Вы можете открыть актуальную версию документа прямо сейчас.
Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.
Приложение Г
(обязательное)
Энергоэффективность
Г.1 Краткая характеристика отрасли с точки зрения ресурсо- и энергопотребления
Характерной чертой горнодобывающей промышленности является опережающий рост энергопотребления по отношению к темпам роста промышленной продукции. Увеличение электропотребления горной промышленностью вызывается усложнением горно-геологических условий добычи, модернизацией технологий и ужесточением природоохранных требований.
Предприятия цветной металлургии используют в своей деятельности электроэнергию, тепловую энергию и энергию от сжигания топливных ресурсов (жидкое топливо, газ). Энергетические затраты в себестоимости продукции горнодобывающего предприятия составляют от 3 до 10 %.
Структура энергопотребления представлена двумя основными блоками:
1. Энергопотребление технологического оборудования - бурильных установок, бурильных станков, погрузочных и погрузочно-транспортных машин, рудничного транспорта, вспомогательного оборудования и др. Энергоэффективность этого оборудования может быть улучшена за счет совершенствования конструкции горных машин, например, применение электрогидравлического привода.
2. Энергопотребление вспомогательного оборудования - насосные, вентиляторные компрессорные установки, электросиловое оборудования и др. Энергоэффективность его повышается путем синхронного совершенствования организации работ и режимов работы энергетического хозяйства. Направления совершенствования: ликвидация утечек сжатого воздуха; снижение аэродинамического сопротивления горных выработок; оптимизация методик выбор оборудования.
Г.2 Основные технологические процессы, связанные с использование энергии
Основные производственные процессы вскрыши и добычи включают операции отбойки, выемки, транспортировки, разгрузки и складирования полезного ископаемого и пород.
Основные технологические процессы обогащения включают операции дробления, сепарации, сушки и концентрирования.
К вспомогательным процессам относятся строительство и поддержание инфраструктуры, энергоснабжение, вентиляция, водоотлив и др.
Наиболее существенное потребление энергии характерно для бурения, отбойки, выемки и транспортирования руд и пород, размола, дробления и обогащения руд, водоотлива и вентиляции. К мерам энергосбережения относятся:
- оптимизация режимов работы двигателей основного и вспомогательного оборудования с регулируемой скоростью в условиях значительных изменений нагрузки;
- комбинирование или сочетание методов сушки, сепарации и концентрирования.
Уровни потребления
Капитальные вложения на прирост мощности в 20 кВт электроэнергетики сопоставимы с вложениями на прирост выпуска 1 т некоторых цветных металлов, включая добычу, обогащение и металлургию.
При подземной добыче руд цветных металлов удельный расход электроэнергии составляет от 22 до 85 на 1 т руды, в том числе (): на бурение 7-13, на доставку и откатку руды 3-4,5, на подъем 1,5-4, на вентиляционные и калориферные установки 6-10, остальная энергия расходуется на водоотлив.
На подземных горных работах затраты всех видов ресурсов значительно возрастают с глубиной разработки, что влечет увеличение себестоимости добычи руды. Наиболее затратными статьями в структуре себестоимости добычи становятся расходы на процессы управления состоянием массива (закладку выработанного пространства), процессы доставки и подъема горной массы на поверхность. Снижение себестоимости этих процессов возможно за счет применения энерго- и ресурсосберегающих технических и технологических решений, которые на больших глубинах приобретают особую значимость.
Затраты на топливо для работы дизельных самоходных машин составляют 5-8 %. Прямые энергозатраты только на добычу руды не превышают 8 %.
При пневматической закладке расход энергии на 1 м3 закладочного материала составляет в среднем 10-16 , а при гидравлической 3,5-5 . Большие расходы энергии при гидрозакладке связаны с откачкой воды. Для бетонной закладки прочностью 120 кг/см2 и использованием в качестве заполнителя щебня крупностью до 20 мм и песка энергозатраты в структуре себестоимости равны 0,7 % (цемента 28,9 %). При замене щебня хвостами обогащения себестоимость твердеющей закладки снижается в 2,2 раза, удельный вес энергозатрат повышается до 1,4 % (цемента до 58,8 %). Кроме того, транспортные расходы (на щебень и песок) снижаются в 25 раз (с 26,5 до 2,2 % соответственно). В целом энергозатраты на основные операции процесса добычи руды (бурение, взрывание, доставка) не превышают 10 % общерудничных.
Далее следует подземный транспорт, подъем на поверхность, проветривание, водоотлив, освещение подземное и поверхностное, транспорт по поверхности, плюс энергозатраты ремонтно-механических мастерских и административно-бытового комбината. В результате сумма энергозатрат в общих эксплуатационных расходах рудника возрастает до 15-20 %.
Все возрастающие объемы шахтной воды приходится откачивать на поверхность, затрачивая на водоотлив 20-30 % от общей себестоимости горных работ.
Принципиально новой идеей использования нарастающих объемов шахтных вод является вовлечение их в промышленный оборот для производства электрической энергии путем строительства подземной гидроэлектростанции.
Из анализа зарубежной и отечественной литературы, описывающей проектирование и строительство подземных электростанций, известно, что подземные выработки для размещения гидроэлектростанций проходились специально. Стоимость их проходки и крепления составляет до 40 % от общих затрат на строительство.
В качестве примера в таблице г. 1 приведен перечень показателей по свинцово-цинковому карьеру и оценка их влияния на потребление электроэнергии.
Таблица Г.1 - Энергозатратность открытой добычи руд
N п/п |
Наименование показателя |
Оценка влияния показателя на потребление электроэнергии, % |
1. |
Климатические условия |
7,4 |
2. |
Горно-геологические условия |
5,9 |
3. |
Водоприток |
5,9 |
4. |
Горнотехнические свойства руд и пород |
7,4 |
5. |
Система разработки |
7,4 |
6. |
Надежность системы электроснабжения |
8,8 |
7. |
Размер кондиционного куска руды, породы |
8,8 |
8. |
Глубина карьера |
10,3 |
9. |
Основное технологическое оборудование |
10,3 |
10. |
Система проветривания |
1,4 |
11. |
Система водоотлива |
4,3 |
12. |
Система карьерного транспорта |
8,8 |
13. |
Система сжатого воздуха |
5,9 |
14. |
Выработка тепла |
7,4 |
|
Итого |
100 |
На горно-обогатительном предприятии цветной металлургии средние значения энергозатрат при добыче руды составляют 15 меди, при обогащении - 30 меди, то есть в структуре энергоемкости концентрата обогащение доминирует, его доля равна 66,7 %.
Практические аспекты обогащения руд - традиционный подход. Потребление энергии на классической флотационной фабрике может изменяться от 20 до 50 , в том числе ее расход на дробление и измельчение составляет от 10 до 20 . При этом затраты на дробление намного меньше, чем на измельчение. Поэтому в практике энергию, затрачиваемую на уменьшение крупности, стремятся перенести на дробление.
Практические аспекты - самоизмельчение. На одной и той же руде в одинаковых условиях при полу- или самоизмельчении потребуется на 10-35 % энергии больше, чем при измельчении стальными шарами. Однако избыточное потребление электроэнергии при самоизмельчении компенсируется экономией расхода стали.
В зависимости от типа руд в области оптимальной загрузки мельниц повышение загрузки мельниц на 1 т/ч приводит к снижению удельного расхода электроэнергии на 0,12-0,53 .
Грохочение. На грохочение потребляется мало энергии и его редко отделяют от дробления.
Классификация. Вследствие кратности цикла измельчения и классификации часть материала поступает в крупный продукт и возвращается в цикл измельчения, вызывая дополнительный расход энергии.
Флотация. Правильный подбор флотационных реагентов позволяет сэкономить много энергии, так как при уменьшении времени пребывания пульпы в камерах уменьшается их общий потребляемый объем, а следовательно, и установочная мощность.
Использование флотационных камер большого объема обуславливает уменьшение числа механизмов потребления энергии.
Гравитационное обогащение. Потребление энергии сравнительно умеренное: тяжелосреднее обогащение - 1-6 , отсадка - 0,03-1,3 , концентрация на столах - 0,04-3,0 .
Магнитное и электрическое обогащение. При магнитном обогащении затрачивается от 3 до 11 , электрическом - от 0,4 до 1,4 .
Химическая переработка руд. Потребление энергии определяется с расходом на дробление и измельчение.
Эффективность политики снижения расхода электроэнергии в технологических процессах добычи и обогащения руд цветных металлов характеризуются таблицей Г.2.
Таблица Г.2 - Расход электроэнергии при добыче и обогащении руд цветных металлов
N п/п |
Операции переработки |
Расход электроэнергии, руды |
1. |
Добыча руд: |
|
1.1 |
подземная |
35-45 |
1.2 |
открытая |
10-15 |
2. |
Обогащение руд: |
|
2.1. |
Крупное, среднее, мелкое дробление, грохочение, транспортирование, затраты по складу крупной руды |
1,0-1,12 |
2.2. |
Бункерование руды в цехе измельчения |
- |
2.3. |
Измельчение до 70-75 % - 74 мкм, классификация в механических классификаторах или в гидроциклонах |
12,0-20,0 |
2.4. |
Флотация (без стоимости флотационных реагентов)* |
2,6 |
2.5. |
Сгущение** в сгустителях: |
|
2.5.1 |
18 м |
2,4 |
2.5.2 |
24-30 м |
1,3 |
2.5.3 |
50 м |
1,0 |
2.6. |
Фильтрование** |
2,0-3,0 |
2.7. |
Сушка** (без стоимости топлива) |
3,0 |
* - показатели по флотации даны для случая, когда удельный объем флотационных машин составляет 0,05 м3/(т/сут) | ||
** - расходы и удельные затраты по операциям обезвоживания, сушки, удаления и укладки хвостов, складировании и отгрузки концентрата даны на 1 т продукта, поступающего в эти операции |
К анализу потребления энергии можно подойти с точки зрения потребления материалов, включенных в энергетические затраты. Результаты такого подхода приведены в таблице Г.3.
Таблица Г.3 - Энергозатратность процессов обогащения руд
N п/п |
Наименование статьи затрат |
Расход энергии на рудоподготовку и флотацию медных руд (1 % Cu), |
1. |
Электроэнергия (15 при эффективности 23,85 %) |
62,89 |
2. |
Известь (2 кг/т при 1334 ) |
2,67 |
3. |
Топливо (8 г/т при 14 ) |
0,11 |
4. |
Флотационные реагенты (5 г/т при 5 |
0,25 |
5. |
Вода (3 м3/т при 2,6 ) |
7,8 |
6. |
Износ металла (100 г/т при 60 ) |
6,0 |
7. |
Машинное оборудование (около 8000 т; может перерабатывать т руды; энергия на материалы - ; производство - ) |
2,93 |
8. |
Сооружения (400 м2 основных промышленных зданий при 104; 1000 м2 учреждений, дорог, насыпей и др. при ) |
0,15 |
9. |
Всего |
82,8 |
Ниже (таблица Г.4) учтено как прямое потребление энергии на обогащение медных руд (уровень I), так и косвенное на материалы и реагенты (уровень II).
Таблица Г.4 - Результаты двухуровнего метода определения энергозатратности процессов обогащения руд
Статья расхода |
Уровень I |
Материал |
Уровень II |
|||
1 |
2 |
расход материала, г/т |
термическая энергия |
|||
3 |
4 |
|||||
Дробление |
2,04 |
6,28 |
Футеровка |
30 |
11,63 |
0,35 |
Измельчение |
9,8 |
30,15 |
Шары |
750 |
11,63 |
8,72 |
Футеровка |
50 |
11,63 |
0,58 |
|||
Флотация |
1,28 |
3,94 |
Известь |
1500 |
2,65 |
3,97 |
Собиратели |
40 |
12,92 |
0,52 |
|||
Вспениватели |
35 |
12,92 |
0,45 |
|||
Фильтрование |
0,21 |
0,65 |
- |
- |
- |
- |
Доизмельчение |
0,26 |
0,80 |
Шары |
20 |
11,63 |
0,23 |
Футеровка |
2 |
11,63 |
0,02 |
|||
Свежая вода |
1,8 |
3,08 |
- |
- |
- |
- |
Оборотная вода |
1,0 |
3,08 |
- |
- |
- |
- |
Всего |
16,39 |
50,44 |
- |
- |
- |
14,84 |
1 - электрическая энергия, руды | ||||||
2 - термическая энергия, | ||||||
3 - материала | ||||||
4 - руды | ||||||
5 - эффективность термоэлектрических превращений принята 32,5 % |
Потребление энергии на уровне II составляет более 20 % общей термической энергии, используемой при обогащении легкофлотируемой медной руды.
Таблица Г.5 - Среднее потребление энергии для различных типов руд цветных металлов,
Медные |
28,4 |
Вольфрамо-молибденовые |
19,9 |
Медно-молибденовые |
26,0 |
Свинцово-цинковые |
34,7 |
Медно-свинцово-цинковые |
30,0 |
Свинцово-цинково-серебряные |
31,1 |
Медно-цинково-пиритные |
38,6 |
Цинковые |
25,5 |
Медно-никелевые |
56,4 |
Оловянные |
49,1 |
На электропотребление в процессах добычи и обогащения руд цветных металлов в перспективе будут влиять: повышение безопасности и комфортности труда, увеличение глубины и усложнение условий добычи руды, вовлечение в производство ресурсов с низким содержанием ценных компонентов, освоение месторождений в некомфортных для работ условиях, применение инновационных электроемких технологий добычи и обогащения. Уменьшению удельного расхода электроэнергии будет способствовать внедрение мероприятий по экономии электроэнергии.
Г.3 Наилучшие доступные технологии, направленные на повышение энергоэффективности
Энергоэффективность при добыче и обогащении руд цветных металлов обеспечивается применением технологий ресурсосбережения и энергосбережения, рассмотренных в подразделе 5.5 "НДТ в области энергосбережения и ресурсосбережения" раздела 5 "Наилучшие доступные технологии".
N п/п |
Номер НДТ |
Наименование НДТ |
Раздел/ пункт справочника НДТ |
1 |
Управление системой потребления энергетических ресурсов |
||
2 |
Сокращение энергопотребления в процессах добычи и обогащения полезных ископаемых |
||
3 |
Минимизация потерь полезных ископаемых в недрах |
||
4 |
Максимально полное извлечение ценных компонентов из добываемого полезно ископаемого |
||
5 |
Извлечение сопутствующих компонентов |
||
6 |
Использование вскрышных и вмещающих пород, хвостов обогащения |
||
7 |
Сокращение потерь полезных ископаемых при транспортировке |
||
8 |
Сокращение забора воды из природных источников |
Г.4 Экономические аспекты реализации НДТ, направленные на повышение энергоэффективности, оптимизацию и сокращение ресурсопотребления
Затраты на электроэнергию и энергетические ресурсы составляют большую долю расходов горнодобывающих предприятий, особенно при отработке месторождений подземным способом с неоптимальным режимом работы энергосистем.
Основной вклад в повышение энергоэффективности вносит внедрение систем энергетического менеджмента, внедрение перспективных технологий, обеспечивающих оптимизацию соотношения произведенных цветных металлов и энергетических затрат.
Г.5 Перспективные технологии, направленные на повышение энергоэффективности и оптимизацию и сокращение ресурсопотребления
Дистанционное зондирование территории.
Формирование горнопромышленных комплексов (хабов).
Внедрение циклично-поточной технологии.
Применение биохимических методов выщелачивания металлов.
Совершенствование подземных технологий добычи.
Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.