Особенности потоков сырья вспомогательных материалов, потребления энергии, формирования отходов

Производство любой продукции связано с потреблением сырья, энергии, вспомогательных материалов, использованием оборудования, приборов контроля, умственного и физического труда человека. Эти слагаемые определяют себестоимость продукции. Во многих производствах значительную часть себестоимости составляет стоимость сырья и материалов, поэтому обеспечение их качества, рационального использования и установление нормативов являются важными задачами. Главные показатели качества сырья – это наличие в нем полезных компонентов и технологичность их извлечения. Последняя оказывает главное влияние на стоимость единицы сырья. Например, в урановой руде содержится около 1% урана, в марганцевой – 20-50% марганца, в медной – 05-3,0% меди, в железной – 50-70% железа, в сахарной свекле – 16-24% сахара, выход мяса составляет около 50% живого веса животного.

На Урале ОАО «Ураласбест» по сухой технологии с весьма развитой схемой цепи аппаратов перерабатывает ~ 26 млн. т в год исходной руды. Себестоимость добычи и переработки 1 т руды составляет ~ 150 руб./т при расходе электроэнергии ~ 12-13 кВт·ч/т. При флотационном обогащении полевошпатовых руд этого же региона себестоимость производства составляет ~ 400 руб./т при расходах электроэнергии ~ 60-70 кВт·ч/т.

Основные выводы работы сводятся к следующему:

1. Общие (суммарные) затраты энергии на большинстве горно-обогатительных предприятий составляют в электрическом эквиваленте 300-400 кВт·ч/т исходной руды. При этом до 80% этой энергии обусловлено применением воды и рассеивается безвозвратно в атмосферу, предопределяя экологические и экономические проблемы.

2. Перспективы успешного бизнеса в этой сфере заключаются в скорейшем освоении сухих методов обогащения. Физические принципы и современные технические средства (сепараторы) позволяют снизить затраты по элементарным операциям обогащения до 10-100 Вт·ч/т, что позволяет создавать (проектировать) фабрики со сравнительно короткими технологическими схемами с затратами электроэнергии менее 10 кВт·ч/т исходной руды и себестоимости обогатительного передела менее 100 руб./т исходной руды.

3. Освоение сухих методов обогащения на основе современных высокопроизводительных магнитных и электрических сепараторов, способных работать при отрицательных температурах особенно актуально для развития успешного бизнеса в районах крайнего севера России (золото, полиметаллы и т.п.).

Отходы всегда сопровождали горнодобывающее и горно-перерабатывающее производство, однако почти до середины 20 века отходы горного производства не рассматривались как особая проблема. С ростом добычи полезных ископаемых количество отходов стало быстро расти, причём значительно быстрее, чем выход продукции, т.к. одновременно уменьшалось содержание полезных компонентов в рудах, увеличивалась зольность углей, усложнялись условия разработки месторождений и соответственно увеличивался выход отвальных и вскрышных пород. Общее количество добываемого в мире минерального сырья оценивается приблизительно в 100 млрд. т в год и растёт с периодом удвоения 10-12 лет. Из этого количества используется не более 30-40% (включая строительные материалы и горючие полезные ископаемые).

Проблема отходов горного производства рассматривается в различных аспектах. С экологической точки зрения наибольшую тревогу вызывают газовые отходы, например сернистый газ и другие соединения серы, оксиды углерода и азота, составляющие в сумме свыше 1 млрд. т в год. Выброс пылей, содержащих соединения металлов, в десятки раз превышает выбросы природных источников (вулканы, лесные пожары, пыли, переносимые ветром, и т.п.). Потребление и загрязнение воды горнодобывающими отраслями составляет около 10 м3 на 1 т добытого полезного ископаемого. В среднем под породные отвалы отводится 0,1 га площади земли на каждые 1000 т сырья, и они занимают сотни млн. га, чаще всего неудобной, а в ряде случаев вполне плодородной земли. Рекреационная способность природы уже не справляется с возрастающим количеством отходов горного производства, что приводит к необратимым загрязнениям среды обитания.

Переработка отходов горного производства, как правило, связана с потребностями смежных отраслей в сырье. Технологические исследования по утилизации отходов показали возможность комплексной переработки многих полезных ископаемых с полным или частичным переходом на производство различных видов продукции из отходов .

Экономический аспект проблемы отходов горного производства требует сопоставления экономических оценок ущерба от выброса отходов и доходов от их утилизации. Складирование твёрдых отходов горного производства в качестве потенциального минерально-сырьевого ресурса связано с затратами на принятие определённых мер защиты от их выветривания, окисления (в т.ч. бактериального), вымывания, а также с занятием земли, в некоторых случаях плодородной. Создание установок для переработки отходов горного производства также требует значительных капиталовложений.