ECOLOGICAL AND ECONOMIC EFFICIENCY OF THE USE OF SOLID COAL WASTE (COAL ASH) IN THE PRODUCTION OF THE ALUMINA – RAW MATERIAL FOR ALUMINIUM INDUSTRY

Кузьмина Т.И.

Доктор экономических наук, Московский государственный машиностроительный университет

ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТВЕРДЫХ УГОЛЬНЫХ ОТХОДОВ (УГОЛЬНОЙ ЗОЛЫ) ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ГЛИНОЗЕМА – СЫРЬЯ АЛЮМИНИЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Аннотация

В статье рассмотрены эколого-экономические аспекты  утилизации угольной золы, вещественный состав которой позволяет рассматривать ее в качестве нетрадиционного (альтернативного) источника  сырья для алюминиевой промышленности

Ключевые слова: утилизация, твердые угольные отходы, нетрадиционное (альтернативное) сырье, алюминиевая промышленность.

Kuzmina T.I.

Doctor of Economic Sciences, Moscow State University of Mechanical Egineering

ECOLOGICAL AND ECONOMIC EFFICIENCY OF THE USE OF SOLID COAL WASTE (COAL ASH) IN THE PRODUCTION OF THE ALUMINA – RAW MATERIAL FOR ALUMINIUM INDUSTRY

Abstract

The article considers the ecological and economic aspects of disposal of coal ash, the composition of which can be regarded as non-traditional (alternative) source of raw materials for the aluminum industry

Keywords: disposal, hard coal waste, non-traditional (alternative) raw materials, aluminum industry.

Разнообразные и весьма ценные свойства алюминия (легкость, эластичность, хорошие литейные характеристики, прочность, коррозийная стойкость, возможность повторного использования) неограниченно расширяют сферу его использования. В настоящее время он широко применяется в авиационной промышленности и машиностроении, в строительстве и приборостроении, в быту и энергетике. С ростом технического прогресса алюминий приобретает еще большее значение, так как  потребность в нем неуклонно будет расти. Этому должна соответствовать сырьевая база, как основа развития этой отрасли. Сырьем для производства алюминия, как известно, является глинозем, получаемый  из различных источников сырья. В большинстве стран мира для этой цели используются высококачественные бокситовые руды, содержащие не менее 48-50 % окиси алюминия. В странах Содружества наряду с переработкой тихвинских, уральских, западно-сибирских и казахстанских бокситов используют для этой цели и другие виды сырья с меньшим содержанием окиси алюминия (нефелины, алуниты).

В России расширение сырьевой базы глиноземного производства в перспективе может быть достигнуто за счет вовлечения в переработку отходов сжигания углей, поскольку содержание  оксида алюминия в угольной золе сопоставимо с такими видами сырья, как нефелины, алуниты и др. (табл.1).

Из данных таблицы 1 видно, что содержание глинозема в золе углей рассматриваемых бассейнов (месторождений) ниже, чем в северо-уральских и казахстанских бокситах. Однако зола волчанских углей  по  этому  показателю   выгодно  отличается от кольского нефелинового концентрата, ужурских и кия-шалтырских нефелинов, используемых на отечественных заводах.

Таблица 1- Состав золы и других видов глиноземсодержащего сырья

Следовательно, зола некоторых электростанций, с точки зрения концентрации в ней полезных компонентов вполне отвечает требованиям, предъявляемым к сырью такого вида. Поэтому на базе золы представляется возможным в перспективе построить промышленные предприятия по производству глинозема.

На протяжении нескольких лет в 60-х годах прошлого века крупные экспериментальные работы по получению глинозема из алюмосиликатного сырья проводились Всероссийским алюминиево-магниевым институтом (ВАМИ) совместно с Институтом горючих ископаемых (ИГИ) и Советом по изучению производительных сил  (СОПС) на Ленинградском опытном заводе.

Научно-исследовательскими организациями были изучены технологические аспекты производства глинозема из отходов угольного производства (отходов обогащения и породы внутренней вскрыши экибастузских углей). Предложенная научными учреждениями технологическая схема производства глинозема была проверена в промышленных условиях применительно к золе экибастузских углей и хвостами из обогащения в смеси с некондиционными высокожелезистыми казахстанскими бокситами (аолитами). В результате заводских испытаний были выявлены условия производства глинозема из перечисленных видов сырья,  определены основные расходные показатели процесса и подтверждена техническая схема по переработке золы экибастузских углей в глинозем. Схема всесторонне проверена в техническом отношении и рекомендована к промышленному внедрению. На основании этих данных ВАМИ была дана экономическая оценка производства глинозема из отходов обогащения экибастузских углей. Эффективность их переработки определилась по отношению к проектным данным получения глинозема из краснооктябрьских бокситов на Павлодарском глиноземном заводе.

На основе имеющихся проработок и полученных результатов, касающихся технической возможности использования угольной золы в качестве глиноземного сырья, ниже определены затраты и выявлена эффективность этого направления ее утилизации.

Решение сформулированной задачи выполнено для следующих условий, которые будут иметь место при организации промышленного производства:

• сырьем для переработки глинозема является угольная зола электростанций, сжигающих угли Подмосковного бассейна. Компонентный состав угольной золы представлен в таблице 2.
• завод по производству глинозема (основной товарной продукции) размещается в районе образования золы (Тульская область), что обуславливается трудностями ее транспортирования на большие расстояния; завод имеет годовую мощность 125 тыс. т. глинозема в год, которая корреспондируется с типовой мощностью предприятий, работающих на природном сырье. Такая мощность завода позволяет перерабатывать около 0,5 млн.т. золы, что в значительной степени является решением и экологической проблемы данного региона;

Таблица 2- Состав угольной золы

При этих условиях единовременные затраты на строительство завода, текущие расходы на производство продукции из угольной золы определены в следующих размерах.

Капитальные вложения. Глиноземный завод, перерабатывающий отходы угля по своей производственно-технологической структуре практически не будет отличаться от аналогичных предприятий, использующих другие виды сырья. Вместе с тем величина капитальных вложений не будет одинаковый, что и подтверждается данными, приведенными в проектном материале. При этом капитальные вложения, заимствованные из этого источника скорректированы на основе коэффициентов индексации, характерных для принятого календарного периода (табл.3).

Эксплуатационные затраты. Расчет этой категории затрат выполнен применительно к заводу рассматриваемой мощности. Согласно имеющимся данным на производство 1 т глинозема будет расходоваться золы – 3,76 т, известняка  –  8 т, соды – 0,15 т, топлива (природного газа) – 1,479 т у.т. (или 1,294 м³),  электроэнергии  – 1000 кВтч.,  пара – 1,51 Гкал. Количественный состав трудящихся на заводе составит 453 человека.

Таблица 3 - Капитальные вложения на производство глинозема из угольной золы

Цена на основные и вспомогательные материалы и тариф на энергоносители приняты на уровне  действующих в районе размещения производства, а норма амортизации капитальных вложений, расходы на ремонт и оплату труда соответствуют аналогичным показателям глиноземных заводов и энергетических предприятий.

Полученные расчетным путем годовые эксплуатационные затраты распределены между основной продукцией (глиноземом) и попутной (шламом) на основе метода отключения (табл. 4).

Таблица 4 - Годовые эксплуатационные затраты и себестоимость производства глинозема из угольной золы

На основе приведенных выше капитальных вложений, эксплуатационных затрат и с привлечением других нормативов выявлена эффективность производства глинозема из угольной золы (табл. 5).

Таблица 5 - Эффективность производства глинозема из золы подмосковных углей

Приведенные в таблице 5 численные значения оценочных показателей эффективности свидетельствуют об экономической целесообразности использования золы некоторых углей при производстве глинозема.

Полученные результаты, свидетельствуют о том, что вовлечение угольной золы в сырьевой баланс глиноземного производства приведет к следующим позитивным последствиям эколого-экономического характера:

• расширится сырьевая база глиноземного производства, что позволит значительно сократить затраты  на закупку бокситов за рубежом, увеличив производство алюминия из отечественного сырья для максимального удовлетворения потребности внутреннего и внешнего рынков;
• снизятся затраты на разведку и добычу природного алюминий содержащего сырья при заданных объемах производства алюминия;
• увеличатся ресурсы сырья для производства строительных материалов, в качестве которого будет использоваться шлам глиноземного производства;
• сократятся объемы хранения золы, что приведет к высвобождению плодородных земель, занятых сегодня угольными золошлаковыми отходами.

Литература

1. Кузьмина Т.И. Методические основы и критерии экономической оценки технологий ресурсосбережения и защиты окружающей среды (на примере угольной отрасли). Материалы VII межд.науч-практ.конф. «Научное развитие Европы – 2011». Ополе.: Education and Science.- 2011.
2. Кузьмина Т.И. Экономическая оценка технологий переработки углей и эффективность получаемой на их основе продукции. Материалы VI Межд. науч.-прак. конф. «Эффективные инструменты современной науки». Прага: Education and Science.-2010.

References

1. Kuzmina T.I. Metodicheckie osnovy i kriterii ekonomicheskoji otsenki tehnologji resursosberegenjy i zaschity okruzhajuschej sredy (na primere ugolnoj otrasli). Materialy VII mezchd. nauch.-prakt.konf. “Nauchnoe razvitie Evropy-2011”. Opole.: Education and Science.-2011.
2. Kuzmina T.I. Ekonomicheskaja otsenka tehnologji pererabotki uglej I effektivnostj poluchaemoj na ih osnove produkstii. Materialy VI mezchd. nauch.-prakt.konf “Effektivnye instrument sovremennoji nauki”. Praga.: Education and Science.-2010.