Справочник по добыче и переработке нерудных материалов в Североамериканском регионе. Глава 1: Обзор отрасли

Популярный справочник по добыче и переработке нерудных строительных материалов «Pit & Quarry Operations Handbook» был издан впервые в далеком 1907 году. С тех пор справочник, в которых подробно описывается процесс добычи и производства нерудных строительных материалов, издавался много раз. Справочник используется производителями нерудных материалов Североамериканского региона для обучения новых сотрудников. Представленная в справочнике информация будет также полезна для всех, кто интересуется тем, что происходит в добывающей промышленности. Специализированное издание «Pit & Quarry» предоставило посетителям своего веб-сайта возможность читать онлайн-версию справочника. Онлайн-версия, созданная на основе печатного справочника, носит название «Pit & Quarry University» (Университет «Pit & Quarry») и состоит 14 глав.

Американские предприятия добывающей промышленности, производящие щебень, песок и гравий, являются поставщиками материалов, играющих исключительно важную роль в обеспечении качества жизни современного общества. Ведь без этих материалов практически невозможно строительство, ремонт или реконструкция современных сооружений. К сожалению, люди относительно мало знают об этой отрасли, в том числе и о том, что эта отрасль ежегодно поставляет около 2 миллиардов метрических тонн жизненно важных основных материалов, которые используются во всех секторах строительной промышленности: в жилищном строительстве, в строительстве коммерческой недвижимости, наземной транспортной инфраструктуры, в гражданском строительстве и для сохранения природы и окружающей среды.

Объем нерудных строительных материалов, произведенных в США в 2013 году, в денежном выражении составил около 17,7 млрд долларов США. Вклад предприятий американской добывающей промышленности в валовой внутренний продукт страны составил около 40 млрд долларов. Общая численность работников, занятых в этой отрасли в 2013 году составляла около 81 500 мужчин и женщин, работающих примерно на 10 000 предприятиях в Соединенных Штатах. И от щебеночной промышленности зависят еще десятки тысяч рабочих мест в отраслях, поставляющих для щебеночной промышленности машины, оборудование, услуги.

По данным исследования, проведенного по заказу Национальной ассоциации производителей щебня, песка и гравия США (National Stone, Sand and Gravel Association (NSSGA), каждый миллион тонн проданного заполнителя создает 19,5 рабочих мест, а каждый доллар произведенной продукции возвращает в экономику 1,58 долларов.

Интенсивный рост

Начиная с 1950-х годов в США наблюдается неуклонное увеличение производства нерудных строительных материалов и ускорение роста щебеночной отрасли. Основной причиной является высокий спрос на строительные материалы, порожденный интенсивным развитием пригородных районов и началом строительства Системы межштатных автомагистралей США после окончания второй мировой войны. Кроме того, заполнители занимают более 95 процентов объема асфальтобетонной смеси для дорожных покрытий и более 80 процентов объема бетонной смеси для устройства пешеходных тротуаров.

Исторически около 40 процентов рынка заполнителей для строительных материалов приходилось на дорожные и другие проекты, связанные с транспортировкой. Кроме дорожного строительства остальные 60 процентов были поровну разделены между жилищным строительством, строительством коммерческой недвижимости и других учрежденческих объектов. Эти пропорции несколько изменились во время Великой рецессии, которая началась в 2007 году и последствия которой сохраняются и сегодня. Доля рынка дорожного строительства сократилась примерно на 10 процентов, а остальные рынки соответственно выросли.

В 1960-х, 1970-х и 1980-х годах спрос на заполнители вырос из-за необходимости поддерживать и модернизировать федеральную систему автомагистралей и удовлетворять потребности растущего населения в наземных перевозках. Большую часть 1990-х и начало 2000-х годов характеризовались ростом компаний в отрасли, происходившим за счет приобретения мелких производителей более крупными компания и слияния компаний. Этот период знаменуется появлением транснациональных корпораций.

Совокупный объем производства заполнителей в 2006 году достиг рекордно высокого уровня и составил 3,09 млрд тонн щебня, песка и гравия. В денежном выражении это составило около 21 млрд долларов США. В то время общая численность работников, занятых в этой отрасли, составляла около 121 000 человек.

В 2007-2008 годах, с началом Великой рецессии, от экономического кризиса пострадала и щебеночная промышленность. В США резко упало производство нерудных строительных материалов, поскольку во многих районах страны фактически остановились все секторы строительной отрасли.

В период спада экономики, который продолжался с 2007 года по 2011 год, производителям, в целом, удалось удержаться на плаву. Некоторые производители выжили благодаря тому, что им удалось найти альтернативные варианты использования своей продукции. Некоторым пришлось сократить размеры предприятия или сократить производственный цикл.

Выход из рецессии предприятий добывающей промышленности дополнительно осложняла неспособность Конгресса США принять решение о повторном утверждении долгосрочной программы развития наземной транспортной инфраструктуры, которая включала федеральное финансирование строительства федеральной системы автомагистралей.

В 2009-2011 годах добывающая промышленность оставалась вялой. И только в 2012 году, когда экономика страны начала постепенно выходить из рецессии, добывающая промышленность начала оживать.

Щебень

На территории США осуществляет свою деятельность около 4000 добывающих предприятий с открытым способом разработки (карьерами) и около 90 добывающих предприятий с подземным способом добычи полезных ископаемых. Размеры этих предприятий варьируются от небольших с объемом производства менее 50 000 тонн нерудных материалов в год до крупных предприятий с годовым объемом производства более 10 миллионов тонн нерудной продукции. Единственный штат, в котором нет щебеночного производства, — это штат Делавэр. Но штат производит строительный песок и гравий, а щебень легко доступен из соседних штатов Мэриленд и Пенсильвания.

В карьерах, расположенных на территории США, добывают практически все основные виды горных пород, залегающие в земной коре: старые и молодые, твердые и мягкие, магматические и ледниковые горные породы; горные породы, состоящие из вулканического материала и горные породы, залегающие на морском дне; горные породы, содержащие скелетные останки микроскопических морских организмов, и горные породы, на которых остались следы динозавров. В карьерах можно найти все эти горные породы.

По своему происхождению горные породы делятся на три основные группы: магматические, осадочные и метаморфические. Для производства щебня можно использовать горные породы вулканического происхождения, осадочные и метаморфические породы. При этом они должны быть достаточно твердыми и прочными, чтобы соответствовать строгим требованиям, предъявляемым к строительным материалам. При добыче горной массы для производства щебня заданный объем горной породы получают путем контролируемого контурного взрывания.

Когда-то магматические породы существовали в расплавленном состоянии при очень высоких температурах, залегая на глубине десятков и сотен километров от дневной поверхности Земли. Расплавы поднимались вверх в областях меньшего давления, и, достигая поверхности Земли, остывали и затвердевали подобно тому, как охлаждается и замерзает вода, превращаясь в лед. Кристаллические зерна чистых минералов срастались друг с другом, образуя горную породу. Размер зерен указывает, как быстро остывал и затвердевал расплав.

Выделяют два типа горных пород вулканического происхождения: интрузивные и эффузивные. Интрузивные горные породы возникли в результате изливания природного расплава – магмы — в толще земной коры и медленной кристаллизации. Самой известной интрузивной горной породой является гранит. Эффузивные горные породы образовались в результате изливания магмы на поверхность Земли. Расплавленная порода на поверхности называется лавой. Зерна минералов в этом типе горных пород обычно слишком малы, чтобы их можно было различить невооруженным глазом.

Образование осадочных горных пород происходит менее драматично. Этот вид горных пород образуется в результате переотложения продуктов выветривания и разрушения минералов и горных пород на поверхности земли. Пески и ил накапливаются, образуя большие толщи, и в конечном итоге давление и химическая цементация превращают их в песчаники и аргиллиты. Осадочные породы — это не только эрозионный материал. Например, известняк образуется из образующегося в морской воде известкового ила и карбонатных останков морских организмов.

Метаморфические горные породы – любой тип горных пород, образовавшийся в толще земной коры в результате метаморфизма, т.е. изменения магматических, осадочных или метаморфических горных пород, подвергаемых воздействию высокой температуры, высокого давления и различных газовых и водных растворов. Метаморфизм не изменяет объемный химический состав породы, но производит новые минералы и текстуры. Мрамор — это обычная метаморфическая порода, образованная из известняка.

Продукты из дробленой породы, как правило, чрезвычайно тяжелые, и их транспортировка конечным потребителям может быть дорогостоящей. Вот почему отгрузка щебня осуществляется на расстояния, не превышающие в среднем 20–25 миль от места производства продукта. Карьеры, а также предприятия, выпускающие песчано-гравийную продукцию, зачастую расположены недалеко от районов застройки, куда они поставляют свою продукцию.

Использование нерудных материалов

По имеющимся оценкам, от 70 до 85 процентов производимого щебня используется для строительства дорог, зданий и объектов социальной инфраструктуры. Остальное количество используется в сельском хозяйстве, в химической и металлургической промышленностях, а также в самых разнообразных специальных областях применения.

Эти сырьевые ресурсы незаменимы для поддержания жизнедеятельности городов и сельских районов и для их развития. По грубым подсчетам, для строительства одного нового дома требуется около 400 тонн заполнителей. Для возведения фундаментов, изготовления пескоблоков, производства кирпича, для приготовления строительного раствора, изготовления кровельной плитки и стеновых плит, везде в качестве основного ингредиента требуется заполнитель. А для строительства одной мили шоссе с четырехполосным движением требуется более 30 000 тонн щебня.

Нерудные полезные ископаемые нашли широкое применение в самых разных областях хозяйства. Они используются для строительства зданий и сооружений, производства бытовой техники, автомобилей, выработки электроэнергии, обеспечения связи и даже используются в современной медицине. Без нерудных материалов, который получают путем дробления горных пород, гравия, валунов, не было бы современных предметов первой необходимости, которые делают нашу жизнь безопасной, комфортной и продуктивной.

По мере того, как общество становилось все более сложным, нерудные материалы, получаемые путем дробления горных пород, стали играть все более важную жизнь в нашей жизни, что привело к резкому росту спроса на них. По данным образовательной коалиции Minerals Education Coalition, которая занимается экологическим просвещением и информированием по вопросам, связанным с добычей и использованием полезных ископаемых, ежегодное потребление первично добытых нерудных материалов на душу населения в США составляет в среднем 17 332 кг (в том числе свыше 6 895 кг щебня, песка и гравия). И хотя большинство людей знают, где купить то, что им нужно, они редко знают, откуда все это взялось, и даже не задумываются об этом.

Каждый год в стране добывается и перерабатывается огромное количество нерудных материалов, из которых потом производят косметику, лекарства, гигиенические наполнители для кошачьего туалета, мыло, пластик, минеральные удобрения, кирпич и строительные материалы, автомобильные шины, обои, клей, керамические изделия и многие другие предметы первой необходимости.

Щебень становится все чаще важнейшим средством реализации мер по защите окружающей среды. В программах борьбы с эрозией щебень используется для того, чтобы предотвратить засорение водных путей осадочными отложениями. Службы централизованного водоснабжения и водоотведения используют щебень и песок в системах фильтрации. Энергоснабжающие предприятия используют известняковый щебень для снижения выбросов диоксида серы в атмосферу, который являются причины кислотных дождей.

С учетом того, что добычу и производство нерудных материалов целесообразнее размещать поближе к потребителям этой продукции, карьеры и предприятия по добыче и поставке этих материалов располагаются на территории городских окраин, где высокая конкуренция за незастроенные участки, и где ведутся интенсивные работы по застройке территории.

Вот несколько примеров нерудных полезных ископаемых, которые используется в США практически ежедневно:

• Боксит– горная порода природного происхождения, в состав которой входят гидрооксиды алюминия и минералы в виде примесей. Данный вид горной породы играет важную роль в производстве огнеупоров, керамических изделий, цемента и ингибиторов горения.
• Полевые шпаты– наиболее распространенные породообразующие минералы вулканических горных пород, встречаются в многочисленных формах и смесях. Полевые шпаты используются в производстве керамики, гончарных изделий, электроизоляторов, стекла и латексного наполнителя.
• Гранит– магматическая горная порода, широко распространенная в континентальной земной коре. Эта горная порода будет требоваться в огромных количествах для строительства аэропортов, дорожных сетей и ключевых строительных проектов и в будущем. Гранит используется при строительстве дорог, школ, больниц, церквей, домов и других современных объектов строительства.
• Каолин– белая глина, состоящая из минерала каолинита, известна также как «китайская глина». Каолин представляет собой алюмосиликат белого цвета, широко используемый для производства красок, огнеупоров, пластмассы, сантехники, стекловолокна, клеев, керамики и резиновых изделий.
• Известняк– осадочная горная порода, состоящая преимущественно из карбоната кальция в виде кристаллов кальцита. Известняковые горные породы составляют около 15 процентов осадочного слоя земной коры. Этот минерал является основным строительным материалом, используемым в дорожно-строительной отрасли, а также основным материалом, из которого изготавливают заполнители, цемент, известь и камень для строительных работ.
• Слюды – группа минералов, имеющих слоистую структуру. Встречаются во множестве форм водных алюмосиликатов сложного химического состава, имеющих разные физические свойства. Слюды используются в косметике и электронике, в цементах и герметиках, а также в растворах для бурения нефтяных скважин.
• Песок– рыхлая осадочная порода с размером зерен от 0,02 до 2,0 мм. Песок является одним из основных элементов, используемых в качестве заполнителя в бетонных покрытиях из портландцемента, в строительном растворе, штукатурке и других строительных материалах. Он также используется при производстве стекла и стекловолокна, песколовок, в ландшафтном дизайне и как абразив для очистки зданий и сооружений.
• Сланцы– метаморфические горные породы, состоящие из широкого разнообразия глин и других мелкозернистых горных пород. Сланцы используются при производстве кирпича, дренажных труб, глазурованных керамических труб, каменной плитки, плитки для дымовых труб, водосточных труб, глиняной посуды, керамических изделий и кровельной черепицы.

Песок и гравий являются широко распространенными нерудными материалами, возникающими в результате эрозионного воздействия воды, ветра и льда. Кремнезем, основной компонент песка, является вторым по распространенности элементом в земной коре после кислорода. В отличие от щебня, который является результатом искусственного процесса, отложения песка и гравия обычно присутствуют на дне водоемов и рек, под толщей воды, а также на горных хребтах и холмах, где наносы гравия и песка были образованы отступающими ледниками и непрерывно подвергались воздействию эрозионных процессов.

В своем естественном состоянии песок и гравий представляют собой рыхлые горные породы, которые легко поддаются переработке. Поскольку эти горные породы состоят из зерен разного размера, они легко уплотняются, сохраняя при этом хорошие дренажные свойства. Это делает их предпочтительным материалом для строительства насыпей и использования в качестве основания дорожной одежды и других сооружений.

В сочетании с вяжущим на основе портландцемента, песок и гравий становятся основным ингредиентом такого строительного материала как бетон, обеспечивая его необычайную прочность и долговечность независимо от того, используется ли бетон в форме бетонного раствора, укладывается с помощью опалубки, или поставляется в виде изготовленных на заводе сборных изделий, например, труб, блоков или других конструктивных элементов. Если речь идет об асфальтобетоне, песок и гравий становятся заполнителем, — основным компонентом асфальтобетонной смеси, которая широко применяется для обустройства дорожных покрытий.

Хотя в качестве заполнителя могут использоваться и некоторые другие материалы, для этой цели чаще всего используются песок и гравий. В некоторых регионах США песок и гравий являются единственными экономически целесообразными видами заполнителей. Как природный материал, состоящий из зерен горных пород, они являются ценными нерудными полезными ископаемыми там, где их залежи расположены относительно недалеко от тех мест, где могут потребоваться заполнители для широкого спектра применения.

Предприятия добывающей промышленности

В настоящее время карьеры и предприятия по добыче и поставке нерудных материалов, как правило, принимают активное участие в жизни своих общин, входят в состав окружных советов и участвуют в деловых и образовательных программах. Имея давние традиции приверженности интересам своих общин и являясь добросовестными землепользователями, ответственные производители нерудных материалов знают законы, регулирующие деятельность отрасли, и соблюдают их. Деятельность предприятий добывающей промышленности контролируют федеральные агентства, агентства отдельных штатов и местные агентства для обеспечения соблюдения предприятиями требований по технике безопасности и предотвращения нанесения вреда окружающей среде. Зачастую, для осуществления деятельности по добыче и производству нерудных материалов производители должны получить десятки разрешений.

С начала 1990-х годов рекультивация почвы для следующего использования предприятиями-производителями нерудных материалов стала неотъемлемой частью текущего плана по организации работ таких предприятий. Теперь в большинстве штатов к производителям нерудных материалов предъявляется требование восстановить свойства почвы или даже сделать свойства почвы лучше, чем те свойства, которые почва имела до начала карьерных работ. Реализация плана по рекультивации почвы обычно начинается с началом эксплуатации карьера, при этом особое внимание уделяется таким программам, как развитие среды обитания диких животных и растений и контурная обработка почвы.

Результатом успешной рекультивации земель как правило является появление в стране природных заповедников, общественных парков и водоемов, полей для игры в гольф, жилых кварталов и торговых центров.

Современные методы ведения горных работ основаны на самых последних достижениях в области технологии. Для разработки наиболее эффективных методов добычи полезных ископаемых, необходимых для производства высококачественного щебня, повсеместно используются компьютерные технологии. Компьютерные технологии также становятся неотъемлемой частью проектирования взрывных работ в карьерах, гарантируя минимальный уровень шума и сейсмических колебаний от взрывов. По мере развития технологий все больше и больше операций на карьерах становится автоматизированным, и работой оборудования можно управлять удаленно, сидя перед компьютером.

Производители нерудных материалов сохраняют твердую и непоколебимую приверженность обеспечению безопасности и охране труда на рабочих местах. Каждая компания обязана соблюдать в полном объеме строгие федеральные нормы, нормы, принятые на уровне отдельных штатов, и местные нормы по технике безопасности и охране труда. Программы подготовки по вопросам техники безопасности и охраны труда помогают воспитать квалифицированные рабочие кадры, способные распознавать, анализировать и избегать опасностей, связанных с производством щебня и дробленых нерудных материалов.

Производители осознают, что ресурсы Земли ограничены и, чтобы сохранить потенциал качества жизни для будущих поколений, бережное отношение к окружающей среде необходимо уже сегодня. С этой целью производители не только должны выполнять все установленные нормативные требования по охране окружающей среды, но и там, где это возможно, работать лучше, чем того требуют законы и нормативные акты.

При разработке планов по использованию земель после завершения горнодобычных работ производители работают с руководителями общин и объединениями граждан. Эти планы учитывают интересы общин, потому что это приведет к повышению стоимости земли.

Последние достижения в области электронных технологий сделали возможным проектирование установок для производства заполнителей, способных обеспечить соблюдение всех нормативных требований. Что еще более важно, основной причиной, по которой производители заполнителей были вынуждены принять на вооружение современные технологии, была абсолютная необходимость найти точки соприкосновения с общинами, на территории которых размещались добывающие предприятия.

Территориальные общины

Добыча и производство нерудных материалов означает использование земель промышленного назначения. Но быстрый рост городов и развитие пригородный районов, ставшее возможным благодаря доступу к нерудным строительным материалам, ставит сложные задачи перед каждым предприятием. Прежде чем компания сможет начать производство, она должна выполнить обширные требования, предъявляемые к таким предприятиям, включая подготовку и согласование комплексные планы землепользования и выполнение принятых норм и постановлений о зонировании и использовании земель.

Общины заинтересованы в том, чтобы предприятие по добыче и поставке нерудных строительных материалов располагалось как можно ближе к строительным объектам потребителей. По этой причине предприятия добывающей промышленности оказались расположенными в районах с растущей плотностью застройки. В результате этого, за последние 30 лет были достигнуты значительные успехи в планировании и облагораживании площадок предприятий добывающей промышленности.

Поскольку плотность населения на территориях вокруг карьерных и шахтных площадок растет даже в сельской местности, растет пристальное внимание к деятельности горнодобывающих предприятий. Поскольку в процесс вовлекается больше людей, горнодобывающие предприятия более тщательно прорабатывают свои планы с учетом интересов всех сторон.

Прогрессивно настроенные общины понимают, что с запретом на добычу и производство нерудных материалов на их территории спрос на строительные материалы не исчезнет и конфликт интересов, связанный с добычей и производством нерудных полезных ископаемых, не разрешится. Такой запрет просто создаст другой набор проблем из-за увеличения количества грузовых транспортных средств, доставляющих строительные материалы из более отдаленных районов. Доставка из более отдаленных районов означает больше грузовиков, больший расход топлива, больший износ дорог и больше конфликтов с использованием городских земель, потому что объекты строительства, на которые поставляются строительные материалы, остаются в городской черте.

Вместо того, чтобы запрещать деятельность добывающих предприятий в районах городской застройки, общины участвуют в разработке норм функционирования добывающих и перерабатывающих предприятий и планов рекультивации земель. Такое партнерство поможет решить конфликт интересов как в настоящее время, так и в будущем.

Добывающие предприятия конкурирует с другими сторонами за право закрепить за собой определенные участки земли, на которых имеются возможности добывать и производить качественные нерудные материалы, а совокупные запасы нерудных полезных ископаемых на таких участках достаточные для возврата капитальных инвестиций, необходимых для организации производства. В такой конкурентной борьбе несколько штатов и общин, которые столкнулись на свой территории с серьезной нехваткой нерудных полезных ископаемых, разработали политику и законодательство, защищающие ресурсы, чтобы сохранить их для будущих поколений.

Опыт предприятий в обеспечении возможности добычи и производства нерудных материалов не всегда успешный. Отчасти это обусловлено тем, что часть населения убеждена, что предприятия добывающей промышленности наносят вред окружающей среде в ходе добычных работ и оставляют после себя нарушенные земли.

Тем не менее, программы по восстановлению земель и мероприятия по экологическому контролю, которые инициируются производителями нерудных материалов, могут служить примером того, как достичь согласия с общинами, на территории которых они расположены. Успех этих производителей обусловлен двумя важными факторами:

• Использованием усовершенствованной технологии добычи и переработки материалов
• Предварительным проектированием карьера с учетом нового и продуктивного использования объектов и земель после завершения эксплуатации карьера.

Несмотря на все сложности, включая существование двух наборов требований, одни из которых содержатся в постановлениях о зонировании и использовании городских территорий, принятых местными органами самоуправления, а другие – в законах отдельных штатов, горнодобывающая промышленность продолжает бороться за право производить нерудные материалы. Указанные требования предусматривают необходимость получения разрешений на двух уровня. Требования часто расплывчаты в своих определениях. В отличие от других отраслей, разрешения, выдаваемые горнодобывающим предприятиям, часто имеют ограниченный срок действия и для их продления предусмотрены слишком сложные и дорогостоящие процедуры без гарантии того, что разрешения будут продлены.

Таким образом, строительство и запуск современного песчано-гравийного завода, требующие значительных капитальных вложений, становятся для будущего производителя рискованным предприятием. Тем не менее, производители нерудных материалов признают законные интересы общественности и потребность в эффективном экологическом контроле.

Тем не менее, предприятия горнодобывающей промышленности отличаются от других тем, что они закрываются после истощения месторождения. Чем дольше осуществляется добыча и переработка полезных ископаемый, тем короче оставшийся срок эксплуатации карьера или шахты. Таким образом, в отличие от большинства других видов использования промышленных земель, добыча и производство нерудных материалов, вносящие важный вклад в экономику, представляет собой временное использование земель.

Щебеночная промышленность находится в уникальной ситуации, поскольку связана с разработкой земель. В этой отрасли используется тяжелое землеройное оборудование и часто образуются большие объемы грунта, который не предназначены для поставки потребителям, поэтому используются для создания функциональных форм рельефа. Поскольку для извлечения нерудных полезных ископаемых сначала необходимо извлечь вскрышную породу, глину, ил, мелкозернистые материалы, возникает проблема погрузки, разгрузки и перемещения всего этого материала с помощью имеющегося оборудования таким образом, чтобы подготовить наиболее желательные земельные участки для разработки.

Сохранение экосистем

Считается, что в основе истинной заботы об окружающей среде лежит разумное использование природных ресурсов. Предприятия добывающей промышленности полностью разделяют эту позицию и, как арендаторы земель для добычи полезных ископаемых, признают свою ответственность за соблюдение принципов рационального использования природных ресурсов.

Тем не менее, любое предприятие добывающей промышленности может делать это только тогда, когда у него есть возможность осуществлять добычу полезных ископаемых природного происхождения в местах, удобных для удовлетворения потребностей общины. Учитывая размеры большинства предприятий по добыче и производству нерудных материалов, горные выработки, находящиеся под открытым небом, открывают широкие возможности для сохранения открытых пространств общего пользования, а также мест обитания диких животных, что приносит одинаковую пользу как для окружающей среды, так и для общины.

Задача сохранения дикой природы не является чем-то новым для карьерных площадок. Но часто тщательно продуманная, контролируемая программа по сохранению дикой природы может представлять огромную ценность для общины. Восстановление лесных массивов и лугов, использование сопутствующих культур для восстановления растительного покрова и альтернативные способы управления поверхностными стоками – это лишь несколько примеров.

Большая часть территорий карьерных и шахтных площадок просто простаивает или используется в качестве специальных санитарно-защитных зон или удерживается для будущей разработки. Эти неиспользуемые буферные зоны представляют собой возможности для создания и восстановления условий обитания, имеющих важное значение для дикой природы.

В то время как наибольшую экономическую выгоду приносят большие цельные земельные участки, изолированные участки и зеленые тропы, предназначенные для обитания и миграции диких животных, являются ценными с экологической точки зрения. Сотрудники горнодобывающих предприятий лично участвуют в таких программах. Для реализации таких проектов сотрудники добывающих и соседствующих предприятий объединяют свои усилия, чтобы внести свой личный вклад в охрану и поддержание дикой природы на своих промышленных площадках. На некоторых площадках типичными мероприятиями является посадка специальных видов растений, создание кормовых полей, обустройство мест для гнездования птиц, а также улучшение условий для обитания определенных объектов дикой природы.

На сегодняшний день существует множество уникальных примеров обустройства площадок и сбережения природы предприятиями добывающей промышленности, иллюстрирующих то, насколько успешно любое предприятие может «влиться» в общину во время освоения и разработки месторождения и после завершения добычных работ. В некоторых случаях планы по улучшению эстетического состояния площадки промышленного предприятия и снижению воздействия на окружающую среду могут быть включены в проект рекультивации нарушенных земель уже на этапе подготовительных работ для освоения месторождения. Существующие оперативные программы добывающих предприятий включают, как правило, благоустройство производственной площадки, включая улавливание загрязнений, контроль запыленности воздуха и уровня шума, благоустройство территории, разработку оптимальных маршрутов перемещения грузового автотранспорта и организацию специального въезда в карьер.

Многие ошеломляющие и неординарные результаты обустройства и облагораживания территории предприятий были достигнуты в ходе реализации программ по рекультивации нарушенных земель. В их число входят местные парки и парки отдельных штатов, заповедные зоны, эксклюзивные площадки для игры в гольф, жилые комплексы, бизнес-парки и участки первоклассной сельскохозяйственной земли.  Тщательное планирование вариантов последующего использования земель, арендованных добывающим предприятием с целью добычи полезных ископаемых, отвечает наилучшим интересам производителя по нескольким причинам. Самая главная причина заключается в том, что при восстановлении земель с повышением их народнохозяйственной ценности также повышается стоимость объекта.

Несмотря на то, что горнодобычные работы меняют, иногда коренным образом, форму поверхности земли, часто после изменения формы поверхности земельный участок представляет больший интерес и ценность, чем в первоначальном состоянии. Кроме того, некоторые другие виды землепользования дают возможность создавать новые, продуктивные места обитания диких животных, например, благодаря травяным болотам и водно-болотным угодьям, существующим на территории добывающего предприятия.

В прошлом репутация добывающей промышленности была несколько испорчена недостаточным вниманием вопросам защиты окружающей среды. Некоторые предприятия отрасли все еще не в полной мере осознают свою роль в формировании ландшафтов. Тем не менее, разработка месторождений полезных ископаемых является важной и неотъемлемой частью общего процесса формирования ландшафтов. Часто именно характеристики карьера превращаются в наиболее привлекательные и ценные особенности для использования территории после завершения разработки месторождения. Участки со сложным рельефом, вертикальные каменные стены, выход горных пород на дневную поверхность и, конечно же, пресноводные озера — это ландшафтные характеристики, которые востребованы и ценятся населением.

Предприятия добывающей промышленности США сохраняют твердую приверженность обязательствам по ведению своей деятельности с учетом интересов и потребностей соседствующих с ними общин. Обеспечивая рабочие места и уплачивая налоги в местные бюджеты, добывающие предприятия вносят свой вклад в развитие местных сообществ различными способами, включая производство строительного камня, строительство необходимых объектов инфраструктуры, уделяя время и жертвуя денежные средства профессиональным младшим лигам спортивных ассоциаций США.

Общины по всей стране заинтересованы в проектах добычи нерудных строительных материалов как надежном источнике благ сообщества. Аналогичным образом, производители нерудных строительных материалов заинтересованы в сохранении своей репутации «стражей» природы, общинных лидеров и производителей высококачественных строительных материалов для достижения успеха в удовлетворении сегодняшних и будущих потребностей общин.

Песок для фрекинга

Там, где добыча нефти или газа традиционными способами невозможна или малорентабельна, компании, занимающиеся бурением нефтяных и газовых скважин, применяют технологию гидравлического разрыва пласта (ГРП) или фрекинга. Применение этой технологии породило новый спрос на определенный тип заполнителя. Технология осуществления ГРП работает следующим образом: когда добыча газа или нефти из вертикального ствола скважины традиционными методами уже невозможна, буровые компании выполняют бурение горизонтально разветвленной скважины. Затем в пласт нагнетают технологическую жидкость под высоким давлением. На следующем этапе в жидкость добавляют расклинивающий агент – пропант, который распределяется в трещинах, сохраняя их в открытом состоянии после снятия давления и высвобождая природный газ или нефть.

Песок с полимерным покрытием по качеству на одну ступеньку ниже керамического пропанта. Это материал отечественного производства. Полимерное покрытие, придающее песку дополнительную механическую прочность и рабочие характеристики в скважине, также вызывает гнев экологов, которые утверждают, что используемые смолы загрязняют источники грунтовой и питьевой воды.

Наиболее распространенным пропантом является натуральный кварцевый песок, который по качеству делится на две основные категории. Наиболее востребованными являются пески категории «Ottawa Sand» или аналогичные пески. Пески такого качества обычно встречаются в северо-западной части США и в Канаде. В юго-западных штатах, таких как Техас и Арканзас, можно найти пески категории «Brady Sand», которые имеют более низкое качество.

Причина, по которой керамические пропанты имеют самую высокую цену за партию, заключается в том, что они лучше всего работают в скважине. Сферическая форма и высокая прочность на сжатие позволяют им глубоко проникать в трещины и удерживать их открытыми лучше, чем любой другой пропант. Они также имеют самую высокую проводимость, хорошо пропускают жидкости, позволяя легко откачивать нефть или газ.

Как и керамические пропанты, зерна песков «Ottawa Sand» также имеют сферическую форму и высокую механическую прочность, только в меньшей степени. Однако их запасы гораздо больше обширные. Висконсин, Миннесота и Иллинойс имеют огромные запасы этого песка. Эти пески также используются для производства пропантов с полимерным покрытием. Зерна песков «Brady Sand», несмотря на большие запасы и близость к местам бурения, не имеют такой же сферической формы, прочности на сжатие и проводимости как пески «Ottawa Sand».

В отличие от керамических пропантов и пропантов с полимерным покрытием, качество кварцевого песка для гидравлического разрыва пласта либо есть, либо нет — все дело в залежи. Форма, механическая прочность и проводимость должны быть подтверждены в специальных лабораториях.

Процесс получения песка для фрекинга

Как только производитель определит, что песок в залежах имеет необходимую форму и прочность, начинается настоящая работа. После того, как песок извлекли из из-под толщи почвы, его просеивают, чтобы отсеять слишком крупные и слишком мелкие зерна. Затем просеянный песок направляется на специальную установку для промывки, сортировки и сушки.

А размер, оказывается, действительно имеет значение.

«В целом в бизнесе, связанном с производством бетона и асфальта, вы имеете дело с таким широким разбегом размера зерен, через который, образно говоря, проедет даже автобус, — говорит Скотт О’Брайен. – Требования стандарта ASTM C 33 – не сложные для выполнения. Но когда вы смотрите на требования к песку для гидроразрыва … у вас должен быть очень узкий гранулометрический состав».

Для просеивания такого песка используются специальные сита, способные пропускать зерна размером 16 меш и задерживать зерна размером 30 меш, пропускать зерна размером 20 меш и задерживать зерна размером 40 меш, пропускать зерна размером 30 меш и задерживать зерна размером 50 меш, пропускать зерна размером 40 меш и задерживать зерна размером 70 меш, пропускать зерна размером 70 меш и задерживать зерна размером 140 меш.

Для сушки песка для ГРП требуется особый процесс сушки. Транспортировка песка для ГРП железнодорожным транспортом или грузовым автотранспортом также представляет определенные сложности, поскольку после сушки песок для ГРП необходимо поместить в цистерны или в что-то вроде цистерн, в которых между внутренней полостью и песком создается перепад давления, как при перевозке цемента.

«Вам понадобится пескомоечная установка для промывки песка, чтобы освободить песок от загрязнений и ненужных примесей, что делает песок более податливым при сушке в конце процесса переработки, — рассказывает Скотт О’Брайен. – Более важным этапом будет сушка и разделение песка на фракции путем просеивания. Гранулометрический состав песка для фрекинга настолько узкий, что у вас не получится выполнить фракционирование способом гидроклассификации. Для получения окатанного песка вам необходимо осушить песок, а затем подвергнуть обработке на сортировочной установке. Мы говорим не о тех установках грохочения, которые мы привыкли видеть на предприятиях щебеночной промышленности. Мы говорим о специальных ситах для просеивания песка, с помощью которых можно точно отделить мелкие фракции с узким гранулометрическим диапазоном. Это большие денежные затраты, и, возможно, это то, к чему производители обычного песка, которые сейчас работают в щебеночном бизнесе, не имеют никакого отношения».

Чтобы компенсировать сложность и стоимость переработки и транспортировки конечного продукта, появляются региональные центры переработки песка для ГРП. Здесь осуществляют добычу неочищенного песка, который сначала разделяют на фракции, а затем отправляют навалом на промывочную, сортировочную и сушильную установку, расположенную ближе к месту бурения нефтяных или газовых скважин. Такая организация работ будет особенно удобной в зимние месяцы, когда влажная переработка на севере страны становится чрезвычайно сложной.

Песок для фрекинга — это лишь один из специализированных продуктов. Вся отрасль, занимающаяся добычей и производством нерудных материалов, насчитывающая более 10 000 предприятий в Северной Америке, продолжает расти и развиваться для удовлетворения потребностей рынка.

Что такое песок для фрекинга?

Песок для фрекинга или гидравлического разрыва пласта (ГРП) обычно представляет собой крупнозернистый песок с высоким содержанием кремнезема. Как правило, это материал с фракциями 20/40, 40/70 или даже 100. Песок для ГРП с самым маленьким размером гранул – 100 меш – является наиболее распространенным типом песка, используемым для осуществления ГРП на одном из крупнейших месторождений сланцевого газа «Марселлус», который простирается на большей части Аппалачского каменноугольного бассейна на востоке США.

Передает Информационный портал Заполнители