ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ШЛАМА ПРИ ПОМОЩИ ГИДРОГЕЛЯ

Ряполов Вадим Владимирович

студент кафедры металлургии и металловедения, факультета ММТ СТИ НИТУ МИСиС, РФ, г. Старый Оскол

E-mail:

Русанов Павел Сергеевич

студент кафедры металлургии и металловедения, факультета ММТ СТИ НИТУ МИСиС, РФ, г. Старый Оскол

E-mail: 

Скрипченко Виталий Владимирович

студент кафедры металлургии и металловедения, факультета ММТ СТИ НИТУ МИСиС, РФ, г. Старый Оскол

E-mail: 

Тимофеева Анна Стефановна

научный руководитель, канд. техн. наук, доцент кафедры ММ СТИ НИТУ МИСиС, РФ, г. Старый Оскол

E-mail:

Шлам (от нем. Schlamm — грязь) — отходы продукта, составляющие пылевые и мелочные его части, получаемые в виде осадка при промывке какого-либо рудного материала.

На металлургических предприятиях России образуются миллионы тонн металлургических шламов. Шлам, в основном, образуется в процессе улавливания и осаждения выбросов пыли в металлургическом производстве. Он содержит ценные компоненты,  (прежде всего железо),которое можно вторично использовать. При этом происходит загрязнении атмосферы, почвы и воды.

Если шламы сгущаются до достаточной плотности, то важно еще получить и слив относительно чистый, который можно будет потом использовать вторично. Шлам можно использовать в дальнейшем металлургическом производстве, если содержание влаги в нем снизить до 8 - 10% [1].

В настоящее время имеются различные методы переработки шламов, но практически все они основываются на том, что необходимо прежде всего произвести его обезвоживание. У России технологии переработки шламов разрабатываются на уровне исследовательских работ и полупромышленных испытаний.

При обезвоживании на открытом воздухе увеличивается вынос весьма мелких частиц (размером <10 мкм), которых в шламах содержится до 30 - 40%, что значительно снижает эффективность работы газоочистных установок [2].

Одним из видов обезвоживания металлургического шлама может быть гидрогель. Товарный гидрогель выпускают в виде зёрен или шаровидных гранул размером от 1-15 мм. Основное применение гидрогеля находят при осушке воздуха, углекислого газа, водорода, кислорода, азота, хлора и других промышленных газов.

Способность гидрогеля поглощать значительное количество воды используется для осушки различных жидкостей, в особенности, в том случае, когда обезвоживаемая жидкость плохо растворяет воду (сушка галогенированных жидкостей типа фреон). Гидрогели служат также осушителями при консервации оборудования для предохранения его от коррозии.

Процесс приготовления гидрогеля это радикальная полимеризация гидрофильных мономеров в присутствии, сшивающих агентов; сшивание гидрофильных олигомеров обычными методами синтеза сетчатых полимеров; прививка указанных выше мономеров к прир. полимерам (крахмал, целлюлозу и ее эфиры, декстран, желатин), обеспечивающие образование сетки; химические реакции полимеров, например гидролиз сшитого и (или) привитого полиакрило-нитрила [3,4]. Гидрогель - один из самых первых синтетических сорбентов, нашедших широкое применение в промышленности:

• в медицине для создания контактных линз;
• в эндопротезировании, ожоговой терапии;
• в санитарии как влагопоглащающие средство;
• в средствах личной гигены;
• добавка в почву растений для сокращения частоты полива

Просчитаем экономическую эффективность для предприятия ОАО “ЛГОК”.

Рассмотрим для ОАО «Лебединский ГОК» необходимо обезводить 48тыс. т .шлама в год. Обезвоживать можно только в теплые месяцы. Пусть для обезвоживания шлама емкости будут вмещать по 15 шлама, их 15-все емкости одинаковые. Размер 1*2*2 =4,4(м³), тогда шлама будет в 1 емкости 3400*1*2*2,2=15(т).Одновременно работают 15 емкостей-это225т/сутки, учитывая, что один раз обезвоживание длится 24 часа вместе со вторичной подготовкой использованного геля уже к новому использованию.

Тогда общее время, в течение которых обезводится 48тыс. т шлама, равно 48000:225=213суток: 30= 7 месяцев ( апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь).

Для этого необходимо закупить гидрогеля для 15 емкостей : на каждые 15т шлама требуется 8,75*15=131,25 кг гидрогеля. Стоимость обезвоживания 15т емкости составит 65625 рублей. Учитывая, что 1кг гидрогеля стоит 500рублей то на приобретение будет использовано 984375  руб.Этого количества геля достаточно будет для использования его 140раз, Гидрогель работает гарантированно 170 раз, но учитывая, что с течением времени могут возникнуть потери на производстве гидрогеля (пусть примерно 20 %) геля выйдет из употребления. Введем поправочный коэффициент отношение 213/140=1,52 (коэффициент обновления гидрогеля)

Таким образом, для обезвоживания 48тыс. т шлама необходимо закупить гидрогеля 1968,75*1,52=2992,5кг. Это будет стоить1496250 руб=1496,25 тыс. руб.

Для закупки гидрогеля  при обезвоживании 48 тыс. т в год шлама необходимо затратить 1496,25 тыс. руб. При этом необходимо еще изготовить емкости -15 штук, скребки -15штук данное оборудование изготовляется силами самого предприятия и стоимость оценивается 3млн руб. Таким образом, для реализации проекта предприятие по обезвоживанию затратит 4млн.496тыс. рублей. Срок амортизации оборудования не менее 5 лет.

Общие затраты на обезвоживание  составят 5631,29 тыс. руб.=5,632 млн руб. Дополнительно стоимость проекта 5,673млн. руб.Тогда общие затраты 11,305млн.руб.

Таким образом, за 5 лет предприятием будет использовано5,673+5*5,632=33,833 тыс. рублей, при этом получено будет обезвоженного шлама 48*5=240 тыс. тонн. При содержании железа в шламе 45%, его можно использовать для производства окатышей, 240тыс. т/100*45=108 тыс. т.

Учитывая, что себестоимость 1т рядового концентрата составляет 2000руб за тонну, предприятие получит дополнительный доход равный 2000*108000*0,3=64,8 млн. руб., где коэффициент 0,3 учитывает дополнительную переработку шлама вместе с железорудным материалом (измельчение и флотацию).

Экономическая эффективность метода применения гидрогеля
Проведем сравнение обезвоживания металлургического шлама при помощи геотекстильных мешков ГЕОТУБ и при помощи полимерных гидрогелей(таблица 1). Технология обезвоживания металлургических шламов при помощи гидрогеля не имеет конкурентов, поскольку ему нет аналогов. Ни одно предприятие ранее не использовался  шлам повторно в металлургии, так как влажность его составляла более 40%.

Таблица 1.

Сравнительная характеристика экономической эффективности и конкурентоспособности  способов обезвоживания шлама

Список литературы:

1. Информационный металлургический портал [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://emchezgia.ru/ekologiya/14_Ispolzovanie _shlamov.php (дата обращения: 26.01.16)
2. Отходы металлургического производства [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://act.metal-index.ru/zakon11p2.shtml (дата обращения: 26.01.2016)
3. Портал о химии [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/4056.html (дата обращения: 26.01.2016)
4. Электронная библиотека “eKNIGI”  [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://eknigi.org/nauka_i_ucheba/87387-gidrogel-ego-poluchenie-svojstva-i-primenenie.html (дата обращения: 26.01.2016)