Организационно-функциональное проектирование структуры и реализации стратегии долевого разделения прибыли при управлении высокоэффект

Сырьевая база – Печенежский  никеленосный район (медно-никелевая руда).

Основная выпускаемая  продукция – медно-никелевая  руда, медно-никелевый концентрат, окатыши, файнштейн; кислота серная техническая.

Объем добычи руды – около 7,5 млн. тонн ежегодно. Основа запасов  – рядовые вкрапленные руды с  содержанием никеля 0,5-0,6%, что составляет 95% всех запасов. Оставшиеся 5% запасов  руд – богатые руды, составляющие 12,4% запасов металлов.[1,2].

Выявление инженерно-технологических источников потерь и отходов в производстве никеля

Характеристика  производственного процесса

Комбинат «Печенганикель» — это начало производственного цикла в технологической цепи производства цветных металлов. Именно здесь производится добыча медно-никелевых руд и последующее обогащение рудного концентрата. Конечным продуктом производства плавильного цеха является файнштейн – полуфабрикат для производства ​никеля. В результате его дальнейшей обработки на ОАО «Североникель», в Мончегорске, из него извлекаются никель, медь, золото и ценные металлы платиновой группы.

1.2. АО “ГМК Печенганикель”

АО “ГМК Печенганикель” расположен в северо-западной части Кольского полуострова у границы с Норвегией на двух промплощадках: в г. Заполярном и п. Никель. В состав комбината входят 2 подземных рудника, 2 карьера, обогатительная фабрика, цех обжига, плавильный и сернокислотный цеха, автотранспортный, железнодорожный и другие цеха обеспечения производства.

Комбинат производит добычу сульфидной медно-никелевой руды, ее обогащение и металлургическую переработку  до файнштейна. Файнштейн – полупродукт металлургического производства (безжелезистый сульфид), получаемый при конвертировании штейнов. Никелевый файнштейн получают из окисленных никелевых руд, в которой содержится малое количество меди, с помощью восстановительно-сульфидирующей плавки на штейн, после чего его продувают в конверторах.

 Технологическая схема  производства показана на рис.3. Ежегодно добывается около 7.5 млн. т руды. Основу запасов составляют рядовые вкрапленные руды с содержанием никеля 0.5-0.6 % (95 % всех запасов). На долю богатых руд приходится 5 % запасов руд (12.4 % запасов металла). [11]

Рис. 3. Технологическая схема АО “ГМК Печенганикель” [11]

Руда с низким содержанием  металлов подвергается переработке  на обогатительной фабрике, расположенной  в г. Заполярном. Ежегодный объем переработки составляет около 90% от количества добытой руды. Получаемый концентрат в объеме 450-500 тыс. т поступает в цех обжига, также расположенный в г. Заполярном. В цехе обжига при получении обожженных окатышей образуется слабо концентрированный по диоксиду серы газ, который после очистки от пыли выбрасывается в атмосферу.[11]

Богатые руды направляются в плавильный цех, расположенный  в п. Никель. Туда же поступают обожженные окатыши и руда Норильского ГМК. Конечным продуктом плавцеха является файнштейн, направляемый на дальнейшую переработку в АО “Североникель”.

Качественная  характеристика отходов

Производство связано  с образованием большого количества отходов: вскрышных пород, хвостов, отвального гранулированного шлака, которые  оказывают отрицательное воздействие  на окружающую среду. Блок-схема образования  отходов показана на рис. 4. Для складирования промышленных отходов отведено более 9800 га. В настоящее время на прилегающих территориях накоплено и размещено вскрышных пород 1.2 млрд.т, хвостов обогащения - 200 млн.т, отвальных шлаков - 42 млн.т.[11]

Основными загрязнителями атмосферы  являются металлосодержащая пыль и  сернистый ангидрид. В атмосферу  г. Заполярный поступает около 70 тыс.т диоксида серы (цех обжига, ТЭЦ и др.), п. Никель - свыше 170 тыс.т SO2. С металлосодержащей пылью в атмосферу выбрасывается в год никеля - 300 т, меди - 175 т, кобальта - 11 т. В природные водоемы поступает 33 млн. м3 производственных и бытовых сточных вод.

Рис.4. Блок-схема образования отходов в АО “ГМК Печенганикель” [11]

Характеристика  объектов размещения отходов

Основными техногенными отходами комбината Печенганикель являются:

1. Гранулированные магнезиально-железистые  шлаки медно-никелевого производства. Годовое приращение запасов шлака  в отвалах - 1.35 млн.т, общие запасы - 42 млн.т.

Шлаки содержат, %: никель - до 0.11; медь - 0.1; кобальт - 0.045. Используется для строительных и закладочных работ около 180 тыс.т/год. Шлаковый отвал занимает площадь 86 га.

2. Текущие и отвальные  флотационные хвосты обогащения  фабрик ОФ-1 и ОФ-2. Годовое приращение  запасов хвостов составляет 7.1 млн.т, общие запасы - около 160 млн.т. Хвосты содержат, %: никель - 0.16; медь - 0.08; кобальт - 0.008. Материал не используется. Хвостохранилища занимают площадь 1033 га.

3. Вскрышные породы. Годовое приращение запасов составляет 43 млн.т, суммарные запасы - 1057 млн.т. Породы содержат, %: никель - 0.15; медь - 0.05. Ежегодно используется около 6 млн.т. Площадь отвалов составляет 2248 га.

4. Вода шахтного водоотлива и флотационного процесса. Расход воды составляет: водоотлив рудника "Центральный" - 284-514 м3/ч; водоотлив рудника "Западный" - 92-126 м3/ч; водоотлив рудника "Северный" - 294-342 м3/ч; водоотлив рудника "Каула-Котсельваара" - 511 м3/ч. Годовой расход водооборотной системы на обогатительной фабрике ОФ-1 (ОФ-2 в настоящее время не работает) достигает 27.5 млн.м3.[11]

 

ОБЖИГ ФЛОТАЦИОННОГО  КОНЦЕНТРАТА С ПОЛНЫМ ВОЗВРАТОМ  ПЫЛИ

На Норильском горно-металлургическом комбинате (НГМК) никелевый концентрат получают путем флотационного разделения медно-никелевого файнштейна, содержащего, в %: 35-45 Ni; 30-40 Сu; 1,5-3,0 Fe; 21-23,7 S. После медленного охлаждения и последующих операций дробления, измельчения и флотации получают два основных и один промежуточный продукт.

Рис.5. Технологическая схема обжига никелевого концентрата на НГМК:

1 — сгуститель; 2 — барабанный  вакуум-фильтр; 3 — ленточный транспортер; 4 — бункер для кека; 5 — бункер для пыли; 6 — бункер для шихты; 7 — печь КС; 8-циклон; 9 — дымосос; 10 — электрофильтр; 11 — бункер для угля; 12 — трубчатая печь; 13 — скруббер. [10]

К основным продуктам относятся  никелевый и медный концентраты, промежуточным является магнитная фракция. Никелевый концентрат и магнитную фракцию направляют для последующей переработки окислительным обжигом в печах КС (с кипящим слоем). В никелевом концентрате содержится 65,5 % Ni и 24 % S; в магнитной фракции 68,7 % Ni и 4,2 % S. [10]

После сгущения и фильтрации пульпы, кек транспортером подается в бункер шихтарника печей КС. Совместно с никелевым концентратом эти операции проходит часть оборотной пыли, подаваемой в сгуститель пневмотранспортом из электрофильтров и в мокром виде из скрубберов. Доля пыли, подаваемой в оборот, составляет 15—20 % от общего ее количества.[10]

Из бункера кек влажностью 7—8 % тарельчатым питателем выгружается в лопастный двухвальный смеситель. Сюда же из параллельного бункера поступает сухая оборотная пыль из циклонов и газоходов. За счет добавки сухой пыли шихта после смесителя имеет влажность не более 6%. [10]

Пройдя двухвальный смеситель, шихта приобретает однородную и хорошо сыпучую структуру. Ленточным транспортером ее подают в бункер, откуда ленточным питателем загружают через свод загрузочной камеры в печь КС.

Готовый продукт с уровня пода печи по наклонной течке самотеком  непрерывно поступает в трубчатую  вращающуюся печь. Часть закиси никеля отгружается для приготовления активного никелевого порошка и на доводку анодного никеля при его выплавке.

Газы из обжиговой печи проходят грубую очистку в циклонах и газоходах. На печи параллельно работают два газохода. Газоходные отверстия расположены в стенке печи под сводом. Отсос газов из печи осуществляется дымососом, который направляет газы в электрофильтры. После электрофильтров газы выбрасываются через 160-метровую трубу в атмосферу. Пыль из циклонов и газоходов подается в кюбелях на шихтарник с помощью мостовых кранов.

Схема обжига в целом характеризуется  полным возвратом пыли на обжиг. Причем, кроме собственной (обжиговой пыли), в печь КС подается пыль из трубчатых и анодных печей. Следует, однако, заметить, что выход пыли трубчатых и анодных печей сравнительно мал. Схема обжига характеризуется также отсутствием утилизации тепла и газов серы и отсутствием охлаждения слоя. Обогащение кислородом дутья не применяют. На обжиг подается не окатанная шихта.

Основные технологические показатели обжига на отдельных печах несколько  отличаются, что объясняется их конструктивными  особенностями. В целом эти показатели можно характеризовать следующими данными:

Удельная производительность по концентрату:

• на площадь пода, т/(м² ·сут) - 13
• на внутренний объем печи, т/ (м²_·сут) - 1,1.

Удельный расход воздуха на 1 т концентрата, м³/т – 1800.

Температура в слое, °С – 1140.

Пылевынос, %:

• от загрузки - 30—35
• от концентрата - 40—45.

Высота слоя в насыпном состоянии, м - 1,5.

Давление воздуха в дутьевой камере (под подиной печи), кгс/см² - 0,45.

Содержание SO, в газах после электрофильтров, % - 4,5.[10]

В совокупности с характеристикой  продуктов обжига приведенные технологические  показатели дают достаточно полное представление о результатах обжига никелевого концентрата на Норильском комбинате.

Обращает на себя внимание очень  высокая температура обжига. Ранее  высокая температура обжига была недостижима из-за чрезмерного укрупнения материалов в слое. Существенное повышение температуры обжига объясняется увеличением давления дутья, что позволило увеличить массу (высоту) слоя. Если раньше давление воздуха под подиной было 0,14 кгс/см², то теперь оно составляет 0,4—0,5 кгс/см². Большая масса слоя воспринимает и в значительной мере гасит резкие колебания изменения содержания серы в шихте, позволяя поддерживать высокий средний температурный уровень без резкого укрупнения частиц. Кроме того, увеличение высоты слоя позволяет увеличивать поток концентрата, не уменьшая среднего времени пребывания материала в слое. Соответственно загрузке изменяется и поток воздуха, т.е. увеличение загрузки концентрата на единицу площади пода печи приводит и к увеличению скорости дутья. Увеличение же скорости дутья позволяет поддерживать безаварийную работу печи на более крупном материале (более крупной закиси никеля).[10]

Следует отметить, что наличие магнитной  фракции как отдельного вида сырья  для обжиговых печей сопряжено  с усложнением обжигового передела в целом. Магнитную фракцию надо либо точно дозировать к основному потоку никелевого концентрата, что затруднительно, либо обжигать в отдельной печи.

Как показала практика НГМК, обжиг  одной магнитной фракции характеризуется показателями, значительно отличающимися от показателей обжига никелевого концентрата. Резкие колебания химического состава и физической структуры частиц магнитной фракции определяют и нестабильность технологии ее обжига.

В заключение можно отметить, что  схему обжига никелевого концентрата на НГМК нельзя отнести к сложным, однако она обладает ограниченными возможностями по существенному повышению удельной производительности из-за увеличения пылевыноса. К недостаткам следует отнести также отсутствие утилизации тепла и серы обжиговых газов.

1.1.2. АО  «Комбинат Североникель»

АО “Комбинат Североникель” расположен на Кольском полуострове в г. Мончегорске. Комбинат работает на привозном сырье. Предприятие перерабатывает богатую медно-никелевую руду и файнштейн АО “Норильский комбинат”, ГМК Печенганикель, а также лом, отходы, сырье отечественных и зарубежных поставщиков. В настоящее время комбинат - промышленная площадка ОАО «Кольская ГМК» - финал технологического цикла по производству товарной продукции компании. Североникель перерабатывает файнштейн, поступающий с комбината Печенганикель и из Заполярного филиала ОАО «ГМК «Норильский никель», а также значительное количество вторичных материалов отечественных и зарубежных поставщиков, содержащих цветные и драгоценные металлы.

Основными цехами комбината являются плавильный цех, цех разделения файнштейна, рафинировочный и плавильный цеха анодного никеля, два цеха электролиза никеля, цех электролиза меди и карбонильного никеля, а также металлургический, медный и сернокислотный цеха (рис.6.). Комбинат выпускает 12 видов продукции. Это никель электролитный, никелевый карбонильный порошок и никелевая карбонильная дробь, медь электролитная, концентраты драгоценных металлов, серная кислота и др.[12]

Промышленными отходами АО “Комбинат  Североникель” являются шлаки пирометаллургического передела и отвал вскрышных пород карьера Риж-губа. Блок-схема образования отходов представлена на рис. 5.

Проектная площадь, отведенная под  шлакоотвал 93,3 га. На момент инвентаризации (1995г) площадь, занимаемая шлакоотвалом, составила 68,8 га. С 1937 по 1998 год на шлакоотвале накоплено 37,7 млн. тонн металлургических шлаков, степень заполнения шлакоотвала составляет 69%.[12]