Scientific journal

Fundamental research

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

В докладе рассмотрены основные фундаментальные положения экономико–технологической концепции рационального природопользования: создание экологически безопасных и безотходных ресурсо– и энергосберегающих технологий комплексной химической переработки карбонатного и угольного минерального сырья с использованием нескольких модулей, обеспечивающих получение на первом этапе:

• карбида кальция, оксида кальция, углекислоты;

на втором этапе продуктов переработки карбида кальция:

• синтетического газообразного и жидкого топлива и продукции нетопливного назначения.

В качестве примера экономико–технологической модели организации производства более подробно представлена характеристика электротермического и плазменного комплекса оборудования по производству карбида кальция и углекислоты. В докладе приведен пример использования электротермической печи РКЗ–2,5 и плазменного реактора мощностью 500 кВт для получения карбида кальция и продуктов его переработки: ацетилена, сельскохозяйственных препаратов: регуляторов роста и защиты растений (РЕГРОСТ и ТАКАР).

Для иллюстрации эффективности применения разработанных нами ресурсо– и энергосберегающих технологий для переработки углекарбонатного минерального сырья разработана сравнительная комплексная таблица технико–экономических показателей инвестиционных проектов в цементной промышленности, использующей в качестве главных минеральных компонентов также известняк и каменный уголь, с показателями производства карбида кальция и углекислоты, продуктами его переработки.

Актуальность проекта обусловлена тем, что термохимическая переработка известняков и углей на вновь создаваемых или реконструируемых промышленных предприятиях Приморского края обеспечивает получение ценнейших для промышленности, строительства, сельского хозяйства, энергетики материалов, продуктов и товаров народного потребления. Технология получения карбида кальция допускает использование извести или известняка в качестве кальцийсодержащих материалов, кокса или каменного угля в качестве углеродосодержащих материалов. Анализ химического состава углей месторождений Дальневосточного федерального округа и других регионов России показывает, что в основном производствe карбида кальция в наибольшей мере по своим физико–химическим характеристикам удовлетворяют угли каменноугольных месторождений.

Цели и задачи НИОКР

1. Разработка стратегии диверсификации производства на энергетических и угледобывающих предприятиях Приморского края.
2. Проведение НИОКР, разработка физико–химической модели технологических процессов и опытно–промышленной установки для переработки карбонатов и угля с плазменным реактором мощностью 500 кВт.
3. Разработка высокопроизводительных поточных технологий производства карбида кальция и углекислоты на основе мобильной плазменной установки модульного исполнения по всей технологической схеме.
4. Разработка инновационных ресурсо– и энергосберегающих технологий и комплекса технических средств для производства широкого спектра синтетических газообразных и жидких энергоносителей и продукции нетопливного назначения.

Объекты исследований и инновационных разработок

1. Энергетические предприятия – ТЭЦ, ГРЭС, работающие на каменном угле (прежде всего Партизанская ГРЭС).

Анализ возможности организации мобильного производства карбида кальция показывает, что этим целям в первую очередь удовлетворяют энергетические предприятия – ГРЭС и ТЭЦ, работающие на каменном угле. Организация производства карбида кальция на электростанциях целесообразна еще и потому, что высокотемпературные газовые выбросы могут сбрасываться в топки котлов, где используется их тепловая энергия, а также газы проходят очистку в газовом тракте котла. За счет этого обеспечивается безотходная технология производства карбида кальция. Плазменные реакторы в связи с малой инерционностью могут эксплуатироваться в ночном режиме как потребители – регуляторы электрической нагрузки.

2. Диверсификация угледобывающих и энергетических предприятий с целью повышения эффективности и конкурентоспособности.

3. Строительство в ДВФО горно–химических предприятий (КОНЦЕРНА) по промышленной переработке угольного и карбонатного минерального сырья для получения конкурентоспособной продукции топливного и нетопливного назначения (I очередь – Приморский край).

Минеральные ресурсы и направления переработки углекарбонатного сырья

В Приморском крае разведан ряд месторождений известняка. В геолфондах бывшего ПГО «Приморгеология» имеются отчеты о геологоразведочных работах, проведенных на Длинногорском месторождении, Высокий Утес, Сухая Скала, Фроловском и др. Минеральное сырье этих месторождений пригодно для производства карбида кальция.

В настоящее время в России фирмами НПП «Энерготерм–система» и Метмаш выпускаются комплексы оборудования для производства карбида кальция производительностью 1500, 2500, 6000 тонн в год. Карбид кальция используется для производства ацетилена, который получают на специальных ацетиленовых станциях производительностью от 10 до 80 м3/час. В Дальневосточном регионе России ацетилен в основном используется в качестве высокотемпературного энергоносителя для сварки и резки черных и цветных металлов.

В химической промышленности более 90 % получаемого ацетилена подвергается дальнейшей переработке, например, по таким направлениям:

Эти направления планируются к разработке во второй очереди строительства горно–химического предприятия.

В традиционных установках для производства карбида кальция окись углерода выбрасывалась в атмосферу, что загрязняло окружающую среду и предъявляло повышенные экологические требования по размещению такого оборудования. В докладе представлена запатентованная установка для утилизации окиси углерода и получения дополнительно углекислоты. По желанию заказчика она может быть получена в жидком, газообразном или твердом состоянии. Углекислота широко используется в производстве минеральных вод, сладких газированных напитков, пива, при ведении сварочных работ, для пожаротушения и изготовления сухого льда.

Техническое предложение на получение регуляторов роста и препаратов защиты растений на основе карбида кальция (РРПЗР) является новым испытанным средством надежного повышения урожая: для стимуляции роста растений – «РЕГРОСТ», для защиты растений – «ТАКАР».

РЕГРОСТ – изготовлен из веществ, образующих в почве и растениях с помощью микроорганизмов природный гормон роста и развития растений – ЭТИЛЕН. Для повышения содержания этилена в почве выпускаются препараты марки А и Б, в плодах – марки Д. Препараты выпускаются в виде таблеток и порошков.

РЕГРОСТ – отличается от известных регуляторов роста нетоксичностью, применением на всех фазах развития растений от обработки семян до дозревания плодов, эффективностью на овощных, бахчевых и зерновых культурах, а также ягодных кустарниках (крыжовник, смородина, малина и др.). При обработке семян и растений регростом уменьшается поражаемость растений болезнями (бактериозом, бурой ржавчиной, полиспорозом, фузариозом) в 3–5 раз.

ТАКАР – новое эффективное средство защиты растений от вредителей садово–ягодных, огородных и цветочных культур, а также удобрение для нейтрализации кислых почв. Содержит азот, фосфор, калий в количествах, превосходящих их содержание в органических удобрениях (навозе, птичьем помете). Такар, как средство защиты растений используется для уничтожения тли, белокрылки, долгоносика и др. вредителей на огурцах, капусте, томатах, плодовых деревьях и кустарниках. Эффективность действия – 90–100 %. Урожайность овощных культур повышается на 20–50 %, картофеля – 30 %.

В докладе рассматривается новый экологически чистый способ комплексной переработки углекарбонатного минерального сырья, являющийся научно–методической разработкой первой очереди строительства горно–химического комплекса в Приморском крае, предназначен для получения карбида кальция, оксида кальция, карбамида, ацетилена, продуктов переработки ацетилена, углекислоты за счет утилизации окиси углерода, гашеной извести [1–9].

В новом производственном комплексе для получения карбида кальция производится предварительный обжиг известняка (CaCO3) с получением окиси кальция (СаО) и углекислого газа (СО2); шихта из окиси кальция (СаО) и каменный уголь (С) или кокс используется для получения карбида кальция (СаС2). Образующиеся при обжиге известняка углекислый газ (СО2) и производстве карбида кальция окись углерода (СО) улавливаются и с помощью оборудования для улавливания, отходящих газов из них производится углекислота (Н2СО3).

Производственный объект по комплексной переработке известняка предусматривает применение надежных, проверенных многолетней практикой электротермических печей РКЗ – 2,5 мощностью 2500 кВт с выпуском карбида кальция 2500 т/год.

Основные технико–экономические данные для организации конкурентоспособного производства продукции топливного и нетопливного назначения в Приморском крае с применением электротермической печи РКЗ – 2,5 в условиях Партизанской ГРЭС и на промышленном предприятии

Анализ технико–экономических показателей производства продуктов комплексной переработки карбонатного и угольного минерального сырья, приведенных в табл., показывает, что рентабельность производимой продукции очень высокая и изменяется от 27 до 62 % (средняя 54–55 %) при использовании одной печи РКЗ–2,5 соответственно от 51 до 60 % (средняя 57 %), когда производственный комплекс состоит из трех печей типа РКЗ–2,5. При этом численность промышленно–производственного персонала составляет от 130–150 до 390–450 человек; средняя суммарная выручка по всем видам выпускаемой продукции составляет от 590,0 млн. руб. до 1770,0 млн. руб. за 1 год работы предприятия; средняя выручка на одного человека в год – 4,0–6,0 млн. руб., что в 2,6–3,5 раза превышает аналогичные показатели в цементной промышленности при значительно меньших объемах потребляемого минерального сырья.

Стоимость оборудования с монтажными и пуско–наладочными работами составляет 210 млн. руб./7 млн. долл. США. Не учтены затраты на предпроектные исследования, технологический и строительный проекты, строительную часть и электроснабжение, так как предполагается использование существующих площадей. Это дополнительно составляет 28,0–30,0 млн. руб. Кроме того, дополнительные затраты на установку с плазменным реактором мощностью 500 кВт составят 60–70 млн. руб. Создание плазменной установки с реактором 500 кВт целесообразно в период проведения предпроектных исследований и выполнения технологического и строительного проектов.

Проектирование, строительство, монтаж и запуск в эксплуатацию первой очереди горно–химического комплекса – 21–24 мес. от начала финансирования проекта. Срок окупаемости капитальных вложений – 3,0–3,5 года.

Основная прибыль получается от реализации сельскохозяйственных препаратов (РЕГРОСТ и ТАКАР), цена на которые назначена в 1,5–2 раза ниже импортных аналогов. Учитывая новизну препаратов, предполагаются меры по предварительному (параллельно со строительством завода) информированию потребителей о преимуществах препаратов РЕГРОСТ и ТАКАР по сравнению с известными аналогами.

Научно–исследовательские разработки, представленные в данной статье, представляют значительный экономический интерес, т.к. их реализация позволяет использовать местные недефицитные источники минерального сырья и производить ценные продукты с высокой добавленной стоимостью и устойчивостью спроса для различных отраслей экономики и широкого спектра применения. Это, в свою очередь, обеспечивает повышенную экономическую устойчивость предприятия при изменениях конъюнктуры рынка в различных его сегментах.

Карастелев Б.Я., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой экономики и организации производства Школы экономики и менеджмента Дальневосточного федерального университета (ДВФУ), г. Владивосток;

Гнездилов Е.А., д.э.н., профессор, руководитель ООП кафедры управления персоналом и экономики труда Школы экономики и менеджмента Дальневосточного федерального университета (ДВФУ), г. Владивосток.

Работа поступила в редакцию 04.06.2014.