Перспективы цветной металлургии. Экологические проблемы черной и цветной металлургии
Что следует сделать, чтобы российская промышленность перестала существовать за счет дешевых энергоресурсов и вышла на новый уровень?
Принято считать, что промышленность в России находится в ужасающем состоянии: заводы стоят, некоторые уже разрушаются, в отрасли царит импорт и иностранный капитал. Общим местом стало высказывание о том, что РФ является исключительно сырьевым экспортером, потому что ничего хоть сколько-нибудь переработанного экспортировать нам просто нечего. Иногда подобные заявления приобретают характер истерии, а подчас и просто становятся предметом политических спекуляций. Меж тем, о конкретных проблемах и способах их решений говорят гораздо реже. Попробуем разобраться, каково настоящее положение в сегодняшней промышленности, и начнем с такой важной отрасли, как металлургия.
Россия – крупный игрок международного рынка металлургии
В настоящее время российские производители занимают устойчивое место на международном рынке производства и торговли металлами. На долю РФ приходится около 10% мирового оборота металла и металлопродукции.
Мы производим:
Более 5% мирового объема стали;
11% алюминия;
21% никеля;
27,7% титана.
Доля занятых трудовых ресурсов в российской металлургии за последние пятнадцать лет выросла в полтора раза, а в структуре доходов от промышленного производства – в 6,5 раз. Доля экспорта, занимаемая металлургической продукцией, выросла с 6% в 1993 году до 20% в 2008.
Черная металлургия была и остается одной из базовых отраслей российской экономики, ориентированной на мировой экспорт, при этом прогнозы экспертов на будущее продолжают оставаться благоприятными. С одной стороны, спрос на металл на рынках Юго-Восточной Азии и Южной Америки постоянно растет. С другой – в развитых странах Европы и Северной Америки металлургия сталкивается с проблемами постоянного повышения стоимости рабочей силы и требований к экологичности предприятий. Во многом именно в связи с этим некоторые металлургические заводы за рубежом просто закрываются. А их место на рынке может занять российский металл.
Своевременная модернизация – залог успеха
Прочное положение российской металлургии связано с тем, что предприятия этой отрасли одними из первых стали модернизировать производственный процесс и повышать его эффективность. В результате модернизации удалось выстроить вертикальные и горизонтальные связи в отрасли, нарастить производство конкурентоспособных товаров, снизить накладные издержки, уменьшить негативное влияние на окружающую среду, занять прочное место на мировом рынке.
Продукция российских металлургов продолжает пользоваться спросом и внутри страны. Уже в 2007 году удалось достичь положения, при котором внутренний спрос стал превышать экспорт. Таким образом, металлургам удалось диверсифицировать спрос на свою продукцию, снизив зависимость от мирового рынка. Основные потребители металлопродукции внутри страны – это топливно-энергетический комплекс и машиностроение.
Проблем много, но они решаемы
Вместе с тем, в отрасли есть и некоторые проблемы, которые значительно тормозят ее развитие. Во-первых, это по-прежнему достаточно низкая емкость внутреннего рынка (т.е. возможный объем реализации товара при определенном уровне цен), а во-вторых, чрезвычайно высокая энергозатратность производства по сравнению со странами-конкурентами.
Трудность модернизации производственных процессов связана, в первую очередь, с тем, что сегодня все технологические процессы жестко привязаны друг к другу. Модернизировать процессы по одному достаточно сложно, затратно и в конечном счете невыгодно. Владельцы предприятий в отсутствие планируемых рисков предпочитают не тратить средства и силы на модернизацию производства, жить сегодняшним днем. Развитие идет лишь за счет второстепенных областей, где частичная модернизация не угрожает поглотить слишком много средств и повлиять на планы получения прибыли.
В связи с этим можно выделить следующие однозначно негативные тенденции в отрасли:
Остающийся достаточно высокий уровень износа основных производственных фондов;
Потенциальный недостаток некоторых видов сырья;
Разрушение процесса воспроизводства запасов сырья и руды, действовавшего в советское время;
Низкий уровень производительности труда;
Повышенные расходы сырья, энергетических и материальных ресурсов для производства единицы продукции, по сравнению с конкурентами из развитых стран;
Низкий уровень внедрения новых технологий на российских предприятиях;
Кадровый голод.
Основная проблема – изношенные производственные фонды
Несмотря на то, что процесс обновления основных производственных фондов идет, его темпы, по признаниям экспертов, совершенно недостаточны. Износ основных фондов, по данным на 2008 год, составляет 43%, что не может не сказываться на производстве. Решить эту проблему достаточно трудно, так как обновление оборудования – это большие траты и временное сокращение объемов прибыли, и не каждый владелец решится на такую долгосрочную инвестицию. Привычка российского частника к быстрой прибыли весьма губительно сказывается на состоянии промышленности.
Проблемой является и общая технологическая отсталость производства: еще три года назад более 18% стали производилось в устаревших мартеновских печах, более 30% стальных заготовок изготавливалось с помощью еще советских агрегатов по прокатке слитков.
По сути, конкурентоспособность отечественной металлопродукции сегодня держится в основном на дешевом сырье, доступных энергоресурсах и невысоких затратах на рабочую силу. Все это, разумеется, является слишком ненадежным преимуществом, которое может быть в любой момент утрачено – например в том случае, если на рынок выйдут производители из стран с намного более дешевой рабочей силой (Южная Азия, Африка, Бразилия и т. п.).
Разумеется, остается и проблема со структурой производства. Доля производства металлопродукции высоких переделов составляет всего 7%, остальное – продукция невысоких и промежуточных переделов. Иными словами, сегодня мы экспортируем болванки и заготовки, которые впоследствии в других странах превращают в продукты с высокой добавочной стоимостью.
Пути решения
Для того чтобы сохранить имеющиеся позиции на мировом и внутреннем рынке металлопродукции, российским предприятиям необходимо ускорить процесс реструктуризации производственных процессов, а для этого нужно перестать цепляться за две вещи: за быструю прибыль и за желание сэкономить на сырье и оплате труда.
Необходимо значительно повысить долю продукции высоких переделов за счет переработки металла на территории страны. Кроме того, необходимо снова наладить эффективные связи между поставщиками сырья и руды и металлургическими заводами, отладив логистику и другие бизнес-процессы.
По мнению экспертов рынка, приведение производства к среднемировым стандартам позволит повысить отдачу от отрасли, как минимум, в 1,6-1,7 раза.
Разумеется, сделать все это силами частных владельцев производств будет нельзя, необходимо самое непосредственное участие государства. Прежде всего, правительству нужно стимулировать модернизацию – как прямыми инвестициями в производство, так и в виде тех или иных налоговых преференций. Параллельно властям следует задуматься о снижении негативных социальных последствий модернизации, в результате которой будут высвобождаться значительные трудовые ресурсы.
В дальнейшем также необходимо задуматься о продолжении геологоразведки и освоении месторождений Восточной Сибири и Дальнего Востока. Через 20-30 лет там должны возникнуть конкурентные современные производства, за счет чего европейская часть страны сможет освободиться от устаревших и слишком затратных производств.
А как вы считаете, что еще необходимо сделать для улучшения ситуации в металлургии?
Главный вопрос для современной России, что следует предпринять, чтобы промышленность выживала не только за счет недорогих энергоресурсов, а вышла на принципиально новый уровень развития.
Многие уверены, что российская промышленность находится в удручающем положении: большинство заводов простаивает, часть помещений сдается под склады для частных компаний, в отрасли главенствует импорт и зарубежные инвестиции. Бытует мнение, что Российской Федерации проще быть экспортером добываемого сырья, чем сфокусировать усилия на собственной переработке и производстве продукции, которую сейчас приходится закупать. Такие высказывания порой носят истерический характер или становятся предметом спекуляций в политике. Какая же судьба ожидает современную промышленность, попробуем вникнуть в суть вопроса. И начнем с важнейшей из отраслей – металлургии.
Российская федерация является крупнейшим участником на международном рынке металлургии . На сегодняшний день Россия удерживает устойчивое место на рынке производства и продажи металлов, на ее долю приходится приблизительно 10% оборота металла и металлоконструкций в мире. Россия производит приблизительно 6% стали, 11% алюминия, 21% никеля и 27,7% титана.
Трудовая занятость, вопреки всему, в российской металлургии увеличилась в полтора раза, прибыль от промышленного производства возросла в 6,5 раз. И все эти изменения произошли за последние пятнадцать лет. К тому же в период с 1993 по 2008 годы доля экспорта металлургической продукции поднялась с 6% до 20%.
Черная металлургия закономерно является базовой отраслью в макроэкономике России . Ориентированная прежде всего на мировой экспорт, она продолжает удерживать прогнозы на будущее в благоприятном русле. Спрос на металл на рынках южной Америки и Юго-Восточной Азии стабильно растет. В странах Европы и Северной Америке металлургия страдает от постоянно растущей стоимости рабочей силы и проблемы экологии вокруг промышленных предприятий. Именно эти обстоятельства приводят к полной или частичной ликвидации металлургических заводов. А удовлетворение спроса на металл может взять на себя российская промышленность.
Вовремя произведенная модернизация может проложить путь к успеху. Российские предприятия одними из немногих начали проводить процесс модернизации и увеличивать эффективность производства, что позволило удержать лидирующие позиции на рынке металлургии. Результатом этих действий стали построения вертикальных и горизонтальных связей отрасли, увеличение производства конкурентоспособной продукции, сокращение накладных издержек, уменьшение уровня загрязнения окружающей среды.
Не уменьшается спрос на отечественную металлургическую продукцию и в пределах России. 2007 год стал переломным моментом, когда внутренний спрос превысил мировой экспорт. Металлургам, наконец, удалось диверсифицировать спрос на собственную продукцию, сократив зависимость от мировых рынков. Машиностроение и топливно-энергетический комплекс являются основными покупателями металлопродукции.
Проблемы существуют, но нет среди них не решаемых . Но, к сожалению, существует ряд проблем в металлургической области, которые замедляют ее рост. Первая проблема – это энергозатратность производства, находящаяся на высоком уровне в сравнении с конкурентами. Вторая проблема – это низкий предполагаемый объем реализации продукции при установленном уровне цен.
Тормозит модернизацию производственных процессов жесткая привязка технологических процессов друг к другу. Модернизация технологических звеньев по отдельности - сложный, затратный, в конце концов, невыгодный процесс. К тому же, управленцы большинства предприятий предпочитают жить сегодняшним днем, не тратя силы и денежные средства на модернизацию, в отсутствии планируемых рисков. Частичная модернизация проходит на предприятиях, где за счет второстепенных областей существует возможность существенно не влиять на получение доходов.
Выделим основные негативные тенденции: высокий уровень износа производственных фондов, значительная нехватка определенных видов сырья, отсутствие процесса воспроизводства запасов руды, производившегося во времена СССР, низкий уровень производительности труда, повышенные расходы энергетических и материальных ресурсов на единицу продукции, невысокий уровень внедрения современных технологий на предприятиях, недостаток квалифицированных кадров.
Изношенность производственных фондов так же тормозит развитие металлургической промышленности. Сказать, что производственные фонды не обновляются, конечно, нельзя, но вот темпы обновления можно назвать катастрофически медленными. На 2008 год износ основных фондов составил 43%, что оказывает пагубное воздействие на производство. Решение этой проблемы выглядит очень трудной, так как обновление производственного оборудования является весьма затратным делом. К тому же это повлечет за собой временное сокращение объемов выпускаемой продукции, следовательно, потерю потенциальной прибыли. Многие из управляющих не готовы на это пойти, от чего страдает вся металлургическая отрасль в целом.
Еще одна проблема, которая подходит к катастрофической черте, – это технологическая отсталость производства. В 2011 году более 18% производимой стали закалялась в устаревших мартеновских печах, более 30% стальных заготовок производились на советских станках по прокатке слитков.
Выходит, что только на дешевизне сырья и невысоких затратах на рабочие ресурсы держится конкурентоспособность российской металлопродукции. Но эти преимущества, которые весьма затруднительно назвать надежными. Преимущество может исчезнуть, если на рынок выйдут производители из стран с более дешевой рабочей силой, таких как Южная Азия, Бразилия или Африка.
Да и сама структура производства далеко не совершенна. Всего 7% приходится на долю металлопродукции высоких переделов, все остальное - металлопродукция промежуточных и низких переделов. Проще говоря, мы отправляем на экспорт заготовки и болванки, которые страны-импортеры доводят до продукции с гораздо более высокой добавочной стоимостью.
Возможные пути выхода из сложившейся ситуации. Для того чтобы отстоять лидирующие позиции на мировом и внутреннем рынках металлургической отрасли, следует не откладывать в долгий ящик процесс реструктуризации производственных процессов. Но идти по данному пути будет невозможно до тех пор, пока российские предприниматели не оставят погоню за длинным рублем и не обуздают желание сэкономить на сырье и достойной оплате труда.
Доля продукции высоких переделов должна быть существенно повышена за счет глубокой переработки металла на территории России. Необходимо вычеркнуть посредников и наладить продуктивные связи между поставщиками сырья и руды и металлургическими предприятиями, довести до совершенства логистику и другие важные бизнес-процессы.
Эксперты считают, что достигнув среднемировых стандартов производства, Россия увеличит отдачу от отрасли минимум в полтора раза. Разумеется, достигнуть этого только усилиями частных владельцев предприятий не представляется возможным. Решающую роль должно сыграть государство. Правительству необходимо простимулировать модернизацию прямыми инвестициями в производство, а также в виде тех или иных налоговых преференций. Властям следует заранее просчитать ситуацию, связанную с негативными социальными последствиями модернизации, так предприятия перестанут нуждаться в значительных трудовых ресурсах.
В перспективе следует дополнительные усилия направить на геологоразведку и освоение месторождений Восточной Сибири и Дальнего Востока, чтобы создать современные и конкурентоспособные производства за пределами европейской части России.
Проблемы и перспективы цветной металлургии: 1.проблемы: Истощение месторождений медных, аллюминевых руд. Отсутствие крупных месторождений марганцевых, хромитовых, титановых и других руд. Производство черных металлов в России, начиная с 1990 г., сократилось на 50% Низкое качество чугуна и стали (из-за того, что большая часть заводов работает на старом оборудовании и старых технологиях). Дороговизна российского металла (цены выше мировых на 20%-40%). Одна из причин этого – монополия заводов-гигантов. Экологическая проблема (металлургия – грязная отрасль). 2. перспективы: Развитие дальневосточной металлургической базы (например, проекта завода Нерюнгри) Применение новых технологий добычи руды, позволяющих меньше загрязнять окружающую среду. Разработаны гео- и биотехнологии добычи руды, которые позволяют сохранять ландшафты. Одно из перспективных направлений в металлургии (особенно в черной металлургии) - это создание автоматизированных мини- заводов, которые работают на металлоломе, меньше загрязняют окружающую среду. Использование вторсырья (металлолом), переплавка которого эффективна. Так, при плавке 1 т металлолома экономится 4 т железной руды, 530т медной руды. Загрязнения атмосферы сокращаются в 7 раз, количество отходов снизится в 16 раз.
Слайд 13 из презентации «Металлургический комплекс» . Размер архива с презентацией 252 КБ.География 9 класс
краткое содержание других презентаций«Характеристика Урала» - Отрасли промышленности. Лесная промышленность. Население. Состав населения. Физико-географическое положение. Уральский экономический район. Водные ресурсы. Химическая промышленность. Металлургия. Экономико-географическое положение. Природные ресурсы района. Положение района. Урал. Машиностроение.
«Электроэнергетика России» - Геотермальные электростанции. Атомные электростанции. Теплоэлектростанции. Почему человечество ищет нетрадиционные источники энергии. Гидроэлектростанции. Факторы размещения. Топливно-энергетический комплекс. Значение, роль и состав электроэнергетики России. Тип ЭС. Электроэнергетика. Мутновская ГеоЭС. Дайте характеристику ТЭС, ГЭС и АЭС. Приливные электростанции. Информацию оформить в виде таблицы.
«Софийский собор в Киеве» - Софийский собор в Киеве. София Киевская стала главным храмом страны. София неоднократно горела, перестраивалась. Мозаики первоначально занимали огромную площадь. Собор Святой Софии (Софийский собор) - храм, построенный в XI веке. Мозаики и фрески Софийского собора были созданы в середине XI века. Мозаика Богоматерь Оранта. Софиевский собор был заложен в 1037 году князем Ярославом Мудрым. Мозаики главного алтаря и главного купола - шедевр искусства.
«История Санкт-Петербурга» - Толщина ледяного панциря достигала более 1 км. Эпоха великого оледенения длилась несколько десятков тысяч лет. Наибольшие проблемы в Петербурге возникали из-за наводнений. Около Ниена начиналась Выборгская дорога - единственная сухопутная связь с метрополией. 1917 год был началом революции. Название было выбрано Петром I в честь святого апостола Петра. Дату заложения крепости принято считать официальной датой рождения города.
«Хозяйство Центрального района России» - Географические и экономические районы России. Способ посадки за компьютером. Состав продукции машиностроения. Дать характеристику хозяйства. Компьютер. Хозяйство Центрального района. Неполадки в работе компьютера. Индустриальная модель экономики. Работа за компьютером. Не прикасайтесь к экрану монитора. Работа по индивидуальным карточкам. Состав предоставляемых услуг в Центральном районе. Будьте внимательны.
«Достопримечательности Санкт-Петербурга» - Памятник А.С. Пушкину. Одна из самых популярных достопримечательностей Петербурга. Египетский мост. Один из самых известных в мире музей России. Второй арктический ледокол, построенный в нашей стране. В 1991 г. возобновлены богослужения, в 2000 г. собор получил статус кафедрального. Михаиловский (Инженерный) замок. Считается старейшим каменным мостом Питера. Музей "Эрмитаж". С колоннады собора открывается замечательный вид на город.
Существует ряд проблем, сдерживающих развитие черной металлургии. К ним относят:
- - не очень высокий спрос на продукцию на внутреннем рынке;
- - повышение цен на энергоносители и логистику;
- - дополнительные финансовые нагрузки за причинение вреда окружающей среде, страховые взносы;
- - отсутствие инвестиционных проектов в малоосвоенных и труднодоступных регионах.
Важнейшей проблемой сырьевой базы черной металлургии является ее удаленность от потребителя. Так, в восточных районах России сосредоточена большая часть топливно-энергетических ресурсов и сырья для металлургического комплекса, а основное потребление их осуществляется в европейской части России, что создает проблемы, связанные с большими транспортными затратами на перевозку топлива и сырья.
70% территории России находится в холодном и очень холодном климате, но количество стали легированной ниобием и ванадием очень мало. В Японии на 1 условную тонну стали расходуется 94 г ниобия, в Германии - 85 г, а в России всего 4 г. Ниобий дает устойчивость к низким температурам и некоторые конструкционные свойства. В России есть белозиминское месторождение ниобия, которое в 70-80х годах начали разрабатывать, но сейчас ниобий поставляется из Бразилии.
Также российская промышленность выпускает мало металлопродукции с защитными покрытиями. Особенно это касается такой продукции как арматура, швеллеры, крепежные изделия. Таким образом снижается их технологическая ценность.
Государство занимается реализацией различных проектов, которые простимулируют потребности внутреннего рынка, не допустят вторичного использования металлопродукции в строительстве, ограничат рост цен на энергоносители для промышленных предприятий, снизят тарифы на страховку, повысят эффективность механизмов торговой защиты, исключат повторное взимание налогов за вредоносное воздействие на окружающую среду. К таким проектам можно отнести увеличение спроса у многих потребителей металлопродукции - строительство, авиа-, авто- и кораблестроение, железнодорожный транспорт.
В развитии черной металлургии главной целью является насыщение внутреннего и мирового рынков требуемыми объемами и качеством металлопродукции и эффективное исполнение государственной политики.
На внутренний рынок поставляется преимущественно готовая продукция, так как покупатели - это отрасли машиностроения, строительство и топливно-энергетический комплекс. В будущем увеличение спроса в России ускорит развитие производства высокотехнологичной металлопродукции. Это приведет к повышению рентабельности и увеличению доходов.
Необходимо решить проблему обостряющейся конкурентной борьбы за иссякающие ресурсы. Рост цен на сырье приведет к необходимости поставок сырья из-за границы, что повлечет рост себестоимости. Так потеряется конкурентное преимущество - низкая цена. Чтобы этого избежать, необходимо возродить геологическую разведку и разработку недр.
Для экономии энергии и сырья необходимо повышать уровень использования вторичного сырья. Это снизит уровень ресурсоемкости металлопроизводственных комплексов.
Для дальнейшего развития черной металлургии необходимо постоянное внесение инноваций и инвестиций, поиск и разработка новых сырьевых баз, увеличение производства высокотехнологичного металлопродукта, снижение негативного воздействия на экологию, вовлечение в отрасль высококвалифицированных специалистов, более широкое использование вторичного сырья.
Также необходимо уменьшить налог с прибыли и направить эти деньги на инновации в производстве, пересмотреть условия финансовой поддержки металлургических предприятий и выдачи долгосрочных кредитов.
Рыночные механизмы экономики не смогут обеспечить комплексную, безотходную переработку сырья. Необходимы высокие затраты на новые разработки и технологии.
Для дальнейшего развития черной металлургии, повышения эффективности разработок месторождений и выплавки, снижения вредного воздействия на окружающую среду необходимо повышать спрос на внутреннем рынке (например, проведением жилищных программ для населения), снизить цены на энергоносители, увеличивать объемы инвестиций, повысить процент производства легированной металлопродукции для холодных регионов, повысить долю вторичного использования металлолома. Также обязательны инновационные технологии по снижению отходов переработки сырья, уменьшению вредных выбросов.
Проблемой является и общая технологическая отсталость производства: еще три года назад более 18% стали производилось в устаревших мартеновских печах, более 30% стальных заготовок изготавливалось с помощью еще советских агрегатов по прокатке слитков.
По сути, конкурентоспособность отечественной металлопродукции сегодня держится в основном на дешевом сырье, доступных энергоресурсах и невысоких затратах на рабочую силу. Все это, разумеется, является слишком ненадежным преимуществом, которое может быть в любой момент утрачено - например в том случае, если на рынок выйдут производители из стран с намного более дешевой рабочей силой.
Введение……………………………………………………………………..…3с. 1.Экологические проблемы цветной металлургии……………………….....5с. 2. Применение комбинированных технологий для экологизации металлургических производств……………………………………………………..…….....7с. 3. Практическое значение экологизации………………………………….….11с. 4. Система оборотного водоснабжения…………………………………...….14с.
Заключение……………………………………………………………………..16с. Список используемой литературы……………………………………………17с.
Введение
В наше время, цветная металлургия относится к числу отраслей с наибольшим выходом промышленных отходов на единицу продукции. При проектировании значительной части действующих предприятий не учитывались требования рационального природопользования и снижения негативного влияния производственной деятельности на среду обитания. Создание экологически безопасных производств, основанных на использовании современных безотходных технологий, связано с огромными капитальными затратами. Выходом из сложившейся ситуации является экологизация существующего промышленного производства путем проведения комплекса мероприятий, включающих совершенствование технологических процессов, повышение эффективности очистки сточных вод и утилизации твердых отходов, внедрение современных автоматизированных средств экомониторинга. В основе всех мероприятий по предотвращению загрязнения окружающей среды лежит контроль, обеспечивающий получение достоверной информации, необходимой для управления природоохранной деятельностью. Использующиеся для экомониторинга физико-химические методы должны отвечать критериям, предъявляемым в данной области анализа: высокая чувствительность, селективность, воспроизводимость, экспрессность, простота пробоподготовки, возможность широкой автоматизации, приемлемая стоимость и т.д. К числу наиболее актуальных и мало разработанных проблем экоаналитики относится приборное и методическое обеспечение контроля техногенных загрязнителей водного и воздушного бассейна. Перспективным направлением повышения эффективности очистки сточных вод является сочетание традиционных реагентных методов с сорбционными технологиями, обеспечивающими снижение концентрации загрязняющих веществ до уровня ПДК. Задача создания малозатратной глубокой очистки промстоков от экотоксикантов является очень сложной и ее решение во многом зависит от правильного выбора сорбента и создания необходимых условий для его эффективного и многократного использования. Применение комбинированных технологий для утилизации многотоннажных токсичных отходов обеспечивает создание производств, отвечающих принципам комплексного использования сырья и экологической безопасности. Разработка комбинированных технологий требует проведения специальных исследований по выбору оптимальных режимных параметров всех использующихся методов переработки отходов, включая производство изделий строительной индустрии. Экологизация флотационных методов обогащения руд направлена на сокращение расхода токсичных реагентов, уменьшение содержания тяжелых металлов в хвостах, снижение водопотребления. Научную и производственную проблему представляет разработка высокоэффективных способов оптимизации автоматического управления флотацией по алгоритмам, полученным при изучении взаимосвязей между параметрами ионного состава и технологическими показателями процесса. Поточное по своей сути гидрометаллургическое производство легко поддается автоматизации на основе контроля параметров ионного состава. Наиболее сложным и во многом не решенным является вопрос создания высокоизбирательных автоматических анализаторов микропримесей в процессе очистки растворов кислого и нейтрального выщелачивания. Сложную и неизученную область в химической экологии представляет моделирование химических трансформаций техногенных загрязнителей в условиях реакционноспособной среды и экомониторинг продуктов химических превращений, связанных с комплексообразованием органических и неорганических веществ лигандной природы с ионами металлов, а также очистка сточных вод цветной металлургии от образующихся координационных соединений. Сочетание современных физико-химических методов с квантово-химическими расчетами позволяет решить перечисленные выше задачи.
1. Экологические проблемы цветной металлургии
Цветная металлургия относится к числу отраслей с наибольшим выходом промышленных отходов на единицу продукции. При проектировании и строительстве значительной части ныне действующих предприятий цветной металлургии не учитывались требования рационального природопользования и снижения негативного воздействия производственной деятельности на среду обитания. В условиях формирования рыночных отношений возможности экологизации промышленного производства существенно сократились. При этом, несмотря на значительное уменьшение объема выпускаемой продукции, ущерб, наносимый предприятиями горно-металлургического комплекса среде обитания, ощутимо возрос.
Основными источниками загрязнения воды, используемой для производства цветных металлов, являются газоочистные сооружения, где при очистке газов образуются высокоминерализованные стоки, а также основные технологические переделы, использующие воду для размыва образующихся отходов и промпродуктов, которые в настоящее время не могут быть утилизированы или вывезены на отвальное поле для захоронения. Другими источниками загрязнения воды являются вспомогательные производства (масло, нефтепродукты) и участки по ремонту и профилактике основного технологического оборудования. Основными методами очистки сточных вод, образующихся на предприятиях первичной цветной металлургии, являются: механическая очистка от взвешенных веществ, деструктивные методы очистки от тяжелых металлов и радиоактивных элементов, термическое разложение гипохлоритных растворов, нейтрализация кислых стоков известковым молоком, а также биологическая и химическая очистка хозбытовых стоков. Анализируя состояние работы природоохранных объектов по обезвреживанию сточных вод подотрасли, необходимо отметить, что функционирующие очистные сооружения и применяемые методы очистки не обеспечивают достаточно эффективную степень очистки нормативно очищенных сточных вод. К настоящему времени в зоне действия рудников, обогатительных фабрик и металлургических заводов отрасли накоплено 5 млрд. т. вскрышных и вмещающих пород, около 1 млрд. т. хвостов обогащения и почти 500 млн.т. металлургических шлаков и шламов. Миллионы тонн вредных веществ выбрасываются в атмосферу и сотни миллионов кубометров сточных вод - в водный бассейн. Ежегодно образуется более 300 млн. т. твердых отходов, а используется не более 20%. Вовлекаются в производство лишь не более 20% вскрышных пород, около 10% отходов обогащения и примерно 40% шлаков. В отвальных хвостах обогащения содержится более 1 млн.т. меди, 1,2 млн.т. цинка, более 700 тыс. т. никеля и 35 тыс. т. кобальта, около 400 тыс. т. молибдена. В отвалах шлаков металлургического производства содержится 1 млн. т. меди и цинка, 400 тыс. т. никеля, 13 тыс. т. олова, 84 тыс. т. свинца. Особо губительное воздействие на окружающую среду предприятий горно-металлургического комплекса наблюдается в горных регионах России и, в частности, в Республике Северная Осетия-Алания (РСО-А), промышленный потенциал которой в значительной степени связан с добычей и переработкой руд цветных металлов. В республике накоплено 3,5 млн. т. промышленных отходов 1 -4 классов опасности, из которых 184 тыс. т. особенно опасных отходов заводов «Электроцинк« и «Победит«. Отходы размещаются на территории предприятий, загрязняя природную среду соединениями ртути, свинца, хрома, фтора. В г. Владикавказе выделяется ареал рассеяния тяжелых металлов площадью 40 км2, в пределах которого содержание металлов в десять раз превышает концентрации в городской черте. Источниками загрязнения почв являются хвостохранилища обогатительных фабрик, питающие регион растворами токсичных ингредиентов, основные из которых цинк и свинец. ПДК превышается: по цинку - в 400 раз, по меди - в 40 раз, по свинцу - в 15 раз, по нитратам - в 250 раз. Один только «Электроцинк« в течение года выбрасывает в атмосферу 560 т взвешенных веществ, 14 т свинца, около 100 т цинка и его соединений, 70 т серной кислоты и 7500 т других веществ. Количество жидких отходов составляет около 1600 т в год. В них содержится: цинка 0,14 т, кобальта 0,24 т, марганца 2 т, железа 0,1 т, меди 0,07 т, молибдена 0,05 т, вольфрама 0,13 т. Содержание ингредиентов превышает ПДК на 2-3 порядка, достигая по некоторым из них сотен. Для снижения негативного влияния производственной деятельности на природную среду необходим комплексный подход, включающий мероприятия, направленные как на усовершенствование основных технологических процессов, так и на обезвреживание и утилизацию текущих и ранее накопленных жидких, твердых и газообразных отходов.
2. Применение комбинированных технологий для экологизации металлургических производств
Целью разработки комбинированных технологий является создание комплекса процессов направленных на экологизацию способов переработки руд цветных металлов, очистки сточных вод, утилизации отходов, создание новых способов и средств контроля загрязнений окружающей среды на базе экспериментальных и теоретических исследований с использованием физико-химических методов, математической статистики и квантовохимических расчетов. Применение комбинированных технологий для утилизации многотоннажных токсичных отходов обеспечивает создание производств, отвечающих принципам комплексного использования сырья и экологической безопасности. Разработка комбинированных технологий требует проведения специальных исследований по выбору оптимальных режимных параметров всех использующихся методов переработки отходов, включая производство изделий строительной индустрии. Экологизация флотационных методов обогащения руд направлена на сокращение расхода токсичных реагентов, уменьшение содержания тяжелых металлов в хвостах, снижение водопотребления. Научную и производственную проблему представляет разработка высокоэффективных способов оптимизации автоматического управления флотацией по алгоритмам, полученным при изучении взаимосвязей между параметрами ионного состава и технологическими показателями процесса. Поточное по своей сути гидрометаллургическое производство легко поддается автоматизации на основе контроля параметров ионного состава. Наиболее сложным и во многом не решенным является вопрос создания высокоизбирательных автоматических анализаторов микропримесей в процессе очистки растворов кислого и нейтрального выщелачивания. Сложную и неизученную область в химической экологии представляет моделирование химических трансформаций техногенных загрязнителей в условиях реакционноспособной среды и экомониторинг продуктов химических превращений, связанных с комплексообразованием органических и неорганических веществ лигандной природы с ионами металлов, а также очистка сточных вод цветной металлургии от образующихся координационных соединений. Сочетание современных физико-химических методов с квантово-химическими расчетами позволяет решить перечисленные выше задачи. Идея заключается в повышении экологической безопасности производства цветных металлов за счет комплексного подхода, включающего разработку новых методов и средств оперативного экомониторинга техногенных загрязнителей окружающей среды, создание высоких технологий обезвреживания жидких и твердых отходов, автоматизацию контроля и управления флотационными и гидрометаллургическими процессами. Для достижения данной цели поставлены следующие конкретные задачи: 1. Экологизация процессов обогащения полиметаллических руд на основе изучения взаимосвязей между ионным составом жидкой фазы пульпы и основными показателями флотации с использованием экспериментально-статистических методов исследований и автоматического регулирования расхода реагентов по параметрам ионного состава. 2. Повышение экологической безопасности и эффективности цинкового производства путем разработки методов и систем автоматического контроля ионов тяжелых цветных и редких металлов в технологических растворах. 3. Разработка методов и средств оперативного физико-химического экомониторинга техногенных загрязнителей окружающей среды и автоматических анализаторов гидрометаллургических растворов и флотационныхпулп. 4. Разработка методик экспресс-анализа пылегазовых выбросов свинцово-цинковой и вольфрамо-молибденовой отрасли.
5. Разработка экологически безопасной технологии очистки промышленных сточных вод от техногенных загрязнителей неорганической и органической природы и продуктов их химических превращений с помощью полимерных фильтрующих материалов ВИОН. 6. Разработка комбинированной флотационно-гидрометаллургической технологии переработки отвальных шламов молибденового производства с извлечением ценных.компонентов и утилизацией обезвреженных отходов в строительные материалы. 7. Моделирование химических превращений (комплексообразования и реакций с переносом электрона) техногенных загрязнителей гетероциклической природы в присутствии ионов металлов и других электроноакцепторных веществ на основе электрохимических, спектральных исследований и квантово-химических расчетов. 8. Обоснование механизма реакций в сточных водах цветной металлургии с участием донорных и акцепторных субстратов, ионов тяжелых цветных металлов и других реакционно-способных веществ по типу гомогенного катализа. 9. Внедрение разработанных методов и средств контроля, технологий очистки сточных вод и переработки отходов в производственную практику предприятий цветной металлургии. При использовании данной технологии применимы физико-химические методы исследований: классическая, переменнотоковая, нормальная (НИП) и дифференциальная импульсная полярография (ДИП) в прямом и инверсионном режимах, циклическая вольтамперометрия (ЦВА), ионометрия, электронная спектроскопия, экспериментально-статистические методы исследований технологических процессов, квантово-химические методы расчетов молекул техногенных загрязнителей лигандной природы и продуктов их взаимодействия с ионами металлов. В систему производства внедряются: - вновь разработанные высокоизбирательные методики автоматического оперативного контроля промышленных сточных вод, пылегазовых выбросов, флотационных пульп и гидрометаллургических растворов; - высокие безотходные технологии очистки промышленных сточных вод и переработки отвальных шламов, предусматривающие извлечение ценных компонентов и утилизацию обезвреженных продуктов; - системы автоматического управления процессами селекции полиметаллических руд, разработанные на основе экспериментально-статистических методов исследований технологических процессов и обеспечивающие повышение экологической безопасности пенной флотации; - вновь разработанные автоматические электрохимические анализаторы промышленных сточных вод и технологических растворов; - теоретическое положения о роли солей тяжелых металлов в химических превращениях техногенных загрязнителей как катализаторов переноса электрона с субстрата лигандной природы на электроноакцепторный реагент. Впервые разработаны легко поддающиеся автоматизации методики избирательного вольтамперометрического контроля промышленных сточных вод и флотационных пульп на содержание минеральных частиц (а.с. №505941), бутилового ксантогената, олеата натрия, сульфид-ионов, меди и цинка в присутствии цианидов (а.с.№ 1070462, №1422123), разновалентных форм мышьяка (пат.РФ №2102736); методики оперативного вольтамперометрического контроля индия, никеля (а.с. №1777065), сурьмы, кобальта (пат. РФ №2216014), перманганат-ионов (пат. РФ №2186379) в растворах сульфата цинка. Используется возможность использования концентраций ионов меди и цинка в жидкой фазе флотационной пульпы в качестве режимных параметров в системах регулирования процессов медно-свинцовой и свинцово-цинковой селекции коллективных концентратов (а.с. №1257910 и №1367244). Создан специализированный комплекс средств пробоотбора и пробоподготовки для автоматических анализаторов ионного состава промышленных сточных вод, пульп и гидрометаллургических растворов (а. с. №1224650, №1265519, №1428981, пат. РФ №2037146). Разработаны экологически безопасные технологии глубокой очистки промстоков цветной металлургии от флотореагентов, ионов тяжелых и редких металлов, координационных соединений с помощью полимерных волокнистых сорбентов и флотационно-гидрометаллургическая технология переработки твердых отходов молибденового производства. Впервые на основе электрохимических, спектроскопических исследований, квантовохимических расчетов обоснован гомогенный катализ в химических трансформациях техногенных загрязнителей лигандной природы в присутствии ионов тяжелых цветных металлов окислителей и других реакционно-способных веществ. Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается комплексным использованием физико-химических, экспериментально-статистических и квантовохимических исследований; высокой сходимостью экспериментальных данных с теоретическими расчетами, результатами лабораторных и промышленных испытаний, высокой эксплуатационной надежностью разработанных методов и средств контроля и управления процессами переработки минерального сырья и очистки сточных вод. Научное значение работ производимых по данной технологии состоит в разработке теоретических основ и методической базы оперативного контроля техногенных загрязнителей окружающей среды, в теоретическом и экспериментальном обосновании методов глубокой сорбционной очистки промстоков от экотоксикантов, в создании эффективных способов управления процессами флотации полиметаллических руд, в прогнозировании химических трансформаций техногенных загрязнителей в промстоках. Научные результаты выполненного исследования могут найти применение в природоохранной деятельности при переработке минерального сырья.
3.Практическое значение экологизации
Основным технологическим процессом переработки руд цветных металлов является пенная флотация. Экологизация флотационных методов обогащения тесно связана с оптимизацией реагентного режима, позволяющей достичь существенного сокращения расхода токсичных реагентов, снижения содержания тяжелых металлов, уменьшения водопотребления и т.д. Важнейшим направлением работ по совершенствованию процессов пенной флотации является управление расходом реагентов по параметрам ионного состава жидкой фазы пульпы. В настоящее время теоретически и экспериментально доказано, что концентрация реагентов в пульпе является наиболее обобщенным (интегральным) показателем состояния флотационного процесса, позволяющим учитывать большинство факторов, влияющих на конечные результаты обогащения рудного сырья. Проведение работ по интенсификации флотационных процессов на основе регулирования реагентным режимом по параметрам ионного состава стало возможным благодаря инструменталлизации и автоматизации контроля отдельных ионных компонентов в сложных по составу водных растворах. Только наличие основанного на современных физико-химических методах анализа приборного парка создает необходимую базу для исследований, направленных на выявление оптимальных диапазонов концентраций реагентов в пульпе и изучения взаимосвязи между параметрами ионного состава и технологическими показателями флотации. Промышленное исследование флотационных процессов на основе активно-пассивных планируемых экспериментов, статистической обработки результатов и математического моделирования позволяет разработать высокоэффективные способы оптимизации режимов управления флотацией руд переменного вещественного состава. Важнейшим экологическим результатом таких работ является резкое сокращение расхода высокотоксичных флотореагентов (ксантогенатов, цианидов, солей тяжелых металлов и т. д.) и снижение до минимума их сброса в водный бассейн.
К числу наиболее прогрессивных и универсальных методов переработки относится гидрометаллургия, значение которой особенно возросло в связи с вовлечением в производство больших объемов техногенного сырья. Универсальность, гибкость, простота аппаратурного оформления, высокая технико-экономическая эффективность гидрометаллургических технологий открывает значительные перспективы их применения для решения задач комплексной переработки разнообразного минерального сырья с минимальным вредным воздействием на окружающую среду. Гидрометаллургические методы легко поддаются автоматизации на основе контроля параметров ионного состава. В частности, успешное проведение процессов кислого и нейтрального выщелачивания перед электролитическим осаждением многих металлов стало возможным благодаря автоматизированному контролю технологических растворов на содержание основных ионных компонентов и микропримесей. Радикальное решение проблем охраны среды от негативного воздействия промышленных объектов возможно при широком применении безотходных и малоотходных технологий. К сожалению, прогнозы развития мировой цветной металлургии не дают оснований надеяться, что в ближайшее время будут найдены принципиально новые методы устранения большого количества отходов. Это вызывает необходимость снижения до минимума вреда, наносимого природной среде жидкими, твердыми и газообразными отходами путем разработки экологически безопасных, высокоэффективных технологий их обезвреживания и утилизации. Основная часть жидких отходов предприятий цветной металлургии представлена различного рода водными растворами (рудничные воды, промышленные сточные воды, условно чистые воды, хозбытовые воды). Наибольший урон окружающей среде наносится при сбросе в открытые водоемы промышленных сточных вод металлургических заводов и рудообогатительных фабрик. Сточные воды предприятий цветной металлургии имеют сложный химический состав и высокую степень загрязнения высокотоксичными веществами, что определяется как разнообразием перерабатываемого сырья, так и многостадийностью производственных процессов и широким ассортиментом применяемых реактивов и материалов. Использующиеся на подавляющем большинстве предприятий отрасли методы реагентной химической очистки промстоков не обеспечивают необходимой степени извлечения многих токсичных компонентов, что приводит к сверхнормативному сбросу токсичных веществ в водный бассейн, а также препятствует внедрению замкнутых схем водооборота. Большой выход сильно загрязненных сточных вод делает технически и экономически нецелесообразным применение для их очистки многих современных физико-химических методов, позволяющих достичь высокой степени извлечения техногенных загрязнителей. Вместе с тем, как показывает опыт, привлечение таких прогрессивных методов, как сорбция и ионный обмен для доизвлечения вредных веществ из прошедших реагентную очистку промстоков может оказаться весьма эффективным. Возможности этого направления работ значительно расширились после появления новых высокоэффективных волокнистых хемосорбентов, обладающих развитой поверхностью, хорошими кинетическими характеристиками, термостойкостью и химической устойчивостью. Наибольший практический интерес для очистки производственных сточных вод представляют отечественные промышленно освоенные нетканые материалы ВИОН, изготовленные на основе модифицированных полиакрилонитрильных (ПАН) волокон. К настоящему времени накоплен определенный опыт работ по использованию ПАН сорбентов ВИОН для очистки промстоков и технологических растворов от загрязняющих веществ различной природы. На основе катионо- и анионо- обменных фильтров ВИОН созданы локальные системы и устройства очистки цеховых сточных вод, бытовые фильтры для очистки питьевой воды и т.д. Практическое значение: 1. Применение разработанных способов и средств контроля сточных и условно чистых вод позволяет повысить эффективность работы очистных сооружений и снизить сброс токсичных веществ в открытые водоемы. 2. Использование вольтамперометрических экспресс анализаторов атмосферного воздуха обеспечивает своевременное обнаружение источников сверхнормативных и несанкционированных выбросов токсичных веществ в воздушный бассейн. 3. Технология очистки промстоков с применением ПАН фильтров позволяет снизить содержание загрязняющих веществ до уровня ПДК, сконцентрировать и извлечь ценные компоненты, исключить образование высокотоксичных неутилизируемых шламов. 4. Экологически безопасная флотационно-гидрометаллургическая технология переработки отвальных шламов обеспечивает снижение безвозвратных потерь молибдена и утилизацию обезвреженных отходов в изделия строительной индустрии. 5. Автоматический контроль и управление флотационными и гидрометаллургическими процессами по параметрам ионного состава приводит к увеличению объема производства цветных металлов при одновременном снижении сброса токсичных веществ в открытые водоемы. Теоретические и методические разработки использованы в практике научно-исследовательской работы СКФ ОНТК «Союз ЦМА», а также в учебном процессе СОГУ. Созданные методики контроля и анализаторы техногенных загрязнителей окружающей среды, системы контроля и управления технологическими процессами очистки сточных вод и гидрометаллургических растворов, флотационного обогащения руд внедрены на заводах «Электроцинк», «Мосэлектрофольга», «Рязцветмет», на обогатительных фабриках и металлургических заводах Алмалыкского, Джезказганского, Лениногорского, Зыряновского, Садонского комбинатов. Технологии сорбционной очистки сточных вод и переработки отвальных шламов успешно испытаны и приняты к внедрению заводом «Победит».
4.Система оборотного водоснабжения
