают в собственном составе профильные организации.

Другие компании, работающие в данной отрасли, представлены в разделе Заводы строительных материалов.

Промышленность строительных материалов считается неотъемлемой частью строительного комплекса. Именно она снабжает специальными изделиями потребителей, обеспечивает возведение различных объектов. Несмотря на наличие множества проблемных моментов, отрасль старается идти в ногу со временем и следовать мировым трендам. Количество производителей позволяет в полной мере удовлетворить потребности в специализированной продукции.

Неметаллические полезные ископаемые – какие виды к ним относятся

Нерудные полезные ископаемые – ископаемые, которые не имеют в своем составе металла или его процентное содержание очень низкое. В мире очень большое количество подобного сырья спрятано в недрах земли, а количество сфер его применения колоссальное. Их используют в технической, строительной, ювелирной, химической промышленности и в металлургии. Исторически сложилось так, что из этой категории вынесли жидкости и газы, что также относятся к нерудным ископаемым, остались только твердые материалы, в составе которых нет металла.

Классификация нерудных полезных ископаемых

Неметаллические ископаемые очень разнородны, поэтому их чрезвычайно сложно распределить по группам, создавая единую классификацию. К ним относится горнорудное, химическое сырье, строительные материалы и поделочные камни (драгоценные, полудрагоценные).

Более детальную классификацию видов полезных ископаемых предложил ученый Н.И. Ерёмина, разделив их по областям применения. Сюда входят такие материалы, как:

• Стекольно-керамические;
• Химические;
• Агрохимические;
• Камни для изготовления украшений;
• Металлургические;
• Цементные;
• Технические;
• Пьезооптические;
• Теплоизоляционное сырье.

Человек использует неметаллические полезные ископаемые каждый день – поваренная соль, драгоценности, нитратные или фосфатные удобрения и тд. Благодаря добыче этого сырья стало возможно строительство домов, производство техники, лечение некоторых заболеваний, создание косметики.

Несмотря на огромное количество неметаллических полезных ископаемых, есть несколько материалов, без которых человеку было бы обходиться чрезвычайно сложно.

Самые распространенные неметаллические ископаемые

Песок – это сырье для производства стекла, строительный материал, он содержит в себе много органических соединений и используется в больших количествах по всей планете. Для его добычи роются песчаные карьеры, используется огромное количество оборудования. Это многофункциональное нерудное ископаемое, без которого невозможно было бы строить здания, создавать изделия из стекла, развиваться в области техники.

Еще одно неметаллическое полезное ископаемое, которое распространено в мире – глина. Она используется в строительстве, изготовлении посуды и лечебных целях. Некоторые виды используют как красители в текстильной и даже пищевой промышленности. Благодаря большой пластичности и вязкости, она отлично подходит для изготовления посуды, фарфоровых и фаянсовых изделий. Из-за минерального состава, зеленую, черную и белую глину используют для лечебных целей. Она обладает отличными противовоспалительными и асептическими свойствами.

Сейчас практически все дороги покрыты асфальтом, благодаря которому можно комфортно передвигаться. Но, мало кто знает, что это полезное ископаемое используется не только в автодоре, но и в производстве электротехники, резины, лаков для гидроизоляции. Нерудные месторождения асфальта были найдены на берегах Мертвого моря – это огромные глыбы хрупкого черного материала. Его пластичность достигается благодаря смешиванию с минеральными веществами.

Одним из самых широко использующихся неметаллических полезных ископаемых по праву можно назвать алмаз. Он применяется не только в ювелирном искусстве, но и в строительстве. Камень очень плотный, что позволяет использовать его для бурения скважин, обработки металлов, в качестве хирургических инструментов. Благодаря его использованию, человечество получило возможность исследовать недра земли максимально глубоко.

Сера – еще одно неметаллическое полезное ископаемое, получившее широкое применение в быту человека. Она используется в химическом производстве для создания серной кислоты. Соединения серы можно найти в головках спичек, но ее содержание в них только 4,5%. Благодаря этому материалу, были совершены тысячи научных открытий, что помогли ускорить технический прогресс человечества.

Интересные факты о неметаллических ископаемых

В природе существует уникальный нерудный минерал – обсидиан или вулканическое стекло. Оно использовалось еще за долго до изобретения стеклянных изделий в качестве сырья для первых хирургических инструментов. Они были прочными и надежными, их не нужно было постоянно затачивать, а благодаря асептическим свойствам риск заражения был немного меньше.

Торф – это распространенное горючее полезное ископаемое используется не только для того, чтобы отапливать помещения, но и оказалось прекрасным консервантом. Тела, которые находят в торфяных залежах, подверглись естественной мумификации, и являются ценностью для археологов. Благодаря сохраняющим свойствам торфа, можно в точности воспроизвести внешность человека. Также, в нем находили останки животных, которые вымерли тысячи лет назад, что является чрезвычайно важным для археологов.

В мире существует не только естественный алмаз. Его синтетический аналог намного прочнее, но имеет более низкую стоимость и используется только в промышленных целях. Плотность этой неметаллической руды обуславливается правильностью кристаллической решетки, что возможно воспроизвести в лабораторных условиях. В естественном минерале атомы углерода расположены более хаотично.

В Тринидаде расположено озеро естественного асфальта, который накапливается на его поверхности и застывает. По рассказам местных жителей, ходить по нему очень опасно, ведь некоторые места, которые еще день назад были твердыми, как камень, превращаются в жидкие, затягивающие колодцы. Здесь добывается огромное количество сырья для строительства дорожного покрытия и производства резины.

Природа создала уникальные материалы, которыми мы пользуемся каждый день. Невозможно представить свою жизнь без неметаллических полезных ископаемых. Ученые постоянно трудятся над созданием синтетических аналогов, ищут новые месторождения ценного сырья, ведь всем запасам приходит конец. Добыча неметаллических руд в больших масштабах может не только повлиять на сейсмическую активность, но и привести к изменениям экосистемы земли.

Источник https://studfile.net/preview/1865478/

Источник https://fabricators.ru/article/promyshlennost-stroitelnyh-materialov

Источник https://2cad.ru/blog/minerals/nemetallicheskie-poleznye-iskopaemye-kakie-vidy-k-nim-otnosyatsya/