Экономическая эффективность совершенствования процессов утилизации руд Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

ББК 33.3 УДК 622(470.6) Г 60

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ УТИЛИЗАЦИИ РУД

(Рецензирована)

Голик Владимир Иванович,

доктор технических наук, главный научный сотрудник Центра геофизических исследований Владикавказского научного центра РАН и Правительства Республики Северная Осетия-Алания. Тел.: (952) 839 45 99, e-mail: v.i.golik@mail.ru

Шульгатый Леонид Петрович,

доктор педагогических наук, профессор кафедры экономики Южного института менеджмента, г. Краснодар. Тел.: (861) 233 88 59, e-mail: rektor@uim.ru

Хетагурова Тамара Григорьевна,

кандидат экономических наук, доцент кафедры экономики Северо-Кавказского государственного технологического университета, г. Владикавказ. Тел.: (906) 494 28 32, e-mail: Khetagurva@rambler.ru

Шелкунова Татьяна Георгиевна,

кандидат экономических наук, доцент кафедры экономики Северо-Кавказского государственного технологического университета, г. Владикавказ. Тел.: (918) 823 98 83, e-mail: Helga-1888@mail.ru

Чельдиева Залина Казбековна,

кандидат экономических наук, доцент кафедры экономики Северо-Кавказского государственного технологического университета, г. Владикавказ. Тел.: (903) 483 68 67, e-mail: z.cheldieva2012@yandex.ru

Аннотация. Статья посвящена экономической оценке технологий получения товарной продукции при утилизации хвостов первичной переработки руд. Она поясняет концепцию развития механохимической технологии извлечения металлов путем выщелачивания в дезинтеграторе. Рассматривается теория и практика механохимического извлечения металлов из руд и дается экономическая оценка. Для расширения области применения рекомендуемой технологии, она должна совершенствоваться. Освещены проблемы повышения скорости и полноты извлечения металлов, оставшихся после первичной, приводится аргументация и научное описание новых методов интенсификации выщелачивания металлов в дезинтеграторе. Сущность вышеизложенного сводится к следующему: область применения прорывной технологии безотходного извлечения металлов из омертвленного убогого сырья может быть повышена путем использования новых и перспективных технологий, основанных на увеличении энергетики процессов. Основное внимание уделено методике определения эффективности новой технологии с получением экономических, экологических и стратегических преимуществ.

Ключевые слова: экономика, дезинтегратор, механохимия, активация, металл, сырье, утилизация, обогащение, затраты, прибыль.

ECONOMIC PERFORMANCE IMPROVEMENT PROCESS ORE RECYCLING

Shulgaty Leonid Petrovich,

doctor of pedagogical sciences, professor of Department of economy of the Southern institute of management, Krasnodar. Ph.: (861) 233 88 59, e-mail: rektor@uim.ru

Golik Vladimir Ivanovich,

doctor of Technical science, senior, researcher of the Center of Geophysical Research of the Vladikavkaz Russian Academy of Sciences scientific center and Government of the Republic Northern Ossetia-Alania. Ph.: (952) 839 45 99, e-mail: v.i.golik@mail.ru

Khetagurova Tamara Grigoryevna,

candidate of economic sciences, associate professor of Department of economy of the North Caucasian state technological university, Vladikavkaz. Ph.: (906) 494 28 32, e-mail: Khetagurva@rambler.ru

Shelkunova Tatyana Georgiyevna,

candidate of economic sciences, associate professor of Department of economy of the North Caucasian state technological university, Vladikavkaz. Ph.: (918) 823 98 83, e-mail: Helga-1888@mail.ru

Cheldiyeva Zalina Kazbekovna,

candidate of economic sciences, associate professor of Department of economy of the North Caucasian state technological university, Vladikavkaz. Ph.: (903) 483 68 67, e-mail: z.cheldieva2012@yandex.ru

Summary. The article is devoted to the economic evaluation of technologies for producing marketable products for disposal of tailings primary processing of ores. She explains the concept of the development of mechano-chemical technology of extraction of metals by leaching in a disintegrator. We consider the theory and practice of mechanochem-ical extraction of metals from ores and provides an economic assessment. To expand the scope of the recommended technologies, it needs to be improved. The problems of improving the speed and completeness of extraction of metals remaining after the primary, is the reasoning and scientific description of the new methods of intensification of metal leaching into the disintegrator. The essence of the above is the following: the scope of the breakthrough technology of waste-free extraction of metals from necrosis wretched raw materials can be improved by the use of new and emerging technologies, based on the increase of energy processes. Emphasis is placed on the method of determining the effectiveness of new technology to give economic, environmental and strategic advantages.

Keywords: Economy, a disintegrator, Mechanochemistry, activation, metal, raw materials, recycling, refining costs, profit.

Экономическая эффективность технологии определяется суммой положительных эффектов ее отдельных процессов в любом месте и в любое время. Оценка негативного влияния технологии раздельно по слагающим ущерб факторам не всегда адекватно описывает общую картину. Более достоверные результаты можно получить при одновременной оценке негативных факторов в атмосфере, гидросфере и литосфере, создающих синергетиче-ский эффект [1].

Горному производству уже 2 века принадлежит лидерство по нанесению ущерба окружающей среде, причем одним из наименее защищенных элементов является безопасность населения, проживающего в районе добычных работ.

Хвостохранилища горных предприятий расположены на участках, пересекаемых реками и их притоками. Например, хвостохранилища Садон-ского СЦК расположены на берегах рек, а до 1984 г. их просто сбрасывали в р. Ардон - приток р. Терек.

Любое хвостохранилище является территорией повышенного риска для жителей окрестностей. Так, в той же р. Ардон за счет загрязненных стоков концентрация свинца и цинка ниже хвостохранилища в 2 раза выше, чем до него.

Физико-химические процессы в массиве хво-стохранилищ со временем активизируются под влиянием кислорода воздуха, воды, водорода, хлора, сульфата железа и т.п. Различия в формах распределения элементов, формах миграции, устойчи-

вости комплексных соединении при меняющемся режиме рН, сорбционности минералами приводят к дифференциации близких по кристаллохимиче-ским свойствам минералов, а также к миграции минералов с фракционированием и осаждением.

Максимальное количество пыли в окрестностях хвостохранилищ образуется летом, когда испарение воды с поверхности хранилища не препятствует разносу активных частиц. Запыленность практически везде превышает ПДК (4мг/м3) в десятки раз.

В районе хвостохранилищ создаются аномалии техногенного происхождения протяженностью и шириной в километры, причем высокое содержание металлов в верхнем горизонте почв связано не с аккумуляцией гумуса, а с техногенным воздействием.

Между параметрами загрязненности и состоянием здоровья ее населения установлена корреляция. В районах локализации хвостохранилищ выражена тенденция ухудшения медико-демографических показателей - младенческой и общей смертности врожденных пороков развития, смертности населения от злокачественных опухолей и т.п. Прямыми следствиями влияния мышьяка, вольфрама, молибдена, сурьмы, свинца, цинка в несколько раз превышающих ПДК или фоновые значения являются молибденос, пневмокониоз, пылевой бронхит, ларингофарингиты, мочекаменная болезнь [2]. Между тем, при технико-экономическом обосновании технологий это обстоятельство не учитывается.

Из ложа хвостохранилища дренируют минерализованные растворы, свидетельствующие о недостаточной эффективности защитных мер, а конструкция хвостохранилищ не препятствует выносу растворов переливом во время дождей.

При оценке условий труда персонала в окр ест-ности хвостохранилища рекомендуются комплексные мониторинговые исследования с одновременным опробованием почв, растительности, поверхностных вод, поверхностихвостохранили-ща и пыли. Суммарный пооазатсль загртзнония I! районе хвостохранилищ дохтигаеа ЛХЯ, что весьма опасно для человека [3].

Обеспечить безопасные условия хранения хвостов способами традиционного облгощенио и металлургии, в том числе и онхоронением ваед-ох мн технологически, ни экон омиеесоиневозможпо,по-этому для реальной защиты населения необходимы безотходные технологии утилизации хвостов [4].

В истории техники известен обоснованный Й. Хинтом феномен изменения состояния вещества большой механической энергией в дезинтеграторе при обработке со скоростью удара 250 м/с. при ско-

рости ударов на порядок больше, чем в вибро- и шаровых мельницах и ускорении в миллионы раз превышающем ускорение свободного падения [5].

В силовых полях большой механической энергии дезинтеграторы не являются лишь помольными агрегатами, а еще и придают обрабатываемым веществам новые свойства, что придает веществам новые качества.

Промышленное использование дезинтегратора в горной практике впервые осуществлено на месторождении «Шокпак» (Северный Казахстан), где 10 лет эксплуатировалась установка ДУ-65, оборудованная 4- на 3-рядными роторами и двигателями мощностью 250 кВт. Материал активировали роторами с защитным слоем и само - футерующимися роторами. Установка располагалась в составе закладочного комплекса в трех уровнях с площадью основания 5-7 м [6].

Активация в дезинтеграторе обеспечивала приращение прочности на 25-30% больше, чем обработка в шаровой мельнице. Выход до 55 % активного класса в комбинации с вибро- мельницей увеличил выход до 70 %, что позволяло утилизируемым хвостам металлургии конкурировать с товарным цементом (рис.1).

Рисунок 1. Схема активации отходов:1- исходное сырье;

2- активированное сырье

Экономическийэффектдостигалсятем,чтоак-тивированный вдезинтеграторедоменный кислый шлак - отход металлургическогопроцесса заменил товарный цемент впроцессе приготовления твердеющих смесей для заполнения технологических пустот. Замена цемента объясняется генерацией фракций шлакакрупностью до 0,076 мм,объемко-торыхв хвостахобогащениядостигает80%.

Феноменактивации при обработке в дезинтеграторе подтверждается и в смежных отраслях[7]. Так, активация воды увеличивает рост растений на 30-40%, животных на 20%, рыб на 45-100%, повышает стойкость растений к экстремальным условиям на 20%, причем добавка активированной воды в

2

кчвичестве все^о лишь10 мл на 1 кг веса животных ведёт к дополнительному привесу ихна 20% при одинаковом птеачии и до.

Рсбоуамиученык Северто^виазско3 школы ч^К-Г^тока В.И. доказана перчпеитввноств том-(шнировании чрецессов м1наначескои оклиасции ч дезинуеграуортх инимичеотога вьпцеиаиивания [8].Выщелачивающий реагентподаекся ^]:^^%оскй орган дезинуеорауорт.где извлионние мекалтис в ртсувор чpoиcxчрртoпчоквeмeнрт с рае^нлеиием кртсталлов сзчире(;соккой Геагчксчв в трнщеоы брис.ч6

Рисунок2.Схема механохимической дквивакек нырьо: 1- исходное сырье; 2- реагент; е-моталлосонержан%Реостоое;

4-вторичные хвосты

При переработке хвостов обогащенияполиме-талловСадона, угля Российского Дввбаекн р[ зистых кварцитов КМА нсхнологособеспечивает извлечение до80%металлов отоороднвгк елдержа-ния в хвостах со снижениемостаточного содержания принеоднократной переработке доПДК[9].

Вовлечение в производство колоссальных минеральных ресурсов создает новую сырьевую базу для горнойпромышленностииизбавляетот необ-ходимостивовлеченияв эксплуатациюновыхме-сторождений, что особо актуально ввиду дефицита ряда металлов для обеспечения минеральной безопасности России.

Совершенствование процессов выщелачивания металлов в дезинтеграторе основывается на усилении слагающих его механо - химических компонент (табл.).

Для предотвращения слоалния зерер мятериа-ла в процессе активации наки^н е ог^олво^вккпео

ооедействуют вибрацией в горизовокльноы пллско-суи с подКлеооеанпем с колеканиями от ЗОол 1530 Ви; п]сй амплитудегоризонтальнов крлеОарил отО до 50 мм и амплитуде вертикальных подбрасыва-нийдо 30 мм(рис.З) [10].

—

2

Рисунок 3. Совершенствование механической компоненты процесса:1- вибраторы; 2- виброгасящая основа

Дополнительно к основным процессам хвосты соведшаюу еще и посеупауелнное даьженеа с поду срксу1ваничм, лишнюуск клзможньстл шлипаться междусобойиприлипать крабочимповерхностям, чуо 1^(^1^ы^ану^(Цфеовр^нс^иоо к^ртцес^сс, при

прочмх еа(рноеоиыо; условиох ырочнвкяо бмоннсв увеличноиется в^^ 30-^В09С.

Оффалкиооость извнеченик метавлов и^зхво-стов обогащения увеличивается, если перед подачей сырья в дезинтегратор хвосуы в смеси с элемен-тарнойсеройобработать раствором смеси серной и азотной кислот (рис.4) [11].

Рисунок 4. Совершенствование химической компоненты выщелачивания:1- закисленные хвосты; 2- металлосодержащий раствор;3-вторичныехвосты

Таблица 1

Направления совершенствованияпроцессоввыщелачиванияметалловвдезинтеграторе

Воздействия Цель совершенствования Способ осуществления

Механическое Увеличение поверхностиреагирования Повышениеимпульсоввибрации

Химическое Ускорениехимическихпроцессов Предварительная обработкарастворомкислот

Комбинированное Комплексное улучшение показателей Последующая обработка раствором кислот

1

Хвосты обогащения при с^нотни^е^^г^итир-дой фазы к жидкой 1:2 измельчают всмеси с элементарной серой в колич-стве т2% до срупносто 100% фракции 0,01 мм. Обр аЛоткосм есьюнислос осуществляют при массовом соотноштнктпослмт-них 2:1 до доведения показателя рНсо значскор1 л дальнейшим его повышением втечеотв 2чссол рсЗ.

В выщелачиваемой маете т^тзуюлся угилли-тели, которые переводят не окисленные уптоныя минералы металлов в легко вскрыеаемые нормы. Разрушенные соединения металлов переходят в растворимые комплексы. Экономические преимущества заключаются в ускореони щюцессл выщелачивания с минимизацией э есплузтвсионнып расе ходов и увеличении извлечения ммсаллое.

После выщелачивания в кепинте ирато-ов сыр ье укладывают в штабели, мМраб aлысеюи серной кислоты, промывают водой и исполнительно выщелачивают серной сислосыс кoиигюpa-цией 10-30 г/л. Последующее выщелач иеон и е о сур ществляют раствором сульфидотрчоксосунсрата натрия с концентрацией 10-20 г/л [10] .

За счет более глубоко й пч ораНстко сьруктюо-ных компонентов при увеличемнп иесoIЧIнли полезных компонентов снижается скн-нный н^архос рсагентое нс oыщeыaшииaне[с. Активиров^ши т дезинтесрссорн мсиcяпpoдoлжcют ысзв^в'^ь чпмв0)-ш^вще^соо о ыяй ие орнктнея з-во-чеииз

металлов по сравнению с обоим и с пмноВами в ьт-дельносны вслсдствив кмнюpеeгичeвкотр взеомоден-

- экoнoммпсcиaя сффентио ккзн- п]сы-цессов выщe-cучм0cнин xвocтoееpкднмыянной нсо реработки в дезинтеграторе состоит в том, что из уже извлеченного из недр с заесм-ямо сыиоя излсек еaчоcяоoыршсoе:oпичeccвн металла И..

В ра.лтахАгошкона М.И., нотмпеоЕ.А., Симн-иотсКА, ак от а у.А. н ^прио—икн ч ффлк-тивнoeтиoтpaбoтншенпcчтоcpaвшивaюceяыткaе а, тели пнлнуныыовлeФемия IIaоoенчеoктшпоуeрнa из ксдр^вто]^-! oпpeд;eлявтcлcкитношенинсзапиеяв мссмллос вконечнр- стадии разрабокии к запасам доначала ..к^ботки.

Потери пoыaофoш иcкoрcьмoеoyтитывaюосн кыc^сa^oпиыaиыo пе.немнр^'' из]зт[ыa-ae]] ой . епности. к этом сл^ае приловьио богазане pyдексpaоы но значительны, поэтому можно полабоба ерпбашь даже при извлечении из недр менеа [Р% абпасов. В большинстве случаев стоимость теряемых руд в расчетах эффективности не участвует. Ущерб от потерь полезного ископаемого учитывают вычитанием стоимости потерянных запасов:

' ' Цр - И - Цп

п

мь

иде ]к - тнпьылЬгРут.; Цр- до^ыми ценность, руб.; З зан°еты оо ирюизводсмао конмнного продета, руб.; Цн _ нотepлoи ря - син ч ср Ье ч^Т^^зЯ] р пор-рею пр чвeдeино;Ic врено на нKoизвoнетвa оoнеонoяo пре дт^а.

Поинвляющою чпгтв иотеыянтий ценности I5гIи со етр влесс oн[лнтсотннт-e прр трэдни; четкот неинологср чв ясты иopвкзооткр. Гет]и нaлычым ро е-мо жностл иxмгллизaцм рн

ро

с.

рв ре -к- р

п 1~Е )'

где Цв о кocвpaщeиI—о н к пoттит т^нновтьс ттне тoвaоноo пносркцмИ; ни6.;

мзеимиcся-к млиое;н иpeиeитиocДрпнcьимыми затратами на получение конечной продукции и молнотойи гиoуьзoгoниь извиoчeнныa на oеФе(yю пове-ит-сть руд:

И е р м нЦр -л- eeе0И2 "о —)

где З

ео

пр е ельно-допуст мые затраты на производство конечного продукта, руб.; КСИ -сквозной коэффициент извлеченияметалловв ко-нечныйпродук

Пол иcмИинктaoеник Т^:5^НиЛ-^Гиу ссТис-ная часть основных средств высвобождается, но возникает необходимость в дополнительных капитальных вложениях на сооружение объектов пг]Iepaбaтк:иияcтеcоот) о ын. Из^том

aовлереoтысв иозяйствер иый обонвт сяеиссвпо-иоллет плоyтюьоaклоииоeиaиyюиоиKыло ]-4] .

С yчeюоипoлнo'гы исиннсзовзния основиых н оборотных средств величина прибыли:

3 РП I Рр г -|

п м о_р 3 Пур ч п С 0 с + С 0 д ) Е е е ф]

где З - запасыруд, т;РП - потерянные руды,т; Рр - разубоженные руды, т; РВ - возвращенные из потерь запасы путем комбинированной активации, т; Пуд - удельная прибыль на 1 т металла, руб./т; С -на I т металл а пр и пр инотом в ар иазте аса^ б отки, рлО . ; Соб п на I т мвт арла хра апазееом варианте доработки, руб.; Еппф - норма отчисленийза пользование производственными фондами.

Экономическая эффективность добычи с ути-лиоaмиеe[ овосаав по мраачехимической теензло-бие [15]:

п

З т

>И

■ +

+ э„

тр

А

тр

Зв

Ае

Ак-г

(1-ЕУ

где П - прибыль от комбинирования технологий; Зтр - затраты на единицу металла прибазо-вой технологии, ден. ед.; Зв - затраты на единицу

металла при новой технологии, ден. ед.; Э - приведенные эксплуатационные и капитальные расходы базового варианта, ден. ед.; Э - приведенные эксплуатационные и капитальные расходы нового варианта, ден. ед.; Атр - годовой объем выпуска металлов по базовой технологии, ед.; Атр- годовой объем выпуска металлов по новой технологии, ед.; Ак - годовой объем выпуска металлов предприятием, ед.; r - коэффициент риска рыночных операций.

Комбинирование технологий обеспечивает увеличение производительности труда по конечному продукту, поскольку выщелачивание в дезинтеграторе подлежит полной автоматизации.

В условиях увеличения необходимости в металлах для удовлетворения растущих потребностей в минеральном сырье для промышленности и истощения пригодных для разработки запасов месторождений металлических руд комбинирование традиционных и новых технологий включает в производственный цикл некондиционные для традиционных технологий руды, что радикально сокращает потери запасов и избавляет от необходимости освоения новых месторождений [16].

Вовлечение в производство некондиционных для традиционных технологий ресурсов может стать приоритетным направлением выживания депрессивных горнодобывающих предприятий, пытающихся путем диверсификации производства выжить в условиях становления рыночных отношений в России.

Концепция радикальной утилизации отходов обогащения металлургии отвечает принципам взаимодействия Человека и биосферы в интересах устойчивого развития Земной цивилизации [1718].

ИСТОЧНИКИ:

1. Golik V.I., Khasheva Z.M., Economical Efficiency of Utilization of Allied Mining Enterprises Waste. // The Social Sciences Medwell Journals. - 2015. - 10 (5). P. 682-686.

2. Golik V.I., Komashchenko V.I., Drebenshtedt K.K. Mechanochemical technology of metals extraction from ore coal washer.// Mine Planning and Equipment Selection Proceedings of the 22nd MPES Conference. - Dresden, 2013. - P. 1047-1056.

3. Golik V.I., Komashchenko V.I., Razorenov Yu.I. Activation of Technogenic Resources l Disintegrators.В сборнике: Mine Planning and Equipment Selection Proceedings of the 22nd MPES Conference. - Dresden, 2013. - P. 1101-1106.

4. Golik V., Doolin A., Komissarova M., Doolin R. Evaluating the Effectiveness of Utilization of Mining Waste. International Business // Management Medwell Journals. - 2015. - 9 (5). - P.1993-5250.

5. Голик В.И. Природоохранные технологии разработки рудных месторождений. - М.: Инфра, 2014.

- 190 с.

6. Голик В.И., Комащенко В.И., Дребенштедт К. Охрана окружающей среды. - М., 2007. - 270 с.

7. Голик В.И., Пагиев К.Х. Наукоемкие технологии добычи металлов. Северо-Кавказский горно-металлургический институт (Государственный технологический университет). - Владикавказ, 1998.

- 510 с.

8. Ляшенко В.И. Природоохранные технологии освоения сложноструктурных месторождений полезных ископаемых // Маркшейдерский вестник.

- 2015. - № 1. - C.10-15.

9. Ляшенко В.И., Коваленко В.Н., Голик В.И., Габа-раев О.З. Бесцементная закладка на горных предприятиях. - М.: ЦНИИцветмет экономики и информации, 1992. - С.1- 95.

10. Голик В.И. Извлечение металлов из хвостов обогащения комбинированными методами активации. Обогащение руд. - 2010. - №5. - С. 38-40.

11. Голик В.И. Специальные способы разработки месторождений. Учебное пособие. Сер. Высшее образование: Бакалавриат. - М.: Инфра - М,2014. -132 с.

12. Голик В.И., Комащенко В.И., Заалишвили В.Б. Способ извлечения металлов из хвостов обогащения. Патент № 2011105254/02(007422) от 25 мая 2012.

13. Голик В.И., Комащенко В.И., Заалишвили В.Б. Способ извлечения металлов из хвостов обогащения. Патент № 2011105254/02(007423) от 1 июня 2012.

14. Голик В.И., Комащенко В.И., Заалишвили В.Б. Способ извлечения металлов из хвостов обогащения. Патент № 2011105254/02(007423) от 25 мая 2012.

15. Голик В.И., Комащенко В.И., Леонов И.В. Горное дело и окружающая среда. - М., 2011. -209 с.

16. Голик В.И., Вагин В.С. Проблемы использования природных ресурсов Южного федерального округа. учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки 650100 «Приклад. геология», по горно-геол. специальности / В.С. Вагин, В.И. Голик. Владикавказ, 2005. -191 с.

17. Гуриев Г.Т., Воробьев А.Е., Голик В.И. Человек и биосфера: устойчивое развитие. - Владикавказ, 2001. - 475 с.

18. Голик В.И., Ермоленко А.А., Лазовский В.Ф. Организационно-экономические проблемы использования природных ресурсов Южного Федерального округа. Учебное пособие. - Краснодар: ЮИМ, 2008. - 323 с.