Центробежные сепараторы для переработки техногенных отходов

Оценка актуальности разработки машин
для переработки техногенных отходов

А.П. Ивженко – генеральный директор ЗАО «ЛАУКАР», г.Тула

В рамках творческого сотрудничества  встала задача оценки спроса на одну из разновидностей горно-обогатительной техники. Необходимость разработки и производства таких машин проявилась в процессе выполнения ряда проектно-конструкторских и технологических работ.
Развитие инновационных проектов в значительной степени зависит от качественного информационного обеспечения. Достоверная и своевременная информация

Вновь полученный на основе данного способа результат позволяет разрабатывать семейства сепараторов в широком диапазоне функциональных возможностей для жидких и газообразных сред и новые технологические решения для различных отраслей промышленности, для переработки техногенных отходов и защиты окружающей среды.

 За последние 8-10 лет в России обозначился интерес к переработке мелкого и тонкого сырья, и потребность в оборудовании соответствующего класса возрастает год от года. Подобных задач немало во всей горнодобывающей отрасли. Запасы только вторичного сырья по данным из различных источников немалые: в отходах обогащения полиметаллических руд и в хвостохозяйствах золотодобывающих предприятий остались недоизвлечёнными  около  900 т  золота, 8000 т серебра, 200 т платины и других платиноидов.
Для того, чтобы переработка мелкодисперсного сырья была возможной, необходимо наиболее эффективно использовать различие частиц по размерам и плотности. Достигается это за счёт интенсификации процесса разделения: сочетанием максимальных центробежных ускорениях и определённого поля скоростей потока. Именно предложенный способ позволяет на практике достигать ускорений  20000-77000 м/с2. Теоретически же величина ускорений не ограничена. Например, известный концентратор Knelson CD30MS (Канада)  обеспечивает ускорения до 600 м/с2, предлагаемый нами сопоставимый по производительности  - 19200 м/с2, то есть, больше в 32 раза.

Современное состояние техники по данному направлению.
В первую очередь стоит говорить о высокооборотных сепараторах, предназначенных для очистки жидкостей от взвеси. Специалисты, когда говорят «сепаратор», подразумевают традиционную конструктивную схему молочных сепараторов. Такие сепараторы широко используются в молокоперерабатывающей промышленности. Используются они также для очистки масел, вина, соков, для очистки лёгких нефтепродуктов. Со своими задачами справляются, но узкоспециализированы. Например, молочный сепаратор при попытке переработки спиртовой барды с относительно  невысокой концентрацией взвеси (3-5%) проработал только 10-15 секунд. Существенным недостатком данного ряда сепараторов является относительно низкая производительность.
Развитие данного направления ведётся по пути совершенствования конструктивного исполнения.
Эффективность разделения смесей по плотности частиц резко снижается с уменьшением крупности. На практике обогатительное оборудование настроено на относительно крупное сырьё, тонкие и мелкие компоненты попадают в отвалы. Такие отвалы зачастую считаются ценными вторичными ресурсами и не подлежат утилизации. Сказанное относится и к центробежным сепараторам для горнорудной промышленности. Их нередко называют концентраторами, так как используются не для очистки жидкостей, а для разделения твёрдой фракции, получение концентрата тяжёлых и крупных компонентов. Активно стали использоваться с 1980-х годов. Скорость вращения основного рабочего элемента - чаши невысокая (не выше 60-70 с-1). Характерный недостаток – периодичность работы, концентрат эвакуируется через каждые 10-20 минут. Вес достигает 400 - 8000 кг. Такие сепараторы предназначены для переработки россыпных месторождений (крупность зерна 6 - 0,1 мм). Развитие данного направления заключается в некотором совершенствовании технологического процесса, в оптимизации конструктивных параметров.

Ситуация на внутреннем и внешнем рынках, имеющиеся аналоги.
На рынке оборудования для гравитационной переработки техногенного сырья не представляется возможным выделить тот или иной класс универсального оборудования. Слишком велико разнообразие сырья и технологии переработки, как правило, уникальны. Наиболее приближена по своим показателям к предлагаемым сепараторам перечисленная ниже продукция.
Во-первых, это центробежные сепараторы. Используются в пищевой и молочной промышленности ещё с начала прошлого века. Они имеют принципиально одинаковую конструкцию. В России такую продукцию выпускают несколько заводов:

• «Плава», Плавский машиностроительный завод, ОАО г.Плавск Тульской области. – молочная специализация;
• «Махачкалинский машиностроительный завод сепараторов», ОАО г. Махачкала, республика Дагестан – продукция ориентирована для работы в винодельческой и пищевой отраслях.
• «Завод им Ф.Э.Дзержинского», ОАО г. Пермь – сепараторы для очистки нефтепродуктов.
  Из зарубежных производителей лидирующее место занимают фирмы Alfa Laval (Швеция) и
• Alfa Laval Oil Field (Великобритания).

Во-вторых, сепараторы (концентраторы) для горнодобывающей и перерабатывающей промышленности. Они ориентированы на переработку россыпного песка или измельчённой руды с размером зерна 0,1 – 6 мм.
Среди зарубежных следует отметить высокопроизводительные сепараторы Knelson («Knelson Inc.», Канада), «Falcon» (Falcon Inc.,США). Среди российских производителей и разработок - концентраторы «КЦА» (ОАО «Ротор» г.Тула), «ИТОМАК» (ИРГИРЕДМЕТ г.Иркутск), концентраторы ЗАО «Механика» г.Тула, концентраторы ТУЛНИГП г.Тула.
Для переработки небольших объёмов тонкого, мелкого сырья и доводки концентратов используют концентрационные столы. В ряде случаев целесообразно применять центрифуги со шнековой выгрузкой, гидроциклоны, отсадочные машины, флотационные установки.
Не смотря на разнообразие обогатительного оборудования, труднее всего перерабатывать мелкий и тонкий класс сырья. Именно такой продукт попадает в отвалы, хвосты и могильники в огромном количестве. Для подавляющего большинства случаев необходимого оборудования пока не создано.  Наиболее часто от промышленной переработки тонкого и мелкого сырья отказываются именно по техническим причинам.
Необходимая рентабельность переработки тонкого и мелкого сырья может быть достигнута при обеспечении производительности оборудования 30–100 м3/ч исходной пульпы. Предлагаемые сепараторы предназначены для решения именно таких задач. Целесообразность разработки и производства сепараторов для тонкого и мелкого сырья подтверждены экспертами ТУЛНИГП - одного из ведущих предприятий по разработке технологических процессов в горнорудной промышленности. Полученные на сепараторах концентраты предназначены для дальнейшей доводки механическими, химическими и биологическими методами.

Имеющееся на рынке оборудование  ориентировано, прежде всего, на выполнение основных технологических задач. Пока имеются значительные природные запасы полезных ископаемых, отдельным предприятиям выгоднее  разрабатывать именно их. Отходы производства, если возможно, используют, например, для изготовления строительных материалов или отсыпки дорог на вечной мерзлоте. Новое время, национальные интересы обозначили необходимость более бережного отношения к сырьевым ресурсам. Дешёвой качественной нефти слало меньше. Шламовые пруды, отстойники, свалки, терриконы и отвалы теперь уже представляют угрозу для жизни людей. Уже появились территории, области – зоны экологического бедствия.
Предлагаемые сепараторы могут найти применение:

• в промышленности (машиностроительной, металлургической, химической,нефтедобывающей, пищевой, деревообрабатывающей, горнодобывающей и др.);
• на транспорте (речном, морском, железнодорожном и автомобильном).

Потенциальные потребители продукции:

• предприятия нуждающиеся в очистке сточных вод, переработке золоотвалов, хвостохранилищ, шламовых прудов, в регенерации земельных участков;
• потребители воды, первоначально загрязнённой взвесью твёрдых частиц (паводковая, артезианская, оборотная вода);
• старатели, старательские предприятия, геологоразведчики, горно-обогатительные предприятия – стационарное, носимое и мобильное оборудование для золотодобычи;
• нефтедобывающие и нефтеперерабатывающие предприятия, МЧС - для отделение воды от нефтепродуктов и нефтепродуктов от воды, отделение от нефти частиц песка и солей в виде механических примесей;
• предприятия по производству строительных материалов, строительные и дорожные организации (классификация горного и шлакового песка).

Потребность российского рынка оценивается в количестве: 28-30 модульных установок высокой производительности  и 50-60 установок малой производительности в год, что соответствует примерно 1 500 000 000 рублей. 

Благодаря размещению информации о НИОКР в Интернете по данной проблеме были получены многочисленные запросы, наиболее характерные из них объединены в следующий список:

• очистка нефти и газового конденсата от воды и солей непосредственно после подъёма из скважины и на нефтеперерабатывающем заводе (г.Самара, «Таас-Юрях Нефть» (г. Нижний Новгород), Среднеботуобинское месторождение Мирнинский район республика Саха (Якутия), «Алроса–газ» (г.Мирный республика Саха(Якутия)), ЗАО «Чистые технологии» (г.Санкт-Петербург),  ЗАО НК «Калмпетрол» г.Элиста респ.Калмыкия, ГУП «САЗолото», г.Якутск,  ООО «ЭлитГолд» г.Москва, «Новые технологии» г.Москва);
• разделение нефтяного шлама на ил, нефтепродукты и воду (нефтеперерабатывающие предприятия в городах Самара, Саратов; ОАО «Югэнерготранс» г. Волгоград, ЗАО «Павлодарский нефтехимический завод», ОАО «ЮНК»);
• отделение воды от мазута в котельных и предварительная очистка воды – отстоя мазута («Столичная судоходная компания» (г. Москва));
• очистка оборотной воды от механических твёрдых примесей и нефтепродуктов в судоремонтных доках, на железной дороге при очистке подвижного состава («Столичная судоходная компания» (г. Москва)), «Орловская железная дорога», Судоремонтный завод в г. Большой Камень, судоверфи в г.Оха, «СУДОРЕМОНТ» и ЭП «Очистные сооружения» г.Невельск, «Инновации ХХ1» г.Санкт-Петербург)
• очистка ливневой и сточной воды на промплощадках в бассейнах рек, в прибрежных морских зонах («Столичная судоходная компания» (г. Москва)), «Орловская железная дорога», Судоремонтный завод в г. Большой Камень, Судоверфи в городах Оха и Южно-Сахалинск);
• очистка отработанного машинного масла в автохозяйствах («Автоколонна 1136» (г Тула), автохозяйства в г. Калуга);
• очистка оборотной воды на автомойках с помощью стационарных и передвижных установок (автохозяйства в г. Калуга, «Чистые технологии» (г.Санкт-Питербург));
• предварительная очистка паводковой воды для бытового потребления (ЗАО «Инверсия» (г.Волгоград), ООО «Ткач», ДИТУД (г.Дмитровоград, Ульяновская обл.));
• очистка артезианской и речной воды для бытового потребления («АЛРОСА» (г. Мирный), администрация г. Элиста  республика Калмыкия);
• осветление пива (Пивоваренный завод в г.Ереван);
• очистка фруктовых соков от мякоти (АПО «Одоевское» г. Одоев Тульской обл.);
• дезинтеграция томатного сока (ЗАО «Свентовит» (г .Одесса, Украина));
• очистка отработанной воды на спиртзаводах (до 700 м3/сутки) («Марилёвский спиртзавод» (г. Мариуполь, Украина), «Плавский спиртзавод» (г. Плавск, Тульская обл.));
• предварительная очистка отработанной воды на хлебозаводах («Хлебокомбинат» (г.Тула), «Мелькомбинат» (г.Саратов));
• извлечение полезных взвесей из отработанной воды на сахарном и дрожжевом производствах, при производстве пива, вина (ЗАО «Свентовит» г .Одесса, Украина);
• очистка отработанной воды на металлургических комбинатах (Таганрогский металлургический комбинат, ТУЛАЧЕРМЕТ);
• очистка межоперационной воды на металлургических комбинатах, химических и машиностроительных заводах (ТУЛАЧЕРМЕТ, Косогорский металлургический комбинат, ОАО «Корпус» (г. Саратов), «Новосибирский оловянный комбинат», ЗАО «Таркетт» г.Отрадный Самарской обл., «Гусевский Хрустальный завод» г.Гусь-Хрустальный, ООО «НЕОХИМ Химическая Продукция и Конверсионные Технологии» г.Заречный Свердловская обл.);
• очистка оборотной воды, участвующей в транспортных операциях пятиокиси ванадия, мелкодисперсной руды, угольной крошки, химически осажденного мела, измельчённого карьерного мела (ТУЛАЧЕРМЕТ, ОАО Концерн «КАЛИНА» (г.Екатеринбург), ООО «Технологии ХХ1 века» г.Белгород, «БайкалПлавШпат»);
• классификация химически осаждённого и измельчённого карьерного мела по крупности (ОАО Концерн «КАЛИНА» (г.Екатеринбург));
• отделение пятиокиси ванадия при гидрометаллургическом переделе (ТУЛАЧЕРМЕТ);
• классификация металлического порошка, стеклянных микросфер, резиновой крошки по крупности (НПК «Терм», НПО «Стеклопластик» г.Зеленоград, «НИИХИММАШ» г.Ярославль);
• классификация абразивного порошка для пескоструйной обработки и резки (Тульский машиностроительный завод);
• переработка шламов – отходов гальванического производства;
• переработка хвостов, образующихся при добыче золота на гидролотках для дополнительного получения концентрата золота, переработка эфельных отвалов («Приокский завод цветных металлов» г.Рязань, ООО «Киноби» пос.Ягодное, Магаданская обл., «Бурятзолото» ООО г.Улан-Удэ, Бурятия, ГУП «САЗолото», г.Якутск);
• получение золотого концентрата из первичного сырья – россыпей («ЛАНТА» банк г. Москва);
• классификация песка (ОАО «Воронежское рудоуправление»)
  
• выделение тяжёлых минералов (ОАО «Малышевское рудоуправление» г.Асбест Свердловской обл., ОАО «Учалинский ГОК» г.Учалы Респ.Башкордостан)
  
• извлечение алмазов (ТУЛНИГП г.Тула).

Приведённый выше перечень – результат подробного рассмотрения конкретных задач, численного и технологического анализа, - учитывает мнение квалифицированных экспертов.

© Ивженко, А.П. Оценка актуальности разработки машин для переработки техногенных отходов. - Математические  методы и информационные технологии в экономике и подготовке экономических кадров: материалы межрег. научно-практич. конф. / А.П. Ивженко; под общ. ред. Ю.А. Северова. – Тула: Изд-во филиала ВЗФЭИ в г.Туле, 2006. – 296 с., с.92-99.

Распечатать