Енергоємність гірничо-збагачувального виробництва України

Україна займає провідне місце в світі по запасам залізної руди, яка складає 32597,4 млн. т (16% світових запасів). На ринку України в теперішній час активно працює 7 українських підприємств (КЖРК, ВАТ „Суха Балка”, ВАТ „Півд. ГЗК”, ВАТ „ЦГЗК”, ВАТ „Півн. ГЗК”, ВАТ „ІнГЗК”, ВАТ „ПГЗК”) та 3 російських (Лебединский, Стойленский и Михайловский ГЗК).

Масова частка Fe_{загальн} в одгрудкованій продукції вітчизняних підприємств складає 54,58-59,82%, що значно нижче, ніж на закордонних підприємствах, як наприклад, в Росії на 2-4%. Активізація внутрішнього ринку металів в останні роки сприяло збільшенню об’ємів виробництва на всіх вітчизняних гірничорудних підприємствах. Однак якісні показники залізорудної сировини суттєво не змінилися.

Енергоємність продукції гірничо-металургійного комплексу України у 1,8-2 рази більше закордонних аналогів. Гірничо-збагачувальне підприємство є одним з основних частин ГМК, яке споживає значну кількість енергоресурсів. Аналіз каналів розподілу енерговитрат на ГЗКах по видах енергоресурсів показав, що комбінати, в основному, споживають електроенергію, частина якої в енергобалансі підприємства досягає 53,7-63,9%, а також природний газ – 26,9 - 36,5% від загального енергоспоживання. Значну частину (5,7-7,8%) складає дизельне паливо, яке витрачається при транспортуванні гірничої маси на дробильно-збогачувальну фабрику і відвали. Питома вага вибухових речовин і мазуту в енергетичному еквіваленті складає 0,12-0,13 та 1,8-3,1% відповідно. Електроенергія є основним енергоресурсом в енергетичному балансі гірничорудних підприємств, тому, більшість досліджень присвячено вивченню енергоспоживання на основі підсумкових або індивідуальних (поопераційних) витрат електроенергії. Таблиця 3.1. (9.10).

Таблиця 3.1.

Розподіл споживання електроенергії по переробці гірничо-збагачувального комбінату, %

Підприємство	Гірничо-транспортний цех	Дробильна фабрика	Збагачувальна фабрика	Хвостове господарство, водооборот	Цех окускування	Інші споживачі
АТ «Карельский обкатиш»	4,1	4,0	37,4	14,3	40,2	н.д.
АТ «Лебединский ГЗК»	2,5	1,0	53,4	14,1	29,0	н.д.
АТ «Михайловский ГЗК»	14,5	3,2	44,8	16,1	21,4	н.д.
АТ «Качканарский ГЗК»	10,4	6,2	38,8	16,7	27,9	н.д.
АТ «Стойленский ГЗК»	15,8	5,9	56,5	21,8	12,0	н.д.
ВАТ «Півд. ГЗК»	10,2	4,3	55,0	9,4	25,6	7,1
ВАТ «Ц ГЗК»	7,4	3,0	41,6	6,0	25,3	16,7

Збагачувальна фабрика є найбільш енергоємним цехом на ГЗК, який споживає 40 – 58 % всієї електричної енергії комбінату. Повний енергетичний аналіз енергоспоживання дозволяє оцінити окремі технологічні операції по енергоефективності в порівнянні с повним технологічним циклом. Повний енергетичний баланс дозволяє пов’язати в одне ціле, врахувати і співставити різні види енергетичних потоків та роботу, яку здійснює технічна система з врахуванням всіх втрат і їх кількісною оцінкою [11, 12].

На рис. 3.1. приведена діаграма енергетичних потоків гірничо-збагачувального комбінату. Як видно з діаграми повна енергоємність виробництва складає 4,182 ГДж/т огрудкованої продукції. При цьому енергоефективність процесу досягає η_екс=14,16 %, а рівень спільних втрат – 3,59 ГДж/т.

Аналіз показує, що при досягненні витрат паливно-енергетичних ресурсів на комбінаті до рівня світових показників, енергетичний КПД може повиситись на 4 % і складе більше 18 %, а комплексне використання мінеральної сировини значно покращить цей показник.

На рис. 3.2. приведена загальна схема розподілу енерговитрат на гірничо-збагачувальному комбінаті з завершеним виробництвом.

Із приведених даних видно, що основними споживачами енергоресурсів є технологічні цикли збагачення і огрудкування які споживають більше 72 % енергоресурсів.

Найбільш енерговитратним циклом є цикл огрудкування концентрату в якому в якості основного енергоресурсу використовується природний газ. Питома вага циклу збагачення займає 19,07 %. В той же час збагачувальна фабрика є основним споживачем електроенергії – 44,08 % від загально- комбінатських витрат. При цьому електроенергія є найбільш дорогим видом енергоресурсів – її вартість в 3,85 рази більше, ніж природного газу [13, 14]. Як видно з діаграми, значна кількість енергоресурсів споживається гірничо-транспортним цехом (14,53 %) у вигляді електроенергії та дизельного палива.

Рис. 3.1. Діаграма енергетичних потоків гірничо-збагачувального комбінату (ГДж/т)

Рис. 3.2. Розподіл енерговитрат між основними структурними підрозділами гірничо-збагачувального комбінату

На рис. 3.3. приведена діаграма яка показує розподіл енерговитрат між основними технологічними операціями. Дана діаграма побудована у відповідності з структурою виробництва між операційних витратних коефіцієнтів [13]. По даних цих досліджень загальна енергоємність виробництва готової продукції гірничо-металургійного комплексу складає 39,83 ГДж/т прокату. Гірничо-збагачувальні підприємства споживають біля 18% енергоресурсів всього гірничо-металургійного комплексу. Найбільш енергоємними операціями на збагачувальній фабриці є цикли дроблення і подрібнення руди. При подрібненні руди до крупності – 0,044 мм. витрати електроенергії складають 70 – 130 кВтч/т. На подрібнення 1 т руди в першій стадії подрібнення витрачається 7,7 – 13,6 кВТч/т, а в другій стадії 22,5 – 43,6 кВТч/т. В собівартості процесу подрібнення витрати на енергію складають біля 70 %, а в повній собівартості процесу збагачення – 50 - 60 %. На подрібнення руди витрачається 4 – 4,5 % всіх енергоресурсів гірничо-металургійного комплексу. Енергоємність одиниці вартості продукції ГЗК складає 0,119 ГДж/$, що вище за аналогічний показник для готового прокату на 18 -20 % (рис. 3.4.) [14].

Це підтверджує актуальність вирішення проблеми дослідження логістичних систем розподілу енергоресурсів в процесах рудопідготовки і розробки ефективних засобів по удосконаленню каналів розподілу і економії енергоресурсів у всіх технологічних операціях гірничо-збагачувального виробництва.

Рис. 3.3. Діаграма розподілу енерговитрат між основними технологічними операціями

Рис. 3.4. Енергоємність одиниці вартості продукту