ДОБЫЧА И ОБОГАЩЕНИЕ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД (ИТС 25-2023)

Технические характеристики турбогенератора представлены в таблице 2.19.

Таблица 2.19 - Технические характеристики турбогенератора

Единица

Параметр

Значение

измерения

Максимальная мощность турбогенератора

кВт

11 360

Число оборотов турбины

мин^-1

10 821

Число оборотов генератора

мин^-1

1500

Уровень шума

Дб

Генератор типа AEM/LDW

Кажущаяся мощность

кВА

15 000

Активная мощность

кВт

12 000

Коэффициент мощности cosφ

0,8

Напряжение

6000  10 %

Сила тока

1443

Частота

Гц

Основными состояниями турбогенератора являются:

- холодное состояние;

- режим прогрева;

- рабочий режим (без экстракции);

- рабочий режим (с экстракцией).

Все остальные состояния являются промежуточными и переходными.

Холодное состояние - турбогенератор остановлен, все вспомогательное

оборудование остановлено, главная паровая задвижка закрыта.

В холодное состояние турбогенератор переводят перед капитальным ремон-

том, во время ликвидации возможной аварийной ситуации, а также перед вводом в

эксплуатацию.

Режим прогрева - это состояние, когда работают реформер и паровая си-

стема. Прогрев ведется не менее 4 ч со скоростью не более 70 °C/ч до появления

чистого пара (без конденсата) из дренажей.

Рабочий режим (без экстракции) - турбогенератор производит не более 60%

от максимальной мощности электроэнергии.

Рабочий режим (с экстракцией) - турбогенератор производит 100% электро-

энергии.

2.7 Экономические аспекты реализации НДТ

Экономические сведения, характеризующие применение тех или иных реше-

ний, которые рассматриваются в качестве «кандидатов» для включения в перечень

наилучших доступных технологий, крайне сложно собрать и систематизировать.

Более того, экономические показатели не удается соотнести с экстернальными за-

тратами, затратами общества на возмещение вреда, который может быть нанесен

окружающей среде и здоровью человека.

161

Таблица 2.20 - Экономические аспекты реализации НДТ

№

Метод/оборудование/мероприятие

Эффект

Затраты, тыс. руб.

п/п

Обеспечение складирования хвостов под

Снижение пыления до

воду и орошение пылящих пляжей хвосто-

60 г пыли/т хвостов

857,5

хранилища с целью предотвращения их пы-

ления

Покрытие суглинком (гидроспособом) вре-

Исключение пыления

менно неэксплуатируемых отсеков хвосто-

пропорционально пло-

65,5

хранилища для исключения пыления

щади источника

Биологическая рекультивация отработанных

Исключение пыления

участков хвостохранилища, отвала рыхлой

пропорционально пло-

1,4

вскрыши (многолетними травами, посадка

щади источника

сеянцев акации или черенков облепихи)

Пылеподавление обуреваемых блоков с при-

Снижение загрязнения

менением воды и вяжущих растворов

атмосферного воздуха

10,3

пылью до 10 г/т добыва-

емой горной массы

Полив экскаваторных забоев, автодорог в ка-

Снижение загрязнения

рьере, на территории РУ, ЦХХ ОФ, УЭК и

атмосферного воздуха

67,1

ООС, ДСФ

пылью до 10 г/т добыва-

емой горной массы

Применение орошения пылящих площадей

Снижение пыления до

хвостохранилища закрепляющим раствором

60 г пыли/т хвостов

41,9

реагента

Применение пылеподавляющего материала

Соблюдение гигиениче-

на автодорогах карьера, ДСФ, ЦХХ ОФ, РУ

ских нормативов в атмо-

12,5

сферном воздухе и воз-

духе рабочей зоны

Рекреационные посадки из древесно-кустар-

Сокращение вторичного

никовых культур и многолетних трав на тер-

пылеобразования

9,8

риториях, закрепленных за структурными

подразделениями

Санитарно-гигиеническая рекультивация от-

Исключение пыления

косов дамб хвостохранилища:

пропорционально пло-

3,9

суглинком черноземом

щади источника

Использование ВВ с кислородным балансом,

Снижение выбросов га-

близким к нулю

зов СО, NOх в 2,5 раза

499,5

по сравнению со штат-

ным ВВ

Установка систем аспирации с пылеулавли-

Снижение выбросов

0,1-0,6 на 1 м³/ч

ванием в корпусах дробления, на перегруз-

пыли, улучшение усло-

очищаемого газа, в

ках, в других цехах

вий труда на рабочем

зависимости от

месте

типа применяемого

оборудования

163

Продолжение таблицы 2.20

№

Метод/оборудование/мероприятие

Эффект

Затраты, тыс. руб.

п/п

Организация системы оборотного техниче-

Исключение загрязняю-

8-25 на 1 м³/ч очи-

ского водоснабжения

щих выбросов в природ-

щенной воды

ные водные объекты

Мельница мокрого самоизмельчения ММС

Производство концентр-

200 000-220 000

производительностью 280 -320 т/ч по руде

ата с высоким содержа-

(оборудование, без

нием железа

учета СМР)

Мельница шарового измельчения МШЦ про-

Достижение требуемой

изводительностью 110 -130 т/ч по концен-

степени измельчения

220 000-250 000

трату

без загрязняющих вы-

(оборудование)

бросов

Применение вибрационных грохотов тонкого

Снижение энергозатрат,

30000-35000 (обо-

грохочения в обогатительном переделе

повышение качества

рудование)

продукции

Применение магнитных сепараторов с ис-

Повышение производи-

1500-2700

пользование барабанов диаметром более

тельности и снижение

(1 ед. оборудова-

90 см

энергозатрат

ния)

Применение магнитной дешламации

Снижение энергетиче-

180 000-200 000

ских затрат, снижение

(1 ед. оборудова-

содержания железа в

ния)

«хвостах»

Применение сгустителей

Снижение энергетиче-

100 000-250 000 (1

ских затрат, повышение

сгуститель с уче-

однородности готового

том СМР в зависи-

концентрата

мости от диаметра)

Применение неформованных огнеупорных

Снижение тепловых по-

материалов для футеровки обжиговых ма-

терь, снижение удель-

шин

ных расходов газа и со-

ответственно загрязняю-

75-80 (средняя

щих выбросов

стоимость 1 м²)

Снижение эксплуатаци-

онных затрат, повыше-

ние КИО оборудования

Применение переточного коллектора пере-

Повышение эффектив-

120 000-150 000

менного сечения

ности утилизации тепла,

(для реконструк-

снижение удельных рас-

ции)

ходов газа

Применение электрофильтров для очистки

Снижение выбросов

газовых потоков с обжиговой машины

пыли, повышение произ-

190 000-250 000

водительности обжиго-

(оборудование)

вой машины, снижение

энергетических затрат

164

Окончание таблицы 2.20

№

Метод/оборудование/мероприятие

Эффект

Затраты, тыс. руб.

п/п

Применение инжекционных горелок или горе-

Снижение или полное

7000-10 000 (в рас-

лочных устройств со сниженным образова-

исключение выбросов

чете на одно га-

нием NOx

оксидов азота, снижение

зогорелочное

расхода газа

устройство)

Применение труб реформера из металла вы-

Повышение производи-

сокотемпературной стойкости

тельности установки ме-

1500-2000 (в рас-

таллизации, снижение

чете на одну трубу)

энергозатрат

Применение кислородной инжекции на уста-

Повышение производи-

700000-800000

новках металлизации

тельности установки ме-

(без учета строи-

таллизации

тельств кислород-

ной станции)

Применение конвейеров медленного охла-

Повышение прочност-

83 000-85 000

ждения при производстве горяче-брикетиро-

ных свойств ГБЖ, сни-

(в расчете на один

ванного железа

жение скорости вторич-

конвейер произво-

ного окисления

дительностью 120-

140 т/ч)

Применение десульфураторов перед рефор-

Снижение содержания

мером на установках MIDREX

серы в готовом про-

30 000-40000

дукте, возможность ис-

(оборудование - 1

пользования окатышей с

сосуд)

повышенным содержа-

нием серы

Устройство лесозащитной полосы по границе

Снижение пыления от-

650-950 (на 1 га

земельного отвода на отвалах рыхлой

валов

лесополосы)

вскрыши (посадка деревьев)

165

Раздел 3 Текущие уровни эмиссии в окружающую среду

3.1 Открытая добыча железных руд

Работа любого горно-металлургического предприятия, ведущего добычу по-

лезных ископаемых открытым способом (подавляющее количество месторождений

железосодержащих руд обрабатывается именно открытым способом), сопровожда-

ется (см. рисунок 3.1):

- разрушением почвенного покрова; изменением/уничтожением естествен-

ных ландшафтов, уничтожением местообитаний;

- запыленностью и загазованностью атмосферы при производстве массовых

взрывов в карьере, выполнении погрузочных и транспортных работ, первичном

дроблении руды, при ветровой эрозии на сухих незакрепленных пляжах хвостохра-

нилищ и шламохранилищ;

- негативным влиянием на гидросферу в связи с забором воды из водоемов,

сбросом в них сточных вод (шахтный и карьерный водоотлив, сточные воды от обо-

гащения); выпадением загрязненных осадков и пыли из атмосферы; изменением

уровня подземных вод в результате осушения горных выработок;

- загрязнением земель, почв, недр и т. п., в том числе из-за образования и

размещения отходов вскрышных и вмещающих пород, отходов обогащения;

- физическими воздействиями - шумом и вибрацией при эксплуатации тех-

ники и ведении буровзрывных работ.

Данные по основным потокам и эмиссиям при открытой разработке желе-

зорудных месторождений приведены в таблице 3.3. Основные факторы воздей-

ствия на окружающую среду в процессах добычи и обогащения железных руд при-

ведены в таблице 3.25.

Потребление ресурсов

В результате анкетирования предприятий, осуществляющих добычу желез-

ных руд открытым способом, были собраны данные по объемам потребляемых ре-

сурсов (таблица 3.1.).

Таблица

3.1 - Потребление ресурсов при добыче железных руд открытым

способом

Единица

Диапазон

Наименование

измерения

(величина)

Материальные ресурсы

Взрывчатые вещества

кг/т добываемой горной массы*

0,33-2,30

Техническая (оборотная)

м³/т добываемой горной массы*

0,00067-0,00074

вода

Энергетические ресурсы

Дизельное топливо

т/т добываемой горной массы*

0,0004-0,002

Электроэнергия

кВт·ч/т добываемой горной массы*

0,61-3,84

* Добываемая горная масса - общее количество вскрышных пород и добытой руды, т/год.

166

Характеристика эмиссий

Выбросы в атмосферный воздух

Степень экологической опасности предприятий горно-металлургического

цикла во многом определяется их геохимическим воздействием на атмосферный

воздух (см. рисунок 3.2). Загрязнение атмосферного воздуха газами и пылевыми вы-

бросами происходит при буровзрывных, погрузочно-разгрузочных работах; при дроб-

лении руды и ее переделе; а также при пылении отвалов, хвостохранилищ, складов

готовой продукции и т. д. При этом наиболее весомый вклад в валовое загрязнение

атмосферы горнопромышленного района вносят периодически осуществляемые в

карьерах массовые взрывы с большой мощностью зарядов. Они загрязняют воздух

мелкодисперсной пылью, аэрозолями и газами. Хотя количество пылевых выбросов

достаточно мало по сравнению с объемами отходов вскрышных и вмещающих по-

род, пылевые выбросы являются наиболее опасными для человека отходами на гор-

нодобывающих предприятиях. Наиболее неблагоприятными по признаку выхода

пыли являются буровзрывные работы. При открытой добыче железных руд дробле-

ние скальных пород при помощи взрывов сопровождается образованием пыли в ко-

личестве 45-110 г/т руды, а ее дальнейшая переработка в карьере связана с допол-

нительным выделением пыли в количествах 50-150 г/т [1].

167

Рисунок 3.1 - Основные источники и виды загрязнения атмосферы при

производстве открытых горных работ [2]

Средние многолетние газопылевые выбросы Лебединского и Стойленского

ГОКов оцениваются примерно в 30 тыс. т/год. При массовом взрыве основная

масса пыли и газов объемом ~250 млн м³ выбрасывается на высоту до 600 м и не

распространяется далеко за контуры карьеров. В условиях добычи железной руды

открытым способом взрывные работы приводят к образованию пылевого облака.

При скорости ветра ~3 м/с основное количество пыли выпадает вблизи карьера

(400-500 мг/м²). За год выпадает до 1000 кг/га, загрязнение окружающей среды от-

мечается в зоне 0-10 км от карьера [3].

168

Данные по содержанию пыли и загрязняющих веществ в атмосфере карьеров

после массовых взрывов приведены в таблице 3.2.

пыль неорганич. 70-20%SiO2

92%

оксид

оксиды

углерода

азота

35%

42%

взвешенные

вещества

углерода

ЛОС

мазутная

оксид

железа

диоксид

зола

(сажа)

оксид

серы

<1%

18%

Твердые

Газообразные

Рисунок 3.2 - Состав выбросов горно-обогатительного комбината

Таблица 3.2 - Содержание пыли и загрязняющих веществ в атмосфере карьеров

после массовых взрывов [2]

Кол-во

Максимальная концентрация после взрыва *, %

одновременно

Место отбора проб

взрываемого

СО

СО2

NO + NO2

Пыль, мг/м³

ВВ, т

В пылегазовом

50-300

0,1-0,15

6-10

0,01-0,03

510-4250

облаке

1500-3200

0,66-1,38

Н. д.

0,16-1,42

27000

На рабочем

50-350

0,06-0,1

0,5-0,8

Следы

0,8-2,0

горизонте

В траншее

50-200

0,2-0,1

07-1,0

Следы

0,5-2,5

Во взорванной

50-200

0,25-5,0

8-9

0,003-0,025

Н. д.

горной массе

1500-3200

0,2-0,69

Н. д.

на глубине до 10 м

* В пылегазовом облаке - через 40-60 с, в остальных местах - через 60 мин.

Н. д. - нет данных.

169

Таблица 3.3 - Основные потоки и эмиссии при открытой разработке

железорудных месторождений

Основное

Этап процесса

Выходной

Входной поток

технологическое

Эмиссии

(подпроцесс)

поток

оборудование

Снятие плодородного слоя почвы

ГСМ

Подготовка терри-

Площади для

Бульдозеры

Пыль

тории (уборка дре-

производства

Скреперы

Выбросы ЗВ от

весины, корчевка

горных работ

Автосамосвалы

технологического

пней)

Бурты

оборудования

Срезка, транспор-

тировка и разме-

щение в бурты

почвы

Вскрышные работы

Электроэнергия

Экскавация

Вскрытые

Экскаваторы

Пыль

ГСМ

вскрышных пород

фронта руды

Погрузчики

Выбросы ЗВ от

Погрузка вскрыш-

Вскрышные

технологического

ных пород в транс-

породы

оборудования

порт

Вскрышные по-

Откачка воды

роды

Дренажная вода

Буровзрывные работы

Электроэнергия

Бурение скважин

Взорванная

Буровые станки

Пыль

ГСМ

Зарядка скважин

горная масса

Зарядные ма-

Выбросы ЗВ от

Взрывчатые ве-

ВВ

шины

технологического

щества

Взрывание

оборудования

техническая

Выбросы ЗВ от

вода

взрывных работ

Добыча руды

Электроэнергия

Экскавация руды

Руда

Экскаваторы

Пыль

ГСМ

Погрузка руды в

Погрузчики

Выбросы ЗВ от

транспорт

технологического

Откачка воды

оборудования

Сточные воды

Транспортировка

Электроэнергия

Погрузка руды в

Руда

Технологиче-

Пыль

ГСМ

транспорт

ский транспорт

Выбросы ЗВ от

Перевозка руды

технологического

оборудования

170

Окончание таблицы 3.3

Основное

Этап процесса

Выходной

Входной поток

технологическое

Эмиссии

(подпроцесс)

поток

оборудование

Первичное дробление

Электроэнергия

Разгрузка руды в

Дробленая

Технологиче-

Пыль

ГСМ

бункер дробилки

руда

ский транспорт

Выбросы ЗВ от

Дробление

Дробильное

технологического

Транспортировка

оборудование

оборудования

конвейерным

Конвейерный

транспортом

транспорт

Складирование

Складское обо-

дробленой руды в

рудование

буферные склады

Складирование отвальных пород

Электроэнергия

Транспортировка

Вскрышные

Технологиче-

Пыль

ГСМ

вскрышных пород в

породы

ский транспорт

Выбросы техно-

отвалы

Отвалы

Бульдозеры

логического обо-

Складирование

Экскаваторы

рудования

вскрышных пород в

Вскрышные по-

отвалы

роды

Откачка воды

Сточные воды

В результате анкетирования предприятий, осуществляющих добычу желез-

ных руд открытым способом, были собраны данные по выбросам загрязняющих

(маркерных) веществ в атмосферный воздух при различных производственных под-

процессах. Удельные величины выбросов приведены на основании данных форм

федерального статистического наблюдения № 2-ТП (воздух), а также на основании

данных инвентаризации стационарных источников и выбросов загрязняющих ве-

ществ в атмосферный воздух (таблица 3.4).

171

Таблица

3.4 - Удельные выбросы загрязняющих (маркерных) веществ при

добыче железных руд открытым способом

Наименова-

Диапазон (величина)

ние

Инвента-

Производственный

загрязняю-

Единица

Форма №

ризация

подпроцесс

щего (маркер-

измерения

2-ТП (воз-

выбросов

ного)

дух)

ЗВ

вещества

Добыча железных руд открытым

способом (буровые работы,

взрывные работы, пыление отва-

лов пустых пород и некондицион-

ных руд извлечение руды из мас-

г/т добывае-

сива горных пород, погрузочно-

Взвешенные

мой горной

7,0-61,0

1,4-114,0

разгрузочные работы, транспор-

вещества*

массы**

тирование горной массы, отвало-

образование и складирование,

первичное дробление, отгрузка

продукции, установки газо- и во-

доочистки)

* К взвешенным веществам относятся все твердые вещества в составе выброса, включая «Пыль

неорганическая с содержанием кремния менее 20, 20-70, а также более 70 процентов».

** Добываемая горная масса - общее количество вскрышных пород и добытой руды, т/год.

Снижение пылегазовыделений при производстве взрывных работ достига-

ется путем осуществления технологических и инженерно-технических мероприя-

тий. К технологическим мероприятиям относят способы управления действием

взрыва:

- взрывание высоких уступов (более 30 м), что позволяет уменьшить высоту

подъема пылегазового облака в 1,2-1,3 раза по сравнению с взрыванием обычных

уступов;

- взрывание в зажатой среде с шириной буферного слоя в 20-30 м, что резко

сокращает объем пылегазового облака;

- рассредоточение заряда, что увеличивает полезную часть энергии до 19-

24% и способствует уменьшению объема переизмельчения пород за счет сокраще-

ния радиуса зоны пластических деформаций.

В целях сокращения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при про-

изводстве взрывных работ предусматриваются следующие мероприятия:

- применение взрывчатых веществ с кислородным балансом, близким к

нулю;

- орошение подготовленных к взрыву участков и прилегающей к ним зоны и

зоны выпадения пыли;

- орошение взорванной горной массы после взрывов;

- производство взрывов в часы максимальной ветровой активности;

- применение гидрозабойки - размещения по рядам над устьем скважин по-

лиэтиленовых рукавов диаметром ≥ 900 мм, а также непосредственно внутрь сква-

жины;

172

- применение устройств подачи рукава в скважину.

С целью снижения количества выбросов загрязняющих веществ в атмо-

сферу при разработке и эксплуатации карьеров (см. таблицу 3.5) предусматрива-

ются следующие мероприятия:

- предварительное увлажнение горной массы в массиве;

- увлажнение разрыхленной горной массы в развале и на складах осуществ-

ляется в основном с использованием передвижных установок; увлажнение горной

массы с одновременной интенсификацией ее дегазации после взрыва происходит

с использованием передвижных вентиляционно-оросительных установок, при этом

наряду со снижением пылеобразования эта схема позволяет в 3-4 раза сократить

время простоя оборудования после проведения массового взрыва; увлажнение

горной массы при перегрузке ее и при погрузке на складах осуществляется с ис-

пользованием стационарных оросительных установок;

- пылеулавливание на экскаваторах в местах перегрузки горной массы с ис-

пользованием аспирационных систем, состоящих из укрытий и пылеулавливающих

установок; для пылеподавления при работе роторных экскаваторов применяется

система пылеотсоса и осаждения пыли с помощью орошения или в специальных

пылеосадителях; пылеподавление при работе экскаваторов, бульдозеров, скрепе-

ров, одноковшовых погрузчиков осуществляется орошением горной массы с помо-

щью самоходных гидромониторных установок на базе автомашин с заполненными

водой цистернами, обеспечивающих орошение забоев как с верхней, так и с нижней

площадок уступов;

- полив автодорог;

- установка на выхлопных трубах работающей техники каталитических

нейтрализаторов, обеспечивающих снижение выбросов CO на 86 %, углеводоро-

дов - на 30 %; NOx - на 50 %;

- ежемесячная регулировка двигателей внутреннего сгорания машин и меха-

низмов.

Таблица 3.5 - Показатели сдувания пыли с пылящих поверхностей при открытых

горных работах [2]

Удельное сдувание пыли (мг/м²*с) при

Объект пыления

Характеристика объекта

скоростях ветра (м/с)

До 4

6-8

Свеженасыпанный

Поверхность пород-

Через 3 мес. после

ных отвалов

0,6

насыпки

Хвосты c влажностью 2-4%

2,8

1300

400

Поверхность

Хвосты c влажностью 4-6%

1,8

хвостохранилищ

Хвосты c влажностью 8-

1,2

10%

Для поливки и орошения чаще всего применяют воду и пену, а также для

пылеподавления применяют неионогенные водные дисперсии акрилового сополи-

мера, образующего на поверхности полимерную пленку. Средство обработки по-

крытия дорог выбирают в зависимости от времени года и климатических условий.

173

Основными источниками пыления ГОКов являются объекты циклично-поточ-

ной технологии транспортирования пустой породы и хвостохранилища. В целях пы-

леподавления на хвостохранилищах пылящие поверхности пропитывают битумной

эмульсией, орошают водой или обрабатывают пылесвязующим средством и дру-

гими закрепляющими растворами (пляжи, забои дамб хвостохранилища при

L <30 м). Дороги покрывают бишофитом.

Сточные воды

Сточные воды карьеров формируются в основном из карьерных, дренажных

и атмосферных сточных вод. В процессе осушения месторождения и откачки воды

из карьера происходит, кроме количественного истощения запасов подземных вод,

загрязнение водных объектов веществами, содержащимися в откачиваемых из ка-

рьера сточных водах, в первую очередь - взвешенными веществами, представлен-

ными частицами полезного ископаемого и вмещающих пород разной крупности.

При использовании гидравлических способов разработки и переработки по-

лезных ископаемых значительных объемов достигают технологические сточные

воды.

При разработке месторождений производство горных работ может сопровож-

даться комплексом гидрогеологических и инженерно-геологических явлений, кото-

рые в большинстве случаев оказывают отрицательное влияние на естественные

гидрогеологические условия - изменяются условия питания, движения и разгрузки

подземных вод, приводящие к формированию глубоких и достаточно больших по

площади депрессионных воронок, что ведет к широкому взаимодействию водопо-

низительных систем с водозаборами подземных вод, к нарушению режима малых

рек, озер и других небольших водоемов. В ряде случаев происходит деформация

поверхности земли под влиянием глубоких водопонизительных и водоотливных ра-

бот, образуются мульды оседания поверхности и провалы на поверхности земли в

результате процессов суффозии, а в некоторых случаях происходит выщелачива-

ние легкорастворимых пород.

Производство открытых горных работ приводит к снижению уровня грунто-

вых вод. Депрессионные воронки вокруг глубоких карьеров, подсекающих все во-

доносные горизонты, распространяются на десятки километров. Изменение усло-

вий питания подземных вод может привести к длительным изменениям их качества.

Технические мероприятия по охране природных вод включают:

- мероприятия предохранительного характера, направленные на сохранение

запасов, режимов и качества поверхностных и подземных вод;

- мероприятия восстановительного характера, включающие рациональное

водопользование, очистку и возврат вод в поверхностные водоемы и водотоки, под-

земные горизонты.

Так, на Лебединском ГОК потребности в воде на 98,8% осуществляются за

счет повторного ее использования. Речная вода используется только на компенса-

цию испарения и фильтрационных потерь в хвостохранилище [2].

Истощение водных ресурсов и их загрязнение могут быть существенно

уменьшены за счет создания надежной водозащиты карьера от подземных и по-

верхностных вод с помощью следующих мероприятий:

- защита от поверхностных вод путем перехвата склонового стока, экраниро-

вания или переноса русел водотоков и отвода вод из водоемов;

174

- защита от подземных вод с помощью дренажных и барражных сооружений

с целью заблаговременного снижения уровня подземных вод до допустимых вели-

чин;

- регулирование стока и откачка карьерных вод, образующихся за счет ста-

тических запасов, «проскока» динамического потока подземных вод и атмосферных

осадков;

- очистка и отвод воды за пределы технической границы карьера или зоны

влияния его на режим подземных и поверхностных вод;

- сбор карьерных и поверхностных вод в пруды-отстойники с частичным ис-

пользованием в технологии (полив карьерных дорог, заправка буровых станков).

- В качестве инженерных способов снижения притоков воды в горные выра-

ботки могут быть использованы гидрозавесы, пневмозавесы, противофильтрацион-

ные завесы (барражи) и др.

В результате анкетирования предприятий, осуществляющих добычу желез-

ных руд открытым способом, были собраны данные по загрязняющим (маркерным)

веществам в сбросах в водные объекты. В таблице 3.6 приведены среднегодовые

концентрации, а также концентрации, определенные по максимальным точечным

(разовым) пробам для наиболее характерных загрязняющих (маркерных) веществ.

Таблица

3.6 - Концентрации загрязняющих (маркерных) веществ в сбросах в

водные объекты при добыче железных руд открытым способом

Наименование

Единица

Диапазон (величина)

загрязняющего

измерения

Среднегодовая

Концентрация по

(маркерного)

концентрация

максимальным

вещества

точечным (разовым)

пробам

Взвешенные

мг/дм³

1,5-31,0

4,5-10,0

вещества

Железо

мг/дм³

0,03-0,28

0,10-0,82

Марганец

мг/дм3

0,003-0,400

0,005-0,540

Цинк

мг/дм3

0,003-0,110

0,005

Сульфат-анион

мг/дм³

53,0-1587,0

99,0-647,0

Нитрат-анион

мг/дм³

6,0-100,0

15,0-100,0

Нефтепродукты

мг/дм³

0,016-0,060

0,034-0,070

(нефть)

Отходы производства

Являясь важным резервом получения дополнительных объемов минераль-

ного сырья, техногенные образования (месторождения), включающие все виды

промышленных отвалов, шламо- и шлакохранилища, места разового складирова-

ния отходов, в последнее время привлекают к себе все больше внимание не только

из-за своей ресурсной ценности, но также из-за необходимости их ликвидации как

мощных источников загрязнения окружающей среды в районе своего расположе-

ния. Поэтому увеличение объемов их утилизации является актуальной проблемой.

Серьезной проблемой всех горно-обогатительных предприятий, имеющих

намывные хвостохранилища и шламохранилища, является наличие отработанных

175

сухих пляжей, на которых при скорости ветра более 5 м/с начинается интенсивное

пыление. Ситуация усугубляется тем, что в последнее время для извлечения по-

лезного компонента проводится более глубокое измельчение железной руды (до

30 мкм), что осложняет процесс закрепления мелкодисперсных частиц на сухих

пляжах [5].

В настоящее время закрепление сухих пылящих пляжей осуществляется с

применением химических и биологических методов. Химическое закрепление за-

ключается в обработке поверхности закрепляющими растворами: например, реа-

гентом Dustbint, бишофит, хлористый кальций. Недостатком этого метода являются

сезонность его применения (закрепления возможного только при темпера-

туре + 4 °C и выше) и неустойчивость при скорости ветра более 15-20 м/с.

Биологическое закрепление пляжей осуществляется путем посева опреде-

ленных растений, корневая система которых препятствует пылению.

3.2 Подземная добыча железных руд

Потребление ресурсов

В результате анкетирования предприятий, осуществляющих добычу желез-

ных руд подземным способом, были собраны данные по объемам потребляемых

ресурсов (таблица 3.7).

Таблица

3.7 - Потребление ресурсов при добыче железных руд подземным

способом

Единица

Диапазон

Наименование

измерения

(величина)

Материальные ресурсы

Взрывчатые вещества

кг/т добываемой горной массы*

0,6-1,0

Техническая (оборотная)

м³/т добываемой горной массы*

0,9

вода

Энергетические ресурсы

Дизельное топливо

т/т добываемой горной массы*

0,001-0,0016

Природный газ

м³/т добываемой горной массы*

0,05-2,02

Тепловая энергия

Гкал/т добываемой горной массы*

0,00002-0,0070

Электроэнергия

кВт·ч/т добываемой горной массы*

28,0-33,0

*Добываемая горная масса - общее количество вскрышных пород и добытой руды, т/год.

Подземная разработка железорудных месторождений влияет на атмосфер-

ный воздух, поверхностные и подземные воды, геологическую среду, отчуждение

земель [6,7]. Источниками загрязнения атмосферы являются газопылевые вы-

бросы, образующиеся, главным образом, от ведения буровзрывных и добычных ра-

бот (см. таблицу 3.8). Газы и пыль выделяются также с поверхности породных от-

валов и складов полезных ископаемых.

176

Таблица

3.8 - Основные потоки и эмиссии при подземной разработке

железорудных месторождений

Основное

Этап процесса

Выходной

Входной поток

технологическое

Эмиссии

(подпроцесс)

поток

оборудование

Вскрытие

Электроэнергия

БВР

Горные

Подъемные ма-

Пустая по-

Сжатый воздух

Выемка, транспорт и

выработки

шины

рода

Техническая вода

подъем горной массы

Горная

Лебедки

Пыль

Буровая сталь и твер-

Проветривание

масса

Полки, передвиж-

Газообразные

дые сплавы

Откачка воды

ные опалубки

продукты

Бетонные смеси и ж/б

Возведение крепи

Насосы

взрывных ра-

Взрывчатые веще-

Монтаж металлокон-

Вентиляторы

бот

ства

струкций, механиз-

Проходческое бу-

Шахтные

Металлоконструкции

мов и оборудования

ровое и погрузоч-

воды

Крепежные матери-

ное оборудова-

алы

ние

Свежий воздух

Подготовка

Электроэнергия

БВР

Горные

Подъемные ма-

Пустая по-

Сжатый воздух

Выемка, транспорт и

выработки

шины

рода

Техническая вода

подъем горной массы

Горная

Проходческое бу-

Пыль

Буровая сталь

Проветривание

масса

ровое и погрузоч-

Газообразные

ное оборудова-

продукты

Бетон, железобетон

Откачка воды

ние

взрывных ра-

Взрывчатые матери-

Возведение крепи

Машины и обору-

бот

алы

Монтаж металлокон-

дования для воз-

Шахтные

Металлоконструкции

струкций, механиз-

мов и оборудования

ведения крепи

воды

Крепежные матери-

Насосы

алы

Вентиляторы

Свежий воздух

Очистная добыча

Электроэнергия

БВР

Сырая

Подъемные ма-

Пустая по-

Сжатый воздух

Выпуск, транспорт и

руда

шины и ком-

рода

Техническая вода

подъем руды и по-

Пустая по-

плексы

Пыль

Буровая сталь

роды

рода

Буровое, заряд-

Газообразные

Проветривание

ное и погрузоч-

продукты

Взрывчатые матери-

ное оборудова-

взрывных ра-

алы

Откачка воды

ние

бот

Свежий воздух

Поддержание очист-

Локомотивы, ва-

Шахтные

ного пространства

гоны, опрокиды-

воды

Вторичное дробле-

ватели

ние

Конусные, щеко-

вые дробилки

Насосы

Вентиляторы

177

Окончание таблицы 3.8

Основное

Этап процесса

Выходной

Входной поток

технологическое

Эмиссии

(подпроцесс)

поток

оборудование

Электроэнергия

Транспорт

Отвалы.

Подъемные ма-

Пустая по-

Сжатый воздух

Подъем

шины и ком-

рода

Техническая вода

Отвалообразование

плексы

Пыль

ГСМ

Локомотивы, ва-

Естественный

гоны, опрокиды-

сток с пород-

ватели

ных отвалов

Автотранспорт,

бульдозеры

В результате анкетирования предприятий, осуществляющих добычу желез-

ных руд подземным способом, были собраны данные по выбросам загрязняющих

(маркерных) веществ в атмосферный воздух при различных производственных под-

процессах. Удельные величины выбросов приведены на основании данных форм

федерального статистического наблюдения № 2-ТП (воздух), а также на основании

данных инвентаризации стационарных источников и выбросов загрязняющих ве-

ществ в атмосферный воздух (таблица 3.9).

Таблица

3.9 - Удельные выбросы загрязняющих (маркерных) веществ при

добыче железных руд подземным способом

Наименование

Диапазон (величина)

Производственный

загрязняющего

Единица

Инвентариза-

Форма № 2-

подпроцесс

(маркерного)

измерения

ция

ТП (воздух)

вещества

выбросов ЗВ

Добыча железных руд

Взвешенные ве-

г/т добывае-

≤26

2,7-42,8

подземным способом

щества*

мой горной

(буровые

работы,

массы**

взрывные работы, по-

грузочно-разгрузочные

работы, транспортиро-

вание горной массы)

* К взвешенным веществам относятся все твердые вещества в составе выброса, включая «Пыль не-

органическая с содержанием кремния менее 20, 20-70, а также более 70 процентов».

** Добываемая горная масса - общее количество вскрышных пород и добытой руды, т/год.

Интенсивное пыле- и газообразование происходит во время следующих про-

цессов: бурения шпуров и скважин; взрывания и погрузки взорванной горной массы;

транспортировки, погрузки и перегрузки сырой руды и породы; грохочения, дробле-

ния; работы проходческих, добычных и прочих машин и механизмов. Однако запы-

ленный воздух, подвергаясь процессу пылеподавления и гидрообеспыливания и

проходя по горным выработкам, почти полностью самоочищается.

Основной фактор влияния на водную среду - сброс шахтных вод, загрязнен-

ных взвешенными частицами и растворенными химическими веществами, а также

178

поверхностный сток с породных и рудных отвалов. Кроме того, в подземных усло-

виях загрязняются дренируемые грунтовые воды, а при откачке шахтной воды об-

разуются депрессионные воронки, радиус которых может достигать десятков кило-

метров.

В результате анкетирования предприятий, осуществляющих добычу желез-

ных руд открытым способом, были собраны данные по загрязняющим (маркерным)

веществам в сбросах в водные объекты. В таблице 3.10 приведены среднегодовые

концентрации, а также концентрации, определенные по максимальным точечным

(разовым) пробам для наиболее характерных загрязняющих (маркерных) веществ.

Таблица

3.10 - Концентрации загрязняющих (маркерных) веществ в сбросах в

водные объекты при добыче железных руд подземным способом

Наименование

Единица

Диапазон (величина)

загрязняющего

измерения

Среднегодовая

Концентрация по

(маркерного)

концентрация

максимальным точечным

вещества

(разовым) пробам

Взвешенные

мг/дм³

8,8-478,0

30,0-960,0

вещества

Железо общее

мг/дм³

0,2-2,3

0,7-1,04

Марганец

мг/дм3

0,05-0,45

0,43-0,68

Цинк

мг/дм3

0,01-0,05

0,087-0,090

Сульфат-анион

мг/дм³

36,0-250,0

195,0-485,0

Нитрат-анион

мг/дм³

3,0-51,0

60,0-85,0

Нефтепродукты

мг/дм³

0,03-2,0

0,1-6,1

(нефть)

Все предприятия с подземной добычей железных руд обязаны осуществлять

очистку сточных и шахтных вод. Устройство оборотных систем водоснабжения, лик-

видация отвалов, сокращение поступления примесей в сточные воды путем совер-

шенствования технологических процессов являются первоочередными задачами

комплекса мероприятий, предупреждающих загрязнение водотоков и водоемов

сточными водами.

Горный и земельный отвод с поверхностным комплексом зданий и сооруже-

ний, отвалы, очистные сооружения и прочее занимают значительные территории,

которые используются продолжительное время. Однако добыча железной руды

подземным способом требует существенно меньшего отчуждения земель и не вы-

зывает столь значительных нарушений и изменений инфраструктуры и ландшаф-

тов, как открытые горные работы.

3.3 Обогащение железных руд

Схема материальных и энергетических потоков в обогащении железных руд

приведена на рисунке 3.3, информация по потреблению ресурсов в технологии обо-

гащения железных руд - в таблицах 3.11 и 3.12, а основные этапы производства

железорудного концентрата с размерами эмиссий - в таблице 3.13.

179

Руда 2,3-2,5 т/т

Электроэнергия

Технологический процесс обогащения железных руд

Дробление руды,

Дробление, измельчение, класси-

Природный газ

сухая магнитная се-

фикация, обогащение, сгущение,

Сушка

парация

фильтрование

Дымовые газы

Взвешенные

(СО2, СО, NOx,

вещества*

взвешенные

Хвосты ММС

вещества*)

Готовая продукция -

Оборотная

Хвостохранилище

железорудный концен-

вода

трат

Сухие хвосты

Взвешенные

вещества*

* К взвешенным веществам относятся все твердые вещества в составе выброса, включая «Пыль неорганическая с содер-

жанием кремния менее 20, 20-70, а также более 70 процентов».

Рисунок 3.3 - Схема материальных и энергетических потоков в обогащении

железных руд

Таблица 3.11 - Потребление ресурсов в технологии обогащения железных руд

методом измельчения с последующим разделением полезного компонента и

пустой породы

Значение удельного расхода

на тонну продукции

Единица

Наименование

По данным анкетирования

измерения

ИТС 25-2017

2021

Диапазон

Среднее

Диапазон

Среднее

Материальные ресурсы

Исходная руда

т/т

2,36-5,5

2,7

1,52-6

3,7

Энергетические ресурсы

Электроэнергия

кВт·ч/т

48,0-80

46,0-102,0

69,0

Тепловая энергия

Гкал/т

0,002-0,008

0,005

Природный газ

кг у. т./т

6,0-7,8

6,9

0,41

Техническая (оборот-

м³/т

12,5-30,0

22,4

11,8-42,0

24,4

ная) вода

Вода из природного

м³/т

0-0,4

0,25

0,028-0,90

0,33

источника

180

Таблица 3.12 - Основные этапы производства железорудного концентрата

Этап процесса

Основное технологи-

Входной поток

Выходной поток

Эмиссии

(подпроцесс)

ческое оборудование

Дробление

Взвешен-

ные веще-

Руда 1500-

1 стадия (может быть

Руда кусок

Дробилки конусные

300 мм

в карьере)

500-300 мм

ККД

ства*

Руда 500-

2 стадия (может от-

Руда:

Дробилки конусные

300 мм

сутствовать)

кусок <200 мм

редукционные КРД

Менее 200 мм

3 стадия (может от-

Руда:

Дробилки конусные

сутствовать)

кусок <75 мм

КСД

Менее 75 мм

4 стадия (может от-

Руда:

Дробилки конусные

сутствовать)

кусок <30 мм

КМДТ

Классификация

Взвешен-

ные веще-

Руда:

На 3 стадии дробле-

Руда:

Грохот

ства*

кусок <200 мм

ния предварительное

кусок <200 мм

грохочение

Руда:

На 4 стадии дробле-

Руда:

Грохот

Кусок <100 мм

ния предварительное

кусок <30 мм

грохочение

Промпродукт -

Классификация после

Промпродукт -

Гидроциклоны, спи-

руда крупно-

измельчения может

руда крупно-

ральный классифика-

стью <5 мм

быть несколько ста-

стью

тор, вибрационные

дий

<100 мкм

грохота (тонкое гро-

хочение)

Измельчение

Руда:

1 стадия

Промпродукт -

Мельницы ММС,

Взвешен-

кусок 300-

руда крупно-

МШРГУ, МСЦ

ные веще-

30 мм

стью <5 мм

ства*

Руда:

2, 3 стадии

Промпродукт -

Мельницы МРГ,

кусок 30-5 мм

руда крупно-

МШЦ, МСЦ

стью <100 мкм

Обогащение

Промпродукт -

Разделение минера-

Концентрат -

Магнитные сепара-

руда крупно-

лов на полезный ком-

минералы по-

торы, дешламаторы,

стью <100 мкм

понент и пустую по-

лезного компо-

магнитно-гравитаци-

роду (до 5 стадий)

нента - частицы

онные сепараторы

разме-

ром <45 мкм в

количе-

стве >80 %

Концентрат,

Усреднение потока

Концентрат,

Усреднительные

водная пульпа

водная пульпа с

зумпфы

с содержанием

содержанием

твердого ком-

твердого компо-

понента <30%

нента <30%

181

Окончание таблицы 3.12

Этап процесса

Основное технологи-

Входной поток

Выходной поток

Эмиссии

(подпроцесс)

ческое оборудование

Обезвоживание

Концентрат,

Сгущение (может от-

Концентрат с

Сгуститель осади-

водная пульпа

сутствовать)

содержанием

тельного типа

с содержанием

твердого до 60-

твердого ком-

75%

понента

<30%

Концентрат,

Фильтрование

Концентрат с

Дисковые вакуум-

Взвешен-

водная пульпа

содержанием

фильтры, керамиче-

ные веще-

влаги <11%

ские вакуум-филь-

ства*

тры, пресс-фильтры,

ленточные и бара-

банные фильтры

Концентрат с

Сушка

Концентрат с

Сушильный барабан

Взвешен-

содержанием

ные веще-

влаги <11%

влаги <3%

ства*

NO2, NO,

СО, CH4

Складирование «хвостов»

Водная суспен-

Сгущение, складиро-

Водная суспен-

Сгустители, хвосто-

Взвешен-

зия с части-

вание

зия с содержа-

хранилище

ные веще-

цами пустой

нием частиц пу-

ства*

породы

стой по-

роды <70%

Водоподготовка, оборотное водоснабжение

Вода со сгусти-

Транспортирование

Осветленная

Насосы

телей

воды на фабрику

вода

* К взвешенным веществам относятся все твердые вещества в составе выброса, включая «Пыль

неорганическая с содержанием кремния менее 20, 20-70, а также более 70 процентов».

Характеристика эмиссий

Выбросы в атмосферный воздух

Непосредственное загрязнение приземной атмосферы взвешенными веще-

ствами (пылью) при обогащении железных руд происходит:

- при конвейерном транспорте рудной массы;

- при ее грохочении и дроблении;

- при загрузке приемных воронок дробилок крупного дробления обогатитель-

ных фабрик;

- в процессах сухой магнитной сепарации;

- в процессах сушки концентрата и аглоруды;

- в технологическом процессе флотационного обогащения;

- при пылении с хвостохранилища.

182

Таблица 3.13 - Интенсивность пылевыделения при перегрузках железных руд

[1]

Наименование оборудования или технологической

Интенсивность пылевыделения

операции

Абсолютная, г/с

Удельная, г/т

Конвейерная перегрузка железной руды на карьере

а) без средств борьбы с пылью

0,4-3,0

3-22

б) с использованием аспирации

0,03-0,3

0,02-2

Конвейер для транспорта железной руды

а) без средств борьбы с пылью

0,1-0,4

0,7-3

б) с орошением железной руды

0,05-0,2

0,3-1,5

Грохот при рассеве руды

а) без средств локализации

0,8-1,0

4,0-5

б) при наличии аспирируемых укрытий

0,07-0,09

0,3-0,5

Перегрузка железной руды с конвейера в штабель склада

а) при орошении железной руды

0,1-0,12

0,5-0,6

б) при локализации пылевыделений

0,015-0,03

0,03-0,06

Перегрузка железной руды с думпкара в приемную воронку дробилки

а) без средств борьбы с пылью

12-42

5,7-3,6

б) с использованием аспирации

1,5-7

0,45-3,1

Интенсивность пылевыделений зависит как от вида технологических опера-

ций и физико-механических свойств перерабатываемого материала, так и от нали-

чия средств борьбы с пылевыделениями (см. таблицу 3.14).

Корпуса дробления руды и сушки концентрата, как правило, обеспечиваются

аспирационными установками, в которых используются электрофильтры, мокрые

газоочистные установки с эффективностью пылеочистки выше 95% (см. таб-

лицу 3.15).

Таблица 3.14 - Унос пыли в аспирационную сеть от основного технологического

оборудования ГОКов (дробильные фабрики)

Наименование

Унос материала

Производи-

Средний

Средняя концен-

пылящего

тельность,

объем аспи-

трация пыли в асп.

удельный,

оборудования,

кг/ч

т/ч

рации, м³/ч

воздухе, мг/м³

кг/т

узла

Конвейеры (места

300

5000

2000

10,0

0,030

загрузки)

Конусные дро-

250

1500

400

0,6

0,003

билки

Щековые дробилки

300

3000

500

1,5

0,005

Грохоты

200

3400

350

1,2

0,006

Сухие магнитные

120

2000

200

0,4

0,003

сепараторы

183

В процессе сушки концентрата используются дымовые газы, образующиеся

при сжигании природного газа. Как правило, температура дымовых газов в сушиль-

ных агрегатах не превышает 900 °C. Значения концентраций загрязняющих выбро-

сов представлены в таблице 3.15.

Таблица

3.15 - Выбросы загрязняющих веществ в процессах обогащения

железных руд

Удельные выбросы

Ед.

Наименование ЗВ

Источник выброса

Метод очистки

после очистки

изм.

Диапазон

Среднее

Циклоны,

Дробилки, сухая

Взвешенные ве-

скрубберы

г/т

магнитная

3,0-80,0

50,0

щества*

(Вентури СВ),

сепарация

электрофильтры

Циклоны,

Взвешенные ве-

г/т

Обогащение

скрубберы

0,2-9,5

6,0

щества*

(Вентури СВ)

Циклоны,

Взвешенные ве-

Сушильные

г/т

скрубберы

0,23-140,0

80,0

щества*

барабаны

(Вентури СВ)

Флотационная ма-

NaOH

мг/т

2,0

шина

Амины алифати-

Флотационная ма-

мг/т

2,0

ческие С15 - С20

шина

NO2

г/т

0,3-14

9,2

г/т

Сушильные

0,06-5,0

2,7

SO2

г/т

барабаны

5,6-29,5

15,9

г/т

0,04-300

13,6

* К взвешенным веществам относятся все твердые вещества в составе выброса, включая «Пыль

неорганическая с содержанием кремния менее 20, 20-70, а также более 70 процентов».

В результате анкетирования предприятий, осуществляющих обогащение же-

лезных руд, были собраны данные по выбросам загрязняющих (маркерных) ве-

ществ в атмосферный воздух. Удельные величины выбросов приведены на осно-

вании данных форм федерального статистического наблюдения № 2-ТП (воздух),

а также на основании данных инвентаризации стационарных источников и выбро-

сов загрязняющих веществ в атмосферный воздух (таблица 3.16).

184

Таблица

3.16- Удельные выбросы загрязняющих (маркерных) веществ при

обогащении железных руд

Наименование

Диапазон (величина)

Производственный

загрязняющего

Единица

Инвента-

Форма № 2-

подпроцесс

(маркерного)

измерения

ризация

ТП (воздух)

вещества

выбросов ЗВ

Обогащение железных руд мето-

дом измельчения с последующим

разделением полезного компо-

нента и пустой породы (подготови-

тельные процессы (дробление, из-

мельчение, грохочение, классифи-

кация), обогащение (гравитацион-

ная, магнитная сепарация; флота-

ция, электрическая сепарация, спе-

г/т перера-

Взвешенные

циальные методы обогащения),

батываемой

3,1-166,3

7,38-203,9

вещества*

вспомогательные (обезвоживание

руды

(сгущение и фильтрование), пыле-

улавливание, транспортирование

руды, концентрата и продуктов обо-

гащения, погрузочно-разгрузочные

работы, складирование; классифи-

кация, сгущение и транспортирова-

ние хвостов; отгрузка продукции,

установки газо- и водоочистки)

Обогащение железных руд мето-

дом измельчения с последующим

разделением полезного компо-

нента и пустой породы (подготови-

тельные процессы (дробление, из-

мельчение, грохочение, классифи-

кация), обогащение (гравитацион-

ная, магнитная сепарация; флота-

ция, электрическая сепарация, спе-

циальные методы обогащения),

г/т сушеного

вспомогательные (обезвоживание

Взвешенные

концентрата

28,45-438,35

45,09-455,07

(сгущение и фильтрование), сушка,

вещества*

пылеулавливание, транспортиро-

вание руды, концентрата и продук-

тов обогащения, погрузочно-разгру-

зочные работы, складирование;

классификация, сгущение и транс-

портирование хвостов; отгрузка

продукции, установки газо- и водо-

очистки)

185

Окончание таблицы 3.16

Наименование

Диапазон (величина)

Производственный

загрязняющего

Единица

Инвента-

Форма № 2-

подпроцесс

(маркерного)

измерения

ризация

ТП (воздух)

вещества

выбросов ЗВ

Обогащение комплексных руд (маг-

нетитовых, апатитовых и апатит-

штаффелитовых руд) методом из-

мельчения с последующим разде-

лением полезного компонента и пу-

стой породы (подготовительные

процессы (дробление, измельче-

ние, грохочение, классификация),

обогащение (гравитационная, мок-

рая магнитная сепарация; флота-

г/т перера-

ция, электрическая сепарация, спе-

Взвешенные

батываемой

85,0-104,29

циальные методы обогащения),

вещества*

руды

вспомогательные (обезвоживание

(сгущение и фильтрование), сушка,

пылеулавливание), транспортиро-

вание руды, концентрата и продук-

тов обогащения, погрузочно-разгру-

зочные работы, складирование (в

т. ч. с целью усреднения); класси-

фикация, сгущение и транспортиро-

вание хвостов; отгрузка продукции,

установки газо- и водоочистки)

Обогащение железных руд мето-

дом измельчения с последующим

разделением полезного компо-

нента и пустой породы методом су-

хой магнитной сепарации (подгото-

вительные процессы (дробление,

измельчение, грохочение, класси-

фикация), обогащение (гравитаци-

г/т перера-

Взвешенные

онная, сухая магнитная сепара-

батываемой

150

22-184

вещества*

ция), вспомогательные (пылеулав-

руды

ливание), транспортирование руды

и продуктов обогащения, погру-

зочно-разгрузочные работы, скла-

дирование; фракционирование,

транспортирование сухих хвостов;

отгрузка продукции, установки

газо- и водоочистки))

* К взвешенным веществам относятся все твердые вещества в составе выброса, включая «Пыль

неорганическая с содержанием кремния менее 20, 20-70, а также более 70 процентов».

186

Сточные воды

В процессе обогащения железных руд образуются сточные воды в количе-

стве 5-15 м³/т руды, содержащие взвешенные вещества в концентрациях до 30 г/л.

Данные сточные воды осветляют в сгустителях и шламонакопителях, а затем воз-

вращают в производство. Механическая очистка на обогатительных фабриках при-

меняется преимущественно как предварительная для доочистки сточных вод дру-

гим способом. Для удаления крупных частиц твердой фазы используют песколовки,

отстойники, гидроциклоны. Осветленные сточные воды содержат не более 100 мг/л

взвешенных веществ, а для технологического процесса можно использовать воду

с содержанием взвешенных веществ до 1000 мг/л. Такая замкнутая схема оборот-

ного водоснабжения внедрена на обогатительной фабрике Лебединского ГОКа, со-

гласно которой сгущение хвостов сначала производится в гидроциклонах, а затем -

в сгустителях. Сливы сгустителей используют в качестве оборотной воды, а пески

сгустителей направляют в хвостохранилище [8].

В процессе флотации образуются сточные воды, загрязненные взвешен-

ными веществами (100-120 г/л) и флотореагентами (40-60 мг/л). После осветления

в шламонакопителях содержание взвешенных веществ снижается до 200 мг/л, что

не позволяет использовать воду для флотации, поэтому проводят реагентную до-

очистку сточных вод сульфатом железа (концентрация 100-120 мг/л) и известью

(концентрация 100-150 мг/л), что позволяет снизить содержание взвешенных ве-

ществ до 50-80 мг/л и вернуть сточные воды в производство.

Поскольку большая часть процессов обогащения осуществляется в водной

среде, и на обогатительных фабриках наиболее распространены так называемые

мокрые процессы обогащения, в которых раскрытие и разделение минеральных

компонентов происходит в водной среде, технология обогащения предусматривает

эксплуатацию шламоотстойников и хвостохранилищ.

В практике обогащения руд черных металлов применяют в основном два

вида схем оборотного водоснабжения:

1) с безреагентным осветлением хвостовой пульпы в хвостохранилище, что

позволяет снизить содержание взвешенных веществ до 27 мг/л, однако требует

больших площадей для отстаивания (до 2 тыс. га) и не позволяет очистить сточные

воды от реагентов и солей при проведении флотации;

2) комбинированная - с осветлением в сгустителях (с использованием фло-

кулянтов, коагулянтов) и последующей подачей сгущенной пульпы в хвостохрани-

лище.

Большинство обогатительных комбинатов используют в технологии воду

оборотной системы водоснабжения. Поэтому сбросы загрязняющих стоков в окру-

жающую среду либо отсутствуют, либо осуществляется сброс условно очищенных

сточных вод в водные объекты в пределах установленных нормативов.

В результате анкетирования предприятий, осуществляющих обогащение же-

лезных руд, были собраны данные по загрязняющим (маркерным) веществам в

сбросах в водные объекты (фильтрационные потоки из хвостохранилищ).

В таблице 3.17 приведены среднегодовые концентрации, а также концентра-

ции, определенные по максимальным точечным (разовым) пробам для наиболее

характерных загрязняющих (маркерных) веществ.

187

Таблица 3.17 - Концентрации загрязняющих (маркерных) веществ в сбросах в

водные объекты при обогащении железных руд (фильтрационный поток из

хвостохранилища)

Диапазон (величина)

Наименование

Концентрация по

загрязняющего

Единица

Среднегодовая

максимальным

(маркерного)

измерения

концентрация

точечным (разовым)

вещества

пробам

Взвешенные вещества

мг/дм³

0,5-4,4

1,9-5,2

Железо общее

мг/дм³

0,05-0,22

0,06-0,33

Медь

мг/дм3

0,002-0,004

0,003-0,004

Марганец

мг/дм3

0,066-0,139

0,076-0,380

Цинк

мг/дм3

0,0162-0,030

0,031

Никель

мг/дм3

0,0022-0,0470

0,0026-0,090

Сульфат-анион

мг/дм³

52,1-462,0

73,0-492,0

Хлорид-анион (хлориды)

мг/дм³

17,1-174,7

21,5-145,4

Нитрат-анион

мг/дм³

8,1-65,8

9,2-27,03

Нитрит-анион

мг/дм³

0,02-0,16

0,02-0,20

Нефтепродукты (нефть)

мг/дм³

0,02-0,09

0,04-0,23

Сухой остаток

мг/дм³

325,0-1459,0

407,0-1460,0

Отходы производства

Основными отходами процесса обогащения железных руд являются «хво-

сты» сухой и мокрой магнитной сепарации, образующиеся в технологических опе-

рациях измельчения, классификации, обогащения, сгущения, фильтрования

(см. таблицу 3.19). Кроме пустой породы в хвостах могут присутствовать частицы

железосодержащих минералов в количестве от 8 до 26,5%. Объемы хвостов со-

ставляют от 40 до 83% от объема обогащаемого материала - в зависимости от

уровня содержания железа в перерабатываемых рудах.

Средневзвешенный диаметр частиц колеблется в пределах 0,045-30,0 мм.

Истинная плотность материала колеблется в диапазоне 1600-4000 кг/м³, что зави-

сит от типа перерабатываемых руд.

При сбросе пульпы в хвостохранилище происходит сегрегация частиц по

плотности и крупности. В зонах, близких к выпуску, откладываются наиболее круп-

ные и тяжелые частицы, содержание железа в этих зонах может превышать 30%.

По сути, хвостохранилища представляют собой техногенные месторождения

полезных ископаемых, освоение которых возможно с появлением новых прогрес-

сивных технологий извлечения полезных компонентов.

Хвостохранилища занимают огромные площади. Подсыхающие надводные

пляжи создают пыление при ветреной погоде. Горнорудными предприятиями раз-

рабатывается ряд мер, снижающих пылящее воздействие таких пляжей путем вы-

садки облепиховых и ивовых кустарников. Производится укладка хвостов в тело

дамб, формируют защитные пляжи дамб, укладка хвостовой пульпы осуществля-

188

ется рассредоточенным способом по периметру хвостохранилища - для макси-

мального смачивания пылящих пляжей, выполняется профилактическая обработка

пляжей хвостохранилища специальным раствором.

Помимо хвостов к отходам производства обогатительных фабрик следует от-

нести сорбенты, фильтры, фильтровальные материалы, утратившие потребитель-

ские свойства, отходы обслуживания и ремонта оборудования, которое не подле-

жит утилизации, сдачи в металлолом. Удельные объемы образования отходов про-

изводства представлены в таблице 3.18.

Таблица 3.18 - Удельные объемы образования отходов производства

Масса отходов на

Ед.

Источник

1 т продукции

Наименование отходов

Метод обращения

изм.

образования

Сред-

Диапазон

нее

Лом и отходы черных

Ремонт

металлов (незагрязнен-

т/т

Утилизация

Нет данных

оборудования

ные)

Отходы добычи и обога-

Процессы

Укладка в отвал и

т/т

1,35-6

2,6

щения железных руд

обогащения

хвостохранилище

В ходе эксплуата-

Отходы обслуживания

Размещение на

кг/т

ции и ремонта

50-200

170

оборудования

полигонах

оборудования

Сорбенты, фильтры,

фильтровальные мате-

Фильтрование,

Размещение на

кг/т

10-70

риалы, утратившие по-

сгущение

полигонах

требительские свойства

3.4 Окускование

В процессе окускования из сырьевых материалов - пылевидной руды и до-

бавок - производят железорудные окатыши (такой процесс обычно проводят на ме-

сте добычи руды [см. рисунок 3.4]). Сырые окатыши обладают низкой прочностью

и их прямое применение ограничено, поэтому окатыши упрочняют при высокой тем-

пературе в два этапа: сначала сушка окатышей, затем нагрев и обжиг при 1250-

1320 °C.

Установки окускования, как правило, располагаются на горно-обогатитель-

ных комбинатах или в составе завода с полным металлургическим циклом для про-

изводства железа и стали.

189

Таблица 3.19 - Данные по материальным потокам от 3 установок для получения

окатышей в странах ЕС-25 в 2004 г. [9]

Вход

Выход

Сырьевые материалы

Продукты

Железная руда

935-965

Окатыши

кг/т

1000,00

Бентонит

4,1-6,8

Эмиссии

Оливин (1)

0-27,6

Отходящие газы

нм³/т

1940-2400

кг/т

Известняк

0-5

Пыль

г/т

14-150

Доломит (2)

0-13,5

Пыль

мг/нм³

7-70

Кварцит

0-20

0,02-2,2

мг/т

0,6-3,0

Вход

Выход

Энергия

Hg (4)

мг/т

0,4-24,2

Газ коксовый / до-

306

1,5-6,7

менный (3)

Газ природный (3)

5,1-22,4

МДж/т

Коксовая мелочь (3)

342

5,1-64,3

Уголь (5)

223

6,5-17,2

Нефть (5)

43-186

13,4-15,1

Электроэнергия

54-99

15,6-70,8

Вода

м³/т

0,11-1,25

3-1300

Сжатый воздух

нм³/т

6,2-12,8

CO2

кг/т

17-193

NOx

г/т

150-550

NOx

мг/нм³

73-283

SOx (6) (7)

11-213

<10(5)-140

ЛОС (9)

г/т

5(5)-40(3)

HCl (6) (7)

4-41

HF (6) (7)

1,8-5,8

ПАУ (10)

мг/т

0,7-1,1

ПХДД/Ф (4)

нг

8,2-196

I-TEQ/т

ПХДД/Ф (4)

нг

0,005-0,1

I-TEQ/ нм³

Продукционные остатки (отходы/побочные про-

дукты)

Пыль

кг/т

(1) Для производства окатышей - для доменных печей. (2) Для производства окатышей - для прямого

восстановления. (3) Когда установка является частью завода с полным циклом (Нидерланды). (4) Ртуть

преимущественно в элементной форме. Нагрузка зависит от перерабатываемой руды. (5) В случае ав-

тономной установки в Швеции (магнетитовые руды). (6) Нижнее значение при удалении кислых газов

(7). Рассчитано по массовому балансу. (8) Нижнее значение, если применяется технология десульфу-

ризации. (9) Не известен метод измерения. (10) Информация по методу Borneff 6, EPA или для

бенз(а)пирена не имеется.

191

Потребление материальных и энергетических ресурсов при производстве

железорудных окатышей зависит (см. таблицу 3.19) не только от совершенства и

эффективности технологического процесса и оборудования, но и от вида выпуска-

емых окатышей: офлюсованные или неофлюсованные, от степени основности, тре-

бований к металлургическим свойствам, поэтому указывать среднее значение по-

требляемого ресурса в данной таблице будет некорректно.

Потребление основных ресурсов при производстве железорудных окатышей

представлено в таблице 3.20.

Таблица 3.20 - Потребление ресурсов в технологии производства железорудных

окатышей

Наименование

Ед. изм.

Удельный расход на 1 т продукции

Материальные ресурсы

Железорудный концентрат

т/т

0,924-1,10

Бентонит

кг/т

3,2-17,3

Известняк

кг/т

4,7-86,3

Боксит

кг/т

0-9,0

Энергетические ресурсы

Электроэнергия

кВт·ч/т

32,5-48,5

Природный газ

кг у. т./т

10,1-20

Техническая (оборотная) вода

м³/т

0,2-2,4

Вода из природного источника

м³/т

0,008-0,016

Характеристика эмиссий

Обжиговые машины являются основными источниками выделения техноло-

гических газов и пыли (см. таблицу 3.21).

От обжиговых машин дымовые газы через сборный коллектор отсасываются

дымососами, и после очистки выбрасываются в дымовую трубу. Очистка газов,

сбрасываемых в атмосферу, осуществляется мокрым способом в установках

«труба Вентури» - скруббер-каплеотделитель, в циклонах. На современных фаб-

риках окомкования в качестве газоочистных установок применяются электрофиль-

тры, обеспечивающие эффективность очистки газов от пыли до 99,8%.

Газоочистные устройства предназначены для очистки до санитарных норм

выбрасываемых в атмосферу газов, защиты роторов дымососов от абразивного из-

носа пылью. Отключение воды, подаваемой на газоочистные устройства, работаю-

щие по мокрому способу, при работающих дымососах не допускается. Отключение

воды можно произвести только по истечении 20-30 мин после остановки дымосо-

сов. Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ при процессах производства же-

лезорудных окатышей приведены в таблице 3.22.

192

Таблица

3.21 - Эмиссии на основных этапах производства

обожженных

железорудных окатышей

Основное

Этап процесса

Входной поток

Выходной поток

технологическое

Эмиссии

(подпроцесс)

оборудование

Подготовка шихты

Бентонитовая

Измельчение ко-

Порошковый

Молотковая и вал-

Взвешенные

глина, извест-

мового бентонита,

бентонит

ковая дробилки

вещества*

няк, мел, боксит,

флюса, упрочняю-

кл. <71 мкм

Сушильный бара-

доломит

щей добавки

бан

Шаровая и стерж-

невая мельницы

Концентрат -

Фильтрация

Концентрат с со-

Вакуумные филь-

Шлам

поток

держанием

тры (тканевые, ке-

влаги <10,0%

рамические)

Пресс-фильтры

(тканевые, керами-

ческие)

Концентрат с со-

Дозирование, сме-

Шихта (механи-

Дозаторы - лен-

Взвешенные

держанием

шивание

ческая смесь

точные, дисковые

вещества*

влаги <10%, из-

компонентов в

Смесители - ро-

мельченный

заданном коли-

торные, барабан-

бентонит с со-

честве и соотно-

ные, интенсивного

держанием

шении)

перемешивания,

влаги ≥ 4%, из-

шнековые

мельченные из-

вестняк, мел,

доломит, бок-

сит, полимер

Производство сырых окатышей

Шихта - смесь

Окомкование с по-

Сырые окатыши

Окомкователи -

Взвешенные

железорудного

лучением гра-

барабанные, чаше-

вещества*

концентрата со

нул >5 мм

вые (тарельчатые)

связующими и

флюсо-упрочня-

ющими добав-

ками

Сырые окатыши

Сортировка по

Кондиционные

Роликовые грохота

Взвешенные

классам крупно-

сырые окатыши

вещества*

сти: <5 мм, 5-16

класса крупности

(18) мм, >16

более 5 мм и ме-

(18) мм

нее 16 (18) мм

Сырые окатыши

Укладка на обжи-

Сырые окатыши

Маятниковый или

Взвешенные

класса крупно-

говую машину

класса крупности

челночный уклад-

вещества*

сти 5-16 (18) мм

5-16 (18) мм уло-

чик, роликовый

женные в слой

укладчик

193

Окончание таблицы 3.21

Основное

Этап процесса

Входной поток

Выходной поток

технологическое

Эмиссии

(подпроцесс)

оборудование

Термическая обработка окатышей

Сырые окатыши

Термическая обра-

Обожженные

Обжиговая машина

Взвешенные

класса крупно-

ботка: сушка, по-

окатыши с требу-

вещества*,

сти 5-16 (18) мм

догрев, окисление

емыми физико-

газообразные

(уложенные в

магнетита, диссо-

механическими и

ЗВ (SOx, NOx,

слой)

циация карбона-

металлургиче-

СО, СО2)

тов, высокотемпе-

скими свой-

шлам

ратурное упрочне-

ствами

ние, охлаждение

Сортировка и отгрузка

Обожженные

Сортировка по

Кондиционные

Вибрационные гро-

Взвешенные

окатыши

классам крупно-

обожженные ока-

хота

вещества*,

сти: <5 мм, 5-16

тыши класса

шлам

(18) мм, >16

крупности >5 мм;

(18) мм; выделе-

«постельные»

ние «постельных»

окатыши;

окатышей

Отсев кл. <5 мм

кл. + 10 мм -16 мм

Кондиционные

Отгрузка в вагоны

Кондиционные

Погруз-бункер, кон-

Взвешенные

обожженные

или транспорти-

обожженные ока-

вейерный тракт,

вещества*

окатыши класса

ровка конвейер-

тыши класса

штабелеукладчик

крупности >5 мм

ным трактом в по-

крупности >5 мм

следующий техно-

логический про-

цесс; складирова-

ние

Обожженные

Возврат на обжи-

Слой «постели»

Бункер «постель-

Взвешенные

«постельные»

говую машину

на обжиговой ма-

ных» окатышей

вещества*

окатыши класса

шине для за-

крупности 10-

щиты колоснико-

16 мм

вого поля

* К взвешенным веществам относятся все твердые вещества в составе выброса, включая «Пыль не-

органическая с содержанием кремния менее 20, 20-70, а также более 70 процентов».

В цехах шихтоподготовки, на линиях измельчения комовых материалов, а

также при дозировании измельченных материалов для очистки отходящих газов

применяются электрофильтры, циклоны, рукавные фильтры. В качестве аспираци-

онных установок используют «мокрые» циклонные установки. На некоторых фаб-

риках еще используется мокрая газоочистка с применением «трубы Вентури» -

скруббера-каплеотделителя. Однако использование мокрой газоочистки приводит

к значительным технологическим потерям измельчаемого материала.

194

В результате анкетирования предприятий, осуществляющих окускование желе-

зорудного сырья путем производства обожженных окисленных окатышей, были со-

браны данные по выбросам загрязняющих (маркерных) веществ в атмосферный воз-

дух. Удельные величины выбросов приведены на основании данных форм федераль-

ного статистического наблюдения № 2-ТП (воздух), а также на основании данных ин-

вентаризации стационарных источников и выбросов загрязняющих веществ в атмо-

сферный воздух (таблица 3.23.).

Таблица 3.22 - Выбросы загрязняющих веществ (г/т) в процессах производства

железорудных окатышей

Масса ЗВ в отходящих

Наименование

Источник

Метод очистки

газах после очистки

ЗВ

выброса

Диапазон

Среднее

Взвешенные

Циклоны, скруббер

вещества*

Вентури, электрофиль-

3,5-524

380

тры

NO2

Обжиговая машина

0,01-450

235

0,0-71

0,0-130

SO2

0-850

450

Взвешенные

Циклоны, скруббер

вещества*

Вентури, электрофиль-

0,2-64,5

30,2

Участок измельче-

ния комовых мате-

тры, рукавные фильтры

NO2

риалов

0,01-76,3

0,0-15,4

10,6

Взвешенные

Сортировка и скла-

Аспирационные

вещества*

дирование желе-

1,0-45

26,1

установки

зорудных окатышей

* К взвешенным веществам относятся все твердые вещества в составе выброса, включая «Пыль неор-

ганическая с содержанием кремния менее 20, 20-70, а также более 70 процентов».

Таблица

3.23 - Удельные выбросы загрязняющих (маркерных) веществ при

окусковании железорудного сырья путем производства обожженных окисленных

окатышей

Наименова-

Диапазон (величина)

ние

Производственный

загрязняю-

Единица

Инвентари-

Форма № 2-

подпроцесс

щего (маркер-

измерения

зация

ТП (воздух)

ного)

выбросов ЗВ

вещества

Окускование железорудного сы-

Взвешенные

г/т окаты-

22,0-533,0

44,0-883,0

рья путем производства обож-

вещества*

шей

женных окисленных окатышей

г/т окаты-

(подготовка шихты (дробление,

Азота оксид

0,16-51,0

0,03-71,0

шей

г/т окаты-

Азота диоксид

0,1-313

0,2-366

шей

195

Окончание таблицы 3.23

Наименова-

Диапазон (величина)

ние

Производственный

загрязняю-

Единица

Инвентари-

Форма № 2-

подпроцесс

щего (маркер-

измерения

зация

ТП (воздух)

ного)

выбросов ЗВ

вещества

измельчение смешивание), оком-

ковывание, классификация, об-

жиг (сушка, нагрев, спекание, тер-

мический упрочняющий обжиг,

рекуперация, охлаждение), погру-

зочно-разгрузочные

работы,

транспортирование, сортировка,

складирование, отгрузка продук-

ции, установки газо- и водо-

очистки)

* К взвешенным веществам относятся все твердые вещества в составе выброса, включая «Пыль не-

органическая с содержанием кремния менее 20, 20 - 70, а также более 70 процентов»

Сточные воды

Вода на фабрике окомкования используется для охлаждения обжиговой ма-

шины, в газоочистных установках, в смывах.

РУДА 2,3 - 2,5 т/т

Электроэнергия

Технологический процесс обогащения железных

Дробле-

Природ-

Измельчение, классифи-

Сушка

ние руды

ный газ

кация, обогащение, сгу-

щение, фильтрование

Пыль с со-

Пыль неоргани-

держанием

Дымовые

ческая с содер-

SiO2 < 20%

газы (СО2,

жанием SiO2 <

СО, NOx)

Хвосты

70%

Готовая про-

Хвостохрани-

дукция -желе-

лище

зорудный кон-

Оборотная

центрат

вода

Рисунок 3.5 - Обобщенная схема движения шламов фабрик окомкования

196

Шламы фабрики окомкования, как правило, содержат достаточно высокое ко-

личество железа - более 60%, поэтому данный материал возвращается либо в от-

деление фильтрации фабрики обогащения, либо в шихту окатышей (см. рису-

нок 3.5).

Для охлаждения обжиговых машин используется техническая вода оборот-

ного водоснабжения. Поэтому сбросов воды в природные источники по фабрикам

окомкования не зафиксировано.

На некоторых комбинатах измельчение шлама не производится, и материал

со сгустителя поступает сразу в отделение фильтрования концентрата.

Отходы и побочные продукты

Основными отходами процесса окомкования являются отходы, образующи-

еся в процессе ремонта обжиговых машин, как правило, это разрушенные огнеупор-

ные материалы, резина конвейерных лент и т. п.

Лом и отходы черных металлов, вышедшие из строя колосники подвергаются

утилизации. Удельные объемы образования отходов представлены в таблице 3.24.

Таблица 3.24 - Удельные объемы образования отходов (кг/т продукции)

Масса

Метод

Наименование отходов

Источник образования

отхо-

обращения

дов

Лом и отходы черных металлов

Ремонт оборудования

Утилизация

1,5-18

незагрязненные

Отходы обслуживания и ремонта

В ходе эксплуатации и

Размещение на

43-220

печей и другого оборудования

ремонта оборудования

полигонах

Акустическое воздействие

При работе мельниц для сухого измельчения могут образовываться значи-

тельные уровни шума (~85 дБА), поэтому они полностью закрыты шумопоглощаю-

щими кожухами. Мельницы с мокрым измельчением не оказывают такого уровня

шума, и обычно не возникает необходимости в использовании для них шумопогло-

щающих корпусов.

197

Таблица 3.25 - Основные факторы воздействия на окружающую среду в процессах добычи и обогащения железных руд

Открытая добыча

Подземная добыча

Обогащение

Снятие

и скла-

Размеще-

Сепара-

диро-

ние отхо-

Буро-

ция маг-

вание

Вскрыш-

Транс-

Очист-

дов до-

Окуско-

Воздействие

взрыв-

Вскры-

Подго-

Дробле-

нитная и

плодо-

ные ра-

порти-

ная вы-

бычи и

вание

ные ра-

тие

товка

ние

электри-

род-

боты

ровка

емка

обогаще-

боты

ческая;

ного

ния

флотация

слоя

почвы

Основные эмиссии в окружающую среду

Выбросы ЗВ в атмосферный воздух

Твердые (пыль)

▼

Газообразные

▼

Сбросы сточных вод

Шахтных и карьерных

▼

От процесса обогащения

▼

Образование отходов

Вскрышные и вмещающие породы

▼

Хвосты обогащения

▼

Физические факторы воздействия

▼

Утрата природного ресурса

Уничтожение растительного покрова

▼

Уничтожение (погребение) почв

▼

Уничтожение поверхностных водных

▼

объектов

Утрата местообитания

▼

3.5 Производство железа прямого восстановления

Основной экологической выгодой установки прямого восстановления железа

по сравнению с доменной печью является то, что в этих установках не используется

угольное топливо, это исключает необходимость производства кокса и агломера-

ционного процесса в целом. Имеется мало выбросов пыли, которые легко отво-

дятся. Кроме того, на установках прямого восстановления на основе метана обра-

зуется намного меньше СО2, чем в установках на основе угля.

Потребление ресурсов

Потребление основных ресурсов при производстве железа прямого восста-

новления представлено в таблице 3.26. Необходимо отметить, что низкий уровень

удельного расхода электроэнергии характерен для установки HYL-III, так как дан-

ная технология обеспечена собственным источником генерации электроэнергии -

паровой турбиной.

Таблица

3.26 - Потребление ресурсов в технологии производства железа

прямого восстановления

Наименование

Ед. изм.

Удельный расход на 1 т продукции

Материальные ресурсы

Железорудные окатыши

т/т

1,397-1,44

Материал покрытия - цемент

кг/т

2,5-6

Энергетические ресурсы

Электроэнергия

кВт·ч/т

17,91-123,5

Природный газ

кг у. т/т

345-377

Вода из природного источника

м³/т

1,0-9,02

Характеристика эмиссий

Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух

Технология прямого восстановления железа по своей сути является так

называемой технологией «чистой металлургии».

Основными источниками выделения технологической пыли на установках

металлизации являются системы транспортирования и классификации исходных

обожженных окатышей.

Отличительная особенность технологических процессов HYL-III и MIDREX

заключается в высокой степени циркуляции технологических газов, в результате

чего снижается количество газовых выбросов. Данные по выбросам загрязняющих

веществ в процессах прямого восстановления железа приведены в таблице 3.27.

199

Таблица

3.27 - Удельные выбросы загрязняющих веществ (г/т продукции) в

процессах прямого восстановления железа

Масса ЗВ в отходящих га-

Наименование

Метод

Источник выброса

зах после очистки

ЗВ

очистки

Диапазон

Среднее

NO2

100-170

135

10-60

20,7

Реформер

30-84

53,2

SO2

0-28

9,4

NO2

80-460

170,9

Газонагреватель

20-87

77,04

NO2

250-530

418

40-188

67,65

1300-3080

2000

Эжекторная труба

SO2

0-176

53,56

Взвешенные

80-198

135,1

вещества*

Взвешенные

0,1-11

0,57

вещества*

NO2

0,1-11,6

9,2

Участок брикетирования

Скруббер

0,05-4,1

1,5

0-830

700

SO2

0-1,0

0,6

Взвешенные

0,1-12,5

3,2

вещества*

NO2

Обеспыливание нижнего за-

1,5-7,2

6,3

Скруббер

твора уплотнительного газа

0,5-2,3

1,0

0-1630

1500

SO2

0-0,9

0,7

Установка металлизации с

Скруббер

150-166

145,5

Взвешенные

производством металлизо-

Вентури

1,0-2,5

1,68

вещества*

ванных окатышей

* К взвешенным веществам относятся все твердые вещества в составе выброса, включая «Пыль

неорганическая с содержанием кремния менее 20, 20-70, а также более 70 процентов».

В результате анкетирования предприятий, осуществляющих производство

железа прямого восстановления, были собраны данные по выбросам загрязняю-

щих (маркерных) веществ в атмосферный воздух. Удельные величины выбросов

приведены на основании данных форм федерального статистического наблюдения

№ 2-ТП (воздух), а также на основании данных инвентаризации стационарных ис-

точников и выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух (таблица 3.28).

200

Таблица

3.28 - Удельные выбросы загрязняющих (маркерных) веществ при

производстве железа прямого восстановления

Наименование

Диапазон (величина)

Производственный

загрязняющего

Единица

Инвентари-

Форма № 2-

подпроцесс

(маркерного)

измерения

зация

ТП (воздух)

вещества

выбросов ЗВ

Производство железоруд-

Взвешенные

г/т металлизо-

59,0-260,0

131,0-320,0

ного сырья с высоким со-

вещества*

ванного продукта

держанием железа метал-

Азота оксид

г/т металлизо-

43,0-150,0

57,0-170,0

лического по технологии

ванного продукта

прямого восстановления

Азота диоксид

г/т металлизо-

268,0-393,0

353,0-419,0

железа в шахтных печах

ванного продукта

металлизации (транспор-

тировка исходного сырья,

Серы диоксид

г/т металлизо-

7,0-89,0

10,0-164,0

его классификация, покры-

ванного продукта

тие перед восстановле-

нием, восстановление, ге-

нерация восстановитель-

ного газа, окислительная

пассивация восстановлен-

ных окатышей, горячее

брикетирование восста-

новленных окатышей и

охлаждение ГБЖ, погру-

зочно-разгрузочные

ра-

боты, транспортирование,

отгрузка продукции, уста-

новки газо- и водоочистки)

* К взвешенным веществам относятся все твердые вещества в составе выброса, включая «Пыль не-

органическая с содержанием кремния менее 20, 20-70, а также более 70 процентов».

Сбросы сточных вод

Для установок металлизации характерно высокое потребление воды, при

этом достаточно высокие требования к ее качественным характеристикам. Вода на

установку металлизации используется для охлаждения оборудования, производ-

ства пара, в газоочистных установках, поэтому каждая установка металлизации

имеет свой многоступенчатый цикл водоподготовки, при этом в качестве исходной

воды используется чистая вода из природного водоема.

Образующиеся шламы содержат высокое количество железа - более 60%,

поэтому данный материал либо возвращается в отделение фильтрации фабрики

окомкования - на ОЭМК им. А. А. Угарова (см. рисунок 3.6), либо отгружается по-

требителям, как на Лебединском ГОКе.

201

Рисунок 3.6 - Схема использования шламов на ОЭМК им. А. А. Угарова

Отходы производства

Основными отходами процесса прямого восстановления железа являются

отходы, образующиеся в процессе ремонта шахтных печей, реформеров и другого

оборудования. Это разрушенные огнеупорные материалы, отслуживший свой срок

катализатор, резина конвейерных лент и т. п.

Лом и отходы черных металлов, вышедшие из строя сегменты брикет-прес-

сов, шнековые питатели брикет-прессов, трубы реформера подвергаются утилиза-

ции.

Данные по удельным объемам образования отходов приведены в таб-

лице 3.29.

Таблица 3.29 - Удельные объемы образования отходов (кг/т продукции)

Масса размещен-

Источник

Метод обраще-

Наименование отходов

ных отходов

образования

ния

Диапазон

Среднее

Лом и отходы черных ме-

Ремонт оборудова-

Утилизация

0,5-1,0

0,7

таллов незагрязненные

ния

Отходы обслуживания и

В ходе эксплуатации

Размещение на

ремонта печей и другого

и ремонта

полигонах

0,05-0,1

0,085

оборудования

отходов

202

3.6 Системы менеджмента

3.6.1 Системы экологического менеджмента

Системы экологического менеджмента (СЭМ) получили распространение в

последние 15-20 лет; в настоящее время действуют стандарты ISO 14001:2015 En-

vironmental management systems - Requirements with guidance for use

[10] и

ГОСТ Р ИСО 14001-2016. Системы экологического менеджмента. Требования и

руководство по применению [11].

СЭМ представляет собой часть системы менеджмента организации, исполь-

зуемую для управления экологическими аспектами, выполнения принятых обяза-

тельств и учитывающую риски и возможности [11]. В общем случае система ме-

неджмента - это совокупность взаимосвязанных элементов, используемых для

установления политики и целей, а также для достижения этих целей. СЭМ включает

в себя организационную структуру, деятельность по планированию, распределение

ответственности, практики, процедуры, процессы и ресурсы. Элементы системы

включают в себя структуру организации, роли и ответственность, планирование и

функционирование, оценку результатов деятельности и улучшение. Современные

системы менеджмента разрабатываются с учетом оценки рисков и возможностей:

первоочередное внимание уделяется экологическим аспектам, вызывающим

наиболее значимое негативное воздействие на ОС, обусловливающим репутаци-

онные риски и проблемы взаимодействия с природоохранными органами и населе-

нием и, напротив, открывающим дополнительные возможности для развития биз-

неса [10, 12, 13]¹⁾.

Экологический аспект остается ключевым понятием СЭМ, позволяющим со-

отнести деятельность организации и ее взаимодействие с окружающей средой.

Экологический аспект рассматривается как элемент деятельности организации, ее

продукции или услуг, который может взаимодействовать с ОС. Использование

этого термина существенно облегчает применение подходов предотвращения за-

грязнения, так как позволяет идентифицировать и обеспечить контроль экологиче-

ских аспектов, и осуществить тем самым минимизацию негативного воздействия

при условии соблюдения производственных требований. Соотношение понятий

«экологические аспекты» и «воздействие на окружающую среду» можно рассмат-

ривать как соотношение «причины и условия» и «следствие». В контексте НДТ это

означает, что контроль причин и условий воздействия - экологических аспектов -

позволяет решать задачи предотвращения и (или) сокращения негативного воздей-

ствия организации на окружающую среду, то есть обеспечивать ее защиту. Отме-

тим, что неудачный перевод термина environmental impact («экологическое воздей-

ствие») использовать нежелательно, тем более что в российском законодательстве

закреплено понятие негативного воздействия на окружающую среду как воздей-

ствия хозяйственной и иной деятельности, последствия которой приводят к нега-

тивным изменениям качества окружающей среды.

¹⁾ Концепция риск-ориентированного мышления подразумевалась и в предыдущих

версиях стандартов, включая, например, выполнение предупреждающих и корректирую-

щих действий.

203

Несмотря на то, что формально понятие «задачи» не используется в новой

версии стандарта (по настоянию специалистов, для которых английский язык не яв-

ляется родным), практическое значение постановки задач как ступеней достижения

цели, в отношении которых удобно формулировать показатели, достижимые в до-

статочно краткие сроки, нельзя недооценивать.

Для предприятий области распространения настоящего справочника НДТ

приоритетные экологические аспекты идентифицируются в результате анализа та-

ких факторов воздействия на окружающую среду, как (см. подразделы 3.1-3.5):

- нарушение земель, природных ландшафтов;

- образование отходов;

- выбросы загрязняющих веществ в атмосферу;

- сбросы загрязняющих веществ в водные объекты;

- потребление энергии, сырья и материалов.

В открытых нефинансовых отчетах компаний, предприятия которых реали-

зуют виды деятельности, отнесенные к областям применения настоящего справоч-

ника НДТ, отмечено, что приоритетное внимание следует уделять минимизации

техногенного воздействия на экосистемы регионов присутствия компаний, улучше-

нию экологических показателей производственных процессов и учету экологиче-

ских требований в инвестиционной политике при реконструкции и развитии произ-

водства.

Последовательное улучшение экологической результативности и предотвра-

щение загрязнения являются ключевыми принципами СЭМ. Предотвращение за-

грязнения предполагает использование процессов, практических методов, подхо-

дов, материалов, продукции или энергии для того, чтобы избежать, уменьшить или

контролировать (отдельно или в сочетании) образование, выброс или сброс любого

типа загрязняющих веществ или отходов, чтобы уменьшить отрицательное воздей-

ствие на окружающую среду. Предотвращение загрязнения может включать умень-

шение или устранение источника, изменения процесса, продукции или услуги, эф-

фективное использование ресурсов, замену материалов и энергии, повторное ис-

пользование, восстановление, вторичную переработку, утилизацию и очистку [11].

Таким образом, принцип предотвращения загрязнения полностью соответствует

содержанию термина «наилучшие доступные технологии».

Последовательное улучшение (которое часто называют постоянным, хотя

точный смысл термина «continual» - «последовательное» (см. рисунок 3.7)) - пери-

одический процесс совершенствования системы экологического менеджмента с це-

лью улучшения общей экологической результативности, согласующийся с экологи-

ческой политикой организации [10, 12]. Более детальное разъяснение этого прин-

ципа приведено в «Схеме экоменеджмента и аудита» (The Eco-Management and Au-

dit Scheme (EMAS III) [14]): «Процесс улучшения, год за годом, измеримых резуль-

татов системы экологического менеджмента, связанных с управлением организа-

цией ее значимыми экологическими аспектами, основанный на ее экологической

политике, целях и задачах, причем улучшение результатов необязательно должно

происходить во всех сферах деятельности одновременно».

Процесс последовательного улучшения результативности реализуется пу-

тем постановки экологических целей и задач, выделения ресурсов и распределе-

ния ответственности для их достижения и выполнения (разработки и реализации

204

программ экологического менеджмента). При этом с точки зрения наилучших до-

ступных технологий экологические задачи (детализированные требования к ре-

зультативности) должны ставиться с учетом технологических показателей НДТ.

Тем самым, принцип последовательного улучшения приобретает конкретность, по-

лучает численные ориентиры, что соответствует современным взглядам на требо-

вания к системам экологического менеджмента [10, 12, 14].

В связи с тем, что для постановки и проверки достижения целей СЭМ необ-

ходимо обеспечить систему оценки (в том числе и по результатам измерений) по-

казателей результативности, процесс планирования (завершающийся, как пра-

вило, разработкой программ экологического менеджмента) предполагает и совер-

шенствование практики производственного экологического мониторинга и кон-

троля, включая выбор, обоснование и организацию измерений ключевых парамет-

ров [15].

Рисунок 3.7 - Модель системы экологического менеджмента [11]

Это тем более важно, что в соответствии со статьей 22 Федерального закона

от 21 июля 2014 года № 219-ФЗ «О внесении изменений в Федеральный закон

“Об охране окружающей среды” и отдельные законодательные акты Российской

Федерации» [16] предприятия категории I должны будут передавать результаты из-

мерений концентраций загрязняющих веществ, содержащихся в выбросах а атмо-

сферный воздух и сбросах в водные объекты, в «…государственный фонд данных

205

государственного экологического мониторинга (государственного мониторинга

окружающей среды), создаваемый и используемый в соответствии с законодатель-

ством в области охраны окружающей среды».

В отличие от прошлых версий стандартов, устанавливающих требования к

СЭМ, в документах 2015-2016 гг. [10, 11] более значительное внимание уделено

таким понятиям, как демонстрация лидерства на всех уровнях, учет контекста

(среды) организации и ожиданий заинтересованных сторон, а также, как уже отме-

чено, учет рисков и возможностей.

В порядке учета контекста (среды) организации необходимо определить

внешние и внутренние факторы, относящиеся к намерениям организации и влияю-

щие на ее способность достигать намеченных результатов. Такие факторы должны

включать в себя особенности экологических условий, воздействия организации на

окружающую среду, а также сложившееся в обществе восприятие вида деятельно-

сти или отрасли (подробнее см. 3.1). Подчеркнем, что во многих регионах предпри-

ятия, осуществляющие добычу и обогащение железной руды, воспринимаются как

крупнейшие загрязнители, определяющие структуру образования отходов, а также

вносящие существенный вклад в загрязнение воздушной и водной среды. Отнесе-

ние предприятий по добыче и обогащению железной руды к объектам I категории

не может не проявиться в формировании новых ожиданий заинтересованных сто-

рон, в том числе предполагающих, что компании возьмут на себя новые обязатель-

ства. При этом инструменты СЭМ могут быть использованы для идентификации

заинтересованных сторон, их потребностей и ожиданий, а также для обеспечения

доступа к информации о соблюдении требований наилучших доступных техноло-

гий.

Действенность СЭМ обеспечивается путем разработки, внедрения и соблю-

дения основных процедур, необходимых для управления экологическими аспек-

тами. Процедуры определяют последовательность операций и важные факторы

этапов различных видов деятельности. В процедуры могут быть включены рабочие

критерии нормального выполнения этапа, действия в случае отклонения от нормы,

или критерии выбора последующих этапов.

Процедуры позволяют обеспечить:

- взаимодействие подразделений для решения задач, вовлекающих более

одного подразделения;

- функционирование сложных организационных структур (например, матрич-

ных);

- точное выполнение всех этапов важных видов деятельности;

- надежный механизм изменения действий (в частности, последовательного

улучшения);

- накопление опыта и передачу его от специалистов новым работникам.

В связи с тем, что негативное воздействие на окружающую среду может уси-

ливаться или возникать при нештатных ситуациях, СЭМ включает требование учи-

тывать такие ситуации (в русском языке нередко называемые чрезвычайными, что

не совсем точно) и условия их возникновения при определении экологических ас-

пектов. Также подчеркивается необходимость обеспечения подготовленности пер-

сонала к нештатным ситуациям. Предприятие должно установить, внедрить и под-

держивать процедуру (ы), необходимые для выявления потенциально возможных

206

аварий и нештатных ситуаций, которые могут оказывать воздействие на ОС, и для

определения того, как организация будет на них реагировать. Предприятие должно

также реагировать на возникающие нештатные ситуации и аварии и предотвращать

или смягчать связанные с ними негативные воздействия на окружающую среду. Ра-

ботоспособность таких процедур целесообразно периодически проверять на прак-

тике.

По мнению членов ТРГ 25, в контексте наилучших доступных технологий

речь не идет о сертификации систем экологического менеджмента. Аналогичная

позиция представлена в ИТС 16-2016 «Горнодобывающая промышленность. Об-

щие процессы и методы» [17], справочнике Европейского Союза по наилучшим до-

ступным технологиям Reference Document for the Management of Waste from Extrac-

tive Industries (2018, [18]), документе по наилучшим практикам в области добычи

рудных полезных ископаемых, подготовленном индийскими и британскими специа-

листами, - Comprehensive Industry Document on Iron Ore Mining (2007, [19]). В об-

суждаемых документах сказано, что наилучшей доступной технологией следует

считать разработку СЭМ и следование ее принципам. Практический опыт отече-

ственных предприятий свидетельствует о том, что основные преимущества состоят

в использовании ключевых методов СЭМ, в том числе таких, как:

- идентификация экологических аспектов производства (и выделение из их

числа приоритетных аспектов);

- укрепление системы производственного экологического мониторинга и кон-

троля;

- разработка и выполнение программ экологического менеджмента и, тем са-

мым, достижение последовательного улучшения результативности там, где это

практически возможно;

- разработка и внедрение процедур, необходимых для обеспечения соответ-

ствия организации требованиям нормативов, установленных на основе технологи-

ческих показателей.

В то же время следует отметить, что практически все предприятия, которые

приняли участие в бенчмаркинге в рамках разработки ИТС 25, подтвердили соот-

ветствие систем экологического менеджмента требованиям стандартов и добились

сертификации или готовятся к ней. Информация об этом размещена на официаль-

ных сайтах компаний.

Затраты и выгоды внедрения систем экологического менеджмента

Затраты на внедрение СЭМ зависят от многих факторов, в том числе от нали-

чия работоспособной системы менеджмента качества, от уровня подготовки персо-

нала, от размера предприятия (количества сотрудников), от решения руководства

о привлечении консультационных компаний или о внедрении системы экологиче-

ского менеджмента собственными силами. По некоторым оценкам, для крупных ор-

ганизаций затраты на полномасштабное внедрение СЭМ могут достигать 2-

4 млн руб. (не включая трудозатраты персонала). При этом следует подчеркнуть,

что разработка и применение основных методов СЭМ, как правило, не требуют при-

влечения сторонних консультантов, но позволяют получить многие преимущества

в сфере управления приоритетными экологическими аспектами.

Наиболее значимая составляющая экономической эффективности природо-

охранной деятельности, усиливающаяся внедрение СЭМ, связана с применением

207

принципа предотвращения загрязнения. Гораздо более эффективно, а нередко -

единственно возможно снизить негативное воздействие какой-либо деятельности

на ОС за счет влияния на процессы, его вызывающие, - первопричину воздействия.

Процессный подход и методы предотвращения загрязнения стремятся устранить

причину вредного воздействия, оперируя такими методами, как:

- изменение подходов управления и организации производства;

- вторичное и многократное использование и/или переработка материалов;

- изменение технического оформления производственных процессов;

- изменение технологии (переход на технологию, соответствующую НДТ, бо-

лее экологически безопасную и ресурсоэффективную).

Методы предотвращения загрязнения зачастую оказываются весьма резуль-

тативными и экономически эффективными. Это относится и к методам, связанным

с изменением технологических решений (требующим значительных затрат), но в

первую очередь - к организационным подходам, связанным с контролем процесса

производства, вторичным использованием или переработкой материалов, логисти-

кой производства и т. п.

Именно эти методы становятся основным инструментом СЭМ по снижению

воздействия на окружающую среду. Подходы предотвращения загрязнения могут

использоваться совместно и одновременно с методами «на конце трубы», допол-

няя друг друга для обеспечения максимальной экономической эффективности и

экологической результативности. Более того, СЭМ играет роль той структуры, в ко-

торой поиск и применение подходов предотвращения загрязнения принимает регу-

лярный и систематический характер, а организационные и управленческие реше-

ния реализуются наиболее успешно.

3.6.2 Системы

энергетического

менеджмента

повышение

энергоэффективности производства

Повышение энергоэффективности экономики в Российской Федерации отне-

сено к приоритетам высокого уровня: разрабатываются и реализуются соответству-

ющие программы [20], принимаются законодательные и нормативные правовые

акты [21], публикуются доклады о состоянии энергосбережения и повышении энер-

гоэффективности в Российской Федерации [22, 23].

В Докладе «Об экологическом развитии Российской Федерации в интересах

будущих поколений» [24] подчеркнуто, что для повышения эффективности реали-

зации государственной политики энергосбережения необходимо при формирова-

нии новой Госпрограммы «Энергоэффективная Россия» предусмотреть реализа-

цию широкого перечня инновационных инструментов, позволяющих обеспечить

снижение энергоемкости валового внутреннего продукта за счет запуска новых и

решительных мер политики и мобилизации внебюджетных источников финансиро-

вания в разных секторах экономики. К новым мерам отнесено и технологическое

нормирование деятельности предприятий, основанное на принципах НДТ.

Обеспечение высокой энергоэффективности производства является одним

из критериев отнесения технологических, технических и управленческих решений к

НДТ [25]. Кроме того, системы энергетического менеджмента (их инструменты) от-

208

несены к наилучшим доступным технологиям в ИТС 48-2017 «Повышение энерге-

тической эффективности при осуществлении хозяйственной и (или) иной деятель-

ности» [26]. В этом справочнике, как и в справочном документе Европейского Союза

(Reference Document on Best Available Techniques for Energy Efficiency, 2009 [27]),

опубликованном с изменениями и дополнении на русском языке в 2012 году [28],

подходы к внедрению систем энергетического менеджмента (СЭнМ) рассмотрены

достаточно подробно. Более того, в 2011-2015 гг. опубликован ряд стандартов,

предписывающих требования к разработке СЭнМ [29-35].

Численные показатели, характеризующие энергетическую эффективность

предприятий области применения ИТС 25, приведены в разделе «Черная метал-

лургия» Государственного доклада о состоянии энергосбережения и повышении

энергетической эффективности в Российской Федерации в 2015 г. [22]. Указано, что

удельные показатели потребления энергетических ресурсов были рассчитаны на

основе формы статистической отчетности № 11-ТЭР «Сведения об использовании

топлива, теплоэнергии и электроэнергии на производство отдельных видов продук-

ции, работ (услуг)». Удельный расход топливно-энергетических ресурсов на произ-

водство железной товарной руды (включая обогащение и производство концентра-

тов) составил 12,15 кг у. т./тонну (0,36 ГДж/т); снижение в период 2012-2015 гг. до-

стигло 2,4% (от уровня 2012 г.) [22, С. 48-50]. В Государственном докладе за

2016 год указано, что удельный расход топливно-энергетических ресурсов соста-

вил уже 7,8 кг у. т./тонну (0,23 ГДж/т) железной товарной руды (включая обогаще-

ние и производство концентратов) [23]. К сожалению, в этих документах не сказано,

для каких именно видов производств были проведены оценки.

В соответствии с Государственным докладом за 2017 год удельный расход

топливно-энергетических ресурсов возрос относительно 2016 года и составил

10,5 кг у. т./тонну (0,31 ГДж/т) железной товарной руды (включая обогащение и про-

изводство концентратов) [24].

В Государственных докладах за 2018 год и 2019 год удельные расходы топ-

ливно-энергетических ресурсов не приводятся, уровни потребления указаны в ва-

ловых значениях для добывающей отрасти в целом [25, 26]. Согласно данным,

представленным в государственном докладе за 2018 год, в секторе добывающей

промышленности потребление топливно-энергетических ресурсов увеличилось на

4,3 млн т у. т (на 10,4%) за период с 2015 по 2018 год. Структурный сдвиг в сторону

более энергоемких товаров способствовал увеличению потребления топливно-

энергетических ресурсов в добывающей промышленности на протяжении практи-

чески всего рассматриваемого периода. В 2018 году негативный вклад данного

фактора снизился, но увеличение объемов производства в том же году в совокуп-

ности со снижением эффективности энергопотребляющего оборудования привело

к росту потребления топливно-энергетических ресурсов на 5,3 млн т у. т. В соответ-

ствии с Государственным докладом в 2019 году суммарное потребление топливно-

энергетических ресурсов по сектору «Добывающая промышленность» существенно

повысилось - на 7,5 млн т у. т., в т. ч. расход топливно-энергетических ресурсов на

добычу железной руды и получение концентрата увеличился на 72 тыс. т у. т.

Согласно данным анкет, представленных предприятиями отрасли, энергоем-

кость производства варьирует в широких пределах (см. таблицу 3.30); показатели

209

0,36 ГДж/т (за 2015 год) и 0, 23 ГДж/т (за 2016 год) лежат в интервалах значений,

приведенных в таблице.

Таблица

3.30 - Энергоемкость производства железной руды, железорудных

концентратов и окатышей

Виды продукции

Удельное потребление энергии, ГДж/т

0,019-0,098*

Руда железная товарная необогащенная

0,12-0,26**

Концентрат железорудный с массовой долей Fe

не менее 65%

Концентрат железорудный с массовой долей Fe

менее 63%

0,19-0,58

Концентрат железорудный с массовой долей Fe

не менее 69,5% (при доводке измельченного

концентрата)

Окатыши железорудные неофлюсованные

0,36-0,93

Окатыши железорудные офлюсованные

* При добыче железных руд открытым способом.

** При добыче железных руд подземным способом.

Заявления о последовательном снижении энергопотребления можно найти в

открытой нефинансовой отчетности российских компаний, предприятий, которые

реализуют виды деятельности, соответствующие области определения ИТС 25;

приводятся сведения об использовании энергии различных источников, об общих

энергозатратах в компаниях и их динамике. Вместе с тем такой показатель, как

удельное потребление энергии (в том числе отдельно для открытой и подземной

добычи железных руд), в открытых отчетах (по крайне мере, за 2018-2020 гг.) не

публикуется. В то же время многие компании сообщают о внедрении систем энер-

гетического менеджмента, подготовке кадров в этой области и активном использо-

вании различных инструментов повышения энергоэффективности производства, о

последовательном снижении потребления энергии.

Подходам энергетического менеджмента значительное внимание уделено и

в международных документах отраслевой направленности, в том числе таким, как

Energy Management in Mining. Leading Practice Sustainable Development Program for

the Mining Industry (Австралия, 2016, [35]), Benchmarking the Energy Consumption of

Canadian Open-Pit Mines (Канада, 2005 [36], Mining Industry Energy Bandwidth Study

(США, 2007 [37]).

Система энергетического менеджмента: основные положения

Система энергетического менеджмента представляет собой совокупность

взаимосвязанных или взаимодействующих элементов, используемых для установ-

ления энергетической политики и энергетических целей, а также процессов и про-

цедур для достижения этих целей [34]. Это определение, приведенное в действую-

щем ГОСТ Р ИСО 50001-2012, а также модель системы (см. рисунок 3.8) свиде-

тельствуют о том, что стандарт (и его международный прообраз) был разработан

до вступления в силу новых стандартов (2015 г.) в области систем менеджмента

качества и систем экологического менеджмента. Особенность новых стандартов

210

состоит в том, что в число обязательных позиций включено выполнение принятых

организацией обязательств (которые, впрочем, должны получать отражение в по-

литике), а также учет рисков и возможностей. В контексте СЭнМ следует рассмат-

ривать риски, обусловленные несоблюдением требований к обеспечению эффек-

тивности использования энергии, устанавливаемых на государственном уровне, и

возможности для развития бизнеса, открывающиеся при выполнении потенциально

поддерживаемых различными фондами проектов в области повышения энергоэф-

фективности производства.

Как и любая другая система менеджмента (менеджмента качества, экологи-

ческого менеджмента, менеджмента безопасности и охраны труда и др.), система

энергетического менеджмента наиболее результативна в том случае, когда она ор-

ганично встроена в общую систему менеджмента организации, а приоритет высо-

кой энергетической эффективности присутствует в процессах принятия решений в

компании. Достижение высоких показателей не зависит от того, является ли си-

стема энергетического менеджмента сертифицированной на соответствие между-

народному (ISO 50001:2011 [29]) или российскому (ГОСТ Р ИСО 50001-2012 [34])

стандартам. Российское законодательство не требует обязательной сертификации

систем энергетического менеджмента.

Таким образом, решение о необходимости процедуры сертификации, хотя и

дающей вполне определенную ценность независимой оценки внедренной системы

и дополнительные инструменты ее совершенствования, остается на усмотрение

каждого предприятия. Необходимо принимать во внимание, что любые методики и

стандарты носят рамочный, рекомендательный характер, и чем для более широ-

кого круга организаций они применимы, тем более общие принципы содержат.

Внедрение в конкретной организации всегда требует учета ее специфики.

211

Рисунок 3.8 - Цикл системы энергетического менеджмента (по

ГОСТ Р ИСО 50001-2012).

Наиболее полно преимущества применения инструментов энергоменедж-

мента проявляются при внедрении и поддержании функционирования системы

энергетического менеджмента.

В состав СЭнМ входят в той мере, в какой это применимо в конкретных усло-

виях, следующие элементы:

- обязательства высшего руководства;

- разработка и принятие энергетической политики (политики в области энер-

гоэффективности);

- организация учета и мониторинга, энергетические аудиты, определение ба-

зовой линии энергопотребления, использование методов визуализации и построе-

ние моделей; бенчмаркинг;

- планирование, в том числе выбор значимых энергопотребителей и энерге-

тический анализ; установление целей и задач, показателей энергетической резуль-

тативности (например, показатели удельного потребления энергоресурсов на еди-

ницу выпускаемой продукции, площади помещения, количества сотрудников

и т. д.); определение возможностей для улучшений и формирование плана энерго-

сберегающих мероприятий (программы энергосбережения) с оценкой их ожидае-

мой экономической эффективности по одному или нескольким параметрам (про-

стой или дисконтированный срок окупаемости, чистый дисконтированный доход,

индекс рентабельности и т. д.);

212

- операционный контроль, критические операционные параметры и техниче-

ские проверки;

- проектирование;

- закупки;

- внедрение энергосберегающих мероприятий (ЭСМ) с дальнейшим монито-

рингом последовательного повышения энергоэффективности, соблюдения требо-

ваний процедур и пр., включая определение полученного энергосберегающего эф-

фекта в сопоставимых условиях;

- проверки результативности, в том числе внутренние аудиты; оценка со сто-

роны руководства; подготовка периодической декларации об энергоэффективно-

сти;

- обеспечение вовлеченности персонала, в том числе информирование; обу-

чение и повышение квалификации; создание система рационализаторских предло-

жений; создание системы мотивации;

- разработка и соблюдение процедур, в том числе организационная струк-

тура; документирование и ведение записей.

Для предприятий, занимающихся добычей и обогащением железной руды,

решение о внедрении системы энергетического менеджмента должно приниматься

на основании анализа текущей ситуации и определения приоритетных (реалистич-

ных, позволяющих добиться значимого эффекта) направлений повышения эффек-

тивности использования энергии. При проведении такого анализа целесообразно

использовать результаты отраслевого бенчмаркинга (в том числе международного)

рекомендации относительно возможностей сокращения затрат энергии на всех эта-

пах добычи, обогащения и окускования железных руд, а также прямого восстанов-

ления железа.

213

Раздел 4 Определение наилучших доступных технологий

Процедура определения наилучших доступных технологий для области при-

менения настоящего справочника НДТ организована Бюро НДТ и технической ра-

бочей группой ТРГ 25 в соответствии с Правилами определения технологии в каче-

стве наилучшей доступной технологии, а также разработки, актуализации и опуб-

ликования информационно-технических справочников по наилучшим доступным

технологиям (утверждены постановлением Правительства Российской Федерации

от 23 декабря 2014 года № 1458) [1]. Определение технологических процессов,

оборудования, технических способов, методов в качестве НДТ проведено членами

ТРГ 25 с учетом Методических рекомендаций по определению технологии в каче-

стве наилучшей доступной технологии (далее - Методические рекомендации)

(утверждены приказом Министерства промышленности и торговли Российской Фе-

дерации от 23 августа 2019 г. N 3134) [2]. Применение этого документа обусловлено

не отсутствием согласованной позиции между членами ТРГ 25 по вопросу отнесе-

ния рассмотренных технологий к НДТ (пункт 4 Методических рекомендаций), а

сложностями в проведении сравнительного анализа экологической результативно-

сти и ресурсоэффективности предприятий, реализующих процессы, отнесенные к

областям определения настоящего справочника НДТ.

Основные технологические процессы, технические решения и оборудование

описаны в разделе 2. В разделе 3 приведены сведения о мерах, направленных на

снижение негативного воздействия на ОС и повышение ресурсоэффективности,

применяемых при производстве железорудного концентрата, обожженных окаты-

шей и железа прямого восстановления. Информация разделов 2 и 3 положена в

основу экспертного анализа при выборе наилучших доступных технологий. Кроме

того, принята во внимание международная и отечественная практика отнесения си-

стем экологического и энергетического менеджмента к НДТ для различных видов

деятельности, получившая отражение в таких справочниках, как [3], [4], [5], [6], [7].

При определении технологических процессов, оборудования, технических

способов, методов в качестве наилучшей доступной технологии члены ТРГ 25 учи-

тывали требование выбора НДТ, наилучшим образом сочетающих критерии дости-

жения целей охраны окружающей среды, изложенные в п. 14 ст. 23.1 Федерального

закона от 21 июля 2014 года № 219-ФЗ «О внесении изменений в Федеральный за-

кон «Об охране окружающей среды», отдельных законодательных актах Россий-

ской Федерации [8] и в ст. 28.1 Федерального закона от 10 января 2002 года № 7-

ФЗ «Об охране окружающей среды» [9].

Сочетанием таких критериев считаются:

- «…наименьший уровень негативного воздействия на окружающую среду в

расчете на единицу времени или объем производимой продукции (товара), выпол-

няемой работы, оказываемой услуги либо другие предусмотренные международ-

ными договорами Российской Федерации показатели;

- экономическая эффективность… внедрения и эксплуатации;

- применение ресурсо- и энергосберегающих методов;

- период… внедрения;

214

- промышленное внедрение… технологии на двух и более объектах, оказы-

вающих негативное воздействие на окружающую среду» [7].

Рассмотрим критерий, определенный как наименьший уровень негативного

воздействия на ОС. Практически во всех случаях речь шла о поиске приемлемых,

даже компромиссных решений, позволяющих снизить негативное воздействие, и об

идентификации спектра решений, использование которых позволяет сократить вы-

бросы вредных веществ в атмосферный воздух, их сбросы со сточными водами,

образование отходов, а также, где это применимо, ограничить воздействие на при-

родные экосистемы. В тех случаях, когда известны количественные показатели,

определяли коридоры значений, соответствующих лучшей и наиболее широко рас-

пространенной практике российских предприятий. В других случаях принимали во

внимание качественные оценки, данные экспертами в соответствующих областях

применения НДТ.

Применение ресурсосберегающих (в частности, энергосберегающих) мето-

дов и достижение высоких показателей ресурсо- и энергоэффективности производ-

ства оценивали по таким показателям, как потребление энергии, воды, сырья, вспо-

могательных веществ и материалов в расчете на единицу произведенной продук-

ции.

Факт промышленного внедрения технологических процессов, оборудования,

технических способов, методов на двух и более российских предприятиях в области

распространения настоящего справочника НДТ устанавливали по результатам об-

работки анкет, поступивших от предприятий, и на основании материалов открытых

нефинансовых отчетов российских компаний. Также принимали во внимание мне-

ния экспертов, принимавших участие в разработке и обсуждении проекта настоя-

щего справочника НДТ.

Период внедрения оценивали также с учетом необходимости проведения

значительной реконструкции технологических процессов и модернизации оборудо-

вания, возможности последовательного улучшения показателей ресурсоэффектив-

ности и экологической результативности путем внедрения технических усовершен-

ствований и процедур в рамках систем энергетического и экологического менедж-

мента. Следует отметить, что период внедрения следует рассматривать для от-

расли в целом, принимая решение об ужесточении требований, например, при пе-

ресмотре информационно-технических справочников. При разработке первого ва-

рианта настоящего справочника НДТ цель состоит в определении четких условий

технологического нормирования в сфере охраны окружающей среды и стимулиро-

вания предприятий к систематизации сведений об экологической результативности

и ресурсоэффективности и к совершенствованию отчетности в этих областях.

Вопросы экономической эффективности рассмотрены только в тех случаях,

когда членам ТРГ 25 удавалось получить надежные данные от отечественных

предприятий, внедривших конкретные технологические, технические или управлен-

ческие решения, позволяющие достичь высокого уровня защиты окружающей

среды и ресурсоэффективности производства.

215

При подготовке настоящего справочника НДТ и определении наилучших доступ-

ных технологий члены ТРГ 25 в целом следовали логике, описанной в приложе-

нии 1 к Методическим рекомендациям [2], а также в [10], [11]. Последователь-

ность этапов рассмотрения технологических процессов, технических решений и

методов при определении представлена на рисунке 4.1.

1. Факторы воздействия на окружающую среду

Факторы воз-

Выбросы ЗВ

Образование сточ-

Образование произ-

действия на

(кг ЗВ/т продукции).

ных вод (количество и

водственных отходов,

природные

Методы предотвра-

состав, м³/т продук-

т/т продукции и исполь-

экосистемы

щения и сокращения

ции, кг ЗВ/т продук-

зование их в техноло-

выбросов ЗВ, а

ции).

гических процессах, об-

также очистки отхо-

Обращение со сточ-

ращение с отходами

дящих газов

ными водами

2. Ресурсо- и энергоэффективность

Энергия (топливо и элек-

Сырье, т/т про- Вода, м³/т

Вспомогательные ве-

троэнергия, ГДж/т продук-

дукции

продукции

щества и материалы,

ции), сокращение затрат

т/т продукции

энергии при транспорти-

ровке, ГДж/т*км)

3. Возможность улучшения технологических показателей в процессе

реконструкции, внедрения технических средств и систем менеджмента

4. Экономические сведения (при наличии)

Рисунок 4.1 - Последовательность этапов рассмотрения технологических

процессов, технических решений и методов при определении настоящего

справочника НДТ

Приведенные в разделе 5 описания наилучших доступных технологий вклю-

чают как методы, применимые для всех производств, составляющих область рас-

пространения настоящего справочника НДТ, так и подходы, характерные для про-

изводства конкретных видов продукции.

216

Раздел 5 Наилучшие доступные технологии, инструменты и

практика экологического и энергетического менеджмента

В результате анализа представленной заинтересованными сторонами, полу-

ченной из открытых источников и подготовленной составителями данного справоч-

ника НДТ информации к наилучшим доступным технологиям, включающим техно-

логические, технические и управленческие решения, отнесены следующие.

НДТ 1. Системы экологического менеджмента и их инструменты

НДТ состоит в разработке, внедрении и последовательном совершенствова-

нии системы экологического менеджмента, область охвата которой определяется

организацией с учетом приоритетных экологических аспектов (подробнее см. раз-

дел 3).

Несмотря на то что большая часть компаний, реализующих виды деятельно-

сти, отнесенные к области применения настоящего справочника НДТ, сообщает о

сертификации (ресертификации или к подготовке к сертификации систем экологи-

ческого менеджмента), НДТ 1 не предполагает обязательной сертификации СЭМ

на соответствие требованиям международного или российского стандарта

(ISO 14001 или ГОСТ Р ИСО 14001).

НДТ 2. Системы энергетического менеджмента и их инструменты

НДТ состоит в разработке, внедрении и последовательном совершенствова-

нии системы энергетического менеджмента, область охвата которой определяется

организацией с учетом особенностей использования энергии и приоритетных

направлений повышения энергетической эффективности (подробнее см. раздел 3).

Системы энергетического менеджмента начинают получать все более широ-

кое распространение в Российской Федерации. Компании, реализующие виды дея-

тельности, отнесенные к области применения настоящего справочника НДТ, уже

сообщают о внедрении СЭнМ, размещают на официальных сайтах энергетическую

политику, обеспечивают подготовку персонала. Тем не менее НДТ 2 не предпола-

гает обязательной сертификации СЭнМ на соответствие требованиям международ-

ного или российского стандарта (ISO 50001 или ГОСТ Р ИСО 50001). Предприятия

могут отдавать также предпочтение апробации отдельных инструментов энергети-

ческого менеджмента (подробнее см. раздел 3).

НДТ 3. Производственный процесс добычи железных руд открытым

способом

НДТ состоит в эффективном технологическом процессе добычи железных

руд открытым способом путем снятия плодородного слоя почвы, вскрытия рудных

тел, экскавации и транспортировке железных руд на обогатительные переделы

(см. 2.1).

НДТ 4. Автоматизированные системы управления карьерными

самосвалами и погрузочной техникой

НДТ состоит во внедрении и последовательном совершенствовании системы

позиционирования, диспетчеризации и управления парком карьерных автосамо-

свалов и погрузочной техники в карьерах железорудных месторождений.

217

Автоматизированные системы управления карьерным транспортом и погру-

зочной техникой позволяют минимизировать простои карьерного транспорта, со-

кратить расходы топлива, снизить эмиссии, оптимизировать движение грузопото-

ков в сложной транспортной сети карьера. Достигается повышение эффективности

работы карьерного транспорта и погрузочной техники. Используется метод, приве-

денный в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Описание НДТ 4

Ограничения

Метод/оборудование

Показатели

в использовании

Централизованная система управле-

Увеличение произво-

При производительности

ния карьерным транспортом и погру-

дительности обору-

карьера не менее

зочной техникой

дования на 10%

10 млн м³/г по горной

массе

НДТ 5. Применение большегрузной карьерной техники

НДТ состоит в применении большегрузной карьерной техники для добычи и

транспортировки горной массы в железорудных карьерах. Происходит увеличение

размеров ковшей экскаваторов, погрузчиков, пропорциональное увеличение грузо-

подъемности большегрузных автосамосвалов с сохранением оптимального соот-

ношения количества ковшей для погрузки одного самосвала.

Переход на большегрузную технику позволит уменьшить удельные эксплуа-

тационные затраты на экскавацию и транспортировку горной массы в железоруд-

ных карьерах, а также добиться уменьшения количества единиц технологического

оборудования в карьере, снижения эмиссий в окружающую среду, снижения энер-

гопотребления и потребления топлива в процессах экскавации и транспортировки

горной массы в железорудных карьерах. Используется метод, приведенный в таб-

лице 5.2.

Таблица 5.2 - Описание НДТ 5

Ограничения

Метод/оборудование

Показатели

в использовании

Переход на большегрузную

Увеличение

производи-

Применим для карьеров, гео-

карьерную технику

тельности оборудования

метрические размеры которых

на 10%

позволяют ее размещение и

работу. Возможность вести се-

лективную добычу руды и

вскрыши в приконтактных зо-

нах.

Экономическая целесообраз-

ность

НДТ 6. Снижение неорганизованных эмиссий при погрузке и

транспортировке горной массы из карьеров

НДТ состоит в уменьшении неорганизованных выбросов, образующихся при

транспортировке горной массы из карьеров. Использование хотя бы одного из ме-

тодов, приведенных в таблице 5.3.

218

Таблица 5.3 - Описание НДТ 6

№

Ограничения

Метод/оборудование

Показатели

п/п

в использовании

Орошение водой экскаваторных за-

Снижение загрязне-

Применим при темпе-

боев

ния

атмосферного

ратуре окружающего

Пылеподавление автомобильных ка-

воздуха пылью до

воздуха выше 0 °C

10 г/т добываемой гор-

рьерных дорог путем полива водой

ной массы

Использование специальных связу-

Применим при техни-

ющих добавок в воду в процессах

ческой возможности и

пылеподавления карьерных дорог

экономической целе-

сообразности

Проведение замеров дымности и

Снижение выбросов

токсичности автотранспорта и кон-

газов СО, SO2, NOх до

трольно-регулировочных работ топ-

ливной аппаратуры

НДТ 7. Применение конвейерного транспорта для перевозки горной

массы из железорудных карьеров

НДТ состоит в применении конвейерного транспорта для перевозки горной

массы из карьера (рис. 5.1, 5.2). Переход на конвейерный транспорт позволит сни-

зить неорганизованные выбросы перегрузочных пунктов, уменьшив их количество

или вообще исключив, позволит снизить количество одновременно работающей по-

грузочной техники, снизить количество технологических поездов и эксплуатацион-

ные затраты на транспортировку горной массы. Применение данной технологии мо-

жет позволить:

- снизить эксплуатационные затраты при транспортировке 1 т горной массы

на 1 км более чем на 25%;

- сократить себестоимость железорудного концентрата на 18%;

- увеличить объемы перевозимой горной массы при снижении количества

единиц техники;

- сократить объемы образования отходов (вскрыши) на 50%;

- сократить объемы выбросов пыли на 33%.

219

Рисунок 5.1 - Общий вид комплекса ЦПТ АО «Лебединский ГОК»

Рисунок 5.2 - Конвейер транспортировки руды комплекса ЦПТ

АО «Лебединский ГОК»

НДТ 8. Снижение неорганизованных эмиссий при проведении буровых

работ в карьерах

НДТ состоит в уменьшении неорганизованных эмиссий, образующихся при

ведении буровых работ в карьерах. Использование хотя бы одного из методов, при-

веденных в таблице 5.4.

Таблица 5.4 - Описание НДТ 8

№

Ограничения

Метод/оборудование

Показатели

п/п

в использовании

Позиционирование буровых станков

Увеличение произво-

Экономическая целе-

в реальном времени

дительности оборудо-

сообразность

вания до 5%. Сниже-

Автоматизированные системы кон-

Техническая возмож-

троля (датчики) глубины скважины

ние повторного буре-

ность оснащения обо-

ния скважин, наруше-

рудования

ния сетки. Отсутствие

перебуров. Снижение

выхода негабарита

220

Окончание таблицы 5.4

№

Ограничения

Метод/оборудование

Показатели

п/п

в использовании

Пылеподавление обуриваемых бло-

ков с применением воды

Пылеподавление обуриваемых бло-

Техническая возмож-

ков с применением вяжущих раство-

ность и экономиче-

ров

ская целесообраз-

ность

НДТ 9. Снижение неорганизованных эмиссий при проведении

взрывных работ в карьерах

НДТ состоит в уменьшении неорганизованных эмиссий, образующихся при

взрывании горной массы в карьерах. Использование хотя бы одного из методов,

приведенных в таблице 5.5.

Таблица 5.5 - Описание НДТ 9

№

Ограничения

Метод/оборудование

Показатели

п/п

в использовании

Уменьшение количества взрывов путем

Допустимые геометриче-

укрупнения взрывных блоков

ские размеры карьера.

Горно-геологические усло-

вия

Применение взрывчатых веществ с кисло-

Снижение выбро-

родным балансом близким к нулю

сов газов СО, NOх

в 2 раза по срав-

нению со штат-

ным ВВ

Использование зарядных машин с датчи-

Отсутствие пере-

Техническая возможность

ками контроля подачи взрывчатых ве-

расхода ВВ

оснащения оборудования

ществ

Частичное взрывание на «подпорную

При допустимых горно-гео-

стенку» в зажиме

логических условиях

Экскавация пород рыхлой вскрыши без

Отсутствие

При допустимых горно-гео-

предварительного буровзрывного рыхле-

выбросов газов

логических условиях

ния

при взрывании

Использование гидрозабойки, укладка над

Экономическая целесооб-

скважинами емкостей с водой

разность

Использование инертной забойки скважин

Снижение выбро-

не менее 16 %

сов пыли в атмо-

сферу до 10 г/т

добываемой гор-

ной массы

Использование естественной обводненно-

Снижение выбро-

При допустимых горно-гео-

сти горных пород и взрываемых скважин

сов пыли в атмо-

логических условиях

сферу до 10 г/т

добываемой гор-

ной массы

221

НДТ 10. Снижение эмиссий при процессах отвалообразования

НДТ состоит в уменьшении эмиссий, образующихся при процессах отвало-

образования. Использование хотя бы одного из методов, приведенных в таб-

лице 5.6.

Таблица 5.6 - Описание НДТ 10

№

Ограничения

Метод/оборудование

Показатели

п/п

в использовании

Сбор сточных вод, собирающихся

Исключение попада-

на площадях отвалов, в гидротех-

ния сточных вод в

нические сооружения

природные водные

объекты

Вовлечение сточных вод в обо-

Снижение использо-

При технической возмож-

ротный цикл технического водо-

вания природных вод

ности

снабжения

на промышленные

нужды

Перекачка сточных вод из гидро-

Исключение сброса

При технической возмож-

технических сооружений при от-

сточных вод

ности

валах в хвостохранилище

Устройство лесозащитной полосы

Снижение пыления

При отсутствии есте-

по границе земельного отвода

до 55 г пыли/т горной

ственной лесозащиты

вдоль отвалов рыхлой вскрыши

массы, поступающей

(посадка деревьев)

в отвалы

НДТ 11. Производственный процесс добычи железных руд подземным

способом

НДТ состоит в эффективном технологическом процессе добычи железных

руд путем проведения системы подземных выработок под толщей перекрывающих

пород (см. подраздел 2.2).

НДТ 12. Проведение горных выработок и применение систем

отработки с использованием современного высокопроизводительного

самоходного оборудования

НДТ состоит в переходе на современную высокопроизводительную горную

технику для бурения, крепления, добычных операций и транспортировки горной

массы в подземных условиях отработки железорудных месторождений. Обеспечи-

вает значительное снижение доли постоянных затрат, безопасность, эргономику,

комфортные условия работы для операторов и обслуживающего персонала, эконо-

мию энергоресурсов и материалов (см. таблицу 5.7).

Таблица 5.7 - Описание НДТ 12

Ограничения

Метод/оборудование

Показатели

в использовании

Оборудование обладает высоким уров-

Повышение произво-

При допустимых горно-

нем производительности и автоматиза-

дительности на 20-

геологических условиях.

ции технологических процессов, что

50%

Экономическая целесооб-

позволяет увеличивать темпы добычи и

разность

концентрировать горные работы

222

Основные преимущества современного самоходного оборудования - улуч-

шение безопасности и производительности, минимизация потерь и разубоживания

руды, эргономика и комфортные условия. Эксплуатация установок очистного буре-

ния с высоким уровнем автоматизации технологического процесса и позициониро-

ванием позволяет достичь беспрецедентно высокой производительности, точности

и прямолинейности скважин. Передовые механизированные комплексы для уста-

новки анкеров, нанесения бетонных смесей обеспечивают оперативное крепление

значительных площадей обнажений горных выработок, в большинстве случаев

позволяют вытеснить тяжелые виды крепей и использование крепежного леса, де-

ревянных затяжки и забутовки. Машины для бурения восстающих вертикальных и

наклонных скважин круглого сечения диаметром до 3000 мм длиной до 100 м в

длину и под углом до 70° способны бурить по очень крепким породам и идеально

подходят для сооружения рудоспусков, вентиляционных скважин, ходков и т. п. (без

применения взрывных работ). Погрузочно-доставочные машины способны преодо-

левать большие уклоны и быстро перемещаться на существенные расстояния,

обеспечивать высокую производительность с низкой удельной себестоимостью по-

грузки и транспортирования. ПДМ и буровые установки с электрическим приводом

используют экологически чистую электрическую энергию и обеспечивают лучшие

условия труда за счет отсутствия выхлопных газов, меньшего уровня вибраций и

шума. Кроме того, снижаются требования к вентиляции выработок, происходит со-

кращение расходных материалов, таких как моторное масло и фильтры, увеличи-

ваются интервалы между техническим обслуживанием.

НДТ 13. Использование современных износостойких материалов

НДТ состоит в применении износостойких элементов и накладок на рабочие

органы горного оборудования и обеспечивает дополнительную конструкционную

прочность и износостойкость, а также повышает коэффициент технической готов-

ности машин и оборудования. Применение буровых коронок и штанг из современ-

ных высокопрочных сплавов позволяет достичь высокой производительности и точ-

ности бурения, снижения себестоимости (см. таблицу 5.8).

Таблица 5.8 - Описание НДТ 13

Ограничения

Метод/оборудование

Показатели

в использовании

Высокопрочные сплавы, износостойкие ма-

Снижение себестои-

териалы

мости на 3-10%

НДТ 14. Снижение нагрузки на окружающую среду путем сокращения

отвалов пустых пород

НДТ состоит в сокращении объемов размещаемых на постоянное хранение

пустых пород и/или хвостов обогащения, используя их для заполнения подземных

пустот рудника и воронок обрушения на поверхности (см. таблицу 5.9).

223

Таблица 5.9 - Описание НДТ 14

Ограничения

Метод/оборудование

Показатели

в использовании

Сухая закладка, гидравлические закла-

Сокращение от-

При допустимых горно-гео-

дочные смеси (сгущенная пульпа, пасто-

валов пустых по-

логических условиях.

образный материал) с твердеющими до-

род на 15-40%

Экономическая целесооб-

бавками (или без них) (например, це-

разность

мент, доменный шлак, зола)

НДТ 15. Частотное регулирование приводных двигателей установок

главного и вспомогательного проветривания и водоотлива для подземной

добычи

НДТ состоит в применении частотного регулирования угловой скорости вра-

щения электропривода с асинхронным (синхронным) двигателем и позволяет в ши-

роком интервале плавно изменять обороты вращения как выше, так и ниже номи-

нальных значений для насосного и вентиляторного привода. Способствует исполь-

зованию оборудования с оптимальным КПД, экономии электроэнергии, понижению

затрат на эксплуатацию и повышению сроков службы электрической и механиче-

ской части оборудования (см. таблицу 5.10).

Таблица 5.10 - Описание НДТ 15

Ограничения

Метод/оборудование

Показатели

в использовании

Системы из основного и вспомогатель-

Экономия элек-

Экономическая целесооб-

ного оборудования технических и про-

троэнергии на 5-

разность

граммных средств, служащих для выпол-

20%

нения действий по частотному регулиро-

ванию в технологических процессах про-

ветривания и водоотлива

НДТ 16. Использование неэлектрических систем инициирования для

ведения взрывных работ в подземных условиях

НДТ состоит в применении системы устройств и методов передачи неэлек-

трического инициирующего импульса от первичного инициатора через ударно-вол-

новую трубку к промежуточному неэлектрическому детонатору. Неэлектрические

системы инициирования в сравнении с традиционными обусловлены более высо-

кой надежностью, безопасностью и позволяют создавать схемы короткозамедлен-

ного взрывания зарядов с высокими возможностями управления энергией взрыва.

Таблица 5.11 - Описание НДТ 16

№

Ограничения

Метод/оборудование

Показатели

п/п

в использовании

Неэлектрические волноводные си-

Надежность,

стемы взрывания нечувствительны к

безопасность

блуждающим и другим посторонним

токам

224

НДТ 17. Снижение эмиссий в процессах дробления и грохочения

железных руд

НДТ состоит в уменьшении эмиссий, образующихся в процессах дробления

и грохочения дробленой руды. Использование хотя бы одного из методов, приве-

денных в таблице 5.12.

Таблица 5.12 - Описание НДТ 17

№

Ограничения

Метод/оборудование

Показатели

п/п

в использовании

Использование аспирационных устано-

Снижение вы-

Наличие площадей для

вок с эффективностью пылеулавлива-

бросов пыли

размещения установок

ния не ниже 90% в корпусах дробле-

в окружающую

очистки аспирационного

ния, грохочения руды, а также в местах

среду ниже

воздуха в непосредствен-

перегрузок на конвейерном транспорте

40 г/т руды

ной близости с производ-

ственным корпусом или

непосредственно в кор-

пусе

Организация системы оборотного тех-

Исключение

нического водоснабжения дробильно-

сбросов сточных

сортировочных фабрик, отделения

вод в окружаю-

дробления, обогатительных фабрик

щую среду

НДТ 18. Производственный процесс обогащения железных руд методом

измельчения с последующим разделением полезного компонента и пустой

породы

НДТ состоит в эффективном, экологически чистом технологическом

процессе производства железорудного сырья из руды с низким содержанием

железа (ниже 50%) путем измельчения и последующего отделения полезного

компонента и пустой породы (см. подраздел 2.3).

НДТ 19. Обеспечение стабильности производственного процесса

обогащения, снижение энергетических и материальных затрат в технологии

обогащения

НДТ состоит в эффективном использовании измельчительного и обогати-

тельного оборудования, мониторинге эмиссий. Использование хотя бы одного из

методов, приведенных в таблице 5.13.

Таблица 5.13 - Описание НДТ 19

Ограничения

Метод/оборудование

Показатели

в использовании

Мокрое самоизмельчение железных

Отсутствие вы-

Применимо при исполь-

руд путем применения мельниц само-

бросов пыли

зовании одной стадии

измельчения диаметром от 4,6 до 11 м

крупного дробления руд

объемом от 45 до 460 м³ и рудно-га-

лечных мельниц

225

Окончание таблицы 5.13

Ограничения

Метод/оборудование

Показатели

в использовании

Мокрое измельчение железных руд пу-

Отсутствие вы-

Применимо при исполь-

тем применения мельниц с мелющими

бросов пыли

зовании более двух ста-

телами

дий дробления руд, а

также для доводки из-

мельченного концентрата

Классификация измельченных частиц

Снижение энер-

Применимо при наличии

руды с помощью мокрого вибрацион-

гетических за-

производственных пло-

ного тонкого грохочения, в двухспи-

трат до 10%, ис-

щадей и соответствую-

ральных классификаторах, гидроцик-

ключение пере-

щих свойств измельчае-

лонах

измельчения

мой руды

Обогащение железных руд методом

Снижение энер-

магнитной сепарации с использова-

гетических за-

нием барабанов диаметром более

трат до 10%

90 см

Обезвоживание концентратов с помо-

Снижение

Применимо при отсут-

щью керамических вакуум-фильтров

удельных энер-

ствии металлических ча-

гетических за-

стиц в концентрате при

трат на 5%

технологической целесо-

образности, наличии про-

изводственных площадей

Применение магнитной дешламации

Снижение энер-

Применимо для магнети-

перед магнитной сепарацией

гетических за-

товых концентратов при

трат на 4-7%

технологической целесо-

образности

Применение сгустителей перед филь-

Повышение ка-

Применимо при наличии

трованием

чества концен-

производственных пло-

трата, снижение

щадей для установки сгу-

энергетических

стителя и при технологи-

затрат до 3%

ческой целесообразности

Применение высокоэффективных (с

Снижение вы-

Применимо в процессах

эффективность очистки выше 95 %)

бросов пыли до

сушки концентрата до

установок газоочистки от пыли в про-

40 г/т сушеного

влажности ниже 5%

цессах сушки концентрата

концентрата в

отходящих газах

Применение процесса усреднения

Повышение сте-

Применимо в случае ис-

пени однородно-

пользования многокомпо-

сти сырья

нентного сырья

Оптимизация

процесса даль-

нейшей перера-

ботки

Снижение по-

терь полезных

компонентов

226

НДТ 20. Процесс окускования железорудного сырья путем

производства обожженных окисленных окатышей

НДТ состоит в энергетически эффективном и экологически чистом способе

окускования железорудного сырья, термической обработке окускованного сырого

материала - сырых окатышей на обжиговых машинах конвейерного типа (см. под-

раздел. 2.4).

НДТ 21. Обеспечение стабильности производственного процесса

окускования, снижение энергетических и материальных затрат в технологии

производства обожженных окатышей

НДТ состоит в эффективном использовании оборудования фабрик окомкова-

ния, снижении тепловых потерь, энергетических затрат и мониторинге эмиссий. Ис-

пользование хотя бы одного из методов, приведенных в таблице 5.14.

Таблица 5.14 - Описание НДТ 21

№

Ограничения

Метод/оборудование

Показатели

п/п

в использовании

Применение неформованных

Снижение расхода топ-

Применим при технологи-

огнеупорных материалов для

лива на 5-10%, повыше-

ческой целесообразности

футеровки обжиговых машин

ние КИО на 3-5%

Использование конструкции

Снижение расхода топ-

Применимо при рекон-

переточного коллектора с пе-

лива на 5-10%

струкции действующих

ременным сечением, или не-

обжиговых машин, при

скольких переточных коллек-

проектировании новых,

торов

при отсутствии геометри-

ческих ограничений

Применение электрофиль-

Снижение выбросов

Применимо при наличии

тров или других пылегазо-

пыли отходящих газов до

производственных пло-

очистных установок с низким

600 г/т готовой продукции

щадей для размещения

газодинамическим сопротив-

установок пылеочистки

лением, с эффективностью

пылеулавливания не ниже

9 % для очистки газовых пото-

ков с обжиговой машины

Применение инжекционных

Снижение загрязняющих

Применимо при рекон-

горелок или горелочных

газовых выбросов (окси-

струкции действующих

устройств со сниженным об-

дов азота) на 10 % -

обжиговых машин, ис-

разованием NOx

50 %

пользующих в качестве

топлива природный газ,

или при проектировании

новых с использованием

природного газа

227

НДТ 22. Производство железорудного сырья с высоким содержанием

железа металлического по технологии прямого восстановления железа

в шахтных печах металлизации

НДТ состоит в способе производства железорудного сырья с высоким содер-

жанием чистого железа для сталеплавильных печей, минуя аглодоменное произ-

водство. Металлизованное сырье отличается высокой чистотой по примесям цвет-

ных металлов, используется для выплавки высококачественных сталей. Наиболь-

шее распространение получили технологии MIDREX и HYL-III, отличающиеся высо-

кой производительностью, относительно низкими энергетическими затратами (см.

подраздел 2.5).

НДТ 23. Обеспечение стабильности производственного процесса

прямого восстановления железа, снижение энергетических и материальных

затрат в технологии производства металлизованного сырья

НДТ состоит в эффективном использовании оборудования установок метал-

лизации, снижении энергетических затрат и мониторинге эмиссий. Использование

хотя бы одного из методов, приведенных в таблице 5.15.

Таблица 5.15 - Описание НДТ 23

№

Ограничения

Метод/оборудование

Показатели

п/п

в использовании

Применение труб рефор-

Повышение межремонт-

Применим при технологи-

мера из металла высоко-

ного цикла реформера, по-

ческой целесообразности

температурной стойкости

вышение производитель-

ности установки металли-

зации до 1%

Применение кислородной

Повышение производи-

Применимо при наличии

инжекции на установках

тельности установки ме-

или строительстве возду-

металлизации

таллизации на 5-15%, сни-

хоразделительной уста-

жение удельных энергети-

новки

ческих затрат на 2-5%

Применение конвейеров

Повышение прочностных

Применимо при наличии

медленного охлаждения

свойств ГБЖ на 5-10%,

производственных площа-

при производстве горячеб-

снижение образования ме-

дей на действующих уста-

рикетированного железа

лочи при транспортировке

новках или при строитель-

стве новых

НДТ 24. Снижение неорганизованных выбросов загрязняющих веществ

в процессах переработки железных руд

НДТ состоит в снижении пыления отвалов рыхлой вскрыши, хвостохрани-

лища, складов готовой продукции. Использование хотя бы одного из методов, при-

веденных в таблице 5.16.

228

Таблица 5.16 - Описание НДТ 24

№

Ограничения

Метод/оборудование

Показатели

п/п

в использовании

Устройство лесозащитной полосы по

Снижение пыле-

Применим при отсутствии

границе земельного отвода на отвалах

ния отвалов до

естественной лесоза-

рыхлой вскрыши (посадка деревьев)

55 г пыли/т гор-

щиты, за исключением

ной массы, по-

районов Крайнего Се-

ступающей в от-

вера

вал

Применение орошения пылящих пло-

Соблюдение ги-

Применимо при отсут-

щадей хвостохранилища водой

гиенических

ствии возможности по-

нормативов в

стоянного орошения обо-

атмосферном

ротной, грунтовой или по-

воздухе и воз-

верхностной водой

духе рабочей

зоны

Применение орошения пылящих пло-

Соблюдение ги-

Применим при отсутствии

щадей хвостохранилища с использова-

гиенических

возможности постоянного

нием закрепляющих растворов с реа-

нормативов в

орошения оборотной,

гентами

атмосферном

грунтовой или поверх-

воздухе и воз-

ностной водой

духе рабочей

зоны

Применение пылеподавляющих мате-

Соблюдение ги-

Применим при отсутствии

риалов на технологических автодоро-

гиенических

возможности орошения

гах

нормативов

оборотной, грунтовой или

в атмосферном

поверхностной водой

воздухе и воз-

духе рабочей

зоны

Орошение автодорог, складов готовой

Снижение пыле-

Применим при отсутствии

продукции, промежуточных складов

ния до 60 г

ограничений на взаимо-

сырья

пыли/т хвостов

действия материалов с

водой

Санитарно-гигиеническая и биологиче-

Снижение пыле-

ская рекультивация откосов дамб хво-

ния до 60 г

стохранилища: суглинком, чернозе-

пыли/т хвостов

мом, щебнем или скальным грунтом

и/или биологическая рекультивация

НДТ 25. Рециклинг железосодержащих шламов

НДТ состоит в использовании железосодержащих шламов в качестве шихто-

вого материала при производстве железорудных окатышей или товарной продук-

ции. Использование метода, приведенного в таблице 5.17.

229

Таблица 5.17 - Описание НДТ 25

№

Ограничения

Метод/оборудование

Показатели

п/п

в использовании

Возврат железорудных шламов в тех-

Снижение за-

Применим при наличии

нологический процесс переработки же-

трат материаль-

железорудных шламов,

лезных руд или его использование в

ных ресурсов

экономической целесооб-

качестве товарного продукта

разности их возврата в

технологический процесс

НДТ 26. Снижение сбросов сточных вод в процессах добычи и

переработки железных руд

НДТ состоит в снижении сбросов сточных вод. Использование хотя бы одного

из методов, приведенных в таблице 5.18.

Таблица 5.18 - Описание НДТ 26

№

Ограничения

Метод/оборудование

Показатели

п/п

в использовании

Организация систем оборотного водо-

Исключение

Применим при экономи-

снабжения во всех переделах произ-

сбросов загряз-

ческой целесообразности

водства железорудного сырья

ненной воды

Максимально возможное использова-

Минимизация

Применим в зависимости

ние подземно-дренажных вод в обо-

сбросов дренаж-

от качественных показа-

ротной системе технического водо-

ных вод, сниже-

телей дренажной воды и

снабжения предприятия

ние потребле-

требований оборотных

ния чистой воды

циклов

из природных

водных объек-

тов

Очистка минерализованных карьерных

Минимизация

Применим при технологи-

и шахтных вод с их включением в си-

сбросов шахт-

ческой целесообразности

стему технического оборотного водо-

ных и карьерных

снабжения

вод, снижение

потребления чи-

стой воды из

природных вод-

ных объектов

230

Раздел 6 Перспективные технологии

В процессе подготовки справочника НДТ составители и члены ТРГ 25 про-

анализировали целый ряд новых технологических, технических и управленческих

решений, которые обсуждаются как в зарубежных странах, так и в России. Это ре-

шения, направленные на повышение эффективности производства, сокращение

негативного воздействия на окружающую среду, оптимизацию ресурсопотребле-

ния. Они еще не получили широкого распространения, и надежными сведениями о

внедрении их на двух российских предприятиях составители справочника не распо-

лагают.

Далее в тексте эти решения описаны применительно к добыче и обогащению

железных руд.

6.1 Перспективные технологии в области добычи железных

руд

6.1.1 Беспилотные автосамосвалы

В настоящее время на железорудных предприятиях Западной Австралии

действует несколько карьеров с полностью беспилотными большегрузными авто-

самосвалами. Самосвалы работают в режиме 24/7 ежедневно в течение года, что

экономит недропользователю 500 ч работы в год. Грузовики управляются дистан-

ционно из операционного центра в Перте, который находится от Пилбары в 1200 км.

Каждый карьерный робот-самосвал весом в 500 т двигается со скоростью 50 км/ч -

почти в 2 раза выше, чем у опытных водителей. Точность ориентации роботов - 1-

2 см. Отсутствует время на пересменки, обеды. Все это дает повышение произво-

дительности, снижение простоев, снижение удельных расходов топлива и сниже-

ние удельных выбросов.

231

Рисунок 6.1 - Схема управления беспилотными автосамосвалами

6.1.2 Беспилотные тяговые агрегаты

Применение беспилотных тяговых агрегатов внутри карьеров и на поверхно-

сти. Отсутствует время на пересменки, обеды. Все это дает повышение производи-

тельности, снижение простоев, снижение удельных расходов электроэнергии. По-

вышение надежности работы оборудования за счет исключения нарушений техно-

логической дисциплины, превышений скорости, проездов на запрещающий сигнал

светофора и т. д. В Rio Tinto (крупнейшей горнодобывающей компании Австралии)

подсчитали, что перевод 40% железнодорожного транспорта на автоматику позво-

лит уменьшить расходы на 2 долл. на тонне железной руды и увеличить ее добычу

на 5%.

6.1.3 Автоматизированная система управления буровыми работами и

зарядными машинами

Автоматизированная система управления буровыми работами и зарядными

машинами позволит сократить время наведения станков на скважину, формировать

пакет физико-механических характеристик обуриваемого блока, повысить опера-

тивный контроль за техническим состоянием бурового оборудования (см. рису-

нок 6.2). Полученная с АСУ БР информация позволит в реальном времени коррек-

тировать буровые работы на отрабатываемом блоке, а также даст информацию по

нижележащему блоку, что позволит существенно повысить качество планирования

взрывных работ, снизить расход ВВ и увеличить выход горной массы. Автоматизи-

рованное управление зарядными машинами позволит автоматически формировать

потребность в зарядке скважины и производстве взрывчатых веществ, сократит пе-

рерасход взрывчатых веществ.

232

Рисунок 6.2 - Схема автоматизированной системы управления буровыми

работами

6.1.4 Применение систем высокоточного позиционирования ковша

для забойных экскаваторов

Системы высокоточного позиционирования ковша экскаватора позволят в ре-

жиме реального времени с сантиметровой точностью позиционировать ковш экска-

ватора, обеспечивая высокоточную выемку и формирование проектной формы ре-

льефа (отвалов, уступов, дорог), обеспечить отображение электронных проектов

рабочих зон на дисплее оператора, отображение профилей фактической и проект-

ной поверхностей, наложенных друг на друга для контроля достижения проектных

значений (см. рисунок 6.3). Данное мероприятие позволит сократить потери и засо-

рение руды, повысить точность выполнения плановых показателей качества, обес-

печить необходимый уровень шихтовки, оптимизировать определение составов по-

роды, снизить необходимость повторного перемещения породы, количество непра-

вильно назначаемых рейсов и объем выполняемых вручную изысканий, снизить по-

требление электроэнергии при производстве добычных работ.

233

Рисунок 6.3 - Кабина экскаватора, оснащенная системой позиционирования

ковша

6.1.5 Применение беспилотных летательных аппаратов для

производства маркшейдерских работ

Применение беспилотных летательных аппаратов для производства марк-

шейдерских работ (см. рисунок 6.4) позволит оперативно решать задачи картиро-

вания, оценки объемов горных выработок и отвалов при отработке месторождения

открытым способом, повысить контроль за технологическими процессами в реаль-

ном времени, повысить качество планирования горных работ, ускорить процесс за-

крытия периода и подготовки отчетов для контролирующих органов. Данная техно-

логия позволит сократить ресурсы для производства маркшейдерских работ.

Рисунок 6.4 - Беспилотный летательный аппарат

234

6.1.6 Автоматизация процессов добычных работ в подземных

условиях

Шахтная автоматизация обеспечит рациональную загрузку парка транспорт-

ных средств погрузочно-доставочных операций, оптимизацию параметров откатки,

автоматизацию процессов бурения одной или нескольких скважин, вееров или за-

боя выработки, лучшие условия работы и безопасность, повышение производи-

тельности (см. рисунок 6.5).

Безопасность обеспечивается за счет разделения производственной зоны и

системы управления. Один оператор может управлять (из безопасного места, в том

числе находясь на поверхности) работой многих автоматизированных машин. Про-

изводственный цикл погрузки полуавтоматический. Откатка и разгрузка произво-

дятся под управлением навигационной системы, а наполнение ковша управляется

дистанционно. Машины оборудованы бортовой видеосистемой, мобильным терми-

налом для беспроводной связи и навигационной системой. Процесс включает в

себя мониторинг производства и состояния парка в реальном режиме времени, а

также контроль движения машин.

Данная технология позволит повысить производительность работ, сократить

простои и пересменки оборудования, снизить удельные потребления электроэнер-

гии и ресурсов.

Рисунок 6.5 - Удаленное управление погрузочной машиной

235

6.1.7 Высокопроизводительная проходка горных выработок

Перспективная технология состоит в использовании проходческих комплек-

сов для быстрой, безопасной и экономически эффективной проходки выработок

различных профилей (в том числе малого сечения) по породам и рудам высокой

крепости без использования буровзрывных работ.

В настоящее время проводятся полевые испытания на медных и платиновых

месторождениях ЮАР.

6.1.8 Использование сплавов и износостойких материалов

Применение легких сплавов и специальных износостойких материалов для

изготовления подъемных сосудов и их футеровки обеспечивает существенное сни-

жение веса клетей и скипов, увеличение полезной емкости сосудов и веса подни-

маемой горной массы без изменения концевой нагрузки, увеличение производи-

тельности, позволяет сократить расход электроэнергии и повысить производитель-

ность.

6.1.9 Автоматизированный аппаратный контроль состояния ствола,

подъемных сосудов, канатов

Система непрерывного аппаратурного контроля позволяет в режиме реаль-

ного времени осуществлять мониторинг состояния канатов, подъемных сосудов и

армировки ствола (см. рисунок 6.6). Использование системы повышает достовер-

ность и оперативность оценки динамических и статических параметров системы

«подъемный сосуд - жесткая армировка», канатов шахтных подъемных установок.

Контроль осуществляется без нарушения режимов работы ШПУ, существенно

уменьшается время проведения визуального контроля, а также исключается влия-

ние человеческого фактора на оценку фактического состояния оборудования, ре-

жимов работы и конструкций. Система автоматизированного мониторинга канатов

позволяет повысить эффективность эксплуатации подъемных установок и прини-

мать решения о проведении ремонтных работ по необходимости, позволяет сокра-

тить расход электроэнергии и повысить производительность.

236

Рисунок 6.6 - Система автоматизированного мониторинга каната

6.1.10 Компенсация реактивной мощности

Напряжение контактной сети на железнодорожных станциях зачастую явля-

ется «узким местом» при перевозке горной массы. Подключение специальных

устройств к электрической сети индуктивных нагрузок позволяет генерировать не-

обходимую реактивную мощность. Это наиболее экономичный, простой и безопас-

ный способ обеспечения требуемой реактивной мощности.

Установка высоковольтных статических генераторов реактивной мощности

позволяет обеспечить необходимой мощностью большее количество тяговых агре-

гатов от каждой секции шин распределительных подстанций за счет поддержания

напряжения на заданном уровне. Повышение коэффициента мощности обеспечи-

вает:

- снижение или полное отсутствие платы за реактивную мощность;

- увеличение пропускной способности линий электропередач;

- разгрузку распределительных трансформаторов;

- снижение потерь активной мощности до нормального уровня;

- повышение напряжения у потребителей;

- увеличение пропускной способности железнодорожных станций и, как след-

ствие, повышение объемов перевозки горной массы.

6.1.11 Интеллектуальный карьер

Под проектом «Интеллектуальный карьер» подразумевается внедрение ав-

томатизированной системы диспетчеризации (АСУ ГТК) «Карьер». Это система

управления горнотранспортными комплексами на основе технологий спутниковой

навигации и роботизированной системы управления технологическими процессами

237

открытых горных работ. Создание АСУ ГТК «Карьер» на горнодобывающих пред-

приятиях позволяет автоматизировать процессы перевозок, выемки и буровзрыв-

ных работ, а в дальнейшем осуществлять горные работы без непосредственного

участия человека. Это существенно повышает эффективность открытых горных ра-

бот, позволяет осуществлять эффективную и безопасную добычу в труднодоступ-

ных и тяжелых по климатическим условиям регионах, повышает производственную

безопасность на объектах, устраняет проблему нехватки квалифицированного пер-

сонала. Использование АСУ ГТК «Карьер» переводит добычу полезных ископае-

мых открытым способом на современный уровень автоматизации.

6.1.12 Цифровизация управления процессами железнодорожной

перевозки горной массы

В настоящее время существует значительный потенциал оптимизации про-

цесса управления железнодорожными перевозками горной массы, связанный с

полностью ручной работой диспетчеров, а также большим количеством внеплано-

вых простоев на линии из-за времени подготовки диспетчерами маршрутов. При

этом существующее состояние данных зачастую не позволяет автоматизировать

движение - основными проблемами являются большая погрешность GPS датчиков

на тяговых агрегатах, отсутствие геолокации хозяйственной техники и графа ж/д

сети.

Создание динамической модели оптимизации диспетчеризации, подсказыва-

ющей диспетчеру оптимальные решения в онлайн-режиме, позволит сократить об-

щее время движения тяговых агрегатов на 2% за счет снижения времени простоев.

Движение поездов в реальном времени будет осуществляться на основе данных о

геолокации и текущем состоянии составов.

6.2 Перспективные технологии в области обогащения

железных руд

6.2.1 Обогащение слабомагнитных руд

Перспективные решения в области обогащения слабомагнитных руд вклю-

чают:

- применение комбинированных гравитационно-магнитных систем; к новым

методикам этого типа можно отнести магнитогидродинамическую и магнитогидро-

статическую сепарацию;

- применение индукционно-роликовых высокоинтенсивных магнитных сепа-

раторов;

- применение сепараторов на основе сверхпроводящих проводников и посто-

янных магнитов на базе сплава неодим-железо-бор;

- создание трехпродуктовых сепараторов для сухой и мокрой магнитной се-

парации с изменяющейся напряженностью магнитного поля по направлению раз-

деления материала;

238

- создание новых керамических магнитов, обеспечивающих напряженность

магнитного поля от 400 до 255 Э.

6.2.2 Измельчение магнетитовых кварцитов

Перспективные решения в области измельчения магнетитовых кварцитов

включают:

- создание нового дробильного оборудования, обеспечивающего дробление

руды до крупности 12^-0 в открытом цикле и 6^-0 мм в замкнутом цикле;

- применение схемы одностадиального самоизмельчения в удлиненных

мельницах с двойной и тройной классификацией и доводочными операциями;

- своевременный вывод готового класса крупности из процесса измельчения

руды во избежание переизмельчения минерала;

- применение роллер-прессов для дробления железных руд, что позволит

увеличить производительность схем самоизмельчения, улучшить качество произ-

водимого концентрата при использовании технологии шарового измельчения, сни-

зить удельное потребление электроэнергии при измельчении (см. рисунок 6.7).

Рисунок 6.7 - Пример размещения роллер-пресса в технологии

самоизмельчения

6.2.3 Автоматизация технологического процесса обогащения

Перспективные решения в области автоматизации технологического про-

цесса обогащения включают:

1. Применение приборов контроля содержания железа в потоке измельчен-

ного материала.

239

2. Применение плотномеров в системе регулирования добавочной воды для

обеспечения контроля за плотностными режимами и повышения качества произво-

димого концентрата.

3. Применение анализаторов железа магнитного в хвостах для сокращения

времени поиска утечек концентрата и сокращения потерь.

4. Внедрение автоматических и интеллектуальных систем управления техно-

логическим процессом. Внедрение автоматизированной системы аналитического

контроля на базе экспресс-анализатора позволяет измерять содержания железа

общего, диоксида кремния и серы в исходном и конечном продуктах. Установка по-

точных гранулометров позволяет контролировать класс крупности с автоматиче-

скими пробоотборниками и линиями доставки проб к анализатору. Возможности ав-

томатизированной системы аналитического контроля позволяют проводить опре-

деление железа общего, диоксида кремния и серы в исходном и конечном продук-

тах с частотой 2 раза в час. Снижение времени реагирования на стабилизацию тех-

нологического процесса позволяет повысить качественные характеристики продук-

ции.

6.2.4 Вовлечение в переработку окисленных железистых кварцитов

Перспективные решения в области вовлечения в переработку окисленных

железистых кварцитов включают:

1. Применение магнитно-флотационных методов обогащения - флотацион-

ной доводки концентрата после магнитной сепарации.

2. Применение флотации обесшламленной руды с использованием катион-

ных реагентов аминного состава.

3. Применение двухстадиальной флотации (см. рисунок 6.8). Железорудный

материал, измельченный до крупности 85% кл. менее 50 мкм, поступает на 1 ста-

дию флотации раскрытых зерен, далее камерный продукт и хвосты поступают на

вторую стадию измельчения до крупности 95% класса менее 50 мкм, проведение

второй стадии флотации с выводом пенного продукта в отвал. Концентрат неруд-

ных минералов с первой стадии флотации после перечистки выводится в отваль-

ные хвосты при выходе 45-50%.

240

ДОБЫЧА И ОБОГАЩЕНИЕ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД (ИТС 25-2023) - часть 2