Важнейшими задачами предприятий добывающей отрасли являются: снижение издержек производства, привлечение инвестиций для внедрения новых прогрессивных технологий по добыче, переработке и транспортировке сырья, воспроизводство эффективной минерально-сырьевой базы. Сегодня предприятия добывающей отрасли стремятся достичь максимальной производительности труда и отдачи капиталовложений.
В процессах обогащения полезных ископаемых вода в определённом соотношении к массе твёрдого материала проходит через весь технологический цикл обогатительной фабрики. Для получения высоких показателей обогащения каждую технологическую операцию проводят при оптимальном соотношении жидкого к твёрдому (Ж:Т).
Потребление воды при обогащении полезных ископаемых зависит от технологической схемы их переработки, характеристик исходного сырья, конечной крупности перерабатываемых продуктов. В среднем расход воды только на технологические нужды изменяется в пределах 3–6 м3 на 1 тонну обогащаемой руды, достигая 15 м3 на 1 тонну и более на фабриках с развитой гравитационной технологией.
Процессы обезвоживания являются заключительными на обогатительных фабриках с мокрым обогащением. Цена продукции зависит от содержания в ней влаги; на себестоимость также влияют потери продукта при обезвоживании, расходы на электроэнергию и фильтроткань вакуум-фильтров.
Рис. 1. Дисковый вакуум-фильтр ДУ-100: 1 – шестерня привода; 2 – отдувка (съем осадка); 3 – отвод фильтрата; 4 – редуктор привода; 5 – двигатель; 6 – корыто; 7 – выгрузка осадка; 8 – фильтровальные диски; 9 – сушка осадка; 10 – труба подачи суспензии; 11 – к вакуум-насосу
Технологические требования к работе отделения обезвоживания заключаются в следующем [3, 4]:
– обеспечение требуемого количества выходного продукта;
– снижение потерь полезного компонента (железа) со сливом сгустителя;
– повышение производительности отдельных агрегатов отделения обезвоживания;
– снижение затрат электроэнергии и материалов;
– поддержание производительности отделения обезвоживания на уровне не ниже уровня производительности основных пределов обогащения;
– получение концентрата с содержанием влаги, не превышающим норм технологического процесса.
Недостатком данной технологии обезвоживания является влажность кека выше нормы – 9,8 %. Одним из несовершенных устройств в традиционной технологии обезвоживания является вакуум-фильтр. Данный фильтр имеет следующие недостатки [1, 2]:
– большое количество вспомогательного оборудования на один фильтр (вакуум-насос – 1 шт.; турбовоздуходувка – 1 шт.), что обуславливает большие затраты на электроэнергию;
– в процессе фильтрации происходит повреждение фильтроткани, забивка пор ткани частицами, химическая цементация волокон, что требует периодической замены фильтроткани и дополнительных затрат;
– для нормальной работы вакуум-фильтров необходимо стабилизировать плотность питания на уровне 55–60 %, вакуум – на максимальном уровне.
Всё это обуславливает большие эксплуатационные расходы на данный фильтр и сложную систему управления. При всех перечисленных выше недостатках вакуум-фильтра становится актуальной разработка и расчёт новых устройств, позволяющих заменить сложные в эксплуатации вакуум-фильтры.
Наиболее перспективной является замена вакуум-фильтров на устройства, в которых пульпа обезвоживается под воздействием на неё бегущего магнитного поля. Использование такого устройства позволит существенно повысить качество железорудного концентрата, снизить потери полезного компонента и расходы на электрическую энергию, исключить затраты на фильтроткань и тем самым снизить себестоимость продукции.
Принцип работы подобных устройств обезвоживания заключается в том, что магнитные частицы, попадая в зону действия бегущего магнитного поля, начинают перемещаться против направления этого поля. Наиболее распространены два способа получения бегущего магнитного поля: с помощью трёхфазных линейных индукторов и с помощью перемещающихся постоянных магнитов. Первый способ получения бегущего магнитного поля отличается высокой конструктивной надёжностью, поскольку не содержит подвижных рабочих частей, и более приемлем для устройств обезвоживания, основанных на принципе бегущего магнитного поля.
Общий вид устройства изображён на рис. 2.
Устройство включает рабочий орган в виде короба 1 из немагнитного материала, установленный под углом к горизонту α с образованием зон сгущения 2 и сушки 3, причем участок короба в зоне сгущения выполнен с углом наклона к горизонту меньшим, чем угол наклона короба в зоне сушки, магнитную систему 4, сливной порог 5, установленный в торцовой части короба в зоне сгущения, приемник обезвоженного продукта 6 и водосборник 7.
Магнитная система содержит также фильтр верхних частот и фильтр импульсов. Благодаря фильтру верхних частот, не пропускающему переменный ток, включённому в цепь импульсного тока, достигается прохождение трёхфазного переменного тока по всем обмоткам и тем самым создание бегущего магнитного поля под всем днищем короба [5, 7].
Рис. 2. Общий вид устройства обезвоживания ферромагнитных пульп
При прохождении тока, создаваемого источником импульсного поля, в обмотках магнитной системы, расположенной под зоной сушки, создаётся магнитное поле импульсного тока большой амплитуды и скважности. По остальным обмоткам импульсный ток не проходит благодаря фильтру импульсов, включённому в цепь трёхфазного переменного тока. В качестве фильтра верхних частот возможно использование типовых схем, например схем типовых RC- и LС-фильтров, активных фильтров, в качестве фильтра импульсов – схем типовых полосовых фильтров. Для формирования импульсного тока большой амплитуды и малой скважности используются типовые схемы генераторов сигналов, например, на базе триггеров Шмидта [6].
Устройство работает следующим образом: тонкоизмельченную ферромагнитную пульпу с содержанием влаги 30–60 % подают в короб 1 на границу раздела зон сгущения 2 и сушки 3. Ввиду того, что угол наклона к горизонтали зоны 3 больше угла наклона зоны 2, пульпа попадает в зону сгущения 2, где происходит осаждение ферромагнитных частиц и перемещение их вверх по днищу короба 1 встречно направлению бегущего поля. Вода удаляется из короба через сливной порог 5. При перемещении ферромагнитных частиц вверх по днищу короба 1 в зоне сушки 3 происходит удаление влаги из осадка под действием собственной силы тяжести вниз по днищу. Для удаления остаточной влаги в обезвоживаемом материале на него в зоне сушки воздействуют дополнительно магнитным полем импульсного тока большой амплитуды и скважности, создаваемого посредством подключения источника и фильтра к обмоткам, размещенным под зоной сушки 3. Обезвоженный продукт поступает в приёмник 6.
При замене вакуум-фильтра ДУ-100 на устройство обезвоживания, основанное на принципе бегущего магнитного поля, возможно высвобождение из рабочего цикла вакуум-насоса ВН-120 и турбовоздуходувки ТВ-80.
Рассмотрим вариант замены на установку только вакуум-фильтра ДУ-100. Базовый вариант – вакуум-фильтр ДУ-100, расчетный вариант – устройство обезвоживания на основе действия бегущего магнитного поля.
Таблица 1
Капитальные затраты на вакуум-фильтр ДУ-100
№ п/п |
Наименование затрат |
Стоимость, тыс. руб. |
1 |
Фильтр ДУ-100 |
1350 |
2 |
Фильтроткань |
770 |
3 |
Транспортные расходы |
71,58 |
4 |
Стоимость монтажных работ |
568,2 |
Общая сумма капитальных затрат |
2759,78 |
Таблица 2
Капитальные затраты на устройство обезвоживания
№ п/п |
Наименование затрат |
Стоимость, тыс. руб. |
1 |
Стоимость установки (металл, обмоточный провод, электротехническая сталь, оргстекло) |
355 |
2 |
Стоимость монтажных работ |
50 |
Общая сумма капитальных затрат |
405 |
Расчет расходов на электроэнергию
СЭ = Р•Твр•kм•С, (1)
где Р – мощность объекта; Твр – годовой фонд рабочего времени; kм – коэффициент использования по мощности; С – стоимость электроэнергии.
Базовый вариант:
СЭ = 11•8760•0,8•1,75 = 134904, руб.
Расчетный вариант:
СЭ = 34,5•8760•0,8•1,75 = 423108, руб.
Расчет заработной платы
Основная зарплата рабочих.
Сос = t•Ттар•1,808, (2)
где Ттар – тарифная ставка рабочего 1-го разряда – 59 руб. 1,49 – коэффициент для рабочих 4-го разряда; t – годовой фонд рабочего времени; 1,808 – коэффициент, учитывающий: 40 % – премия; 20 % – уральский коэффициент; 35,8 % – единый социальный налог.
Расчет заработной платы по основному и базовому вариантам.
Сос = 8760•87,9•1,808 = 1392167, руб.
Зарплата на ремонт
Сос = tр•n•Ттар•1,808, (3)
где tр – единицы ремонтной сложности; n – коэф. сложности ремонта.
В табл. 3 представлены затраты на ремонт вакуум-фильтра и устройства обезвоживания.
Таблица 3
Затраты на ремонт
№ п/п |
Параметр |
ДУ-100 |
Устройство обезвоживания |
1 |
tp (чел/час) |
146 |
55 |
2 |
Капитальный ремонт, руб. |
9490 |
1300 |
3 |
Средний ремонт, руб. |
1460 |
950 |
4 |
Текущий ремонт, руб. |
630 |
250 |
5 |
tобщ |
1304 |
305 |
Общие затраты на ремонт, руб. |
311200 |
72790 |
В смете годовых эксплуатационных расходов расходы на вспомогательный материал составляют 2 % от суммы капитальных вложений (Кз).
Базовый вариант:
СВМ = 0,02•Кз = 0,02•2758200 = 55164, руб.
Расчетный вариант:
СВМ = 0,02•Кз = 0,02•405000 = 8100, руб.
Расчет амортизационных отчислений
По мере износа основные фонды утрачивают не только потребительские свойства, но и стоимость, т.е. воплощенный в них прошлый труд. Однако благодаря производительному использованию основных фондов их первоначальная стоимость не исчезает бесследно, а переносится постепенно трудом рабочих на создаваемую продукцию. Этот процесс называется амортизацией.
Годовые амортизационные отчисления по каждому варианту определяются по формуле
(4)
где На – норма амортизационных отчислений; К – стоимость объекта.
Для базового варианта норма отчислений составляет – 5,5 %.
Для новой установки норма отчислений составляет – 5 %.
Базовый вариант:
руб.
Расчетный вариант:
руб.
Результаты расчетов сведены в табл. 4.
Таблица 4
Анализ затрат
№ п/п |
Наименование расходов |
Базовый вариант, Сбв |
Расчетный вариант, Срв |
1 |
Капитальные затраты, руб. |
2758200 |
405000 |
2 |
Амортизация, руб. |
116600 |
17750 |
3 |
Электроэнергия, руб. |
134904 |
423108 |
4 |
Основная зарплата, руб. |
1392167 |
1392167 |
5 |
Затраты на ремонт, руб. |
311200 |
72790 |
6 |
Затраты на материалы, руб. |
55164 |
8100 |
Общие затраты, руб. |
4768235 |
2318915 |
Годовая экономия
Эг = Сбв – Срв =
= 4768235 – 2318915 = 2449320, руб.
Выпускать больше продукции и лучшего качества – это цель каждого предприятия. При наличии на рынке современных, модернизирующих производство машин любому предприятию становится все труднее обходиться со старым, изношенным оборудованием, особенно в том случае, когда конкуренты фирмы стали на путь модернизации производства. Установка нового оборудования обычно приводит к значительному снижению издержек на труд, на некоторых автоматизированных предприятиях заработная плата производственных рабочих составляет почти ничтожный процент от общих издержек. Даже на предприятиях с большим количеством ручного труда новое оборудование резко повышает производительность, улучшает моральное состояние рабочих и снижает себестоимость единицы продукции.
Перед руководством предприятия также остро встают проблемы непрерывного использования основного оборудования в режиме эксплуатации, при снижении стоимости технического обслуживания.
Рис. 3. Сравнение финансовых затрат базового и расчетного вариантов
В произведенном расчете видно, что при замене имеющегося оборудования на новое получится 2449320 руб. годовой экономии в эксплуатационных издержках; это указывает, что если основываться на соображениях исключительно экономического порядка, то замена на устройство обезвоживания явится надежным капиталовложением.
В рассмотренном варианте посчитана экономия только при замене вакуум-фильтра. При замене вакуум-насоса и турбовоздуходувки экономия будет значительно больше.
Библиографическая ссылка
Угольников А.В., Горелова А.Е. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭФФЕКТА БЕГУЩЕГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ ПРИ ОБЕЗВОЖИВАНИИ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ПУЛЬП // Фундаментальные исследования. – 2017. – № 5. – С. 83-87;URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=41512 (дата обращения: 17.08.2024).