Анализ состояния 1 Стратегия развития редкометалльной отрасли в условиях глобализации минерально-сырьевого комплекса

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ 1.1 Стратегия развития редкометалльной отрасли в условиях глобализации минерально-сырьевого комплекса Быстро развивающийся процесс глобализации мировой экономики, имеющий важ­нейшей составной частью объединение мирового минерально-сырьевого комплекса, требует выработки стратегии поведения каждой из стран мирового сообщества, которые хотят занять в этой системе достойное место. Редкие металлы по объему продукции играют пока незначительную роль в суммар­ной стоимости производимого минерального сырья, но они являются металлами наиболее передовых технологий, и явно ускорившиеся темпы увеличения их потребления в последнее десятилетие подчеркивают их растущее значение в современном технократическом мире. Характерный для глобализации процесс создания транснациональных корпораций распро­страняется и на редкометалльную отрасль. Бывший СССР обладал крупным редкометалльным потенциалом не только в области минерально-сырьевых ресурсов, но и в отношении производства и потребления минерального сырья. За годы перестройки экономики значи­тельная часть этого потенциала потеряна, но минерально-сырьевые ресурсы редких метал­лов, по которым Союз однозначно признавался в качестве мирового лидера, сохранились в недрах. Во многих случаях сохранились я производственные мощности, которые сейчас без­действуют. Потенциально место и роль России в системе глобализации редкометалльных ресур­сов определяется их запасами, по которым Россия занимает ведущее место в мире и среди стран СНГ. В России сосредоточено от 15 до 30% разведанных мировых запасов Ве, 1л, ТК., V, от 30 до 50% - N0, Та; запасы некоторых попутных компонентов превосходят мировые. В то же время редкометалльная сырьевая база России очень слабо используется, особенно в последнее десятилетие. Тому есть несколько причин, и одна из наиболее важных - распад СССР и разруше­ние хозяйственных связей между республиками, которые в редкометалльной отрасли были чрезвычайно близкими. Производственные мощности по переработке сырья для некоторых металлов были полностью сосредоточены на территории бывших республик, в первую оче­редь, на Украине и в Казахстане. Если СССР в производимой в мире редкометалльной про­дукции играл весьма значительную роль (около 40% Ое ?и Не, 20-30% Та, Ве, V, Оа; 10-20% - , , Нe, S, Li, Т, Ni), то после его распада суммарная доля стран СНГ в мировом произ­водстве понизилась до 2-10% В условиях ограниченных возможностей инвестирования, объединение усилий тесно взаимодействовавших ранее хозяйственных субъектов, имеет очевидную целесообразность. Обладая мощным сырьевым, производственным и кадровым потенциалом, Россия вместе с Украиной могла бы претендовать в системе глобализации экономики редкометалльного сы­рья на более высокое место, и в первую очередь это касается металлов, для которых предска­зывается дефицит на мировом рынке. Здесь преимущества российско-украинского альянса могут проявиться в наибольшей степени, особенно для таких металлов, как галлий и герма­ний, потребление которых в последнее время быстро расширяется. Для российских потреби­телей важную роль играют имеющиеся на Украине эксплуатируемые запасы циркона и рту­ти. В свою очередь Украина, обладающая крупными металлургическими заводами и разви­той электронной промышленностью, могла бы проявить интерес к продукции, а возможно и освоению российских месторождений , V, Та и др. Хотя Украина и отстает от России по объему запасов большинства редких металлов, тем не менее ее месторождения располагаются в более благоприятных экономических усло­виях и могут быть более выгодны для освоения. Имея в виду различные модели сотрудниче­ства, необходимо выработать конкретные рекомендации по его формам. Роль геологов мо­жет заключаться не только во взаимопомощи при поисках и разведке месторождений, но и во взаимообогащении фундаментальными знаниями, что в конечном счете будет способство­вать совершенствованию редкометалльной сырьевой базы как России, так и Украины.^ 1.2 Перспективы использования геотехнологических способов добычи при отработке редкометалльных месторождений Подземное растворение и выщелачивание минералов с использованием скважин уже много десятилетий успешно конкурирует с традиционными способами добычи полезных ис­копаемых - открытым (карьеры) и подземным (шахты, штольни). Классические примеры -подземное выщелачивание урана и поваренной соли. В России в промышленном режиме ведется добыча бишофита (растворение) и золота (выщелачивание), в опытном режиме работают рудники СПВ по выщелачиванию урана и скандия, марганца из карбонатных руд. Ведутся проектные работы по строительству рудни­ков по добыче гидроминерального сырья (ГМС) - рассолов с Se, В, Вг, I. Опытными рабо­тами доказана возможность и экономическая целесообразность СПВ силикатных и сульфид­ных руд Си, №, Со с попутным извлечением Оа, Се, Тi, Se, Те.^ 1.3 Перспективы использования геотехнологических способов добычи при отработке редкометалльных месторождений Подземное растворение и выщелачивание минералов с использованием скважин уже много десятилетий успешно конкурирует с традиционными способами добычи полезных ис­копаемых - открытым (карьеры) и подземным (шахты, штольни). Классические примеры -подземное выщелачивание урана и поваренной соли. В России в промышленном режиме ведется добыча бишофита (растворение) и золота (выщелачивание), в опытном режиме работают рудники СПВ по выщелачиванию урана и скандия, марганца из карбонатных руд. Ведутся проектные работы по строительству рудни­ков по добыче гидроминерального сырья (ГМС) - рассолов с В, Вn, I. Опытными рабо­тами доказана возможность и экономическая целесообразность СПВ силикатных и сульфид­ных руд Си, N, Со с попутным извлечением Оа, Се, Тi, Sе, Те.^ 1.4 Условия концентрации и основные закономерности образования уникальных ниобийредкоземельных руд Пирохлор-монацит-крандаллитовые руды, выявленные впервые в 1986 году в пределах Томторского месторождения, представляют собой новый, уникальный по набору полезных компонентов, их концентрациям и запасам, геолого-промышленный тип Мэ-ТК. руд, генезис которых проблематичен [1]. Наиболее полно разработаны гипотезы, одна из которых относит уникальные руды к делювиально-озерным осадкам ближнего сноса (А. Д. Коноплев), а дру­гая считает их эпигенетически измененными переотложенными корами выветривания карбо­натитов (А.В. Лапин, А.В. Толстое) [2,4]. Изучение условий образования уникальных кон­центраций редких элементов позволяет выявить закономерности, которые могут служить критериями поисков руд подобного типа. Основными процессами образования переотло­женных руд явились окисление (первый этап), переотложение (второй этап) и эпигенетиче­ское восстановление с последующим захоронением (заключительный этап). Карбонатитовый массив Томтор, сформированный в результате эндогенных процессов (венд - средний палеозой) и выведенный в девоне на поверхность, подвергался латеритному ко-рообразованию. Интенсивность процессов химического выветривания зависела от структурно-тектонической обстановки и исходного состава пород. На силикатных породах каолинит-гидрослюдистые коры выветривания имеют мощность 10-3 Ом, на карбонатитах фосфатно-железистые коры достигают мощности 300м. Среди карбонатитов наиболее благоприятными для гипергенеза являются полиминеральные разности, слагающие восточный сектор ядра, -главным образом, благодаря своим геолого-структурным особенностям (трещинноватость, 3-4 карбоната, апатит, монацит, флюорит, хлорит, пирохлор, гематит, обилие сульфидов и др.). Не­однородности рельефа обусловили латеральное перераспределение протовещества кор выветри­вания, перемыв и переотложение их верхних горизонтов в депрессии и образование специфиче­ских переотложенных кор выветривания с четко проявленной ЙЪ-ТК. специализацией. Первый этап образования руд ознаменовался выносом из карбонатитов Са и СО2, со­ставляющих от 50 до 90% первоначального объема субстрата (карбонатитов) и накоплением в остаточных корах выветривания рудных элементов (преимущественно в форме оксидов и фосфатов). При этом, под воздействием окислительных условий в корах выветривания кар­бонатитов и интенсивной миграции химических элементов произошло перераспределение оксидов и фосфатов с накоплением первых - в верхней части разреза, а последних - в ниж­ней, в результате чего в разрезе гипергенного комплекса сформировались два горизонта: верхний, охристый - существенно лимонитовый и нижний, зернистый - франколитовый.^ 1.5 Конъюнктура мирового рынка редких металлов В последнее десятилетие мировой рынок редких металлов находится на подъеме. По интенсивности изменения потребления вьщеляется несколько групп редких металлов. Металлы с активным ростом потребления (4 - 10% в год) - Мэ, Та, 1л, Ве, ТК, V, Се, Са, Ке Металлы с умеренным ростом потребления (1-4 % в год) - 2г, 8г, В1, 8Ь, 8е, Те Металлы с уменьшившимся потреблением - Н§, Си, Т1 Металлы неясного статуса (из-за ограниченности информации) - 8с, Сз, КЬ, Нг" Среди металлов первой группы можно выделить такие, рост потребления которых заметно ускорился в последние 3-5 лет - №>, Та, 1л, Се, Са, 1п, К.е Соответственно возрастало и производство редких металлов. Для ряда металлов этот рост был адекватен увеличивавшемуся потреблению, что особенно характерно для тех ме­таллов, сырьевая база которых практически неограниченна - Ni, Ве, ТК, Se, V. Металлы попутного производства, объем которого имеет зависимый характер, периодически были в дефиците, что отражалось на ценах (рис.2) dfg 1990 1992 1994 1996 1998 2000 1990 1992 1994 1996 1998Asf 1990 1992 1994 1996 1998 2000gasd рис.2. Динамика цен, долл./кгОсобый случай представляет Та. За последнее полугодие 2000 г. цены на него вы­росли в семь раз из-за необычайно быстрого роста потребления и полного исчерпания склад- ских запасов, которые долгое время компенсировали разницу между возрастающим спросом потребления и уменьшавшимся первичным производством. По некоторым металлам скачкообразная динамика цен была связана со временными перебоями в поставках (2г, 8Ь). Таким образом, рынок редких металлов в последние годы отличает необычайно ин­тенсивная динамика, не свойственная большинству более традиционных видов твердых по­лезных ископаемых. Поэтому, несмотря на большую обеспеченность запасами, геологораз­ведочные работы на редкие металлы проводились весьма активно. Запасы редких металлов и производственные мощности за рубежом с учетом их планируемого расширения в целом достаточны, чтобы встретить прогнозируемый спрос. Тем не менее уже сейчас прогнозируется возможный дефицит, по крайней мере временный, для 2г, Та, Ое, Ке, 1п.^ 1.6 создание в донецком регионе промышленной базы по получению редких металлов и редких земель Обосновывается необходимость развития в Донецком регионе базы редкометального и редкоземельного производства Производство высококачественных легированных сталей (в первую очередь, для газонефте-проводного транспорта), содержащих ниобий, ванадий, молибден, микролегированных каль­цием или его заменителями, редкоземельными элементами, сосредоточено в Донецком регионе. При этом для этих отраслей в регион из ближнего или дальнего зарубежья вводится ниобий, ванадий, молибден, силикокальций, редкоземельные элементы, тантал. Импорт указанных выше ферросплавов сдерживает разработку новых марок стали класса Х10-Х80 для газонефтепроводного транспорта, угольной промышленности, а штрипс для производства труб такого класса на ХТЗ, приобретается за рубежом у фирм «Манесман», «Ниппонстил», «Италендер» и др. Концепция освоения и развития редкометально-редкоземельной минерально-сырьевой базы, разработанная специалистами региона включает: Использование современных достижений в добыче, обогащении и переделере дкометально-редкоземельного сырья. Создание финансово-промышленных структур, охватывающих весь цикл от добычи руды до выпуска высокотехнологической товарной продукции. Вовлечение в промышленное освоение известных месторождений.Это, прежде всего: Мазуровское месторождение (ниобий, тантал, цирконий, глинозем). Азовское месторождение (лантаноиды, иттрий, цирконий). Рудопроявления Кирилловского рудного поля (вольфрам, молибден). Володарское месторождение (титан, ванадий, фосфор). Месторождение Балка Крутая (литий, цезий). Ожидаемый рост потребности украинской промышленности в продукции редких ме­таллов, а также политика правительства, направленная на сокращение импорта, предопреде­ляют целесообразность дальнейшего развития внутреннего производства, а, следовательно, и вовлечение в отработку предложенных месторождений. Освоение этих месторождений могло бы не только обеспечить потребности разных от­раслей промышленности Украины, но и увеличить их экспортный потенциал. Прогнозные экономические расчеты свидетельствуют о высокой рентабельности про­изводства, которые будут задействованы в добыче, переработке, получении и использовании редких металлов и редких земель.^ 1.7 концепция информационной системы для экспрессной технологической оценки руд Информационные технологии позволяют систематизировать информацию о техно­логиях переработки руд и предоставить аппарат для анализа этой информации. Вычисли­тельные системы на основе реляционных баз данных применимы для прогноза технологиче­ских свойств руд, подготовки исходных данных для геолого-экономической оценки рудных объектов и заключений о состоянии минерально-сырьевой базы. Целью работы является создание системы экспрессной оценки технологических свойств руд и прогнозирования результатов обогащения и металлургической переработки минерального сырья. Возможность осуществления такой оценки подтверждена данными по обогащению руд 8-ми месторождений редкометалльных пегматитов, скандиеносных метасо-матитов, осадочных стронциевых руд и редкометалльных россыпей. Средством достижения поставленной цели является создание распределенной базы данных (РБД). В качестве методологии решения задач разрабатываемой вычислительной системы принята априорная технологическая оценка минерального сырья, осуществляемая путем мысленного моделирования технологического процесса, основанного на аналогиях с известными технологическими решениями и результатах математического моделирования. Выбор аналогий проводится на каждой операции рассматриваемой априорной технологиче­ской схемы, а математическое моделирование осуществляется с использованием аппарата ста­тистических функций и физико-химических моделей. В состав РБД «Технология» включаются следующие частные базы данных (БД): I. Группа БД, представляющих свойства минерально-сырьевых объектов: А. «Технологические пробы»: геологическое описание проб и атрибуты их иденти­фикации: привязку на местности, минеральный тип, дату отбора, т.п. В. «Технологическая минералогия»: данные о технологических свойствах минера­лов: породообразующих, рудных и других. С. «Структурно-текстурные особенности руд»: данные о крупности минеральных выделений и минеральных парагенезисах. И. Группа БД, описывающая средства осуществления технологий: А. БД «Технологические процессы»: описания методов, применяемых для рудопод-готовки, обогащения, металлургического передела. Объектами этой БД являются технологи­ческие методы (процессы). Свойствами объектов БД являются параметры проведения про­цессов переработки руд: отношения фаз, температура, расходы реагентов, скорости потоков и т.п. В БД «Технологические процессы» конкретные значения параметров не хранятся. Эта БД содержит также обязательное графическое формализованное изображение процесса, на котором показаны направления протекания процессов и дифференциации вещества. В. БД «Технологические схемы»: содержит описания промышленных и разрабаты­ваемых технологий переработки руд. Предлагается порядок детализации технологических схем, необходимый на различных уровнях оценки руд.^ 2. ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА 2.1 Оценка комплексной переработки твердых бытовых отходов Предварительная сортировка оптимизирует производства при комплексной переработке ТБО, улучшая и ускоряя процесс ферментации органических веществ в составе ТБО; со­став продукта ферментации, шлака и отходящих газов при термической обработке остат­ка недосортированной части отходов. При этом упрощается дорогостоящий процесс газоочистки. Технология комлексной переработки ТБО повышает экологичность и эконо­мичность традиционной термической и биотермической обработки, а также сортировки муниципальных отходов. Комплексная переработка, эколого-экономические аспекты, промышленная перера­ботка, техногенное сырье, обезвреживание отходов^ 2.2 Актуальность проблемы В Украине ежегодно образуется около 33 млн м3 (9 млн т при коэффициенте плотности 0,25-0,27 т/м3) бытовых отходов, которые вывозятся на 770 полигонов ТБО, а общий объем их накопления достигает 3 млрд м3. В Украине наиболее распространенный способ обра­щения с бытовыми отходами - полигонное складирова­ние и захоронение ТБО. Большинство полигонов работа­ют в режиме перегрузки, а 80 % из них не соответствуют требованиям экологической безопасности. Метод термической обработки отходов на мусорос­жигательных заводах позволяет уменьшить их количес­тво в 3 раза, но при сжигании ТБО образуются токсичные выбросы в атмосферу, а шлаки и зола, накопившиеся в результате сжигания, становятся более токсичными и требуют дальнейшей специальной обработки. В Украине методы комплексной механизированной переработки ТБО с целью извлечения ресурсно-цен­ных сырьевых компонентов на практике пока не реали­зованы. Преимущество комплексной переработки ТБО вы­являет укрупненная эколого-экономическая оценка наи­более распространенных промышленных технологий переработки отходов - сжигания, ферментации (компо­стирования), механизированной сортировки и их комби­наций.^ 2.3 Тенденция перехода к комплексной промышленной переработке муниципальных отходов Основная тенденция решения проблемы ТБО в ми­ровой практике - их вовлечение в промышленную пере­работку. Несколько причин стимулируют переход к промыш­ленной переработке ТБО: ■ наличие постоянной экологической опасности от на­копления больших объемов отходов; сложность выделения и обустройства новых свалоч­ных мест; рост затрат на захоронение ТБО и их доставку к мес­там захоронения, которые все более удаляются от городов; ■ экономия земельных ресурсов при отказе от поли­гонного захоронения; возможность масштабной утилизации муниципаль­ных отходов при их вовлечении в промышленную пе­реработку; ■ необходимость решения экологических проблем ци­вилизованными методами. В первую очередь ТБО вовлекаются в промышлен­ную переработку в регионах, имеющих дефицит природ­ных ресурсов и отличающихся малой площадью и высо­кой плотностью населения. Вмировой практике нашли промышленное примене­ние пять принципиальных методов переработки ТБО: термическая обработка (в основном - сжигание); биотермическая аэробная ферментация (с получе­нием удобрения, биотоплива, топлива и др.); ■ анаэробная ферментация (с получением биогаза); сортировка (с извлечением ценных компонентов и фракций отходов для вторичного использования); комплексная переработка (комбинация различных методов: ферментация-сортировка, ферментация-сор­ тировка-термообработка, сортировка-ферментация, термообработка-сортировка, сортировка-термообра­ ботка, сортировка-термообработка-ферментация). Принципы выбора и создания рациональных методов промышленной переработки ТБО базируются на том, что проблема ТБО - это взаимосвязанная эколого-экономическая и технологическая проблема, а сами ТБО должны рассматриваться как техногенное сырье сложного органоминерального состава. Технологию переработки ТБО следует рассматривать как метод инженерной защиты окружающей среды. Задачей любой технологииявляется: уменьшение объема и массы отходов, подлежащихзахоронению, с перспективой перехода на безотходное производство; обезвреживание отходов; рациональная утилизация отходов (материальная иэнергетическая, с выделением ценных компонентов,производством новых видов товарной продукции).^ 2.3 Критерии выбора безотходных технологий и экологически безопасных методов переработки отходов Приоритетными при выборе и создании технологии, отвечающей достижениям и тенденциям развития миро­вой практики, являются эколого-экономические критерии (экологическая безопасность технологии, количество и экологическая безопасность образующихся отходов, экологическая безопасность новой продукции, экономи­ческая эффективность, капитальные и эксплуатацион­ные затраты). Естественно, на выбор технологии сущест­венное влияние оказывает степень ее отработанности и готовности к практическому применению. Принципиальные методы переработки ТБО реали­зуются с использованием десятков технологий. Как пра­вило, любая фирма-разработчик технологии (или дилерс­кая фирма) рекламирует свою технологию как лучшую и самую эффективную в мировой практике. Чтобы сделать правильный выбор, - в рынке технологий необходимо разбираться. Практическое решение проблемы промыш­ленной переработки ТБО связано с большими капиталь­ными вложениями, поэтому последние должны быть ориентированы на создание наиболее прогрессивного промышленного производства. Промышленную переработку следует рассматривать как конечную операцию в общей схеме управления ТБО, эффективность которой во многом зависит от организа­ции работы на каждой предшествующей стадии сбора и транспортировки (удаления) муниципальных отходов. Исходя из гетерогенного состава муниципальных отхо­дов, схемы управления ТБО (включая промышленную пе­реработку) должны представлять собой комбинацию тех­нологических операций разделения отходов на отдельные фракции и компоненты с последующей их переработкой оптимальным методом. Стремление использовать для пе­реработки всей массы ТБО какой-то один конкретный ме­тод, какую-то монотехнологию (например, сжигание) при­водит к неоправданному увеличению затрат и усиливает негативное влияние на окружающую среду. В наибольшей степени современным требованиям экологии, экономики и ресурсосбережения отвечает создание комбинирован­ного производства, обеспечивающего обезвреживание от­ходов, использование отходов как источника энергии и как вторичного сырья. Построение промышленной техноло­гии по принципу комбинации различных методов перера­ботки ТБО нивелирует недостатки каждого метода, взято­го в отдельности. Именно комплексная переработка ТБО как системная комбинация сортировки, термообработки, ферментации и других процессов обеспечивает в сово­купности малую отходность производства, его максималь­ную экологичность и экономичность. Объединяющим процессом в схеме комплексной переработки ТБО является сепарация (в том числе, на основе селективного сбора), изменяющая качественный и количественный состав ТБО. Отходы, подходящие для переработки, теоретически охватывают почти все потребительские отходы. Но на практике приходится выбирать между их количеством и качеством. Некоторые аналитики считают, что более по­ловины всех отходов можно эффективно переработать, но достижение такой эффективности требует огромной осторожности в обращении с ними.^ 2.4 Вверификация экономической эффективности комплексной переработки отходов Построение технологической схемы любого производ­ственного процесса определяется составом и свойствами исходного сырья, а также задачами производства. Посколь ку ТБО представляют собой гетеро­генную смесь сложного морфологи­ческого состава, то не существует, как показывает анализ, какого-либо одного универсального метода их переработки, удовлетворяющего со­временным требованиям экологии, экономики, ресурсосбережения и рынка. Этим требованиям, тенденци­ям развития мировой практики, реко­мендациям международных эколо­гических конгрессов в наибольшей степени отвечает проектирование и строительство комбинированных мусороперерабатывающих заводов, обеспечивающих использование от­ходов как источника энергии и как вторичного сырья. Существует несколько про­мышленных и близких к промыш­ленному применению технологий экологически безопасного обез­вреживания и переработки образующихся отходов, в составе которых преобладают ресурсно-ценные сырье­вые компоненты. При этом повышается не только доля повторного использования ряда компонентов ТБО, но и во многом решаются вопросы удаления опасных быто­вых отходов и балластных компонентов, оптимальной подготовки тех или иных фракций компонентов ТБО к дальнейшей переработке. Выполненные расчеты дают объективную, качествен­ную, сравнительную оценку различных технологий. Их можно корректно использовать только в рамках постав­ленной задачи для сопоставления различных способов переработки ТБО. В качестве исходных данных для анализа техноло­гий переработки ТБО принята условная производитель­ность - 240 тыс. т ТБО в год (завод обслуживает около 0,6-1,0 млн жителей - среднестатистическая числен­ность региональных центров Украины). Некоторые экономические показатели различных технологий переработки ТБО (по данным европейских фирм, дополненным расчетными данными по комплекс­ной переработке ТБО и расчетными данными по реализа­ции готовой продукции) приведены в табл. 1 и на рис. 1. Сравнительная качественная оценка принципиаль­ных способов переработки ТБО по экономическим крите­риям (удельные капитальные, эксплуатационные и при­веденные затраты, удельные затраты на захоронение неутилизируемой части ТБО, прибыль от реализации продукции из 1 т ТБО) показывает (рис.1), что строитель­ство заводов по технологии прямого сжигания, а также прямого компостирования ТБО экономически наименее целесообразно (практика СНГ). В экономическом плане, как следует из рис. 1, для переработки неразделенных потоков ТБО наиболее предпочтительны комбинацион­ные технические решения, в особенности, комплексная переработка ТБО (комбинация процессов сортировки, термо- и биообработки). Однако без учета тарифов за прием ТБО все эти технологии убыточны. Единственной самоокупаемой является технология раздельного сбора и сортировки отходов нежилого сектора города (первый этап решения проблемы ТБО). Ниже (табл. 2) показано влияние процесса сортиров­ки на перераспределение материальных потоков отхо­дов между термическим и биотермическим переделами в случае комбинации технологий (комплексная перера­ботка ТБО), что является технически целесообразным и обеспечивает повышение экономической и экологичес­кой эффективности производства (технология фермен­тации условно рассчитана на использование биобараба­нов, выпускаемых отечественной промышленностью и в странах СНГ). Показатели Технологии Сжигание Компостиро- Сортировка + Сортировка + Комплексная Сортировка + вание сжигание компостиро- переработка компактирова- вание ние' Удельные капитальные вложе- ния (на 1 т ТБО), долл./т 280 90 330 100 240 44 Удельные эксплуатационные за- траты (на 1 т ТБО), долл./т 9,6 10 12,8 8.7 13,5 3.5 Неутилизируемая фракция (по- длежит захоронению), % 30 30 15 55 8 60 Удельные затраты на захоронение неутилизируемой фракции, долл./т" 9 9 4,5 16,5 2,4 18 Норма амортизационных отчис- лений, %'" 10 10 10 10 10 10 Приведенные капитальные за- траты, долл./т 28 9 33 10 24 4,4 Общие удельные затраты, долл./т 46,6 28 50,3 35,2 39,9 25,9 Суммарная реализация продук- ции из 1 т ТБО, долл./т 23,7 9.2 33.9 18.7 30.2 34 Экономическая эффективность технологий, долл./т -22,9 -18,8 -16,4 -16,5 -9,7 8,1 ^ Таблица 1.Экономическая эффективность различных технологий переработки ТБО'Технология «сортировка + компактирование» рассчитана на вовлечение в переработку только отходов нежилого сектора города. " Удельные затраты на захоронение ТБО приняты 30 долл. США/т. "' Норма амортизационных отчислений условно принята 10 % (для всех технологий) Рис. 1. Экономическая эффективность различных технологий переработки ТБО: 1 - сжигание; 2 - компостирование; 3 - сортировка + сжигание; 4 - сортировка + компостирование; 5 - комплексная переработка; 6 - сортировка + компактирование ^ 3. ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ ЦИНКСОДЕРЖАЩИХ ПЫЛЕЙ3.1 Создание головной опытно-промышленной установки по переработке цинксодержащих пылей и шламов металлургических производств.В мировой практике сталеплавильного производства используют несортированный металлолом, с которым в системы газоочисток поступает большое количество цинка. Пыли (шламы) газоочисток, содержащие 0,5 - 18 % Zn, до 2 % Pb и более 50 % Fe, не могут быть возвращены в основные металлургические агрегаты из-за высокого содержания Zn, разрушающего их футеровку. Поэтому шламы и пыли, содержащие Zn, направляют в шламонакопители. Объемы и характеристики цинксодержащих пылей (шламов) на предприятиях черной металлургии стран СНГ (по состоянию на 2004 г.) приведены в табл.1Таблица 1. ^ Страна, город,предприятие Накопленный объем шламов, млн. т Поступает,тыс. т/год Содержание компонентов,% масс. Zn Pb Fe Молдавия,Рыбница, МолдМЗ 0,6 10,0 8-12 1,5-1,7 49-55 Украина,Мариуполь, МК им. Ильича 4,5 ^ Водоупорные Фильтрующие Расход водоносных горизонтов >фильтрационных потерь ^ Расход водоносных горизонтов ≈ фильтрационным потерям Гидродинамические последствия Проявление фильтрацион-ных потерь на поверхностиИзменение структуры потока незначительноФормирование конусов репрессии^ Гидрохимические загрязнения Водоносных горизонтов в форме ореолов рассеянияВодоносных горизонтов в форме объемов растеканияПоверхности земли и поверхностных водВ УкрНИИЭП при участии Мариупольского металлургического комбината им Ильича проведены исследования, разработана и опробована в промышленных условиях на опытном заводе УкрНИИЭП малоотходная эколого-экономически елесообразная технология утилизации Zn, Pb и Fe из пылей и шламов газоочисток сталеплавильных и доменных производств ряда заводов черной металлургии России, Украины, Молдавии и Германии /1-3/. Разработанная технология защищена патентами Украины. В стадии оформления находится российский патент. При переработке 110 тыс.т/год исходного цинксодержащего шлама, содержащего 1-2,5% цинка обеспечиваются: получение 1-2,45 тыс. т/год дефицитного дорогостоящего высокосортного цинкового концентрата, используемого для получения металлического цинка и производства оцинкованного проката, и 107-108,5 тыс. т/год частично металлизованных железорудных окатышей, возвращаемых в агло-доменное производство поставщика исходного сырья; доходы от продажи цинкового концентрата ($640/т) и частично металлизованных окатышей ($20-25/т) - до $ 1,3 млн/год; решение крупных социально-экологических проблем: высвобождение земельных площадей, уменьшение степени загрязнения окружающей среды, создание новых рабочих мест, сокращение затрат предприятия на плату за размещение и хранение отходов, аренды земель, штрафов за превышение лимитов на образование и размещение отходов и др.;^ Ориентировочная стоимость проекта ($ тыс.) до 740 в том числе: - предпроектные и проектные работы 40 - закупка оборудования до 550 - строительно-монтажные работы 125 - пуско-наладочные работы с авторским надзором 25^ Предполагаемые сроки реализации проекта (мес.) - разработка проектной документации 6-9 - закупка и поставка оборудования 3 - монтаж оборудования, пуско-наладочные работы 4 - выход на проектную мощность 3 Установка комплектуется серийным отечественным оборудованием, надежна в эксплуатации, автоматизирована.^ Окупаемость установки – до 2,5 лет после выхода на проектную мощность. При наличии на предприятии пустующих зданий и простаивающего оборудования затраты могут быть значительно сокращены. Расходные коэффициенты для установки производительностью 110 тыс. т/год по исходному сырью приведены в табл.2. Принципиальная технологическая схема основных процессов приведена на рис.2, основные зависимости технологических параметров – на рис. 3, 4, экономические показатели – на рис.5,6. Таблица 2.Расходные коэффициенты установки Наименование Ед. измерения Количество Фильтр-ткань кв. м/год 1600 Вода куб. м/год 1000 Природный газ тыс. куб. м/год 4000 Электроэнергия тыс. кВтч/год 4000 Особое внимание следует обратить на возможность экономически выгодного снабжения отечественной промышленности дорогостоящими и дефицитными соединениями Zn и Pb из техногенных месторождений этих элементов (шламонакопители) заводов черной металлургии. Анализ спроса и мировых цен на Zn, Pb и их соединения показывает тенденцию постоянного устойчивого спроса и цен на них в размере 1-5 % в год. Наиболее перспективным способом утилизации пылей и шламов является пирометаллургический с использованием одного из вариантов вельц-процесса или избирательной дистилляции Zn и Pb. В настоящее время углерод является единственным практически применяемым восстановителем оксида цинка. Нами были проведены работы по оптимизации параметров процесса избирательной дистилляции цинка в условиях углетермического восстановления с учетом которых разработан малоотходный способ извлечения Zn, Pb, Fe.. В качестве восстановителя использовали отсевы кокса (фракции - до 5 мм). Во время исследования разработанной технологии твердые продукты анализировали на содержание Fe, Zn, Pb, Ca, Si, S, Cu и др. по стандартным методикам. Наибольшее содержание Zn (79%) отмечено в продукте, уловленном в зоне высокотемпературной возгонки вельц-печи, табл. 3. Таблица 3 Химический состав цинкового концентрата по зонам вельц-печи ^ Местоотбора проб Состав цинкового концентрата (% масс.) Zn PbO Fe Ca Si C1- S Зонавозгонки(по длине) 49,475,179,0 1,071,09