ОПТИМИЗАЦИЯ СХЕМ СОВМЕСТНОГО ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ-ВОДООТВЕДЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

УДК 628.171

А.Л. Пашкевич, инженер, Старооскольский технологический институт, Старый Оскол, Россия;
М.В. Ровенских, доцент, к.э.н., Старооскольский технологический институт, Старый Оскол, Россия;
Н.А. Полева, ассистент, к.э.н., Старооскольский технологический институт, Старый Оскол, Россия;
Н.В. Селютина, старший преподаватель, Старооскольский технологический институт, Старый Оскол, Россия.

Оптимизация схем совместного водопотребления-водоотведения ПРЕДПРИЯТИЙ горно-металлургического комплекса

В статье рассматриваются возможные варианты организации совместного водопотребления предприятий горнодобывающей и металлической промышленности. Для предприятий горно-металлургического комплекса вопросы подготовки воды к потреблению и переработки сточных вод в настоящее время очень актуальны, что обусловлено как нехваткой пресных вод, так и ужесточением правил природопользования. Организация совместного водопотребления и водоотведения горнодобывающего и металлургического предприятия позволит не только сэкономить на единовременных и текущих эксплуатационных затратах, но и обеспечить соблюдение норм по рациональному использованию водных ресурсов в данной отрасли.
Ключевые слова: водоснабжение, водопотребление, водоотведение, совместное водопользование, технологии очистки сточных вод, оборотный цикл.

Введение. Вода является ценнейшим природным ресурсом, который играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода играет и в деятельности предприятий горнодобывающей и металлической промышленности. Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все более возрастающие потребности промышленности и сельского хозяйства в воде заставляют все страны, ученых всего мира искать разнообразные средства для решения этой проблемы. Несмотря на то, что Россия – одна из наиболее богатых природными водами стран мира, их распределение по территории страны неравномерно и не всегда совпадает с размещением производств. Так, Белгородская область, в которой сосредоточено несколько предприятий горно-металлургического комплекса относится к регионам с максимальными рейтингами дефицита ресурсов для водоснабжения. Структура промышленного водопотребления области в целом стабильна и распределяется следующим образом: 36,8 процента - на объекты хозяйственно-питьевого назначения и 38,2 процента - на производственные нужды; 21,1 процента - на прудоворыбное хозяйство и 3,7 процента - на водоснабжение предприятий сельского хозяйства. Основной объем - 34,3 процента, или 99,63 млн. куб. метра, приходится на предприятия жилищно-коммунального хозяйства и 38,7 процента (112,41 млн. куб. метра) - на объекты промышленности. Таким образом, в горно-металлургическом комплексе все большую значимость приобретают вопросы рационального водопотребления и переработки сточных вод. На современном этапе определяются такие направления рационального использования водных ресурсов, как: более полное использование и расширенное воспроизводство ресурсов пресных вод; разработка новых технологических процессов, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов, и свести к минимуму потребление свежей воды.
Цель исследования. Анализ и выбор наиболее оптимального варианта организации совместного водопотребления-водоотведения горно-обогатительного и электросталеплавильного комбинатов.
Постановка задачи. Ограниченность водных ресурсов для производственного потребления, ужесточение правил природопользования меняют подходы предприятий горно-металлургического комплекса к управлению водными ресурсами, заставляя искать наиболее оптимальные варианты организации водопотребления. В целях сохранения природных водных ресурсов и уменьшения затрат на водопотребление электрометаллургическому комбинату (ЭМК) целесообразно осуществлять забор воды из р. Оскол только для приготовления технической воды, т.е. для подпитки оборотных циклов комбината. В этом случае ежегодный забор воды будет составлять около 900 000 м3. Остальной объем воды в размере 1 млн. м3/год, необходимой для производственных нужд комбината, можно заменить производственной водой, поступающей вместе с пульпой железорудного концентрата с горнодобывающего комбината (ГОК). После очистки эту воду можно использовать на производственные нужды комбината. Таким образом, ежегодная экономия составит 1 000 000 м3/год речной воды. Это сократит затраты на водопользование, а значит и к будет способствовать снижению себестоимости производства 1 т стали.
Изложение основного материала. Рассматриваются 3 варианта организации совместного водопотребления ЭМК – ГОК.
Предложение 1 с осуществлением забора воды из р. Оскол на подпитку оборотных циклов представлена на рисунке 1. Для внедрения этой схемы водопользования необходимо провести реконструкцию (модернизацию) очистных сооружений ЭМК с внедрением новых технологий очистки сточных вод (метод очистки ультрафиолетом, электромагнитный метод).

13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415 Рисунок 1– Предложение №1 по усовершенствованию регламента водопотребления ЭМК – ГОК с осуществлением забора воды из р. Оскол на подпитку оборотных циклов
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415 Рисунок 2 - Предложение №2 по усовершенствованию регламента водопотребления ЭМК – ГОК

Предложение 2 подразумевает осуществление забора воды из р. Оскол на подпитку оборотных циклов и отсутствие сброса сточных вод ЭМК (рисунок 2). Также как и в предложении №1, в данной схеме забор речной воды осуществляется в целях подпитки оборотных





















































циклов электрометаллургического комбината (~900 тыс. м3 в годили ~103 м3/ч).
Сокращение сброса очищенных сточных вод, в настоящее время составляющего ~ 1 млн. м3, принесет дополнительную экономическую выгоду комбинату. Данный объем воды следует использовать в целях производственного водоснабжения ЭМК.

В случае внедрения предложения 3 совместного водопользования забор речной воды сокращен до уровня ~900 тыс. м3 в год или ~103 м3/ч. Сброс очищенных стоков ЭМК минимизирован (рисунок 3).
Вода гидротранспорта проходит дополнительную очистку в полном объеме. Ее качество соответствует требованиям нормативной документации. При этом необходима модернизация очистных сооружений ЭМК с внедрением новых технологий.
На технологические нужды комбината используется часть очищенной воды гидротранспорта (~114 м3/ч). Очищенные стоки ЭМК направляются по второй ветви гидротранспорта (на данный момент неэксплуатируемой) обратно на ГОК. За счет этого предприятие сокращает также забор речной воды и получает значительную экономическую выгоду.
Рисунок 3 - Предложение №3 по усовершенствованию регламента
водопотребления ЭМК - ГОК
В случае внедрения на ГОКе технологии замкнутого водоснабжения, например, по проекту цеха окомкования и металлизации ЭМК, и построения очистных сооружений в будущем возможен полный отказ от забора речной воды этим предприятием. Так как в этом случае ЭМК является очистным сооружением ГОКа, то последний должен оплачивать доведение качества своих стоков до нормативного уровня. Эти средства следует направить на модернизацию оборудования очистных сооружений ЭМК.
Таким образом, не нарушая баланс водопотребления ЭМК (таблица 1) в результате внедрения каждой из схем оптимизации водопользования возможно сократить забор воды из р. Оскол, что позволит сократить издержки предприятия на водопользование и принесет реальную экономическую выгоду как ЭМК, так и ГОКу.

Таблица 1 – Характеристика предложений по усовершенствованию регламента совместного водопользования ЭМК - ГОК, м3/ч
Статья водопользования
Фактический
регламент водопотребления
ЭМК
Предложения по усовершенствованию регламента водопотребления ЭМК - ГОК



№1
№2
№3

Водопотребление (приход):





- промышленные стоки
ЦОиМ (вода гидротранспорта)
+567
+674
+567
+674

- р. Оскол
+210
+103
+103
+103

- Северный и Южный накопители
+124
+124
+124
+124

Водоотведение:





- сброс очищенных стоков
-116
-116
-9
0

- возврат на ГОК
0
0
0
-116

Общий баланс воды ЭМК
785
785
785
785

Наличие капитальных вложений

+
-
+

Выводы. В работе рассмотрены несколько вариантов организации совместного водопотребления-водоотведения горно-обогатительного и электросталеплавильного комбинатов. В результате выбора одного из вариантов будет обеспечена экономия водных ресурсов, что сократит затраты на водопотребление, а значит и к будет способствовать снижению производственных затрат предприятий.

Список литературы: 1. Угаров А. А., Иванова Т. А., Николаева С. И. Вопросы моделирования стратегии предприятий черной металлургии // Сталь. - 2003. - №9. – С.78. 2. Угаров А. А. Развитие первого в России предприятия безкоксовой металлургии// Сталь - №7 –2000. 3. Ледовской В.М., Мирской Н.И., Гладышев С.А., Крахт В.Б., Карпов Э.А. Ноосферное развитие горно-металлургического комплекса КМА. Экология. Технология. Экономика. Управление. – Старый Оскол: Тонкие наукоемкие технологии, 2003. 4. Совершенствование схемы совместного водопотребления горно-металлургического комплекса / А. Л. Пашкевич [и др.] // Вестник Нац. техн. ун-та "ХПИ" : сб. науч. тр. Темат. вып. : Актуальные проблемы управления и финансово-хозяйственной деятельности предприятия. – Харьков : НТУ "ХПИ". – 2014. – № 23 (1066). – С. 126-132.

Bibliography (transliterated): 1. Ugarov A. A., Ivanova T. A., Nikolaeva S. I. Voprosy modelirovamya strateen predpriyatij chemoj metallurgii // Stal. - 2003. - No 9. - p. 78. 2. Ugarov A. A. Razvitie pervogo vrossii predpriyatiya bezkoksovoj metallurgii. - Stal - No 7 - 2000. 3. Ledovskoj V.M., Mirskoj N.I.,Gladyshev S.A., Rraxt V.B., Kaipov E.A. Noosfemoe razvitie gomo-metallurgicheskogo kompleksa KMA Ekologiya. texnologiya. ekonomika. upravlenie. - Staryj Oskol: Tonkie naukoemkie texnologii, 2003. 4. Improving the scheme of joint water consumption of mining and metallurgical complex / A.L. Pashkevich [et al.] // Bulletin Nat. tehn. Zap "KPI": Sat. scientific. tr. Temat. vol. : Actual problems of management and financial and economic activity of the enterprise. - Kharkov: NTU "KPI". - 2014. - № 23 (1066). - S. 126-132.

УДК 628.171
Оптимизация схем совместного водопотребления-водоотведения предприятий горно-металлургического комплекса / Пашкевич А.Л., Ровенских М.В., Полева Н.А., Селютина Н.В. // Вестник Нац. техн. ун-та "ХПИ" : сб. науч. тр. Темат. вып. : Актуальные проблемы управления и финансово-хозяйственной деятельности предприятия. – Харьков : НТУ "ХПИ". – 2015.


У статті розглядаються можливі варіанти організації спільного водоспоживання підприємств гірничодобувної та металевої промисловості. Для підприємств гірничо-металургійного комплексу питання підготовки води до споживання і переробки стічних вод в даний час дуже актуальні, що обумовлено як браком прісних вод, так і жорсткістю правил природокористування. Організація спільного водоспоживання та водовідведення гірничодобувного і металургійного підприємства дозволить не тільки заощадити на одноразових і поточних експлуатаційних витратах, але й забезпечити дотримання норм щодо раціонального використання водних ресурсів у даній галузі.
Ключові слова: водопостачання, водоспоживання, водовідведення, спільне водокористування, технології очищення стічних вод, оборотний цикл.


The article discusses possible options for joint water use of the mining and metal industry. For mining and metallurgical complex issues of preparation for consumption of water and wastewater treatment is now very relevant because of the shortage of fresh water as well as the tightening of the rules of nature. Organization of joint water consumption and wastewater mining and metallurgical enterprises will not only save on the one-time and ongoing maintenance costs, but also to ensure compliance with the rational use of water resources in the industry.
Keywords: water supply, water demand, drainage, joint water resources use, wastewater treatment technologies, reverse cycle.

Optimization of the joint water use, drainage of mining and metallurgical complex / Pashkevich A.L., Rovenskih M.V., Poleva N.A., Selytina N.V. // Bulletin of NTU «KhPI». Series: Actual problems of management and financial and economic activity of the enterprise. - Kharkov: NTU «KhPI». - 2015















ЭМК

Северный
накопитель

ГОК

р. Оскол

Осушение карьера

Хвостохранилище

24 замкнутых
цикла

Система гидротранспорта

Забор воды
на подпитку оборотных циклов
~ 103м3/ч

567м3/ч

Сброс воды
116 м3/ч

81м3/ч

дополнительно ~116м3/ч

Забор воды
2 169 м3/ч


Забор воды
2 169м3/ч


81м3/ч

Очищенные стоки 116 м3/ч

567м3/ч

Забор воды
на подпитку оборотныхциклов
~ 103 м3/ч

Система гидротранспорта

24 замкнутых
цикла

Хвостохранилище

Осушение карьера

р. Оскол

ГОК

Северный
накопитель

ЭМК

ЭМК

Северный
накопитель

ГОК

р. Оскол

Осушение карьера

Хвостохранилище

24 ОЦ

Система гидротранспорта

Забор воды
наподпитку оборотных циклов
~ 103м3/ч

567м3/ч

Очищенные стоки 116 м3/ч

116 м3/ч

дополнительно116 м3/ч

Забор воды
2 169 –116 = 2 053м3/ч


81м3/ч

вторая ветвь



15