CC BY
230
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ УГЛЕЙ В ПРОДУКЦИЮ И УТИЛИЗАЦИИ УГОЛЬНЫХ ОТХОДОВ
© Савон Д.Ю.1
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», г. Москва
В исследовании рассматриваются актуальные проблемы создания условий в сфере обращения отходов угольного производства, чтобы обеспечить их минимальное попадание в природную среду и максимально обеспечить повторное вовлечение в сферу материального производства многих видов отходов угольной отрасли.
Автор предлагают использовать современные технологии по переработке углей в продукцию более высокого качества и утилизации угольных отходов, положительно влияющих на качество угольной продукции и получаемой продукции из угля, способствующих снижению уровня загрязнения окружающей среды.
Ключевые слова современные технологии, переработка угля, угольное производство, утилизация угольных отходов.
Начало XXI века характеризуются возрастающей ролью угля в мире. По прогнозу Мирового энергетического агентства, доля угля в мировом энергетическом балансе к 2030 г. возрастет с 17 до 29 %. Потребление угля будет увеличиваться более быстрыми темпами, чем всех других первичных энергоносителей.
Угольная отрасль РФ характеризуется с одной стороны большим ресурсным потенциалом (3,8 трлн. т) и высокой обеспеченностью ими (470 лет), а с другой - низким качеством, что в значительной степени сокращает сферу их использования. Вместе с тем, вещественный (компонентный) состав углей позволяет использовать их как технологическое сырье для переработки в продукцию различного агрегатного состояния и целевого назначения [1].
Важнейшим фактором инновационного развития угольной отрасли, является ужесточение экологических требований к технологиям переработки углей и продуктам угольного производства.
Значительная часть первичных сырьевых ресурсов вообще носит невоспроизводимый характер. Уже сам этот факт означает существование потенциального предела количества используемых в экономике ресурсов. Резкое увеличение добычи исходного природного сырья неизбежно приводит к тому, что масштабы этой добычи оказываются соизмеримыми с разведанными и даже потенциальными их запасами. В этих условиях неизбежно за-
1 Профессор кафедры Промышленного менеджмента, доктор экономических наук, профессор.
медление роста, стабилизация и даже сокращение добычи, нормализация использования разведанных запасов, чтобы обеспечить экономику и в будущем необходимым объёмом ресурсов. Кроме того, а может быть, в первую очередь, наращивание добычи первичного сырья связано с переходом к эксплуатации относительно худших и потому более капиталоёмких месторождений. Таким образом, на определённом этапе экономического развития ресурсные и инвестиционные ограничения оказывают решающее влияние па динамику производства [2].
Как видно из данных рисунка 1 добыча угля всего по данным ЦДУ ТЭК имеет тенденцию увеличения. Так, в 2015 году оно составило 36,7 млн.тонн, или 10,9 % по сравнению с 2011 годом, с прошедшим годом - 15,2 млн.тонн, или 4,2 %. На шахтах за исследуемый период наблюдается снижение добычи угля, а на разрезах в 2015 году достигнут рост по сравнению с 2014 годом на 13,5 млн. тонн, или на 7,5 %.
354,9 358,2323,
□ 2011 □ 2012
□ 2013
□ 2014
□ 2015
400 350 300 250 200 150 100 50 0
добыча угля, всего на шахтах на разрезах
Рис. 1. Динамика добычи угля за 2011-2015 годы, млн.тонн
Мировой рынок предъявляет жесткие требования к качеству угля (зольность 8-12 %, содержание серы менее 0,5 %, влага менее 8-9 %, калорийность свыше 6 000 ккал). В структуре отечественных балансовых запасов углей категории А, В, С, промышленные запасы, не соответствующие мировым кондициям составляют около 30 % [3].
Добываемый в настоящее время уголь в основном сжигается на тепловых электростанциях. На основе углей в РФ вырабатывается свыше 20 % электрической энергии, производится 100 % металлургического кокса и удовлетворяется 50 % спроса коммунально-бытового хозяйства и населения [4].
Глобальное техногенное вмешательство человека и техники в природную среду с целью добычи полезных ископаемых привело к накоплению на земной поверхности огромного количества отходов производства. В результате добычи и обогащения полезных ископаемых образуются десятки миллионов кубометров шламов и отвальных пород. Технологии обогащения и переработки углей позволят вовлечь в хозяйственный оборот некондиционные угли, значительно расширить промышленные запасы.
Строительство и эксплуатация угледобывающих и перерабатывающих предприятий сопровождаются многосторонним негативным воздействием на окружающую природную среду.
Ограничения в динамике средств труда в существенной степени связаны с ограничениями на первичные сырьевые ресурсы и труд. Так, замедление производства конструкционных материалов непосредственно сказывается на объёмах продукции фондосоздающих отраслей, от которых зависят возможности расширения производственного аппарата народного хозяйства. Экстенсивное расширение производственных мощностей наталкивается на ограничения, обусловленные необходимостью соответствия между количеством вновь создаваемых рабочих мест и динамикой трудовых ресурсов.
Кроме того, производственные мощности по мере износа или в результате морального старения нуждаются в замене.
Особую экологическую опасность создает суммарное воздействие отходов предприятий угольной промышленности на окружающую среду. Для решения экологических проблем нужны кардинальные меры, необходимо развивать малоотходные производства на базе комплексного использования попутных минеральных и энергетических ресурсов шахт, разрезов и других предприятий угольной отрасли.
Таблица 1
Переработка угля в РФ
Показатель 2015 год К уровню 2014 года
% +/-
Переработка угля, всего 180,0 +4,0 +7,0
в т.ч.: для коксования 87,8 -0,3 -0,3
Увеличение количества предприятий и производств, перерабатывающих ПТО, увеличение объёмов выпускаемой ими продукции приведёт к увеличению поступлений финансовых средств в государственный бюджет (в виде различных налогов), т.е. к увеличению его доходной части и росту профицита (сокращению дефицита) госбюджета, а также к увеличению поступлений в местные бюджеты. Производство строительных материалов из местных ПТО может способствовать решению жилищной проблемы в малозаселённых районах страны, испытывающих недостаток в рабочей силе [5-7].
Внедрение технологий по переработке углей в продукцию более высокого качества и утилизации угольных отходов, оказывающих, в обоих случаях, влияние на снижение уровня загрязнения окружающей среды.
В перечень современных технологий, положительно влияющих на качество угольной продукции и получаемой продукции из угля, необходимо включить обогащение, термобрикетирование и газификацию.
Обогащение, как метод облагораживания углей по золе, получило широкое распространение в странах с развитой угольной промышленностью.
На обогатительных фабриках России в последние годы подвергается переработке 83 млн. т углей, что составляет 30 % от общего объема их добычи. В результате проведения этой технологической операции зольность целевой продукции-концентрата из коксующихся углей доводиться до 8-10 % и из энергетических углей - до 20 %. В углях до обогащения она равнялась 27 %. При этом следует подчеркнуть, что при удалении минеральных компонентов (золы) частично удаляются сернистые соединения (15-20 %). Снижение содержания золы в углях, в частности используемых основными потребителями-электростанциями, приведет к следующим положительным экологическим и экономическим последствиям [8].
В экологическом отношении - сокращаются или полностью исключаются выбросы угольной пыли в атмосферу, поскольку она (пыль), из-за малого содержания ее в дымовых газах, полностью улавливается электрофильтрами.
Наряду с этим, не менее важным последствиям является снижение штрафов за нарушение экологических стандартов. В экономическом отношении -улучшаются результаты производственно-хозяйственной деятельности потребителей угольного топлива, облагороженного по золе. Применительно к электростанциям повышается кпд работы основного оборудования, снижаются расходы топлива на единицу вырабатываемой электроэнергии, увеличивается число часов использования установленной мощности.
Газификация углей как метод производства экологически чистого топлива для электростанций. Газификация углей имеет относительно долгую историю развития, характеризующуюся периодами подъема и упадка. Это в основном обусловливается направлениями использования основного продукта переработки углей-газа: от источника освещения городских улиц до сырья для производства различных видов продукции. В техническом плане газификацию сейчас рассматривают в двух аспектах: во-первых, как метод производства технологических и высококалорийных газов, соответственно предназначенных для использования в качестве сырья и бытового топлива; во-вторых, как метод подготовки (облагораживания) многобалластных углей (высокозольных и высокосернистых) путем превращения их в газ, очищенный от пыли и сернистых соединений [9].
Второе направление развития газификации имеет практическое значение для большинства стран мира, в топливных балансах которых большой удельный вес занимают каменные и бурые угли. Необходимость развития этого направления в условиях России обусловливается тем, что ресурсы угольного топлива, используемого в энергетике, представлены в основном многобалластными углями, сжигание которых в натуральном виде связано с определенными трудностями технологического и экологического характера. Технический потенциал производства газа из углей представлен многими технологиями (Лурги, Копперс-Тотцек, Винклер, Тексако). В России разра-
ботана технология газификации углей в кипящем слое под невысоким давлением. Применительно к этой технологии, реализованной на опытной установке при Московском коксогазовом заводе (г. Видное), проведены опыты по получению газов энергетического назначения из канско-ачинских углей, характеризующихся большой влажностью (35 %), подмосковных, имеющих высокое содержание серы (3,5 %) и экибастузских с зольностью до 50 %. При газификации перечисленных углей был получен газ с теплотой сгорания 1200-1300 ккал/м3, полностью очищенный от пыли и на 95 % от сернистых соединений. Заслуживает внимания и экономический аспект в сфере использования экологически чистого газа при производстве электроэнергии. Это обуславливается преимуществами газообразного топлива перед его видами.
Брикетирование угля обеспечивает большую экологичность дымовых газов по сравнению с углем за счет возможности связывания серы в зольном остатке. Одним из таких способов удешевления стоимости сырья является получение «смесевых» брикетов, когда в более дорогой сорт угля добавляется более дешевый или наоборот [10].
Основные преимущества производимой продукции: экологическая чистота, высокие потребительские качества, хорошая конкурентная способность по сравнению с другими видами бытового топлива, обеспеченность брикетного производства сырьевыми ресурсами, а также значительно меньшая себестоимость продукции в сравнении с зарубежными аналогами.
Особенно интересным с точки зрения экологии является производство бездымного топлива «экстрасит» из обогащенного антрацита с добавкой неорганического связующего. Такие брикеты имеют высокую теплоту сгорания, низкую зольность, горят без образования дыма и сажи, создавая комфорт. Это карбонизированные буроугольные брикеты. Производство термобрикетов из шихты, состоящей из угля с выходом летучих не менее 15 %, коксовой мелочи, нефтяного кокса, рециркулята твердых отходов. Производство и использование таких брикетов позволяет решить проблему отходов и снижает их воздействие на окружающую природную среду.
В настоящее время отходы угольного производства и электростанций используются в незначительных объемах и не в соответствии с их компонентным составом. В результате теряется большое количество содержащегося в них топлива (шахтный метан, остатки угля) и ценного сырья (глина, известняк, окиси алюминия и железа). Вместе с тем современный технический потенциал и имеющийся опыт позволяет рассматривать их как дополнительный источник топливных ресурсов и сырьевую базу для производства таких видов продукции как кирпич, аглопорит, глинозем и др.
Переработка и утилизация техногенных отходов угольной отрасли важны не только с точки зрения их использования как альтернативного источника сырья и расширения сырьевой базы страны, но и с точки зрения охраны окружающей среды.
Список литературы:
1. Костюхин Ю.Ю., Елисеева Е.Н., Тихоненко А.В. Процессный подход к распределению затрат промышленного предприятия // Цветные металлы. -2007. - № 12. - С. 14-20.
2. Костюхин Ю.Ю., Илюхин В.В. Механизм оценки рисков металлургических компаний, вызываемых неустойчивостью и наравномерностью развития экономики // Экономика в промышленности. - 2009. - № 1. - С. 32-38.
3. Кружкова Г.В., Костюхин Ю.Ю. Методические вопросы совершенствования конкурентной стратегии обеспечения сырьем предприятия вторичной металлургии драгоценных металлов // Экономика в промышленности. -2014. - № 1. - С. 74-79.
4. Пешкова М.Х., Мацко Н.А. Стратегия портфельного инвестирования горных компаний // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2010. - № 4. - С. 332-342.
5. Пешкова М.Х., Шульгина О.В. Экономический механизм управления стоимостью угольных компаний в условиях неопределённости конъюнктуры рынка // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2012. - № S1. - С. 228-241.
6. Пешкова М.Х., Шульгина О.В. К вопросу о вероятностной оценке стоимости горных компаний // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2012. - № 12. - С. 297-302.
7. Пешкова М.Х., Шульгина О.В. Оценка инвестиционной привлекательности инвестиционных проектов компаний минерально-сырьевого комплекса // Экономика в промышленности. - 2015. - № 1. - С. 65-69.
8. Пешкова М.Х., Шульгина О.В. Современные методы оценки инвестиционной привлекательности компаний минерально-сырьевого комплекса // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2015. - № S1. - С. 193-208.
9. Савон Д.Ю., Тибилов Д.П. Управление инвестиционной деятельностью предприятия в области охраны окружающей среды и экологической безопасности отходообразующего производства угольной отрасли // Горный журнал. - 2014. - № 12. - С. 31-35.
10. Тулупов А.С. Классификационные аспекты негативных экстерналий экономического развития // Региональные проблемы преобразования экономики. - 2012. - № 4. - С. 228-237.
