Курсовая работа: Технологический процесс добычи марганцевой руды и влияние на окружающую среду (на прим. Ордженекидзовского ГОКа)
Имея мощный кадровый и технический потенциал, значительные промышленные запасы в технических границах карьеров, открытое акционерное общество "Орджоникидзевский горно-обогатительный комбинат" готово выполнить все задачи согласно требованиям сегодняшнего дня.
На собрании акционеров 19 мая 2006 года Председателем правления ОАО "Орджоникидзевский горно-обогатительный комбинат" избран Сергей Павлович Шуваев, а Владимир Владимирович Постоловский избран председателем Наблюдательного совета.
1.3 Проблемы стоящие перед ОАО "Орджоникидзевском горно-обогатительный комбинатом"
ОАО ”ОГОК” является крупнейшим поставщиком марганцевого концентрата для Никопольского и Запорожского ферросплавных заводов, а также металлургических центров Украины – Днепропетровска, Днепродзержинска, Запорожья, Кривого Рога. Все шахты региона находятся в стадии затухания горных работ, в том числе и вновь запущенная – № 14/15. Очистные работы на шахтах бассейна в подавляющем большинстве ведутся на доработке запасов отдаленных панелей, охранных целиков магистральных выработок, промышленных площадок ранее закрытых ранее шахт и др. Ликвидация шахт ОАО “Орджоникидзевский горно-обогатительный комбинат” осуществляется в следующей очередности: № 1-бис – 2006 г., № 2 – 2010 г., № 3/5 – 2014 г., № 7 2011 г., № 8 – 2010 г., №№ 9/10 и 14/15 – 2016 г. За последние 10 лет производственные мощности шахт не превысили 35% проектных. Существующие темпы закрытия шахт бассейна говорят о возможности стабильной добычи марганцевых руд подземным способом на протяжении еще 5…8 лет. Прирезка запасов карьерных полей к шахтным или изменения балансовых запасов между смежными шахтами не приведет к существенному изменению общей картины по бассейну. Опыт ликвидации шахты № 1-бис раскрыл проблематику и убыточность этого процесса для Марганецкого региона. За 40 лет функционирования шахты № 1-бис было добыто 19,548 млн. т сырой марганцевой руды. В результате исчерпания балансовых запасов в 2006 году шахта была закрыта. Стоимость работ по ликвидации шахты, определены сводным сметным расчетом в ценах 2005 г. и составили 6,9 млн. грн, в том числе налог на добавленную стоимость – 1,2 млн. грн. Наибольшие затраты были связаны с рекультивацией земель, занятых отвалом и промышленной площадкой (11,8%), снятием покрытия автомобильных дорог и промышленной площадки (12,0%), демонтажем сетей и сооружений водоснабжения и канализации (35,8%). В соответствии с данными сводного сметного расчета стоимости ликвидации шахты № 1-бис трудоемкость выполнения работ составляет 331 тыс. чел./часов или 41375 чел./дней. Общая продолжительность выполнения работ составила 3 года, в том числе 1 месяц подготовительных работ.
Численность производственного персонала шахты № 1-бис по состоянию на 01.07.2003 г. составляла 267 человек, в том числе 97 человек ИТР и служащих. Среднемесячная заработная плата одного работника шахты в 2003 году составляла 618,5 грн. Сокращенный персонал трудоустраивался, в основном, на комбинате. 147 человек трудоустроено в цехах комбината на вакантные места в соответствии с квалификацией. По мере завершения ликвидационных работ на шахте реализован перевод сокращенных работников на шахты № 9/10 – 35 человек и № 14/15 – 85 человек. Часть персонала трудоустроилась на других шахтах ОАО “ОРДЖОНИКИДЗЕВСКИЙ ГОРНО-ОБОГАТИТЕЛЬНЫЙ КОМБИНАТ” на вновь созданных рабочих местах, другая часть – на освобожденных рабочих местах за счет увольнений по собственному желанию, ухода на пенсию, в армию, по болезни и др. Ликвидация шахты № 1-бис повлекла за собой как положительные, так и отрицательные изменения в социальной среде. В качестве положительных изменений от ликвидации предприятия осуществляется постепенное восстановление санитарно-гигиеническое состояние окружающей природной среды и соответствующее уменьшение заболеваемости и смертности местного населения. Отрицательным последствием закрытия шахты является ликвидация 267 рабочих мест и соответствующее трудоустройство 147 человек квалифицированных рабочих и 120 человек служащих. Однако в соответствии с графиком закрытия шахт технология перевода трудящихся на новые рабочие места исчерпает себя в течение 2…3 лет. [16,c.22]
При этом, отношение местной общественности к закрытию № 1-бис показало, что 75% опрошенных считают ликвидацию шахты положительным явлением, средством улучшения экологической обстановки в районе (уменьшение выхлопных газов, пыли, шума); 5% опрошенных – против закрытия шахты, так как это приведет к сокращению количества рабочих мест; 20% опрошенных не имеют по данному вопросу своего мнения, либо отказались от ответа. Положительные и отрицательные факты процесса ликвидации шахт ОАО “ОРДЖОНИКИДЗЕВСКИЙ ГОРНО-ОБОГАТИТЕЛЬНЫЙ КОМБИНАТ” не снижают проблематики крупнейшего марганцеворудного региона. Нарастающий социально-экономический кризис одного из крупнейших в мире марганцеворудного региона можно устранить и даже заменить значительным прогрессом за счет поддержания производственных мощностей шахт до и после отработки вскрытых запасов марганцевых руд за счет вовлечения в разработку сопутствующих полезных ископаемых благодаря незначительной реорганизации шахт в период сворачивания горных работ. Отрабатываемый пласт марганцевой руды непосредственно залегает на практически безграничных запасах серых гранитов. Вскрытие одного горизонта по гранитам обеспечит бесперебойную работу каждой шахты комбината еще как минимум на 30…40 лет. Глубина последующего шага вскрытия не превышают 15…20 м с применением камерно-столбовой системы разработки. Затраты на перепрофилирование горных работ, закупки недостающего оборудования и переподготовки персонала в несколько раз меньше затрат на ликвидацию шахты. Ресурсосбережение при добыче сопутствующих полезных ископаемых осуществляется так же за счет перенесения части оборудования на новый горизонт, значительного упрощения технологии горных работ, отсутствия необходимости крепления выработок и значительного уменьшения их протяженности. Невыполнение условия последовательного перенесения горных работ во время их сворачивания на залежи сопутствующих полезных ископаемых ведет к полному закрытию шахт с погашением стволов и ликвидацией инфраструктуры на поверхности. Получаем полную потерю возможности последовательной и как следствие в десятки раз более дешевой добычи. Сопутствующие граниты характеризуются широким спектром физических свойств, которые позволяют использовать их в качестве строительного материала. Высокая прочность, плотность и монолитность структуры совместно с декоративностью открывает широкие возможности по изготовлению малых архитектурных форм (шаров, кубов, цилиндров, различных профилей) облицовочных плит, дорожной плитки, бордюрного тротуарного профиля, щебня, крошки, пудры. «На лицо» широкая палитра строительных материалов для отделки внешних и внутренних интерьеров зданий и сооружений. Это железнодорожные и автомобильные вокзалы, станции метрополитенов и скоростных трамваев, подземных переходов, фойе, вестибюлей, сооружений культурно-спортивного назначения, а также стадионов, больниц, офисов, частных домов и др.
В основу технологического решения поставлена задача усовершенствования известного способа добычи полезных ископаемых, в которой путем введения новых технологических операций и параметров достигается возможность добычи сопутствующего нерудного полезного ископаемого, возможность получения его монолитными блоками заданного формата, обеспечения ресурсосбережения и рационального использования недр. За счет этого получаем долговечные строительно-облицовочные материалы для камнеобрабатывающей промышленности, малых архитектурных форм и строительных материалов по назначению разных сооружений и помещений. В целом исключаются потери на закрытие шахты, а возрастает получение прибыли в процессе последующего развития производства. Задача решается тем, что в известном способе добычи марганцевой руды, который включает вскрытие залежи, подготовку, очистительное выемку, после отработки балансовых запасов основного полезного ископаемого (марганцевая руда) в направлении залежи сопутствующего полезного ископаемого (гранита) углубляют существующие вскрывающие и проводят дополнительные подготовительные, нарезные и очистные выработки. Далее из них формируют соответствующие очистные камеры, в которых почвоуступным забоем осуществляют викалывание монолитных блоков ископаемого, которые по подготовительным и вскрывающим выработках выдают на земную поверхность.
Технология полного извлечения основного рудного полезного ископаемого с помощью столбовой систем разработки без поддержания выработанного пространства влияет на разгрузку от горного давления запасов сопутствующего ископаемого. Сопутствующее нерудное полезное ископаемое залегает на несколько метров глубже и обладает другими физическими свойствами в отличие от основного рудного полезного ископаемого и нуждается в иной технологии добычи. После полной отработки рудного ископаемого в направлении залежи сопутствующего нерудного ископаемого (гранит) углубляют вертикальные стволы, проводят дополнительные подготовительные и очистные выработки, благодаря которым формируют соответствующие очистные камеры. Все подготовительные и очистные выработки проводят в горизонтальной плоскости главного добычного горизонта. Дальше формируют очистное пространство по типу камерно-столбовой системы разработки. В каждом очистном забое осуществляют выкалывание монолитов сопутствующего ископаемого почвоуступным забоем с помощью стандартного бурового и погрузочного оборудований. В процессе очистной выемки ископаемого формируются камерные целики, которые поддерживают выработанное пространство. Подготовительные и очистные выработки проводят за пределами охранительного целика промышленной площадки шахты. Отделение монолитов из массива возможно также и химическим, гидравлическим, огневым, криогенным и буроклиновым способами. С применением буровзрывного способа наиболее дешевым является использование оконтуривающих шпуров с взрыванием колонковых зарядов, благодаря чему в плоскости расположения шпуров образуется трещина. Процесс контурного взрывания характеризуется сниженной энергоемкостью и гладкостеностью отделенных блоков. Выколотый таким образом блок ископаемого имеет заданные размеры, форму и внутреннюю монолитную структуру.
Транспортирование монолитных блоков в пределах очистного пространства осуществляется с помощью рельсового либо автомобильного транспорта. Поднятие монолитов на земную поверхность осуществляется в клетях вертикальных стволов вместе с платформами при помощи канатного подъема. Минимальные затраты на организацию работ по получению блоков заданной формы обеспечивает учет закономерностей расположения трещин в массиве в трех взаимно перпендикулярных плоскостях и рациональное управление этим параметром. Ресурсосбережение во время добычи сопутствующего ископаемого дополнительно осуществляется за счет использования уже существующих вскрывающих выработок, надшахтного комплекса и персонала шахты. С помощью предложенной технологии получаем монолитные блоки ископаемого максимальными размерами 1,5×1,0×1,0 м, которые выставляет камнеобрабатывающая промышленность Украины. Участковая себестоимость отделенного буровзрывным способом монолита таких размеров составляет около $50. При этом общешахтная себестоимость одного монолита будет составлять порядка $65.Перенесение горных работ во время их сворачивания на залежи сопутствующего полезного ископаемого не ведет к полному закрытию шахт с погашением стволов и ликвидацией промышленной площадки на поверхности. Достигается возможность последовательного и как следствие в десятки раз более дешевой добычи сопутствующих ископаемых. Нерудные сопутствующие полезные ископаемые являются кристаллическими породами и характеризуются значительными прочностью, плотностью и монолитной структурой, что позволяет использовать их в качестве строительного материала. Дальнейшее усовершенствование технологии добычи нерудных сопутствующих полезных ископаемых на пологих месторождениях Украины будет касаться рационализации параметров очистных камер, камерных целиков, взаимного расположения очистных камер и подготовительных выработок, форм и размеров очистных забоев и способов выкалывания монолитных блоков из массива.[14,c.34]
Глава 2. Технологический процесс добычи марганцевой руды используемый на ОАО "Орджоникидзевский горно-обогатительный комбинат"
Наиболее чистый марганец получают в промышленности по способу советского электрохимика Р. И. Агладзе (1939) электролизом водных растворов MnSO4 с добавкой (NH4 )2 SO4 при pH = 8,0—8,5. Процесс ведут с анодами из свинца и катодами из титанового сплава АТ-3 или нержавеющей стали. Чешуйки марганец снимают с катодов и, если необходимо, переплавляют. Галогенным процессом, например хлорированием руды Mn, и восстановлением галогенидов получают марганец с суммой примесей около 0,1 %. Менее чистый марганец получают алюминотермией по реакции:
3Мn3 O4 + 8Al = 9Mn + 4Al2 O3 ,
а также электротермией .
Алюминотермия (от алюминий и греч. thérme — теплота), а люминотермический процесс, получение металлов и сплавов восстановлением окислов металлов алюминием. Шихта (из порошкообразных материалов) засыпается в плавильную шахту или тигель и поджигается с помощью запальной смеси. Если при восстановлении выделяется много теплоты, осуществляется внепечная Алюминотермия, без подвода тепла извне, развивается высокая температура (1900—2400°С), процесс протекает с большой скоростью, образующиеся металл и шлак хорошо разделяются. Если теплоты выделяется недостаточно, в шихту вводят подогревающую добавку или проводят плавку в дуговых печах (электропечная Алюминотермия). В Советском Союзе электропечная Алюминотермия широко распространена. Алюминотермия применяют для получения низкоуглеродистых легирующих сплавов трудновосстановимых металлов — титана, ниобия, циркония, бора, хрома и др., для сварки рельсов и деталей стального литья; для получения огнеупора — термиткорунда.[7,c.11]
2.1 Электротермические установки
Электротермия (от электро... и греч. thérme — жар, тепло), прикладная наука о процессах преобразования электрической энергии в тепловую; отрасль электротехники, осуществляющая проектирование, изготовление и эксплуатацию электротермических установок; отрасль энергетики, занимающаяся потреблением электрической энергии для нагрева, плавки или отопления в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве, медицине, военном деле и быту; совокупность электротехнологических процессов с использованием теплового действия электрической энергии в различных отраслях техники (в металлургии — электрометаллургия, в химии — плазмохимия, в машиностроении — высокочастотный нагрев, электротермообработка и т. д.). В Электротермия различают дуговой нагрев, индукционный нагрев, диэлектрический нагрев, электронный нагрев, нагрев по Джоуля—Ленца закону, нагрев в электролите, нагрев излучением оптического квантового генератора (лазера).
Понятие «электротермические установки» (или «электротермическое оборудование») включает электрические печи, плазменные реакторы, электрические нагревательные приборы коммунального и бытового назначения. Применение электрической энергии для теплогенерации обеспечивает: возможность концентрации большой энергии в малых объемах, следствием чего могут быть высокие температуры, недостижимые при других способах теплогенерации; большие скорости и нагрева и компактность электротермических установок; возможность регулирования величины и распределения температуры в рабочем пространстве печи, что позволяет осуществлять равномерный нагрев в больших объёмах изделий (при прямом электронагреве) или избирательный нагрев (под поверхностную закалку, для зонной плавки) и создаёт благоприятные условия для автоматизации теплового и технологического процессов; возможность создания в рабочем пространстве электротермических установок вакуума, что позволяет использовать давление как фактор регулирования технологического процесса (вакуумные или компрессионные электрические печи), применять контролируемые (инертные или защитные) атмосферы для защиты нагреваемых материалов и изделий от вредных воздействий воздуха (и частности, уменьшение угара); отсутствие дымовых газов (продуктов сгорания топлива), что позволяет увеличить коэффициент использования тепла, т. е. кпд электротермических установок, и обусловливает чистоту их рабочего пространства; транспортабельность и простоту подачи электрической энергии (по линиям электропередачи).
Развитие электротермия сдерживают недостатки этого способа теплогенерации: более высокая стоимость эксплуатации электротермических установок но сравнению с другими типами печей; большая стоимость электротермического оборудования в изготовлении, комплектации и эксплуатации, а следовательно, в ряде случаев большие капитальные затраты, и более высокие требования к технической культуре производства, нередко также большой расход дорогих и дефицитных материалов на изготовление электротермического оборудования; меньшие надёжность, долговечность и ремонтопригодность электротермических установок; зависимость работы электротермической установки от режима работы энергосистемы.
Электротермические установки применяют: если технологический процесс нельзя осуществить без Электротермия (в этом случае целесообразность определяется значением получаемой продукции для народного хозяйства); если можно получить продукцию более высокого качества (экономический эффект зависит от того, насколько выгоды от улучшения свойств продукции компенсируют увеличение сё стоимости); если улучшаются условия труда, повышается безопасность обслуживающего персонала; если достигается снижение себестоимости (благодаря более высокой производительности труда) или уменьшение капитальных затрат, включая затраты в смежных отраслях производства.
На долю Электротермия приходится до 15% потребляемой промышленностью электрической энергии. На базе Электротермия созданы и развиваются производства специальных сталей, ферросплавов, цветных и лёгких металлов и сплавов, твёрдых сплавов, редких металлов, карбида кальция, фосфора и других продуктов; осуществляются обработка металлов давлением и термическая обработка; происходит электрификация быта.
Применение. Основной потребитель марганец — чёрная металлургия, расходующая в среднем около 8—9 кг марганец на 1 т выплавляемой стали. Для введения марганец в сталь применяют чаще всего его сплавы с железом — ферромарганец (70—80 % марганец, 0,5—7,0 % углерода, остальное железо и примеси). Выплавляют его в доменных и электрических печах.[4,c.26]
2.2 Производство ферросплавов
Ферросплавы, полупродукты металлургического производства – сплавы железа с кремнием, марганцем, хромом и др. элементами, используемые при выплавке стали (для раскисления и легирования жидкого металла, связывания вредных примесей, придания металлу требуемой структуры и свойств), а также при получении других ферросплавы (т. н. передельные ферросплавы). К ферросплавам условно относят некоторые сплавы, содержащие железо лишь в виде примесей (например, силикомарганец, силикокальций) и, кроме того, некоторые металлы и неметаллы в технически чистом виде (металлический марганец, металлический хром, кристаллический кремний). Т. н. комплексные ферросплавы содержат несколько компонентов. Восстановление окислов ведущего элемента ферросплавы (Mn, Cr и др.) углеродом в присутствии железа протекает при более низкой температуре, быстрее, полнее и с меньшими энергетическими затратами. Температура плавления ферросплавы, за редким исключением, ниже температуры плавления чистого металла; это облегчает его растворение при введении в жидкую сталь, приводит к уменьшению угара ведущего элемента. Стоимость элемента в ферросплавы ниже, чем в технически чистом металле. Стандартное содержание компонентов в ферросплавы обусловлено химическим составом сырья, условиями выплавки ферросплавы и введения их в жидкую сталь.
Высокоуглеродистый ферромарганец служит для раскисления и десульфурации стали; средне- и малоуглеродистый — для легирования стали. Малолегированная конструкционная и рельсовая сталь содержит 0,9—1,6 % Mn; высоколегированная, очень износоустойчивая сталь с 15 % Mn и 1,25 % C (изобретена английским металлургом Р. Гейрилдом в 1883) была одной из первых легированных сталей. В СССР производится безникелевая нержавеющая сталь, содержащая 14 % Cr и 15 % Mn.
Ферромарганец, ферросплав, основной компоненты которого железо и марганец. Углеродистый ферросплавы, содержащий 75–79% Mn, до 7% С (остальное Fe и примеси), получают в руднотермических или доменных печах из марганцевого концентрата. Средне- и малоуглеродистый (рафинированный) ферросплавы, содержащий 86–89% Mn, до 1,5 и до 0,5% С (соответственно), получают в руднотермических печах силикотермическим способом из силикомарганца, марганцевых концентратов и низкофосфористого марганцевого шлака. ферросплавы применяют для раскисления и легирования стали. Наряду с ферросплавы выпускается металлический марганец, получаемый электротермическим или электролитическим способом. Азотированный (около 6% N) рафинированный ферросплавы или металлический марганец получают выдерживанием порошков в атмосфере азота при 900 °С.
Силикомарганец ферросплав основные компоненты которого — кремний имарганец; выплавляется в рудно-термических печах углевосстановительным процессом. Силикомарганец с 10—26% Si (остальное Mn, Fe и примеси), получаемый из марганцевой руды, марганцевого шлака и кварцита, используется при выплавке стали как раскислитель и легирующая присадка, а также для выплавки ферромарганца с пониженным содержанием углерода силикотермическим процессом. Силикомарганцем с 28—30% Si (сырьём для которого служит специально получаемый высокомарганцевый низкофосфористый шлак) применяется в производстве металлического марганца.
Глава 3. Влияние ОАО "Орджоникидзевского горно-обогатительный комбината" на окружающую среду
3.1 Общее воздействие ОАО "Орджоникидзевского горно-обогатительный комбината" на окружающую среду
Город Орджоникидзе расположен на юго-востоке Украины в пределах южной части Днепропетровской области, является городом областного подчинения. Территория в пределах городской черты составляет 2575 га, в том числе под жилой застройкой 302 га, лесными насаждениями 245 га, парками, скверами и т.п. 116 га, водоемами 13 га. Территория промзастройки города занимает 488 га, отработанные, нарушенные земли 53 га.
В административных границах города проходит электрофицированная железнодорожная магистраль Кривой Рог - Запорожье, а также автомобильная дорога Кировоград - Запорожье. В территориальном подчинении города расположено 18 основных предприятий являющихся потенциальными загрязнителями окружающей природной среды. Население города Орджоникидзе составляет 52 тыс. человек.
Динамика выбросов загрязняющих веществ в атмосферу за 2004-2008 годы представлена в таблице : [табл. 3.1]
|
Табл. 3.1 Загрязнение воздушного бассейна города. | |||||||
| тыс. тонн | |||||||
|