Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ теории и практики применения технологических схем добычи минерального сырья для производства цемента 10
1.1 Анализ практики существующих технологических схем добычи минерального сырья для производства цемента 10
1.2 Краткий обзор методов горно-геометрического анализа карьерного поля . 20
1.3 Анализ теории обоснования параметров, существующих технологических схем добычи и переработки минерального сырья для производства цемента 25
1.4 Краткая горно-геологическая характеристика Новороссийского месторождения мергелей и состояние горных работ 28
1.5 Анализ влияния существующих технологических схем добычи, переработки и использования конечного продукта на экологию и организм человека 32
Выводы 35
ГЛАВА 2. Разработка технологической схемы добычи с учетом переработки минерального сырья для производства цемента 36
2.1 Определение рациональной последовательности отработки минерального сырья в плане 36
2.2 Обоснование рационального направления углубки на основе трапециевидно-блочной модели новороссийского месторождения мергеля 47
2.3 Обоснование рациональных параметров элементов технологической схемы добычи минерального сырья для производства цемента 52
Выводы 56
ГЛАВА 3. Обоснование критериев оценки эффективно сти технологических схем добычи минерального сырья с учетом производства цемента 57
3.1 Анализ существующих критериев для оценки эффективности технологических схем разработки и переработки минерального сырья для производства цемента 57
3.2 Особенности определения критерия оценки эффективности технологических схем добычи применительно к разработке мергеля во взаимосвязи со смежными горными и перерабатывающими предприятиями для производства цемента 59
3.3 Методические основы оценки технологических схем разработки месторождений, представленных телами полезного ископаемого разного качества 65
3.4 Учет ущерба от горных работ и процессов переработки окружающей среде 70
3.5 Обоснование экономической эффективности применения способа снижения вредных примесей в цементе с учетом применения технологической схемы добычи и переработки мергеля 74
Выводы 82
ГЛАВА 4. Оценка технологических схем добычи и параметров горных работ на карьерах с учетом производства цемента 83
4.1 Экономико-математическая модель оценки технологической схемы добычи минерального сырья с позиции системы карьер - смежные горные предприятия - производство цемента 83
4.2 Экономико-математическая модель оценки технологической схемы добычи мергеля с учетом селективной разработки тел полезного ископаемого, работы смежных карьеров и получения конечного продукта 90
4.3 Методические основы оптимизации параметров технологической схемы добычи для рационального направления развития горных работ, обеспечивающего необходимое качество цемента 94
4.4 Определение экономической эффективности для группы горных предприятий при новой технологической схеме добычи и переработки мергеля для производства цемента 105
4.5 Оценка экономической эффективности разработанного варианта технологической схемы добычи минерального сырья 112
Выводы 119
Заключение 120
Список литературы
- Краткий обзор методов горно-геометрического анализа карьерного поля
- Обоснование рационального направления углубки на основе трапециевидно-блочной модели новороссийского месторождения мергеля
- Особенности определения критерия оценки эффективности технологических схем добычи применительно к разработке мергеля во взаимосвязи со смежными горными и перерабатывающими предприятиями для производства цемента
- Экономико-математическая модель оценки технологической схемы добычи мергеля с учетом селективной разработки тел полезного ископаемого, работы смежных карьеров и получения конечного продукта
Введение к работе
Актуальность темы. Повышение эффективности работы горных предприятий промстройматериалов диктует новые требования к решению задач, связанных с разработкой технологических схем добычи и обоснованием параметров элементов систем разработки с учетом выпуска готовой продукции (в частном случае - цемента). Промышленные стандарты предъявляют жесткие требования к качеству конечного продукта, сырьевая основа которого существенно влияет на строительное качество цемента. Так на карьерах, разрабатывающих минеральное сырье для производства цемента, вовлекают в эксплуатацию мергели, имеющие различный состав породообразующих эле-ментов как полезных, так и вредных. Отсутствие специальных ГОСТов на минеральное сырье требует определенного соотношения величины содержания основных компонентов (А120з, CaCOj) в составе клинкера, на основе которого изготавливают портландцемент и его разновидности. В том случае, когда состав сырья не обеспечивает получение требуемых значений силикатного и глиноземного модулей, в сырьевую смесь вводят корректирующие добавки (опока, железосодержащие огарки, трепел), добываемые на смежных горных предприятиях.
Неравномерный характер распределения породообразующих элементов в запасах месторождения, влияющий на качественные характеристики мергеля и необходимость концентрации горных работ на благоприятных для разработки запасах определяют требования к обоснованию направления и порядка перемещения фронта работ уступов в плане, направления углубки и параметров добычной заходки. Поэтому разработка методов обоснования параметров и технологических схем добычи минерального сырья для производства цемента с учетом требований стандартов к качеству и допустимому содержанию вредных примесей в конечном продукте, а также охраны окружающей среды является актуальной задачей.
Цель работы - разработать технологическую схему добычи, обеспечивающую управление качеством минерального сырья, повышение эффектив- ности работы группы смежных горных предприятий и охрану окружающей среды при производстве цемента.
Идея работы заключается в использовании взаимосвязи характера распределения породообразующих элементов в теле полезного ископаемого и параметров элементов системы разработки при определении рационального направления развития горных работ.
В соответствии с поставленной целью в диссертации решались следующие основные научные задачи: анализ теории и практики разработки минерального сырья во взаимосвязи с перерабатывающими предприятиями при производстве цемента, обоснование критериев оценки, учитывающих специфику промышленности по добыче и переработке минерального сырья в совокупности со смежными горными предприятиями, участвующими в производстве цемента, обоснование технологической схемы добычи минерального сырья с учетом пространственного распределения породообразующих элементов в запасах месторождения мергеля, разработка экономико-математической модели оценки технологических схем добычи с учетом формирования качества минерального сырья, разработка применительно к конкретным горно-геологическим и горнотехническим условиям рекомендаций по оптимизации параметров технологической схемы добычи мергеля, и снижению уровня содержания вредных компонентов в цементе.
Методы исследований. Применен комплекс методов исследований, включающий анализ теории и практики разработки месторождений минерального сырья для производства цемента, технико-экономических показателей работы карьера, полноты использования недр и добытой горной массы, методы статистической обработки данных, экономико-математическое моделирование, технико-экономические расчеты по сравнительной оценке вариантов предлагаемых технологических решений с применяемыми на практике, а также опытно-промышленную проверку на производстве,
7 Защищаемые научные положения:
Выбор рационального направления развития горных работ при добыче минерального сырья для производства цемента необходимо осуществлять на основе трапециевидно-блочной геолого-промышленной модели месторождения, содержание которой определяется совокупностью взаимосвязей распределения породообразующих элементов в теле полезного ископаемого и параметров элементов добычной заходки,
Обоснование параметров элементов добычной заходки необходимо осуществлять с учетом влияния контура крайних заходок тела полезного ископаемого и высоты уступа на качество добываемого минерального сырья для производства цемента.
Оценку технологических схем добычи мергеля необходимо осуществлять с учетом взаимосвязи ценности добываемого минерального сырья и параметров добычной заходки от направления развития фронта горных работ в пространстве на основе разработанной экономико-математической модели системы карьер - смежное горное предприятие - производство цемента.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается анализом представительного объема статистических данных, а также фактических технико-экономических показателей работы горнодобывающих предприятий (ОАО «Новоросцемеят»), применением метода проектирования «системотехника» положительными результатами сравнения расчетных данных с фактическими.
Научная новизна работы состоит в том, что установлена зависимость извлекаемой ценности добываемого мергеля от содержания в нем основных породообразующих элементов (СаС03, А1203, СгОзШ) для производства цемента, разработан метод определения рационального направления развития горных работ на основе трапециевидно-блочной модели, отличающийся учетом взаимосвязи пространственного распределения породообразующих эле-
8 ментов в теле полезного ископаемого и параметров элементов добычной заходки; - установлена зависимость рациональных параметров элементов добычной заходки от характера распределения вредных элементов в теле полезного ископаемого, - разработанная экономико-математическая модель оценки технологических схем добычи минерального сырья, отличается от известных тем, что учитывает формирование извлекаемой ценности мергеля по комплексу породообразующих элементов и параметров добычной заходки, взаимосвязь подсистем карьер, смежное горное предприятие, производство цемента и ущерб окружающей среде;
Практическое значение работы заключается в разработке метода определения рационального направления развития горных работ и обосновании технологической схемы добычи минерального сырья для производства цемента в системе карьер - смежное горное предприятие - производство цемента, обеспечивающих повышение эффективности эксплуатации карьеров и перерабатывающих сырье предприятий и снижение ущерба окружающей среде.
Реализация работы. Исследования проводились в соответствии с госбюджетной тематикой №3.05 «Разработка научных основ поиска, разведки, оценки и разработки месторождений с учетом взаимосвязи и взаимодействия» и научным направлением "Разработка научных основ и способов ресурсосберегающей и экологически чистой технологии добычи полезных ископаемых". Решен ряд задач по оптимизации параметров технологической схемы разработки с учетом формирования качества добываемого сырья. Результаты исследований приняты для использования на карьерах ОАО "Новорос-цемент", а также используются в учебном процессе в Южно-Российском государственном техническом университете (НПИ).
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались на международной научной конференции «Проблемы геологии, геоэкологии и минерагении юга России и Кавказа» (Новочеркасск, 2006
9 г), на международной научно-практической конференции «Моделирование, Теория, методы и средства» (Новочеркасск, 2005), на научно-методическом семинаре (СКГМИ (ГТУ) Владикавказ, 2006 г.), на научно-технических конференциях ЮРГТУ (НТТИ), (Новочеркасск, 2004 - 2006 гг.), а также на техсо-ветах горного предприятии ОАО "Новоросцемент" ц/з "Пролетарий".
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 155 наименований, изложена на 135 страницах машинописного текста.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ.
Краткий обзор методов горно-геометрического анализа карьерного поля
Карьер как геометрическое тело развивается во времени и пространстве по мере отработки месторождения. Глубина карьера, его контуры и объем систематически увеличиваются. Рабочая зона карьера, в которой производится выемка пустых пород и полезного ископаемого, формируется и перемещается в пространстве в соответствии с принятыми способами вскрытия, системой разработки и направлением развития горных работ. Формирование рабочей зоны карьера, изменение ее размеров, направление и скорость ее перемещения во многом определяют интенсивность и эффективность разработки месторождения. Поэтому необходимо, прежде всего, провести горно-геометрический анализ карьерного поля с целью установления оптимального варианта формирования рабочей зоны карьера.
Теоретические основы анализа развития рабочей зоны карьера разработаны В.В. Ржевским [97] и А.И. Арсентьевым [9].
Горно-геометрический анализ карьерного поля по методу А.И. Арсентьева предполагает следующий порядок выполнения работ.
1. На плане нижнего горизонта вычерчивают въездную и разрезную траншеи, что соответствует первоначальной линии фронта работ.
2. На плане следующего верхнего горизонта должны быть показаны контуры въездной и разрезной траншеи, обеспечивающие подготовку этого горизонта, а также линия фронта работ, которая обеспечивает подготовку нижнего горизонта.
3. На плане следующего верхнего горизонта наносятся линии фронта работ, обеспечивающие его подготовку и возможность подготовки следующего горизонта.
Аналогично наносят линии фронта работ на все остальные погоризонт-ные планы. Таким образом, каждый погоризонтный план оказывается разбитым на участки, обозначенные отметками тех горизонтов, для подготовки которых необходимо отработать эти участки иа данном горизонте. Площади всех участков на каждом погоризонтном плане с разделением по видам вскрышных пород и сортам полезного ископаемого замеряют планиметром.
В результате построений и расчетов объемов составляется таблица распределения объемов вскрыши и руды по горизонтам и этапам разработки для горно-геометрического анализа сложноструктурных многокомпонентных месторождений.
Горно-геометрический анализ карьерного поля для горизонтальных и наклонных залежей по методу В.В. Ржевского предполагает следующий порядок выполнения работ.
1. Согласно принятому направлению развития горных работ карьерное поле разбивается серией параллельных линий, которые фиксируют этапы работ. Число линий в простых условиях равно 6 - 8. в сложных условиях число линий равно 10 - 15 и более. Линии проводят через одинаковый интервал.
2. Фронт работ на каждой линии разделяют на участки одинаковой длины. В середине каждого участка, пользуясь отметками изомощности, проставляют значения мощности вскрыши и полезного ископаемого. Для каждого этапа эти значения соответственно суммируются, умножаются на длину участка и линейный масштаб. Полученные произведения откладываются в виде ординат полезного ископаемого и вскрыши на графике. Разделив средние для каждого этапа ординаты вскрыши на соответствующие ординаты полезного ископаемого, получим значения текущего коэффициента вскрыши.
Горно-геометрический анализ карьерного на поперечных сечениях поля по методу В.В. Ржевского.
Площадь любой фигуры, заключенной в границах двух параллельных линии, может рассчитываться как площадь трапеции. Так как при разработке наклонных и крутых залежей выделяются горизонтальные слои, то площадь вскрыши и полезного ископаемого, заключенную на поперечном сечении между двумя смежными положениями рабочих бортов карьера, можно определить как сумму трапеций. В связи с этим метод геометрического анализа назван методом трапеций. Порядок выполнения работ следующий.
1. Определяется ширина разрезной траншеи по низу и в соответствии с принятой схемой вскрытия и порядком развития горных работ выбирается ее местоположение для каждого этапа. 2. Для каждого этапа проводятся линии откосов рабочих бортов со стороны висячего и лежачего боков залежи до встречи с поверхностью или с конечным контуром карьера.
3. Посредине между каждыми двумя смежными положениями рабочих бортов проводят средние линии.
4. На том же или на другом листе проводится вертикальная ось, на которую переносятся отметки подошвы разрезных траншей по каждому этапу.
5. Суммируют все горизонтальные отрезки между границами этапа. Полученная сумма является ординатой горной массы для данного этапа.
6. Аналогично суммированием всех отрезков средних линий горизонтов, находящихся в пределах залежей на данном этапе, определяются ординаты полезного ископаемого.
7. Строится график горной массы и полезного ископаемого путем соединения конечных точек соответствующих ординат.
Для построения сводного графика извлекаемых объемов горной массы по простиранию карьера рассматривается несколько сечений.
Как отмечает в своей работе К.Н. Трубецкой, Г.Л. Краснянский, В.В. Хронин [122] определение рациональной последовательности отработки запасов сводится к определению направления развития горных работ в карьерном поле, обеспечивающего предельную стабильность качества полезного ископаемого в объемах, прирезаемых за элементарный этап горных работ.
Этому условию отвечает критерий Х2 ґ аіґ ач min, (1-2.1) где і = 1, 2, 3, ..., n - число элементарных этапов горных работ; f = 1,2, 3, ..., m - число компонентов, учитываемых при формировании качества полезного ископаемого; Sf - значимость единичного показателя качества полезного ископаемого af по f-му компоненту в объеме, извлекаемом за і-й элементарный этап горных работ, доли ед., af -среднее содержание f-ro компонента, За элементарный этап горных работ принимается этап, по объему и времени отработки соизмеримый с годовым объемом добычи карьера. В идеальном случае этот этап, контурами которого ограничен объем полезного ископаемого, равный годовой добыче карьера. Выделить большое количество этих этапов при соблюдении закономерностей развития горных работ весьма сложно. Поэтому за элементарный этап горных работ может быть принят этап горных работ, выполняемых за цикл углубки карьера (вскрытие и подготовка к эксплуатации очередного уступа). Направление развития горных работ по критерию (1,2.1) может быть определен по методу А.И. Арсентьева.
В рассмотренных методах горно-геометрического анализа карьерного поля не находят достаточное отражение такие вопросы как формирование направление перемещения горных работ в пространстве, в зависимости от комплексности минерального сырья, интеграция параметров элементов системы отработки и качества добываемого полезного ископаемого на карьерах промстройматериалов и в частном случае для производства цемента.
Обоснование рационального направления углубки на основе трапециевидно-блочной модели новороссийского месторождения мергеля
Трудности, возникающие при обосновании режима горных работ по многим вариантам направления понижения горных работ, часто вязаны с интеграцией параметров, имеющих различную, пространственно несовпадающую локализацию. Такими параметрами являются высота уступа, ширина за-ходки, контуры крайних заходок, пространственное распределение породообразующих элементов в телах полезного ископаемого. Трапециевидно-блочная модель месторождения мергеля позволяет производить их дифференцированную оценку по заранее заданным параметрам или анализ их распределения по комплексу параметров.
Для обоснования рационального направления углубки необходимо установить зависимость содержания комплекса основных компонентов в мергеле (СгОз"1, А1203) от содержания СаС03. Корреляционная зависимость содержания породообразующих элементов в теле полезного ископаемого от величины содержания СаСОз в мергеле показана на рис 2.2.1. Информация о распределении породообразующих элементов в телах полезного ископаемого и интеграция параметров технологической схемы добычи и ценности минерального сырья определяет направление развития фронта работ в пространстве.
Для обоснования рациональной последовательности отработки тел полезного ископаемого разработан метод определения направления углубки на основе трапециевидно-блочной геолого-промышленной модели месторождения, который позволяет производить интегрированную оценку ценности сырья и параметров технологической схемы добычи мергеля. Основным элементом модели является ячейка с поперечным сечением в виде трапеции. Трапециевидную форму ячейке придают высота уступа и угол залегания тела мергеля с учетом вмещающих породных прослоек [47].
На основании корреляционно-регрессионного анализа для каждой трапециевидной ячейке рассчитывают содержание СаСОз, СгОз"1 и АІ203 в мергеле по трем и более скважинам, расположенным внутри элементарного трапециевидного блока.
Основным элементом системы отработки является выемочная заход-ка, характеризуемая шириной, контурами крайних заходок, высотой уступа. Информация о распределении содержания комплекса компонентов (СаС03, СгОз и А120з) в мергеле при трапециевидно-блочной модели представлена нарис. 2.2.2.
Для обоснования рациональных параметров (высота уступа, ширина за-ходки) с учетом понижения фронта горных работ и пространственным распределением содержания вредных компонентов (СгОд111) в мергеле необходимо установить зависимости высоты уступа и ширины заходки в забое мергеля от содержания вредных компонентов в примешиваемых породах.
Так как тела полезного ископаемого (мергеля) имеют разную величину содержания породообразующих элементов и горизонтальную мощность от 10 до 70 метров, то главным условием при обосновании контура крайних захо-док и высоты уступа является величина примешиваемых запасов с высоким содержанием вредных примесей (СгО/1).
Содержание в исходной горной массе вредных примесей р является главным условием при обосновании контуров крайних заходок и высоты добычного уступа. Для условий новороссийских карьеров мергеля принимаем р 0,2 по массе добытого минерального сырья (рис. 2.3.1).
Snі и Sn2 - площадь сечения примешиваемого полезного ископаемого с высоким содержанием хрома третьей валентности в крайних заходках при базовом варианте, м ; S,( -площадь сечения добываемых (промышленных) запасов, м ; S\,i и S r,2 - площадь сечения примешиваемого полезного ископаемого с высоким содержанием хрома третьей валентности в крайних заходках при новом варианте, м"; у - угол падения залежи мергеля, град; а - угол откоса лежачего бока рабочего уступа, град.; а - угол откоса висячего бока рабочего уступа, град.; Аь Аг, А5, А6 - значение ширины заходок примешиваемых пород с высоким содержанием хроматов соответственно со стороны лежачего и висячего боков. А3 и А7 - значение ширины первых заходок при базовом и новом вариантах, Мд и Мг, - ширина блока отработки по дну и верху заходки, м; Н и Hi - высота уступа при базовом и новом варианте, м.
Первая выемочная заходка при базовом варианте имеет поперечное сечение в виде трапеции с основанием Аз и площадью сечения S] при высоте уступа Нь последняя заходка на контакте с породами висячего бока имеет сечение в форме параллелограмма с основанием А5 и площадью сечения S2 при высоте добычного уступа Hi. Объем примешиваемых пород с высоким содержанием хрома третьей валентности имеет вид призмы с основанием А] и площадью сечения S при базовом варианте с высотой породной призмы а, лежачего бока и углом падения у. Объем примешиваемых пород со стороны висячего бока имеет вид призмы с основанием Aj и высотой породной призмы а ь При реализации цемента на миро вом рынке к нему предъявляются требования мировых стандартов, а именно TRGS 613 [4], который регламентирует содержание шестивалентного хрома в цементной продукции в размере 20 г/т. При несоблюдении требования стандарта на цементную продукцию налагаются штрафы. Таким образом, содержание в ис ходной горной массе вредных примесей и. является главным условием при обос новании контуров крайних заходок и высоты добычного уступа. Для условий но вороссийских карьеров мергеля принимаем ц. = 0,2 по массе. ф Показателем качественных потерь для принятого порядка разработки примем коэффициент разубоживания Pe = (Sn] + 2)fSn, (2.3.1) PH = (S,ni + S n2)/SA (2.3.2) где Sr,i и Sn2 - площадь сечения примешиваемого полезного ископаемого с высоким содержанием хрома третьей валентности в крайних заходках при базовом варианте, м2; 8Д - площадь сечения добываемых (промышленных) запасов, м2; S n] и S ll2 - площадь сечения примешиваемого полезного ископаемого с высоким содержанием хрома третьей валентности в крайних заходках при новом варианте, м2, Из рис. 2.1.9 разубоживание породами лежачего бока S O MI/. A,2, (2.3.3) Разубоживание породами висячего бока Sn2 = 0,5-2 A52, (2.3.4) fi = l/(ctgY-ctga), (2.3.5) у2 = 1 / (ctg у + ctg a), (2.3.6) Бд = (Mn + hctg a)h. (2.3.7) где у - угол падения залежи мергеля, град; a - угол откоса рабочего уступа; А; и А5 - значение ширины заходок примешиваемых пород с высоким содержанием хроматов соответственно со стороны лежачего и висячего боков.
Особенности определения критерия оценки эффективности технологических схем добычи применительно к разработке мергеля во взаимосвязи со смежными горными и перерабатывающими предприятиями для производства цемента
Новый экономический курс, сложившийся в стране диктует новые требования к решению задач, связанных с применением технологических схем добычи и переработки минерального сырья с учетом выпуска цемента. Обычно применявшиеся критерии для определения производственной мощности карьера, оценки месторождений, выбора и оценки систем разработки, сравнения технологических схем добычи и переработки, оптимизации потерь и разубоживания и многих других задач в какой-то мере обеспечивали их решение. Однако, существенное изменение требований, предъявляемых к качеству продукции, объемам ее выпуска и реализации, интенсивности отработки месторождений минерального сырья, увеличения производственных мощностей не только карьеров, но и перерабатывающих предприятий предполагает необходимость учитывать всю сумму комплекса показателей, которая характеризует экономичность любого варианта по сравнению с базовым не только в сфере разработки и переработки минерального сырья, но и в сфере потребления готовой продукции.
Рассматривая решение задач разработки месторождений с позиции экономических интересов горных и перерабатывающих предприятий в совокупности, критерием оценки технологических решений и определения параметров карьера совместно с перерабатывающим предприятием может быть принята сумма дисконтированной прибыли, которая будет получена в течение какого-то расчетного срока (в частности, периода отработки всего месторождения) за вычетом капитальных вложений на строительство карьера и перерабатывающего предприятия, поддержание их производственных мощностей с учетом процентной ставки на кредит для выполнения капитальных работ и времени выполнения этих работ, которая применительно к условиям вновь строящихся предприятий в случае, если за начало отчета времени принять начало эксплуатации, т.е. после окончания строительства, определится по следующей формуле (руб) сумма годовой прибыли в t-й год работы горного предприятия с учетом переработки, руб/год; tc и tp - срок строительства и расчетный срок эксплуатации карьера, лет; At - производственная мощность горного предприятия в t-й год, т/год ; цдГ и сд( - извлекаемая ценность добываемого полезного ископаемого и эксплуатационные затраты на его добычу и переработку, руб/т; Kt - капитальные вложения на строительство предприятия в t-й год, руб/год; К,у, - капитальные вложения на строительство перерабатывающего предприятия в t-й год, руб/год; Ktp - капиталовложения в t-й год 1-й реконструкции или вскрытия и подготовки новых запасов, руб/год; Ktp2 - то же, в t-й год второй реконструкции, руб/год; Ktpn - то же, в t-й год п-ой реконструкции, руб/год; tb t2...t„ - время от начала работы горного предприятия, спустя которое начнутся 1-я, 2-я ...n-я реконструкции этого предприятия, лет; tCb tC2 en - продолжительность времени 1-й, 2-й ... п-й реконструкции предприятия, лет; Ktprm - капиталовложения в t-й год n-й реконструкции перерабатывающего предприятия, руб/год; Е - коэффициент дисконтирования затрат и прибыли во времени; Ек - коэффициент, учитывающий процентную ставку за кредиты.
He учитывая того, что в процессе производства цемента участвуют не только карьеры, но и перерабатывающие предприятия можно значительно завысить эффективность вариантов технологических схем добычи с минимальным содержанием полезного компонента в поступающем минеральном сырье, а также при значительном колебании химического состава сырья, оказывающим негативное влияние на эффективность эксплуатации мощных печных агрегатов, находящихся в прямой и жесткой зависимости от качества поступающей сырьевой смеси. С другой стороны, можно занизить эффективность вариантов технологических схем, тем, что не учитывается необходимость использования нескольких видов минерального сырья, добываемых несколькими горными предприятиями, например, карьерами мергеля, опоки и глины с применением корректирующих качество клинкера добавками.
Экономическая эффективность варианта технологической схемы добычи при взаимосвязи работы карьера с перерабатывающими предприятиями определится по следующей формуле (руб.) t=I t=l t=] t=l где A[ производственная мощность перерабатывающей фабрики, т/год; Atn - производственная мощность горного предприятия по добыче минерального сырья, т/год; у - доля потерь добытого минерального сырья в процессе переработки, доли ед.
При этом варианте разработки и переработки минерального сырья прибыль (дополнительная прибыль) будет получена за счет увеличения производственной мощности перерабатывающих предприятий. Технологическая схема добычи с учетом дальнейшей переработки позволяет, снизит потери за счет стабилизации параметров по химическому составу поступающего на пе 62 реработку сырья, а также увеличить производительность перерабатывающих предприятий с повышением качества цемента при сокращении времени на стабилизацию входных параметров добытого полезного ископаемого.
Параметры химического состава поступающего на переработку полезного ископаемого необходимо формировать, применяя ту или иную технологическую схему добычи для наиболее полного соответствия заданным параметрам перерабатывающих предприятий,
Особенностью производства цемента является необходимость использования нескольких видов минерального сырья, добываемых несколькими горными предприятиями. Эффективность варианта применительно к действующим условиям системы карьер по добыче мергеля - смежные горные предприятия определится по формуле (руб.)
Экономико-математическая модель оценки технологической схемы добычи мергеля с учетом селективной разработки тел полезного ископаемого, работы смежных карьеров и получения конечного продукта
На многих карьерах, разрабатывающих строительные горные породы, при рассмотрении вопроса об эффективной работе горных предприятий предполагается величина полученной эффективности от применения той или иной технологической схемы на стадии добычи и стадии переработки горных пород. Эффективность технологической схемы добычи определяется качеством добытых горных пород, объемом добычи и интенсивностью отработки месторождения. В качестве критериев оценки на отдельных стадиях технологических схем рассматриваются физико-механические свойства, минералогический и химический состав горных пород, выход негабаритов и некондиционной мелочи при добычных работах и т.д. При переработке добытых горных пород одним из основных показателей эффективности технологической схемы является выход концентрата,
На многих карьерах, разрабатывающих как рудные, так и нерудные горные породы получение постадийной эффективности обеспечивает эффективное применение всей технологической схемы. При производстве цемента постадийная эффективность определенной технологической схемы в недостаточной степени обеспечивает эффективность от применения всей техноло 95 гической схемы. Так на новороссийском цементном комбинате «Пролетарий» при разработке мергелей, обеспечивается содержание полезного компонента в добытом сырье порядка 76 %, которое идет на изготовление цемента высокого строительного качества. При производстве добычных работ обеспечивается высокая интенсивность отработки с минимальным выходом негабаритов и некондиционной мелочи, что обеспечивает низкую себестоимость полезного ископаемого и высокое промышленное качество добываемых мергелей.
Для сохранения строительного качества и снижение хроматов в цементе необходима оптимизация параметров технологической схемы производства цемента (рис.3.3Л), в которую входит оптимизация параметров технологической схемы добычи мергеля, а также оптимизация параметров технологической схемы переработки минерального сырья, оказывающих непосредственное влияние на содержание хроматов в цементе.
Блок-схема технологии производства цемента, состоящая из технологических схем добычи и переработки минерального сырья с учетом применения способа снижения уровня вредных примесей в цементе На основе сравнительной оценки вариантов технологических схем производства цемента произведем оптимизацию параметров технологической схемы добычи мергеля, а также оптимизацию параметров технологической схемы переработки минерального сырья при производстве цемента.
В качестве критерия оценки принимается сумма годовой прибыли за вычетом из этой суммы капитальных вложений на стадиях добычи и переработки (с учетом процентной ставки за кредит). Для базового и любого другого варианта степени дробления горной массы этот критерий будет иметь вид (руб): а) для базового варианта Пргб=(1-Дх)Аб(циб-сцб) ХКбі(і + Ек1 (4.3.1.) б) для нового варианта n G-AJA -cJ-fxO + Ej (43.2.) где Аб и А - производственная мощность горного предприятия при базовом и новом вариантах по выпуску цемента, т/год; ццд и ца - извлекаемая ценность производимого цемента при базовом и новом вариантах, руб/т; сцб и сц - эксплуатационные затраты на производство цемента при базовом и новом вариантах, руб/т; Ек - коэффициент банковской процентной ставки за кредит, доли ед.;Кбі и К; - величина капитальных затрат при базовом и новом вариантах на і-й стадии производства цемента, руб; п- число стадий производства цемента; Дх - штрафы за содержание хроматов в цементе, доли ед.
Удельное значение этого критерия имеет вид (руб/т): а) при базовом варианте Прб=[(1 Дх)А(ццб-сцб)-ХКб(1 + Ек)]/Аб, (4.3.3.) б) при новом варианте Пр = (1-Дх)А(цц-сц)-І Kit(l + EK) А6. (4.3.4.) Если требуется сравнивать варианты уровня содержания хроматов в цементе за несколько лет, то в качестве критерия оценки их эффективности может быть принята сумма дисконтированной прибыли за какой-то расчетный период времени за вычетом разницы в капитальных затратах по формулам (руб): а) при базовом варианте Znpr6t=(l-AjiA6t(4u6l cI(6j/(l + E)t 1-XiK6lt(l + E),(4.3,5.) t=l t=l / t=li=l б) при новом варианте in t„ tp Inprt=a-Ax)lAt(41Jt-cut)/(l + E)tr1-XKit(l + Ek), (4.3.6.) t=l t=l t=! где tp - расчетный срок сравнительной оценки, лет; Е - коэффициент дисконтирования затрат и прибыли во времени, доли ед. Возможность снижения и повышения содержания хроматов в цементе, а также увеличения и уменьшения производственной мощности как горного предприятия добывающего мергель, так и группы горных предприятий, участвующих в производстве цемента при изменении параметров технологической схемы добычи с учетом переработки минерального сырья можно установить на основе определения объемов добычи мергеля и опоки, а также ве 98 личины временной консервации части балансовых запасов и величины потребления активных и минеральных корректирующих добавок. Также, возможность увеличения и уменьшения экономической эффективности от изменения параметров технологической схемы добычи во взаимосвязи с переработкой минерального сырья можно установить на основе величины содержания вредных примесей в цементе.
Если, например, при базовом варианте, при котором содержание хрома-тов в объем добычи мергеля равно YSE, в мергеле с низким содержанием Са-С03 равно УбН) то величина потребления активных, минеральных добавок и гипса для корректировки качества цемента равна АбШ1э. Допустимым параметром содержания хроматов в цементе согласно стандарту TRGS613 составляет 0,2 доли ед./млн. т. цемента.
