CC BY
97
УДК 658.073:658.567.1
И. И. Минкина*, В. Е. Елизарьев, А. Ю. Белозерский
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125047, Москва, Миусская площадь, д. 9 * e-mail: ira7724066@yandex.ru
РАЗРАБОТКА ОБРАТНОЙ ЦЕПИ ПОСТАВОК ПО УТИЛИЗАЦИИ ПОТЕРЬ-ОТХОДОВ МАТЕРИАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ НА ПРЕДПРИЯТИИ ОАО «АПАТИТ»
Разработана «зеленая» цепь поставок по переработке отходов производства апатитового концентрата на ОАО «Апатит». Показано, что фосфогипс, который является побочным продуктом основного производства, возможно полностью возвращать в производственный цикл, осуществляя его рециклинг с целью дальнейшего извлечения из него редкоземельных металлов, тем самым способствуя сокращению отходов в отвалах обогатительных фабрик.
Ключевые слова: «зеленая» цепь поставок; рециклинг; апатитовый концентрат; редкоземельные металлы.
Перспективным источником сырья для извлечения редкоземельных металлов (РЗМ) в России является апатитовый концентрат, из которого РЗМ могут быть получены попутно при его переработке на удобрения. В апатитовых рудах месторождений Хибинского массива и Селигдарского месторождения в Республике Саха (Якутия) заключена основная доля промышленных запасов РЗМ при количественном соотношении большинства индивидуальных редкоземельных элементов (РЗЭ), близком к оптимальному в структуре потребления.
Апатитовый концентрат является наиболее эффективным источником РЗЭ, поскольку:
1. Существующие объемы переработки его на заводах минеральных удобрений в России (около 5 млн.) настолько велики, что могут обеспечить не только полное удовлетворение потребностей страны, но и экспорт РЗЭ материалов.
2. Для апатитового концентрата независимо от производства РЗЭ затрачены средства на добычу руды и получение концентрата и необходимы относительно небольшие вложения на выделение концентратов РЗЭ.
3. Накоплен большой объем знаний по выделению соединений РЗМ как при серно-, так и при азотнокислотной переработке апатита. Выделяемые концентраты могут содержать до 30 - 40% что не уступает ни одному из российских природных источников РЗМ.
4. Для выделения и переработки редкоземельных концентратов возможно частичное использование недогруженных производственных мощностей заводов по производству минеральных удобрений.
5. Выделяемые при переработке апатитового концентрата соединения РЗМ содержат мало
радиоактивных компонентов, что упрощает их дальнейшую переработку.
Отходами горного производства являются нетоксичные вскрышные и вмещающие горные породы. Объемы вывозки соответствуют плановым коэффициентам вскрыши на каждом карьере и составляют 38526,6 тыс. т. Из этого объема использовано для производства щебня 900 тыс. т для собственных нужд предприятия (в основном, для подсыпки карьерных автодорог).
Вскрыша представлена как скальными горными породами, так и моренными отложениями. Скальная вскрыша представлена разновидностями нефелиновых сиенитов: рисчорритами, уртитами, ийолитами.
Максимальный размер куска - 800-1000 мм. Содержание БЮ2 - до 50%, АЮ3 - до 22%, ТЮ2 -до 3%. Содержание P2O5 в забалансовых рудах составляет 2-4%.
В настоящее время только 3-4% вскрышных пород используются для получения щебня. Испытания показали пригодность пород вскрыши для производства тяжелых бетонов без ограничений. Принципиально породы вскрыши могут быть использованы при производстве нефелинового, сфенового и эгиринового концентратов, сырья для получения цемента и соды.
Правила экологической безопасности и техники безопасности при выемке, транспортировке и хранении вскрышных пород определены проектами и Едиными правилами техники безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом.
Редкоземельные металлы получают путем использования сернокислотной технологии извлечения РЗМ из фосфополугидрата (ФПГ).
Ежегодно вместе с ФПГ в отвалы попадает около 22000 тонн оксидов РЗМ. Технология комплексной утилизации ФПГ предусматривает не только извлечение РЗМ, но и очистку ФПГ от примесей фосфора и фтора до уровня, допускающего использование фосфогипса для производства строительных материалов и цемента.
Принимая во внимание огромный ресурсный потенциал Хибинской группы апатитовых месторождений - десятки миллионов тонн РЗМ в пересчете на оксиды, повышение глубины переработки этих руд с целью извлечения РЗМ является стратегической задачей.
Для решения задачи по уменьшению отходопотоков предлагается разработать «зеленую» цепь поставок, способную возвращать отходы, образующиеся в отвалах обогатительных фабрик, в производство на стадию флотации.
Зеленая цепь поставок (ЗЦП) представляет собой замкнутую цепь поставок, включающую замкнутый контур, образованный прямым материальным потоком (сырье, готовый продукт, ТЭР, комплектующие и т.д.), а также обратным материальным потоком от покупателя-потребителя к входу промышленного
предприятия, производящего требуемую продукцию, которая является
ресурсосберегающей и энергосберегающей экологически безопасной цепью поставок.
Существует несколько методов управления «зеленой» цепью поставок:
•экологическая сертификация; •предотвращение загрязнения; •осуществление обратной логистики. На рис. 1 представлена разработанная нами ЗЦП по переработке отходов производства апатитового концентрата (АК) на ОАО «Апатит». Достоинство этой обратной ЦП в том, что фосфогипс, который является побочным продуктом основного производства, возможно полностью возвращать в производственный цикл, осуществляя его рециклинг с целью дальнейшего извлечения из него РЗМ. Это приводит к отсутствию твердых отходов и жидких сбросов, так как все используемые в процессе извлечения РЗМ реагенты утилизируются в производстве удобрений - основной продукции технологического процесса. А выбросы в атмосферу вредных химических веществ (аммиака и азотной кислоты) после введения газоочистки минимальны.
Рис. 1. «Зеленая» ЦП по вторичной переработке отходов флотации при производстве апатитового концентрата
(ОАО «Апатит»)
Управление обратной цепью поставок призывает предприятие установить широкий комплекс таких действий, как руководящие межфирменные отношения и взаимно-функциональная интеграция, привлечение
двухстороннего потока материалов. В обратном потоке цепи поставок выделяют:
1. Повторное использование - это процесс накопления материалов, продуктов и компонентов, а также распределение или продажа
их после использования. Таким образом, максимальная ценность продукта снижается по сравнению с исходной и требуется дополнительная переработка.
2. Повторное производство (повторная переработка);
3. Повторный цикл (возврат к источнику первичного звена). Рециркуляция - процесс сбора использованной продукции, компонентов и/или материалов, разделение их (в случае необходимости) по типам материалов (например, специфические типы пластика, стекла и т. д.) и их повторная переработка в используемые продукты, компоненты и материалы. В этом случае, подлинность и функциональность исходного продукта утрачиваются.
Экологическая безопасность играет огромную роль в работе горнодобывающих предприятий. Управление отходами является важным направлением продвижения компаний к экологически надежному и устойчивому развитию. Деятельность в области управления отходами направлена, прежде всего, на защиту здоровья человека и окружающей среды от опасных эффектов, связанных со сбором, транспортировкой, переработкой, хранением и удалением отходов. Для решения этой задачи необходимо решить такие проблемы как предотвращение образования отходов; рециклинг и вторичное использование отходов; безопасное размещение неутилизируемых отходов.
Нами разработаны следующие рекомендации по устранению потерь и уменьшению нанесения экологического вреда окружающей среде применительно к предприятию ОАО «Апатит»:
1. Перейти на эмульсионные взрвывчатые вещества. Процесс производства апатитового концентрата начинается в карьерах с процесса взрывания горной массы, для которого на ОАО «Апатит» с давних пор используются взрывчатые вещества. Однако применяемые взрывчатые вещества не соответствуют современным требованиям техники безопасности и охраны окружающей среды, так как в качестве горючей добавки в данных взрывчатых веществах используется тротил, который из-за способности попадать в организм человека через неповрежденную кожу относится к высокоопасным веществам, вызывающим у людей заболевания печени, катаракту глаз и онкологические заболевания. К тому же в составе продуктов взрыва тротилосодержащих
взрывчатых веществ находится большое количество ядовитых газов (окись углерода и азота, а также углерод в виде сажи), загрязняющих атмосферу.
Кроме того, одним из основных компонентов применяемых на предприятии взрывчатых веществ является аммиачная селитра, которая растворяется в водных скважинах и вымывается грунтовыми водами. Затем
высокоминерализованный раствор через водоносные пласты попадает в водоемы, вызывая усиленное их цветение, и способствует возникновению различных заболеваний у людей и животных. Также огромное значение имеет тот факт, что используемые взрывчатые вещества имеют высокую рыночную цену.
Таким образом, современное производство, требования экологической безопасности диктуют необходимость перехода на новый вид используемых в производстве взрывчатых веществ.
Как показали испытания, эмульсионные взрывчатые вещества имеют неоспоримые преимущества: отличную водоустойчивость, возможность регулирования мощности путем изменения плотности, высокую безопасность в обращении, низкотоксичное газовыделение при взрыве (эмульсионные взрывчатые вещества при взрыве выделяют в 10 раз меньше газов по сравнению с тротилосодержащими веществами), что существенно снижает их негативное воздействие на окружающую среду. Кроме того, использование эмульсионных взрывчатых веществ способно исключить возможности совершения диверсий или несчастных случаев во время транспортировки, так как эмульсионное взрывчатое вещество как конечный "взрывной продукт" образуется только в заряженных скважинах, а компоненты взрывного вещества, перевозимые к месту проведения взрывов на специальных машинах, не являются взрывоопасными. И, наконец, самым весомым аргументом в пользу данного вида взрывчатых веществ является их доступная и дешевая сырьевая база.
2. Для наиболее эффективного использования апатитовой руды можно извлекать РЗМ из фосфогипса (побочного продукта основного производства) с помощью способа переработки фосфогипса для производства концентрата редкоземельных элементов (РЗЭ) и гипса.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет перерабатывать побочный продукт основного производства с целью получения оксидов РЗЭ и гипса, пригодного для строительной индустрии.
3. Необходимо размещать неутилизируемые отходы вдали от населенных пунктов и важнейших объектов жизнеобеспечения людей (водоемы, реки и т.д.).
Редкоземельные металлы обладают уникальными свойствами, что позволяет их использовать в различных сферах наукоемкой промышленности. Продукция на их основе весьма востребована, и многочисленные разработки по применению технологий извлечения РЗМ из сырьевых источников, выделению, очистке и применению редкоземельных элементов яркое тому подтверждение.
Реализация предложенной «зеленой» цепи поставок позволила бы обеспечить необходимую долю внутренних и экспортных потребностей сегодняшней России в редкоземельной продукции.
Предлагаемая «зеленая» цепь поставок и применяемая в ней технология использования фосфогипса позволит не только улучшить экологическую обстановку, но и получить продукцию, необходимую для различных отраслей промышленности: концентрат РЗЭ, высококачественный гипс.
Полученные редкоземельные металлы можно транспортировать всеми видами транспорта в герметичных контейнерах, преимущественно водным, ЖД и автотранспортом. Основными потребителями РЗМ являются Япония, США, Франция, Германия.
Минкина Ирина Игоревна - студентка 5-го курса кафедры Логистики и экономической информатики РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва
Елизарьев Валентин Егорович - д.э.н., профессор кафедры Логистики и экономической информатики РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва
Белозерский Андрей Юрьевич - д.э.н., профессор кафедры Логистики и экономической информатики РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва
Литература
1. Мешалкин В.П., Дови В.Г., Марсанич А. Стратегия управления логистическими цепями химической продукции и устойчивое развитие. - Москва/Генуя: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2003. - 542 с.
2. Мешалкин В.П. Ресурсоэнергоэффективные методы энергообеспечения и минимизации отходов нефтеперерабатывающих производств: основы теории и наилучшие практические результаты. -Москва/Генуя: Химия, 2010. - 393 с.
3. Косынкин В.Д., Селивановский А.К., Федулова Т.Т., Смирнов К.М. Комплексная переработка фосфогипса с получением химически осажденного мела, гипса и концентрата редкоземельных элементов // Цветные металлы. - 2012. - № 3. - С. 31-34.
4. Дороговцева А.А. Стратегия использования отходов производства химико-металлургического комплекса (на примере предприятий Вологодской области) // Российское предпринимательство. - 2005. - № 3 (63). - С. 89-95.
Minkina Irina Igorevna*, Elizar'ev Valentin Egorovich, Belozerskiy Andrey Yur'evich D.I. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia. * e-mail: ira7724066@yandex.ru
DEVELOPMENT OF THE RETURN SUPPLY CHAIN ON UTILIZATION OF LOSSES WASTE AT PUBLIC CORPORATION «APATITE»
Abstract
«Green» supply chain for processing the waste of apatite concentrate production for Public Corporation «Apatite» is developed. It is shown that it is possible to return a phosphite (a by-product of the main production) completely to production cycle (recycling) for the purpose of further extraction from it the are-earth metals, thereby promoting reducing waste in dumps of concentrating factories.
Key words: «green» supply chain; recycling; apatite concentrate; rare-earth metal
