CC BY
101
DOI: 10.26730/1999-4125-2017-6-13-24
УДК 622.27 1.3; 622.7.017
СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К РАЗВИТИЮ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ УГОЛЬНОЙ ПРОДУКЦИИ
SYSTEM APPROACH TO COAL PRODUCT QUALITY CONTROL
Фрейдина Елизавета Васильевна1,2
доктор техн. наук, профессор. E-mail: evfreydina@socio .pro Freydina Elizaveta V., D Sc(Eng), professor Ботвинник Александр Аронович2 канд. техн. наук, ст. науч. сотрудник. E-mail: [email protected] Botvinnik Alexandr A. Ph.D (Eng), senior researcher Дворникова Альбина Нафанаиловна2 канд. техн. наук, ст. науч. сотрудник. E-mail: [email protected] Dvornikova Albina N. Ph.D (Eng), senior researcher
Новосибирский государственный университет экономики и управления, ул. Каменская, 52, 630099, г. Новосибирск, Россия
Novosibirsk State University of Economics and Management, 52 Kamenskaya Street, Novosibirsk, 630099 Russia
2Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, Красный проспект, 54, 630091, г. Новосибирск, Россия
2Chinakal Institute of Mining, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, 54 Krasny prospect, Novosibirsk, 630091 Russia
Аннотация: Изложена эволюция понятия "качество ", определяющая модели и методы управления качеством продукции. Раскрыто влияние качества углей на экономику добывающего предприятия и потребителей углей — объектов энергетики и коксохимии. Представлена концепция экономики качества продукции. Рассмотрены экологические последствия, вызванные низким уровнем качества добываемых и используемых углей. Приведена функциональная модель системы управления окружающей средой.
Abstract: The evolution of the "quality" definition, governing the models and methods of product quality control, is presented. It is shown how quality of coal influences the economy of a mine and coal consumers— facilities ofpower engineering and coke chemistry. The concept of economics ofproduct quality is set forth. The ecological consequences due to the low quality of coal in use and production are discussed. Finally, the authors offer the functional model of the environment management system.
Ключевые слова: Качество, конкурентоспособность, тотальный менеджмент качества, стоимость качества, окружающая среда, экологические аспекты качества.
Keywords: Quality, competitive ability, total quality management, quality cost, environment, ecological aspects of quality
Международное энергетическое агентство (МЭА) прогнозирует рост мирового спроса на уголь в ближайшие пять лет до 5.64 млрд т. Уголь остается основой производства электроэнергии, занимая 35 % рынка. В России добыча угля в 2016 г. составила 385.7 млн т [1]. Экспортные поставки с 2011 г. показали рост до 40 % и составили 155 млн т обогащенного угля с зольностью 8 -10 %, что соизмеримо с внутренним потреблением рядовых углей. Важно также отметить, что качество углей является приоритетом в международной торговле.
Поскольку российские энергетические объекты, как правило, спроектированы и построены в
расчете на уголь с содержанием золы 15 - 20 %, а, например, объекты Омской области — до 40 % с поставками углей из определенных месторождений, то задача повышения качества не рассматривается ими как актуальная. Основное требование к качеству углей — стабилизация основных показателей: теплота сгорания рабочего топлива, содержание золы, выход летучих веществ, влажность. По коксующимся углям потребителями введено жесткое ограничение на содержание минеральных примесей на уровне 7 - 10 %, а также требование к стабилизации толщины пластического слоя.
Несмотря на низкий уровень требований отечественной энергетики к качеству потребляемых
углей, проблема совершенствования управления качеством при их добыче, как способа повышения эффективности использования минерально-сырьевого потенциала месторождений, является актуальной для современной горной промышленности.
Объяснение этому следующее. Качество рассматривается как экономическая категория, определяющая ценность производимой продукции. Качество углей оценивается и с позиции влияния на экологию окружающей среды. Рациональное использование запасов угля как невосполнимого минерального ресурса обусловливает необходимость управления его качеством.
"Качество" — фундаментальная научная категория, возникшая около 2 500 лет назад, развивается в XXI в. международными стандартами серии ISO 9000 (International Organization of Standardization). Эволюция понятия "качество" определяет развитие методологии и моделей управления качеством: от инспекции (Quality Inspection — QI) до тотального менеджмента качества (Total Quality Management — TQM). Современный деловой мир в контексте инновационного развития как основную парадигму выбрал "качество во всем". Следуя ей, в странах с высокотехнологичным уровнем производства (например, в Японии) осуществляется тотальный менеджмент качества, основанный на принципах: ноль дефектов в продукции, технологии, проекте, принятии решений, а также вовлечение всех сотрудников компании в процесс улучшения качества.
Традиционно оптимизация деятельности топливно-энергетического комплекса, включающей практику транспортирования на большие расстояния угольной массы, содержащей до 40 % пустой породы, а также ее переработку, приводящую к образованию отвалов на территории крупных и малых городов, осуществляется автономно по предприятиям. Необходимость замены этой устаревшей концепции, порождает постановку новой цели управления качеством добываемых и потребляемых углей отечественными промышленными объектами. В угольной промышленности парадигма "качество во всем" реализуется последовательностью: "качество добываемых углей - качество переработки - качество использования - качество окружающей среды - качество жизни человека на планете". Каждый из элементов этой цепочки вносит новые концепции, новые технологии и методы управления хозяйствующими субъектами.
В статье изложены три аспекта теории управления качеством: терминологический контекст как основа для развития методологии и моделей управления качеством, современная концепция экономики качества и экологические последствия от воздействия на окружающую среду потребле-
ния угольной продукции.
РАЗВИТИЕ ПОНЯТИЯ "КАЧЕСТВО"
Понятие "качество" впервые сформулировано древнегреческим ученым-энциклопедистом Аристотелем в трактате "Категории" как "определяющее видовое отличие сущности вещей" и отражающее наиболее существенные, закономерные связи и отношения реальной действительности и познания. Эволюция понятия "качество" [2, 3] представлена на рис. 1.
До 1996 г. в России понятие "качество" трактовалось согласно определению, данному в ГОСТ 15467-79 [4]: "качество — совокупность свойств продукции, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением". Начиная с 1996 г. принимаются национальные стандарты серии ISO 9000, где определение качества сформулировано так: "качество — совокупность характеристик объекта, относящихся к его способности удовлетворять установленные и предполагаемые потребности" и становится базовым для оценки продукции. Удовлетворенность потребителя определяется восприятием степени выполнения его требований.
На следующем этапе развития стандартов серии ISO 9000 созданы стандарты на систему менеджмента качества [6], где ключевые определения уточняются: "качество — степень соответствия присущих характеристик требованиям".
Определения качества в международных стандартах ISO 9000 версии 1996 и 2000 гг. соотносятся с целями разных стадий управления качеством продукции и услуг. Так, процессы планирования и формирования нового качества продукции осуществляют на стадии стратегического управления. Тогда все действия по этим процессам подчиняются тому, чтобы достичь цели, заложенной в определении качества по ISO 9000-1994, и тем самым удовлетворить "установленные или предполагаемые потребности".
Как только изготовление продукции входит в производственный цикл, основная цель управления качеством заключается в достижении максимального соответствия характеристик продукции заданным требованиям, что и утверждается понятием качества по ISO 9000-2000.
Характерной особенностью термина "качество продукции", данного в ГОСТ 15467-79 и в международных стандартах ISO 9000 версии 1996 и 2000 гг., является его применимость независимо от вида товарной продукции. В подтверждение приведем определение качества "продукции горной промышленности" (quality of mining products), изложенное в Горной энциклопедии: "совокупность свойств продукции горной про-
Понятие "качество"
Аристотель (IV в. до н. э.)
Определяющее видовое отличие сущности вещей
Г. Гегель (XVII в.) Логическая категория,... непосредственная характеристика объекта
Ф. Энгельс (XIX в.)
Качество объекта обнаруживается
в совокупности его свойств
ISO 9000-2000
Степень соответствия присущих характеристик требованиям
ISO 9001-1994
Совокупность характеристик объекта, относящихся к его способности удовлетворять потребности
ГОСТ 15467-79
Совокупность свойств продукции, обусловливающих ее пригодность
Философский энциклопедический словарь
Философская категория ... неотделимая от бытия объекта его существенная определенность ...
Рис. 1. Эволюция понятия "качество": от Аристотеля до ISO 9000-2000
мышленности, определяющих степень пригодности продукции для использования по назначению" [7]. Из сравнения приведенных определений категории «качество» следует, что к началу XXI века создан терминологический контекст, представляющий вклад в развитие теории управления качеством.
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ КАЧЕСТВА УГЛЕЙ
В связи с тем, что минерально-сырьевые ресурсы ограничены, а многие из них невосполнимы, будущее благополучие и безопасность государства будут обеспечиваться интенсивными способами производства, наукоемкими, ресурсосберегающими и безотходными технологиями. На современном этапе развития производства качество рассматривается как экономическая категория. Характер связи между качеством продукции и основными экономическими категориями, такими как цена и спрос на продукцию, представлен на рис. 2.
"Количество" и "качество" — эти категории сопровождают человечество на протяжении всей
его истории. От того на количество или качество делает акцент государство или предприятие, во многом определяется правильность выбранной стратегии, темпы развития, жизнеобеспечение. Так, хозяйственная политика СССР была направлена на рост объема добычи ("количество") и снижение себестоимости углей, основываясь на закономерности "эффект масштаба производства". В соответствии с этим подходом в 80-е годы XX в. осуществлено строительство крупных угольных разрезов с производительностью: Бородинский — 30 млн т/год, Березовский — до 60 млн т/год (оба КАТЭК), Талдинский (Кузбасс) — 30 млн т/год, Нерюнгринский (Южная Якутия) — 13 млн т/год, комплекс разрезов Экибастузского угольного бассейна (Казахстан), добывающих до 80 млн т/год.
Крупномасштабная добыча углей преимущественно с валовой выемкой привела к увеличению зольности товарных углей. Так, в базовой стратегии развития добычи угля в Кузбассе на период 1996 -2010 гг. допускалось увеличение зольности рядовых углей с 16.3 до 19.2 %. Для снижения зольности большую часть рядовых углей (до 70 %) предусматривалось подвергать обогащению [8].
Рис. 2. Логика формирования и влияния качества продукции на экономическую эффективность производителя
Стратегическая направленность на увеличение производства обогащенных углей, в связи с открывшейся возможностью реализации твердого топлива на мировом рынке, является доминирующей для российской угледобывающей отрасли на современном этапе и в будущем.
Все усилия в области достижения высокого уровня качества продукции имеют целью повышение ее конкурентоспособности. Качество продукции возведено в высший ранг конкурентного преимущества продукции любого вида и назначения.
Продукция тогда становится конкурентоспособной, когда мера улучшения качества превосходит меру прироста стоимости более качественной продукции. Формула расчета показателя, определяющего уровень конкурентоспособности продукции Укоп, имеет вид [9]:
Р Ж Ж
у _ ин.оц _ оц . " баз > ^ (!)
P,
Z ZK
оц баз
качество, цена, продуктивность и полезность продукции [9]. Характер связи между приведенными экономическими категориями отражен на рис. 3.
Такие экономические показатели, как цена и затраты на единицу продукции, при оценке качества имеет смысл рассматривать при условии сопоставления их изменения с изменением качества. Экономическая эффективность улучшения качества продукции оценивается неравенством:
(2)
Цбаз Збаз ~ Цоц Зо
где Цоц , Цбаз — цена оцениваемой и базовой продукции; 3 , 3баз — затраты на производство оцениваемой и базовой продукции.
Поскольку деятельность предприятия является затратной и основная его цель не только возмещение вложенных средств, но и получение прибыли, то успешная реализация этой цели во многом определяется ценами на выпускаемую продукцию. Соответствие цены и качества —концепция цивилизованного бизнеса и рынка, согласно которой высокие цены означают высокое качество, а низ-
Конкурентоспособность
Рис. 3. Связь экономических категорий с качеством продукции [9]
Предупреждающие действия — "затраты на то, чтобы все делалось правильно с самого начала" Проверочные действия — "затраты на проверку, что все по правилам"
Корректировочные действия — "плата за сбои в производственной системе" Устранение дефектов внутри организации и вне ее — "плата за то, что получилось плохо"
Рис. 4. Матрица затрат по мероприятиям управления качеством продукции по методу COQ [10]
где Р^ц, Ринба} — интегральные показатели
качества оцениваемой (улучшенного качества) и базовой (выпускаемой) угольной продукции соответственно; Жц, Жаз — комплексный показатель качества оцениваемого и базового образца; Zoц, Zбaз — затраты на приобретение, эксплуатацию и утилизацию оцениваемого и базового образца; D — критерий конкурентоспособности продукции на рынке.
.В целом конкурентоспособность является функцией от таких экономических категорий как
кие — низкое (исключая демпинговые цены). Важно, чтобы все затраты на достижение качества полностью компенсировались в цене, а продукция отражала образ, который компания стремится для нее создать.
Оценка затрат на достижение определенного качества продукции необходима для того, чтобы знать, сколько "стоит качество" и какому уровню цен эти затраты соответствуют. Развитие теории экономики качества ведется с позиции определения затрат на достижение качества продукции по следующим наиболее распространенным методам [6].
Рис. 5. Концептуальная направленность в управлении затратами на качество продукции [10]
Рис. 6. Логика и сопоставление подходов к оптимизации уровня качества продукции [10] Метод калькуляции затрат на качество или требителей. Под стоимостью несоответствия под-
анализ стоимости качества — COQ (Cost of Quality). Составляющие затрат, связанные с внутренней хозяйственной деятельностью, анализируются на основе модели калькуляции затрат по известным группам мероприятий: предупреждающие и проверочные действия, корректирование и устранение дефектов. Каждая группа мероприятий наполняется соответствующими назначению процедурами и формируется матрица затрат (рис. 4).
В целом концепция управления затратами на качество формулируется так: происходит последовательное замещение затрат на контроль качества и на корректирование хода процессов и устранение дефектов затратами на предупреждающие и профилактические мероприятия, способствующее снижению суммарных затрат на достижение качества. Графическое представление концепции дано на рис. 5.
Предлагаемое концепцией изменение соотношения затрат по выделенным группам мероприятий (рис. 4) направляет менеджмент предприятия на выполнение принципа TQM: "Делай все правильно с самого начала" [11].
Метод калькуляции затрат по процессам или видам деятельности. Здесь используются понятия стоимости соответствия и несоответствия любого процесса. Под стоимостью соответствия понимаются затраты, понесенные для удовлетворения всех запросов (сформированных и прогнозируемых) по-
разумеваются затраты, понесенные при производстве продукции, не отвечающей в полной мере предъявляемым требованиям, и вложенные на устранение этого несоответствия.
Метод определения потерь вследствие низкого качества. Основное внимание уделяется внутренним и внешним потерям из-за низкого качества продукции и определению материальных и нематериальных потерь. Материальные потери - это внутренние и внешние затраты на устранение дефектов. К внешним нематериальным потерям относятся: сокращение в будущем объема сбыта в связи с невыполнением требований потребителей, оплата несоответствия качества требованиям потребителя. Внутренние нематериальные потери -это результат снижения производительности труда из-за переделок, неиспользованных мощностей и др.
Для каждого предприятия существуют как возможности, так и ограничения по повышению конкурентоспособности продукции за счет улучшения ее качества. Для оценки таких возможностей должны быть поставлены и решены как минимум две задачи. Первая — это ответ на вопрос: "Какое качество является оптимальным для предприятия на фиксированный момент времени?". Вторая задача состоит в определении стоимости несоответствия качества продукции требованиям потребителей и в ее сокращении.
Свойство, характеризуемое эффектом, который получает потребитель от использования, эксплуатации или потребления продукции, — полезность. Экономической теорией полезность отождествляется с потребительной стоимостью. Известные экономисты, такие как А. Маршалл, определяли ценность продукции как предельную полезность, т. е. ее способность удовлетворять потребность или обеспечивать выгодой покупателя. Полезность топлива, обусловленная его качеством, поддается измерению посредством определения расхода на единицу конечной продукции, получаемую вертикально интегрированными производствами: добывающее и обогатительное предприятия, объекты энергетики или коксохимии в комплексе с металлургическими заводами.
Способность организации обеспечивать полное удовлетворение спроса на количество продукции требуемого качества определяет ее продуктивность. На практике продуктивность находится
отношением К^ реализованной продукции к
произведенной. Величина К свидетельствует о
том, насколько общество заинтересовано в продукции производителя. Объемы готовой продукции на складах предприятия (сверх нормативных запасов) — это результат низкой продуктивности производства.
К настоящему времени в определении оптимального уровня качества продукции у сложились два подхода: традиционная точка зрения и позиция тотального менеджмента качества (рис. 6). При традиционном подходе добывающим предприятием ведется поиск "оптимального"
уровня у , которому соответствует минимум
суммарных затрат _ /(Ук ) , включающих затраты на достижение заданного качества и затраты на устранение несоответствия (дефектов) требованиям потребителя к качеству продукции.
Современная концепция тотального менеджмента качества провозгласила тезис: "улучшению качества нет предела". С улучшением качества снижаются суммарные затраты на производство единицы продукции из-за сокращения затрат на непроизводительные процессы и операции, а также затраты конечного потребителя. Утверждается, что с повышением уровня качества происходит рост производительности труда, а у конечного потребителя увеличивается полезность использования продукции. Этими факторами доказывается, что функция гиперболического вида /(У) не имеет минимума (сплошная линия на рис. 6), а с повышением уровня качества затраты общества на производство промышленной продукции с учетом
эффекта у конечного потребителя непрерывно снижаются, что соответствует стратегии TQM (рис. 6).
Если такое утверждение отнести к угольной отрасли, то оно подтвердится при условии рассмотрения в целом угольно-топливного комплекса: угольный разрез - обогатительная фабрика -энергетическое или коксохимическое производство. Существует естественная научно -практическая предпосылка для развития такого подхода, так как технологии энергетических и коксохимических объектов ориентированы на угли конкретных месторождений. При работе угольного разреза в автономном режиме задача оптимизации качества предполагаемой к производству угольной продукции решается с позиции максимального дохода от использования запасов месторождения [12].
Каждое добывающее предприятие с созданными природой горно-геологическими условиями, применяемой техникой и принятой технологией имеет предельные возможности по повышению уровня качества добываемого угля. Улучшение качества — это деятельность, требующая инвестиционных вложений, например, на селективную отработку или раздельное обогащение. Затраты на снижение засоренности (дефектности) углей или на устранение несоответствия показателей качества продукции требованиям, установленным нормативной документацией, начинают возрас-
тать, а именно, чем выше
тем выше соответ-
ствующие затраты. Предел на восходящей линии затрат на улучшение качества углей во многом зависит от конъюнктуры рынка. В 2000 - 2009 гг. цены на коксующиеся угли колебались от 170 до 300 долл. за тонну, во II - III кв. 2017 г. эти цены составили ~ 150 долл.
Проведем краткий экскурс в оценку влияния качества углей на экономику добывающих предприятий и потребителей — объектов энергетики и коксохимии. Без учета качества углей, как отмечается в [13, 14], невозможно оценить потребности и планировать объемы производства, определить цены на продукцию и эффективность инвестиционных вложений. Поэтому зависимость цены от качества является достаточно жесткой. В первую очередь цены дифференцированы по маркам углей, разделительным признаком которых является выход летучих веществ, высшая теплота сгорания, толщина пластического слоя. Этими показателями придается определенная экономическая ценность для потребителей углей [13, 14].
К показателям, определяющим цену, относится и зольность углей [15, 16]. Минеральные примеси снижают качество углей, уменьшают теплоту сгорания, загружают транспорт перевозкой пустой
породы, повышают расход топлива на единицу вырабатываемой продукции объектами энергетики и коксохимии, ухудшают экологическую обстановку в регионах потребления углей. Представить значение и силу влияния зольности углей на их цену позволяет уравнение множественной регрессии [17], характеризующее зависимость цены Р от таких факторов, как высшая теплота сгорания рабочего топлива (МДж/кг), зольность А^ (%) и
содержание серы (%). Так, нижняя граница
цены на энергетический уголь Рн находится из уравнения
P = 16.09 + 0.9123Q
2.6545"/ - 0229Ал .(3)
Из (3) следует, что цена определяется, в основном, теплотой сгорания. На снижение цены на энергетические угли влияют зольность и содержание серы. Из приведенных составляющих цены очевидно, что величиной, управляемой при ведении добычных работ, является только зольность, определяемая засорением углей минеральными примесями.
В [17] даны эмпирические зависимости между
показателями
Sd и Ad :
Sd = 0.128Ad - 0.42
[ между Qr и Ad
Qrs = 32.98
1 -
A
d \
100
(4)
(5)
В итоге получено:
Р = 47.2545-0.85807А/. (6) Выражениями (4) - (6) зольность возведена в ранг обобщенного показателя. Однако влияние зольности на процесс сжигания углей нельзя отождествлять с влиянием теплоты сгорания и содержания серы. Зависимости (4) и (5) показывают, что присутствие минеральных примесей снижает теплотворную способность углей и усложняет предотвращение вредного влияния серы на окружающую среду при их промышленном сжигании.
Для энергетического производства угли поставляются с зольностью от 8 % (концентрат) до 40 % (рядовой уголь). Зольность товарных, в особенности коксующихся углей, ограничена узким диапазоном от 7 до 10 %. Извлечение минеральных примесей полностью возлагается на добывающее предприятие.
Основные способы снижения зольности коксующихся углей — селективная выемка ископаемых углей и использование свойства сегрегации при дроблении, позволяющее отделить малозольные угли, а также обогащение. Каждый из приведенных способов привносит дополнительные за-
траты на производство угольной продукции улучшенного качества. Цены на угольный концентрат с зольностью 8 - 10 % превосходят цены на рядовой уголь в 1.7 - 2.0 раза. На мировых рынках активен спрос на концентрат с низкой (7 - 10 %) зольностью, о чем свидетельствуют данные по объему и качеству экспортируемой угольной продукции в последнее пятилетие.
Сложившаяся рыночная ситуация является естественной, так как качество углей в большой мере затрагивает экономические интересы потребителей и в энергетике, и в коксохимии. Топливная составляющая в экономике потребителей углей достигает 70 % от всех издержек. В снижении расхода ресурсов на производство электроэнергии заложены весомые резервы экономии затрат. В [13, 14] приводятся данные, согласно которым увеличение зольности на 1 % в диапазоне ее значений от 10 до 20 % повышает расход топлива на 1.5 %. Подобная ситуация и в коксохимии. Повышение зольности кокса на 1 % снижает производительность доменной печи и увеличивает расход кокса на 1.5 - 2.0 % и на 1.7 - 1.8 % повышает расход флюсов. Приведенные положения свидетельствуют о том, что жизненно важно формировать отношения между добывающим предприятием и промышленными потребителями углей по принципу сбалансированности [18], который означает, что "поставлять нужно только то, что требуется потребителю", т. е. не ниже и не выше планируемого качества. В случае производства продукции с качеством ниже требуемого, затраты производителя возрастут на величину платы за это несоответствие. Если же предприятие произведет продукцию лучшего, в сравнении с требуемым, качества, оно столкнется с проблемой "упущенной выгоды".
Исследованиями экономики качества углей [13, 14] отмечается, что существующие методики определения цен на энергетические и коксующиеся угли не являются универсальными. Качество углей и технологии использования весьма разнообразны, что и вносит сложность в определение цены.
Для более полного учета качества топлива в его цене, предлагаются следующие ключевые аналитические процедуры: построение средних цен по марке; дифференциация цен в зависимости от качества внутри каждой марки; совершенствование системы расчетов за качество реализуемой продукции между поставщиками (добывающими предприятиями) и потребителями (объектами энергетики и коксохимии) [13].
В итоге изложенного подхода к экономике качества углей приходим к выводу, что управление качеством в значительной мере есть управление ценностью продукции.
КАЧЕСТВО УГЛЕЙ КАК ФАКТОР ВЛИЯНИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
Проблема снижения вредного воздействия на окружающую среду добывающих и перерабатывающих производств, а также потребителей углей в энергетике и коксохимии остается актуальной на протяжении многих десятилетий. В [17] установлено, что экологические последствия при добыче углей проявляются:
— в загрязнении вредными веществами и отходами естественных водоемов и подземных источников, воздушного бассейна;
— в изъятии значительных земельных площадей из сельскохозяйственного оборота под отвалы и терриконики;
— в изменении тепловых, магнитных, электрических и силовых полей в массивах горных пород;
— в нарушении гидрологических режимов водных источников.
Факторами вредного воздействия на окружающую среду используемых в промышленности углей являются: состав их органической части и качество произведенной продукции.
Влияние состава органической части энергетических углей на окружающую среду прослеживается в процессе промышленного сжигания. Органическая масса угля неоднородна. Ее образуют соединения, в основе которых находятся углерод, водород, кислород, сера и азот. При промышленном сжигании топлива происходят вредные для окружающей среды выбросы оксидов серы, азота и углерода. Состав выбросов зависит от элементного состава угля, который не изменяется под механическим воздействием при добыче и дроблении, а также под влиянием действующих технологий обогащения. В этой связи вся ответственность за экологическое состояние окружающей среды возлагается на предприятия по промышленному использованию (сжиганию) углей.
К наиболее серьезным последствиям сжигания углей относятся выбросы в атмосферу пыли в виде летучей золы, содержащей токсические микроэлементы и канцерогены [17, 19]. Выход летучей золы зависит от состава и количества минеральных включений в углях и от их нахождения как "примесей в угольной частице или вне ее" [19]. Основной источник неорганической составляющей — вмещающие породы и породные прослои, попадающие в угольную массу при ведении добычных работ. Очевидно, что в процессе переработки углей извлечению поддаются только минеральные примеси, не связанные с органикой.
Вредные воздействия от неорганических примесей в углях (зольность) дополняются отходами энергетического производства — выходом зо-лошлаковых материалов, которые по объему обра-
зования занимают одно из первых мест среди отходов энергетического производства. Ориентировочно их годовой объем на территории РФ находится на уровне 30 млн т, а площадь, занимаемая золоот-валами, составляет 20 - 25 тыс. га и увеличивается ежегодно примерно на 4 % [20], что приводит к росту отчуждения полезных земель. Кроме того, зо-лоотвалы являются источниками пылеобразования и загазованности.
Предотвращение негативного влияния золоот-валов на окружающую среду относится к важнейшей трудноразрешимой проблеме страны. В настоящее время утилизируется порядка 10 - 15 % золошлаков. Причины незначительных объемов переработки техногенных отходов ТЭС — нестабильность их физико-химических характеристик и несоответствие строительным СНиПам и ГОСТам. Вредное воздействие от хранения зо-лошлаков вызвано содержанием в них токсичных и потенциально токсичных и тяжелых металлов ^п, Pb, Cd, №), что создает угрозу загрязнения почв, водоемов, воздушной среды, так как рекультивация золоотвалов продолжается не менее 5 - 10 лет. Особенностью золошлаков является то, что содержание в них промышленно значимых микро- и макроэлементов и их соединений в процессе хранения может быть увеличено в несколько раз в сравнении с исходными углями, а это позволяет рассматривать их как техногенное сырье для переработки в будущем.
Жесткие требования к содержанию неорганических составляющих в топливе предъявляет и коксохимическая промышленность. В углях, используемых для коксования, зольность не должна превышать 7 - 10 %. Низкая зольность исходного угля приводит к практически безотходноve произволом [21], поскольку отходы коксования в этом случае (так называемые фусы) также отличаются низким содержанием золы на уровне 8 -10 %, что способствует их активной утилизации.
Следует принимать во внимание и факт, что добыча и обогащение приводят к образованию больших масс углеотходов, состоящих из извлекаемых селективной выемкой породных прослоев пластов и отходов обогащения. В отличие от зо-лоотвалов, породные отвалы повсеместно подвергаются рекультивации, что позволяет частично снизить экологическую нагрузку на окружающую среду.
Одним из наиболее распространенных способов снижения вредного воздействия при использовании угольной продукции в энергетике и коксохимии является их обогащение с целью получения низкозольного и высококалорийного топлива [26, 27]. Повышение качества угля, его теплотворной способности достигается в первую очередь за счет удаления балласта — минеральных включе-
Рис. 7. Функциональная модель СУОС по ГОСТ Р ИСО 14001-98 ний и влаги. Однако при этом из минеральных циальных условий.
включений образуются отходы обогащения -угольные шламы, которые накапливаются в отстойниках и служат постоянным источником загрязнения окружающей среды, прежде всего почв и сточных вод. Зольность такой массы в шламах, содержащихся в накопителях и отстойниках, колеблется в пределах 50 - 70 %, а содержание органического остатка в них составляет 30 - 50 % [22, 23].
Извлечение органической массы из отходов обогащения рассматривается как актуальная проблема сведения до минимума потерь угольного вещества. Также важен вопрос вовлечения в теплоэнергетическое использование отходов флотации и гравитационного обогащения в целях существенного снижения стоимости угольной продукции и не менее важна задача развития безотходного производства.
С позиции утилизации наиболее перспективны отходы обогащения, содержащие органическую массу, которая может быть повторно использована по прямому назначению (сжиганию), т. е. подвергнута рециклингу [17]. Золоотвалы энергетических производств на современном этапе представляют некондиционные техногенные ресурсы, так как еще не разработаны технологии их полезного использования. Таким образом, выстраивается очевидный вывод: следует поставлять в энергетическое производство угли с минимальным содержанием золы, что требует увязки работы разреза и обогатительной фабрики.
Улучшение деятельности добывающих предприятий с позиции снижения вредного воздействия на окружающую среду возможно при условии создания службы, выполняющей функции стандартизированной системы управления окружающей средой (СУОС). В Российской Федерации с 1998 г., наряду с системами менеджмента качества, на предприятиях начинают формироваться системы управления окружающей средой в соответствии со стандартами КО 14001. В 1999 г. введена в действие первая группа стандартов ГОСТ Р ИСО 14001-98 [5] в организациях всех типов с учетом географических, культурных и со-
Система СУОС включает в себя организационную структуру, функции, методы и процедуры, процессы и ресурсы, необходимые для разработки, внедрения, реализации, анализа и поддержания экологической политики. Организации, не имеющие СУОС, должны определить свою позицию относительно охраны окружающей среды, т. е. выделить экологические аспекты как основу для разработки целей, функций, инструментария управления экологической безопасностью [24]. Экологическими элементами являются: выбросы в воздух, сбросы в водоемы, удаление и очистка сточных вод, радиоактивное заражение местности, отчуждение земель под отходы производства и др. Функциональная модель СУОС по стандарту ГОСТ Р ИСО 14001-98 приведена на рис. 7.
Идея, заложенная в модели СУОС в виде цикла, развивающегося по спирали, подтверждает принцип менеджмента качества о том, что "качество это не пункт назначения, а путь, которому нет предела" [25]. Из модели СУОС следует, что основополагающим документом хозяйствующего субъекта для разработки своего отношения к окружающей среде является экологическая политика. Она представляется как заявление организации о своих намерениях и направлениях по защите окружающей среды на определенный период времени (очередной виток спирали развития СУ-ОС) для установления целевых и плановых экологических показателей.
Исходя из накопленных знаний о природном составе углей, их ценности для разных групп потребителей и существующих возможностей технологий извлечения и переработки, становится очевидной вся острота проблемы достижения качества угольной продукции. Для ее решения необходимо расширение функции управления качеством на весь жизненный цикл угольной продукции, начиная с определения требований к качеству углей и заканчивая возможностями утилизации отходов производств добычи, обогащения и промышленного использования.
ВЫВОДЫ
"Качество" признано общенаучной категорией, и раскрывается посредством фундаментальных аспектов: философских, экономических и экологических. Созданный международными стандартами серии ISO 9000 понятийный аппарат "качество", является основополагающим независимо от вида производимой продукции, в том числе, и минерально-сырьевой.
Направленность на улучшение качества угольной продукции и снижение его стоимости состоит в оптимизации экономической деятельности взаимодействующих производств: "угольный разрез -обогатительная фабрика - энергетическое или коксохимическое производство", объединенных в кластер.
Приоритетная концепция улучшения качества - последовательное замещение затрат на контроль и корректирование хода технологических процессов затратами на предупреждающие и профилактические мероприятия, способствующее сниже-
нию суммарных затрат на достижение качества.
Преимущественное использование в отечественной энергетике рядовых углей с содержанием минеральных примесей 15 - 40 % приводит к росту вредного воздействия на окружающую среду. Сокращение неорганических примесей в товарных углях возлагается на развитие технологии селективной отработки угольных залежей и на интенсивный рост обогатительного производства. Следование такому направлению определяется парадигмой современного столетия "качество во всем", что означает принятие за основу цепочки создания ценности угольной продукции для общества: "качество добываемых углей - качество переработки - качество использования - качество окружающей среды - качество жизни человека на планете". Каждый из ее элементов вносит новые концепции, технологии и методы управления освоением топливно-энергетических ресурсов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Таразанов И. Г. Итоги работы угольной промышленности за январь - декабрь 2016 г. // Уголь. — 2017. — № 3 — С. 36 - 50.
2. Новая философская энциклопедия: в 4 т. / под ред. В. Степина, Г. Семигина. — М.: Мысль, 2010. — Т. 2. — 634 с.
3. Философский энциклопедический словарь / под ред. Л. Ф. Ильичева, П. Н. Федосеева. — М.: Сов. энцикл., 1983. — 837 с.
4. ГОСТ 15467-79 (СТ СЭВ 3519-81). Управление качеством продукции: основные понятия, термины и определения. — М.: Госстандарт, 1979. — 20 с.
5. Международные стандарты ИСО 9000-96. Система качества: Т. 1. ИСО 9001-94. — М.: Госстандарт, 1996. — 29 с.
6. ГОСТ Р ИСО 9001-2001. Система менеджмента качества. Требования. — М.: Госстандарт России, 2001. — 18 с.
7. Горная энциклопедия / под ред. Е. А. Козловского. — М.: Сов. энцикл., 1984 - 1991. — Т. 2. — 576 с.
8. Курленя М. В., Соболев А. Н., Фрейдина Е. В. Стратегия повышения качества и конкурентоспособности углей при открытой разработке месторождений Кузнецкого бассейна // ФТПРПИ. — 1996. — № 1.
— С. 50 - 62.
9. Фрейдина Е. В. Управление качеством. — М.: Омега-Л, 2013. — 189 с.
10. Шанк Дж., Говиндараджан В. Стратегическое управление затратами: Новые методы увеличения конкурентоспособности. — СПб.: Бизнес Микро, 1999. — 278 c.
11. Фрейдина Е. В., Ботвинник А. А., Дворникова А. Н. Основы управления качеством добываемых углей в контексте международных стандартов ISO 9000-2000 // ФТПРПИ. — 2008. — № 6. — С. 68 - 86.
12. Фрейдина Е.В., Третьяков А.С., Протасов С.И. Проблемы и методы развития системного управления качеством энергетических углей при открытом способе их добычи // Вестник Кузбасского государственного технического университета. — 2000. — № 4. — С. 77 - 80.
13. Лир Ю. С. Цена, себестоимость и рентабельность в угольной промышленности. — М.: Недра, 1974.
— 200 с.
14. Толкацер Д. Я. Цена и качество угольной продукции. — М.: Недра, 1982. — 200 с.
15. Фрейдина Е. В., Ботвинник А. А., Дворникова А. Н. Метод и оценка эффективности дифференциации запасов ископаемых углей по свойствам обогатимости // ФТПРПИ. - 2016. - № 4. -С. 94 - 108.
16. Батугин С. А., Гаврилов В. Л., Хоютанов Е. А. Зольность как фактор управления качеством угля при разработке сложноструктурных месторождений // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. - 2014. - Т. 1. -С. 56 - 62.
17. Щадов М. И., Артемьев В. Б., Гагарин С. Г. и др. Природный потенциал ископаемых углей. Ра-
циональное использование их органического вещества. Ч. 2. — М.: Недра коммюникейшнс ЛТД, 2000. -413 с.
18. Фрейдина Е. В., Протасов С.И., Гаденов А.В. Концепция и проблемы построения системы менеджмента качества на угледобывающих предприятиях Моделирование сбалансированного взаимодействия объектов в технологической цепи "добыча угля - потребление" // Вестник Кузбасского государственного технического университета. — 2004. — № 4. — С. 126 - 129.
19. Benson S. A., Erickson Th. A., Jensen R. R., Laumb J. D. Transformations model for predicting size and compostion of ash during coal combustion, Fuel Chemistry Division Preprints, 2002, 47 (2). — P. 796 - 798.
20. Черенцова А. А. Эколого-технологическая оценка состава и свойств золошлаков отходов (на примере Хабаровской ТЭЦ-5) // Вестн. Тамбов. ун-та. — 2014. — Т. 19. — Вып. № 5. — С. 1733 - 1736.
21. Белоножко A. M. Отходы коксохимического сырья для технического производства и пути их утилизации // Кокс и химия. — 1971. — № 9. — С. 47 - 49.
22. Бочаров В. Д., Крамарев П. Н., Строгонова Л. Н. Геоэкологические аспекты прогноза изменения окружающей среды в районах полигонов захоронения золоотвалов теплоэлектростанций // Вестн. Воронеж. ун-та. Геология. — 2005. — № 1. — С. 233 - 241.
23. Жаров Ю. Н., Новикова Н. Н., Клер В. Р. О стабильности состава отходов обогащения угля // Уголь. — 1990. — № 12. — С. 56 - 57.
24. ГОСТ Р ИСО 14001-98. Система управления окружающей средой: Требования и руководство по применению. — М.: Госстандарт России, 2002. — 15 с.
25. Деминг Эд. Выход из кризиса: Новая парадигма управления людьми, системами и процессами. — М.: Альпина Бизнес Букс, 2007. — 370 с.
REFERENCES
1.Tarazanov I. G. Itogi raboty ugol'noy promyshlennosti za yanvar' - dekabr' 2016 g. // Ugol'. — 2017. — № 3 — pp. 36 - 50.
2.Novaya filosofskaya entsiklopediya: in 4 V. / pod red. V. Stepina, G. Semigina. — M.: Mysl', 2010. — V. 2. — 634 p.
3.Filosofskiy entsiklopedicheskiy slovar' / pod red. L. F. Il'icheva, P. N. Fedoseeva. — M.: Sov. entsikl., 1983. — 837 p.
4.GOST 15467-79 (ST SEV 3519-81). Upravlenie kachestvom produktsii: osnovnye ponyatiya, terminy i opredeleniya. — M.: Gosstandart, 1979. — 20 p.
5.Mezhdunarodnye standarty ISO 9000-96. Sistema kachestva: V. 1. ISO 9001-94. — M.: Gosstandart, 1996. — 29 p.
6.GOST R ISO 9001-2001. Sistema menedzhmenta kachestva. Trebovaniya. — M.: Gosstandart Rossii, 2001. — 18 p.
7.Gornaya entsiklopediya / pod red. E. A. Kozlovskogo. — M.: Sov. entsikl., 1984 - 1991. — V. 2. — 576
p.
8.Kurlenya M. V., Sobolev A. N., Freydina E. V. Strategiya povysheniya kachestva i konkurentosposobnosti ugley pri otkrytoy razrabotke mestorozhdeniy Kuznetskogo basseyna // FTPRPI. — 1996. — № 1. — pp. 50 -62.
9.Freydina E. V. Upravlenie kachestvom. — M.: Omega-L, 2013. — 189 p.
10.Shank Dzh., Govindaradzhan V. Strategicheskoe upravlenie zatratami: Novye metody uvelicheniya konkurentosposobnosti. — SPb.: Biznes Mikro, 1999. — 278 p.
11.Freydina E. V., Botvinnik A. A., Dvornikova A. N. Osnovy upravleniya kachestvom dobyvaemykh ugley v kontekste mezhdunarodnykh standartov ISO 9000-2000 // FTPRPI. — 2008. - № 6. - pp. 68 - 86.
12. Freydina E.V., Tret'yakov A.S., Protasov S.I. Problemy i metody razvitiya sistemnogo upravleniya kachestvom energeticheskikh ugley pri otkrytom sposobe ikh dobychi // Vestnik Kuzbasskogo gosudar-stvennogo tekhnicheskogo universiteta. — 2000. - № 4. - pp. 77- 80.
13.Lir Yu. S. Tsena, sebestoimost' i rentabel'nost' v ugol'noy promyshlennosti. — M.: Nedra, 1974. - 200 p.
14.Tolkatser D. Ya. Tsena i kachestvo ugol'noy produktsii. — M.: Nedra, 1982. — 200 p.
15.Freydina E. V., Botvinnik A. A., Dvornikova A. N. Metod i otsenka effektivnosti differentsia-tsii zapasov iskopaemykh ugley po svoystvam obogatimosti // FTPRPI. — 2016. — № 4. — pp. 94 - 108.
16.Batugin S. A., Gavrilov V. L., Khoyutanov E. A. Zol'nost' kak faktor upravleniya kachestvom uglya pri razrabotke slozhnostrukturnykh mestorozhdeniy // Fundamental'nye i prikladnye voprosy gornykh nauk. — 2014. — V. 1. — pp. 56 - 62.
17.Shchadov M. I., Artem'ev V. B., Gagarin S. G. i dr. Prirodnyy potentsial iskopaemykh ugley. Ratsio-nal'noe ispol'zovanie ikh organicheskogo veshchestva. Ch. 2. — M.: Nedra kommyunikeyshns LTD, 2000. — 413 p.
18. Freydina E. V., Protasov S.I., Gadenov A.V. Kontseptsiya i problemy postroeniya sistemy menedzh-menta kachestva na ugledobyvayushchikh predpriyatiyakh Modelirovanie sbalansirovannogo vzaimodeyst-viya ob"ektov v tekhnologicheskoy tsepi "dobycha uglya - potreblenie" // Vestnik Kuzbasskogo gosudar-stvennogo tekhnicheskogo universiteta. — 2004. — № 4. — pp. 126 - 129.
19.Benson S. A., Erickson Th. A., Jensen R. R., Laumb J. D. Transformations model for predicting size and compostion of ash during coal combustion, Fuel Chemistry Division Preprints, 2002, 47 (2). — pp. 796 - 798.
20.Cherentsova A. A. Ekologo-tekhnologicheskaya otsenka sostava i svoystv zoloshlakov otkhodov (na primere Khabarovskoy TETs-5) // Vestn. Tambov. un-ta. — 2014. — V. 19. — VIP. № 5. — pp. 1733 - 1736.
21.Belonozhko A. M. Otkhody koksokhimicheskogo syr'ya dlya tekhnicheskogo proizvodstva i puti ikh utili-zatsii // Koks i khimiya. — 1971. — № 9. — pp. 47 - 49.
22.Bocharov V. D., Kramarev P. N., Strogonova L. N. Geoekologicheskie aspekty prognoza izmeneniya ok-ruzhayushchey sredy v rayonakh poligonov zakhoroneniya zolootvalov teploelektrostantsiy // Vestn. Voronezh. un-ta. Geologiya. — 2005. — № 1. — pp. 233 - 241.
23.Zharov Yu. N., Novikova N. N., Kler V. R. O stabil'nosti sostava otkhodov obogashcheniya uglya // Ugol\ — 1990. — № 12. — pp. 56 - 57.
24.GOST R ISO 14001-98. Sistema upravleniya okruzhayushchey sredoy: Trebovaniya i rukovodstvo po primeneniyu. — M.: Gosstandart Rossii, 2002. — 15 p.
25.Deming Ed. Vykhod iz krizisa: Novaya paradigma upravleniya lyud'mi, sistemami i protsessami. — M.: Al'pina Biznes Buks, 2007. — 370 p.
Поступило в редакцию 01.11.2017 Received 01.11.2017
