CC BY
50
повышенное содержание в нефти приводит к увеличению расхода сорбентов для ее удаления с поверхности воды.
Выявлено, что поглощение нефти при локализации и ликвидации разливов на поверхности воды и льда предлагаемым гидрофобным материалом сводится не только к процессу поверхностной адсорбции. При очистке тонких молекулярных пленок нефти и нефтепродуктов происходит процесс сгущения нефти, прилипание олеофильных частиц (опилок) друг к другу. Образуется все более вязкая плотная масса, утолщенный слой которой растет по высоте по мере поглощения нефти и перемешивания волнами.
Образованный утолщенный слой вязкой консистенции (относительно начального пленочного слоя) легко собирается механическим путем, то есть самым дешевым способом. При применении же, например, гидрофобных порошковых материалов вязкость суспензии и толщина ее слоя увеличивается незначительно, что затрудняет собираемость нефти механическим способом.
Предложенное в больших количествах дешевое сырье позволит решить проблему недорогих и эффективных гидрофобных сорбентов для тонкой очистки воды и льда от нефти и нефтепродуктов. К тому же некоторое количество нефти может быть возвращено путем отжима нефтепоглощающего сорбента (до 10
Применение опилок в качестве сорбента поможет решить проблему их утилизации. В большинстве случаев на крупных лесоперерабатывающих предприятиях их вывозят в какой-нибудь огромный котлован и, чтобы избавиться от них, поджигают. Такой метод отрицательно сказывается на населении прилегающих районов, так как такое скопление влажных опилок долго тлеет и смог распространяется на многие километры.
После использования сорбента можно применить безотходную технологию его утилизации - сжигание. После очищения нефтешламов от его парафинистой части полученный силикатно-глиняный остаток можно использовать в качестве строительного материала, например для отсыпки дорог или приготовления бетонной смеси.
В целом можно сделать вывод, что влияние окружающей среды на производство работ по разработке нефтяных месторождений на шельфе и на море требует применения специальных технологических решений и соблюдения повышенных мер безопасности при освоении арктических месторождений.
Применение древесных опилок с увеличенной гидрофобностью при помощи парафинов из нефтешламов поможет до-очистить воду до питьевой кондиции.
Статья поступила 27.03.2015 г.
отжимов).
Библиографический список
4. Техника и технология локализации и ликвидации ава-
1. Справочник бурового мастера: учеб.-прак. пособие: в 2-х т. / под общей ред. В.П. Овчиникова. М.: «Инфра-Инженерия», 2006. Т. 2. 608 с.
2. Борисов Р.В. Морские буровые установки. СПб: «Судостроение», 2003. Ч. 1. 534 с.
3. Павленко В.И. Экостандарт для Баренца // Нефть России. 2012. № 4. С. 71-77.
рийных разливов нефти и нефтепродуктов: справочник / под ред. И.А. Мерициди. СПб.: НПО «Профессионал», 2005, 2007. 914 с.
5. Пушмин П.С., Романов Г.Р. Проблемы промывки наклонно-направленных скважин // Геология, поиски и разведка рудных месторождений. Известия Сиб. отд. РАЕН. ИРГТУ, 2014, № 3. С 56-60.
УДК 622:621.311.004.18
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В УСЛОВИЯХ ПЕРЕХОДА АК «АЛРОСА» НА ПОДЗЕМНЫЙ СПОСОБ ОТРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
© Д.Х. Ильбульдин1, Г.Н. Степанов2
Институт «Якутнипроалмаз» АК «АЛРОСА» (ОАО)
678175, Россия, Республика Саха (Якутия), г. Мирный, ул. Ленина, 39.
Лабораторией нормативов и экономики горного оборудования института «Якутнипроалмаз» выполнен сравнительный анализ затрат и структуры энергетических ресурсов при открытом и подземном способах разработки коренных месторождений алмазов АК «АЛРОСА» в Западной Якутии. Определены удельные расходы энергоресурсов на добычу 1 т руды. Результаты исследований могут быть использованы при принятии управленческих решений по вопросам освоения новых месторождений: обосновании потребности в энергоресурсах, выборе способа разработки месторождения - технико-экономическом обосновании и разработке проекта. Ключевые слова: карьер; рудник; энергозатраты; условное топливо; сжатый воздух.
1 Ильбульдин Давлят Хурматович, заведующий лабораторией нормативов и экономики горного оборудования, тел.: 89248736666, e-mail: [email protected]
Ilbuldin Davliat, Head of the Laboratory of Standards and Mining Equipment Economy, tel.: 89248736666, e-mail: [email protected]
2Степанов Григорий Николаевич, инженер первой категории лаборатории нормативов и экономики горного оборудования, тел.: 89248749761, e-mail: [email protected]
Stepanov Grigory, 1-st Category Engineer of the Laboratory of Standards and Mining Equipment Economy, tel.: 89248749761, e-mail: [email protected]
ENERGY-SAVING UNDER CONDITIONS OF ALROSA OJSC TRANSITION TO UNDERGROUND METHOD OF DEPOSIT DEVELOPMENT D.Kh. Ilbuldin, G.N. Stepanov
Yakutniproalmaz Institute of ALROSA OJSC,
39 Lenin St., Mirny, Sakha Republic (Yakutia), 678175, Russia.
The Laboratory of Standards and Mining Equipment Economy of Yakutniproalmaz Institute has performed a comparative analysis of costs and the structure of energy resources in the open-cut and underground mining of the primary deposit of diamonds of ALROSA OJSC in Western Yakutia. The specific energy consumption for the production of 1 ton of ore is determined. The research results can be used in decision-making when developing new fields: for energy needs justification, when choosing the method of field development including feasibility study and development of the project. Keywords: open pit; mine; energy consumption; standard fuel; compressed air.
Алмазодобывающая акционерная компания «АЛРОСА» (ОАО) (далее - Компания) занимает первое место в мире на рынке алмазов по числу карат добываемых драгоценных камней, по величине денежной прибыли и по объёмам горных работ для их добычи. При разработке коренных месторождений алмазов используются взрывчатые вещества, электроэнергия, природный газ, требуется большое количество горнотранспортного, шахтного и буровзрывного оборудования, потребляющего дизельное топливо, что приводит к значительным расходам энергоресурсов. В связи с этим, энергосбережение является важной задачей, от результатов её решения зависит место Компании в ряду передовых предприятий отрасли в мире, успех программ развития, уровень жизни её работников.
В последнее десятилетие Компания осуществляет планомерный переход на подземный способ добычи алмазов в связи с тем, что происходит исчерпание запасов для открытой разработки коренных месторождений Якутии. На заседании Правления Компании поднят вопрос об уровне энергоэффективности ведения горных работ при подземном способе добычи алмазов, в сравнении с открытым способом. Решение данного вопроса, предполагающее комплексное обследование горных участков Компании на предмет энергопотребления основных фондов, помимо чисто информационной цели, преследует следующие:
- выявление причин, приводящих к энергетическим потерям;
- разработка эффективных мероприятий и, далее, в целом - программы по энергосбережению;
- разработка плана по внедрению и реализации мероприятий, результатом которых должна стать существенная экономия энергоресурсов.
Такое обследование было выполнено лабораторией нормативов и экономики горного оборудования института «Якутнипроалмаз».
На начальном этапе работы при первичном анализе цехов Компании были выявлены энергоёмкие участки открытых и подземных горных работ:
- при открытой добыче - карьеры «Комсомольский», «Юбилейный» Айхальского горнообогатительного комбината (ГОК) и карьер «Нюрбин-ский» Нюрбинского ГОКа;
- при подземной добыче - рудники «Мир», «Интернациональный» Мирнинского ГОКа и рудник «Ай-хал» Айхальского ГОКа.
Энергозатраты при добыче алмазов в карьерах
представляют собой расход энергоносителей на буровые и взрывные работы, экскавацию и транспортировку горной массы (руды, вскрыши и щебня), вспомогательные работы (освещение карьера, водоотлив), работу дорожно-строительного оборудования, бульдозерной техники на отвалах и внутри карьера. Карьерная техника, потребляющая энергоресурсы, состоит из электрических и гидравлических экскаваторов, фронтальных погрузчиков, буровых станков, карьерных автосамосвалов, бульдозеров, грейдеров, вахтовых автобусов.
Энергозатраты на подземном руднике представляют собой расход энергоносителей на добычу и транспортировку горной массы (руды и вскрышных пород), горно-подготовительные работы, работу компрессорной станции, вспомогательные работы (вентиляция, работа шахтно-подъемных механизмов, водоотлив, закладочные работы, подогрев воздуха, подготовка песка и щебня, утилизация нефти, дегазация). Горно-шахтное оборудование включает проходческие комбайны, погрузочно-доставочные машины, буровые установки, шахтные автосамосвалы, электровозы, перфораторы.
Сравнение объемов потребления дизельного топлива, электроэнергии, природного газа, взрывчатки при подземной и открытой добыче алмазов позволило оценить энергоэффективность отработки месторождений в подземных рудниках, по сравнению с карьерами. Для сопоставления энергетической ценности различных видов топлива и их суммарного учета применено понятие условного топлива. В качестве единицы условного топлива принято топливо, которое имеет теплоту сгорания, равную 7000 ккал/кг (29,3 МДж/кг -количество теплоты при сгорании 1 кг каменного угля). Зная теплотворную способность любого вида топлива, можно определить его эквивалент в условном топливе с единицей измерения - тонной условного топлива.
Для определения расхода энергоресурсов (mfmJ в тоннах условного топлива использована следующая формула:
ту.т= т ■ К, (1)
где m - расход рассматриваемого энергоносителя (т, м3, кВт. ч.); ^^ - коэффициент перевода в тонны условного топлива.
Данный коэффициент определяется по формуле
к„=~^~, (2) ■ Чут.
где ц - удельная теплота при сгорании единицы рассматриваемого энергоносителя, Дж; цуж - удельная теплота при сгорании условного топлива (qy.ro. = 29,3х106 Дж/кг).
Результаты расчётов коэффициентов перевода дизельного топлива, природного газа, электроэнергии
и взрывчатых веществ в условное топливо сведены в табл. 1.
Результаты обследований и сравнительного анализа расхода энергоресурсов при открытом и подземном способах добычи алмазов представлены на диаграммах (рис. 1, 2) и в табл. 2.
Таблица 1
Коэффициенты перевода в тонну условного топлива показателя теплоты _сгорания энергоносителя_
Наименование Единица измерения Теплота сгорания энер- Коэффициент перевода в
энергоносителя энергоносителя гоносителя, Дж тонну условного топлива
Дизельное топливо т 42,7х106 1,450
Природный газ м3 33,7х106 1, 15x10-3
Гранулотол т 3,7х106 0,126
Граммонит 79/21 т 4,291х106 0,146
Аммонит № 6ЖВ т 4,312х106 0,147
Аммонит АП-5ЖВ т 3,497х106 0,119
Эмульсолит ПА-20 т 3,3х106 0,113
Эмулин т 3,556х106 0,121
Ирегель т 3,03х106 0,103
Иремекс т 3,34х106 0,114
Электроэнергия кВт. ч 3,6х106 0,123х10-3
РасХОЯ змерг »ресурсов
18лбо5,| т у т
Разработка месторождений
открытым способом '
Разработка месторождении подземным способом
Рис. 1. Расход энергоресурсов и объем добычи при открытых и подземных горных работах за 3-летний период
Таблица 2
Затраты энергоресурсов на карьерах и рудниках при открытом и подземном
способах добычи алмазов
№ п/п Показатель Ед. изм. 2008 г. 2009 г. 2010 г. Суммарные энергозатраты за 3 года
1 Карьер «Нюрбинский» тут. 17 586 16 161 16 222 49 968
2 Карьер «Юбилейный» 42 134 26 604 35 249 103 987
3 Карьер «Комсомольский» 11 804 8 934 9 908 30 647
Итого: 184 602
4 Рудник «Айхал» 2 373 3 338 4 805 10 515
5 Рудник «Мир» 1 967 5 365 9 419 16 751
6 Рудник «Интернациональный» 14 961 12 317 11 253 38 530
Итого: 65 796
На карьерах Компании основным потребителем энергоёмких ресурсов является горнотранспортное оборудование, такое как:
- экскаваторы ЭКГ-15, ЭКГ-12,5, ЭКГ-10, ЭКГ-5А, Komatsu Demag H285S, Cat-5130, Cat-375,Cat-330, Cat-325BL, Cat-M332, Hitachi EX-300;
- погрузчики Dresser RS-570C, Cat-980F, Cat-988H, Cat-992G, Le Tourneau L-1100,
Le Tourneau L-950;
- буровые станки СБШ-250-МНА-32, СБШ-190/250-60, Tamrock D75KS, SKF Infinity, Ingersoll Rand DM-M2;
- бульдозеры Cat D9R, Komatsu D355A, Cat-834B, Cat-824, Т35.01.КБР-1;
- карьерные автосамосвалы Haulpak D510E, UnitRig MT3300, БелАЗ-75473, БелАЗ-75125, БелАЗ-754831, БелАЗ-751311, БелАЗ-75483, БелАЗ-75231, Cat-777.
На подземных рудниках Компании основными потребителями энергоёмких ресурсов является горношахтное и вспомогательное оборудование:
- горнопроходческие комбайны Voest Alpine Miner AM 75, AM 105;
- погрузочно-доставочные машины Atlas Copco EST6C, Atlas Copco ST14, Atlas Copco ST3,5, Atlas Copco ST700, Atlas Copco ST1010, Atlas Copco ST1030, Atlas Copco ST2D, Sandvik LH409E;
- шахтные самосвалы Atlas Copco MT2000, Atlas Copco MT2010;
- буровая установка Atlas Copco Boomer H281S;
- главный водоотлив, участковый водоотлив, шахтно-подъемные механизмы скипового и клетьевого стволов, главная вентиляторная установка, вентиляторы местного проветривания, освещение, газовые
калориферные установки для подогрева рудничного воздуха.
В исследовании использованы данные за трёхлетний период с 2008 по 2010 гг. На рассматриваемых месторождениях энергопотребление при открытых горных работах (ОГР) в 2,8 раза больше, чем при подземных. Но при этом объём добытой руды на ОГР в 17,5 раз больше. В результате удельный расход энергоресурсов для добычи одной тонны руды на ОГР меньше в 6,3 раза, чем при подземном способе, и составляет: при отработке карьерами - 4,7 т.у.т./тыс. т руды; при отработке подземными рудниками -29,5 т.у.т./тыс. т руды (рис. 2).
Одним из факторов превышения удельного расхода энергоресурсов при подземной добыче алмазов над удельным расходом при открытой добыче является то, что в период с 2008 по 2009 гг. подземные рудники «Айхал» и «Мир» работали не на полную мощность (период ввода объектов в эксплуатацию).
Следует отметить, что при работе рудников «Мир» и «Айхал» с планируемой проектной производительностью 1 000,0 тыс. т и 500,0 тыс. т соответственно предположительно произойдет незначительное увеличение энергозатрат и снижение удельного расхода топлива, который ориентировочно составит 18-20 т.у.т./тыс. т.
Многократное увеличение удельного расхода энергоресурсов при переходе на подземный способ отработки месторождений требует принятия мер по их оптимизации и экономии при использовании. Для разработки таких мер необходимо определить максимально используемый вид энергоносителя и в первую очередь на нём сосредоточить усилия.
Рис. 2. Средний удельный расход энергоресурсов при открытом и подземном способах отработки
месторождений за 3-летний период
На диаграммах, представленных на рис. 3 и 4, видно, что структура объёмов потребления энергоносителей различных видов кардинально меняется при переходе от открытых к подземным условиям горных работ. Снижается расход дизельного топлива с 91% до 15%, что объясняется отсутствием потребности в эксплуатации большого количества дизельных карьерных самосвалов и погрузочной техники. Вместе с тем расход электроэнергии возрастает с 5% до 30%. Добавляется энергоноситель природный газ, который в структуре занимает более половины (55%) от всех используемых энергоресурсов. Часть природного газа затрачивается на выработку тепла (отопление, горячее водоснабжение), часть - на выработку дополнительного объёма электроэнергии. Таким образом, основным энергоносителем, используемым при подземной добыче руды, является электроэнергия. Это объясняется тем, что условия разработки месторождений подземным способом не позволяют широко применять энергоносители (дизтопливо, газ, мазут и т.п.), которые при их использовании выделяют продукты сгорания. В связи с этим, электроэнергия становится незаменимой для эксплуатации оборудования и обеспечения условий труда рабочего персонала, занятого в технологическом процессе.
ричного энергоносителя. Последним является потенциальная энергия сжатого воздуха - экологически чистая энергия, необходимая в больших объёмах при подземных условиях работы для пневматических буровых станков, перфораторов, пил, отбойных молотков, подъёмных цилиндров, насосов. Для производства сжатого воздуха расходуется значительная часть (до трети всей используемой) электроэнергии.
На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы.
1. Удельные затраты энергоресурсов на добычу одной тонны руды при открытых горных работах меньше в 6,3 раза, чем при подземных.
2. Результаты исследований могут быть использованы при принятии управленческих решений по вопросам освоения новых месторождений: обосновании потребности в энергоресурсах, выборе способа разработки месторождения, технико-экономическом обосновании и разработке проекта.
3. Исходя из существенных объёмов потребления сжатого воздуха и значимости последнего при добыче руды подземным способом, целесообразно в первую очередь именно на экономии этого энергоносителя сосредоточить усилия по разработке соответствующих мероприятий, направленных на энергосбережение в
Рис. 3. Структура объемов потребления энергоносителей при открытых горных работах
Рис. 4. Структура объемов потребления энергоносителей при подземных горных работах
При подземной добыче руды электроэнергия применяется и как непосредственный источник питания для освещения, вентиляции, работы оборудования, так и в опосредованном виде для производства вто-
условиях перехода АК «АЛРОСА» на подземный способ разработки коренных месторождений алмазов.
Статья поступила 30.03.2015 г.
