С Днем шахтера!


Отрасль будет

Интервью с Владимиром Удовицким, заведующим кафедрой обогащения полезных ископаемых КузГТУ


На торжественном приеме в честь Дня российской науки 10 февраля Владимир Удовицкий, заведующий кафедрой обогащения полезных ископаемых КузГТУ, был удостоен ордена «За обустройство земли Кузнецкой».

Профессор, доктор технических наук более 46 лет посвятил проблеме обогащения кузнецкого угля. Сегодня Владимир Иванович занимается моделированием технологических процессов и схем обогащения для получения максимального выхода угольного концентрата требуемого качества перед его использованием в коксохимическом или энергетическом производствах.

Специализация уникальная — но насколько востребована научная деятельность промышленными холдингами Кузбасса? С этим и рядом других вопросов корреспондент «УК» обратился к известному ученому.

— Результаты научных разработок востребованы, — уверен Владимир Иванович. — Одно из наиболее значимых доказательств — в ноябре 2015 года запуск в опытно-промышленную эксплуатацию реконструированного обогатительного модуля шахты «Талдинская-Западная-1» ОАО «СУЭК-Кузбасс» производительностью 2,7 миллиона тонн в год.

Работа над реконструкцией фабрики началась в 2012 году, когда сотрудники нашей кафедры работали в составе ЗАО НИПИ Кузбасспроект. Специалистам удалось выиграть тендер компании «СУЭК-Кузбасс», причем требования к реконструкции были довольно жесткими: не меняя площади корпуса, «перебрать начинку» — отладить выпуск концентрата востребованного качества, при этом повысить производительность «как можно больше». В результате инновационных технологических решений удалось при тех же габаритах здания достичь производительности, превышающей прежнюю почти в два раза. Особенность нового промышленного объекта: значительная часть применяемого здесь оборудования — российского производства. На церемонии запуска модуля генеральный директор АО «СУЭК» Владимир Рашевский сказал:

— Новая фабрика — пример того, что в нынешней кризисной ситуации нужны особенные, нестандартные технические и инвестиционные решения. Приходится включать смекалку и мозги. Придумывать, как меньшими ресурсами добиться такой же эффективности и надежности.

— Главная тема вашей деятельности — обогащение углей, и как «подраздел» — внедрение термической сушки. Объясните, почему это так важно?

— Государственная политика плюс экономические реалии заставляют собственника более тщательно продумывать производственную стратегию.

С одной стороны, при упрощенной технологии обогащения можно получить качественный концент­рат, но тогда чаще всего придется сбрасывать в отвал низкозольные отходы, за которые Ростехнадзор выставляет очень серьезные штрафы либо вообще запрещает утилизацию за наносимый экологический ущерб.

С другой — не хочется вкладывать деньги в развитие технологии для выпуска конкурентоспособного на рынке концентрата и получения высокозольных отходов, утилизация которых не облагается штрафами.

Чтобы было понятнее, приведу конкретный пример из практики.

С октября 2014 года по сентябрь 2015-го обогатительная фабрика шахты имени Кирова выпустила 947 000 тонн кека, полученного на ленточных пресс-фильтрах, зольностью 35,2%, влажностью 37,1%, калорийностью 2 931 килокалорий на килограмм, затраты на транспортировку и складирование кека составили 62,162 миллиона рублей. За тот же период обогатительная фабрика шахты «Комсомолец» произвела 284 000 тонн кека зольностью 36,2%, влажностью 38,0%, калорийностью 2 717 килокалория на килограмм, затраты на транспортировку и складирование — 18,915 миллиона рублей. Представьте себе, это целое «месторождение»! Для его создания пришлось затратить более 80 миллионов рублей, не считая затрат, связанных с получением кека.

Что с этим «месторождением» делать?

Согласно требованиям Ростехнадзора утилизировать нельзя. Необходимо перерабатывать, а это очень непросто.

(Для сведения специалистов, которые, по крайней мере, в своих публикациях берутся выпускать товарный продукт в виде водно-угольного топлива, полученного из этого кека. Для транспортировки они, специалисты, рекомендуют еще добавить воды, и автомобильными цистернами (самый дорогой вид транспорта) возить на Беловскую ГРЭС. Справка: тепловые электростанции не берут топливо, калорийность которого ниже 3 500 килокалорий на килограмм.)

Пути решения задачи:

1. Специалистами ЗАО НИПИ Кузбасспроект в феврале 2016 года проведены эксперименты для получения транспортабельной продукции в виде стержней диаметром 20-50 и длиной 50-200 миллиметров из кека камерных пресс-фильтров обогатительной фабрики «Калтанская-Энергетическая» ОАО «УК «Кузбассразрезуголь» на экструзионно-брикетном оборудовании. Для повышения калорийности и прочности брикетов требуется термическая сушка при температуре 450-700 градусов. Применить данный метод термической сушки кека обогатительных фабрик шахты имени Кирова и шахты «Комсомолец» сложно из-за высокого выхода летучих (более 43%), для Калтанских углей этот показатель составляет 16%.

2. В декабре 2015 года на кафедре обогащения полезных ископаемых КузГТУ проведены испытания флотируемости шламов шахты имени Кирова на пилотной флотационной машине Pneuflot компании МВЕ (Германия).

Получены следующие результаты с различными реагентами: при зольности питания от 37 до 42% зольность концентрата составила 9,1-12,9%, при выходе 33,9-61,2%, зольность отходов: 52,8-85,0%. Отходы с такой зольностью, после обезвоживания, можно утилизировать.

По результатам исследований на кафедре ОПИ проведено совещание со специалистами компании МВЕ (Лутц Маркворт) ОАО «СУЭК-Кузбасс» (В.А. Калашников), на котором принято решение по усовершенствованию технологии обогащения шламов на ОФ шахты имени Кирова: убрать вторую стадию классификации в гидроциклонах, слив первой стадии направить на флотацию в машине Pneuflot. Концентрат флотации обезвоживать на вакуумном фильтре компании Andritz. Самое важное — появляется возможность выделить из шламов от 34 до 61% концентрата, который в настоящее время теряется с кеком.

— Простите, уточняющий вопрос: разве на обогатительных фабриках нет флотационных и сушильных отделений?

— В том-то и дело, что флотационные и сушильные отделения были на обогатительных фабриках старшего поколения (последняя — ЦОФ «Кузбасская», дата ввода в эксплуатацию 30.06.1990). С 2001 года (ОФ «Антоновская») фабрики стали строить без термической сушки, но с флотацией: II техкомплекс ОФ «Междуреченская» (2005 год), ОФ «Северная» (2006 год), исключение: ОФ «Спутник» (2005 год), на которой технология обогащения без флотации и термической сушки.

Затем стали строить фабрики без отделений флотации и сушки. С одной стороны, это гораздо дешевле и безопаснее, с другой, как уже понятно, без флотации достаточно высокие потери горючей массы с кеком; без термической сушки трудно (в некоторых случаях и невозможно) достичь требуемой влажности концентрата (7% зимой и 8-9% летом), что, в свою очередь, приводит к финансовым потерям. Указанные потери усиливает и современная высокопроизводительная добычная техника, которая еще сильнее измельчает добываемый уголь, ухудшая его сорт и повышая содержание шламов.

— У самих собственников есть понимание необходимости внедрять оборудование и технологии, о которых вы говорите?

— Да, тенденция скорее положительная. Например, компания «Стройсервис» уже в этом году первой в России начинает внедрять процесс термической сушки сразу на двух фабриках. На ОФ «Барзасская» компания запускает флото-фильтровальное отделение и термическую сушку. План реконструкции обогатительной фабрики шахты №12 также предусматривает введение в технологию процессов флотации и термической сушки.

О том, что рядовой уголь следует обогащать, известно давно. Вот, читайте высказывание русского горного инженера И.А. Корзухина в предисловии к книге 1908 года издания «Механическая обработка (обогащение) полезных ископаемых»! (Владимир Иванович показывает книгу. — Прим. автора): «Из 100 пудовъ сырого угля съ 12% золы мы получимъ после механической его обработки 93 пуда съ содержаниемъ золы въ 5%. Статистика показываетъ, что среднее расстояние, на которое перевозится, напримеръ, донецкий уголь равняется 371 версте при провозной плате за это расстояние в 4,67 коп. с пуда. Таким образомъ, перевозка 100 пудов сырого угля на это расстояние обойдется намъ в 467 коп., а 93 пудовъ обогащенного угля на это же расстояние — 434,31 коп. Выгода, полученная при этомъ нами, составитъ, очевидно 32,69 коп. на сто пудовъ сырого угля, и за счет ея мы, очевидно, и можемъ производить затраты на механическую обработку нашего ископаемого». То есть более ста лет назад было очевидно, что только за счет сокращения расходов на транспортные перевозки уже обогащать выгодно.

Спустя 110 лет на практике правда, бывает другое. При одинаковой стоимости концентрата зольностью 7% и 10%, второй весит больше при одинаковом объеме. Таким образом, грузить в вагон концентрат зольностью 10% более выгодно, поскольку войдет его по массе гораздо больше — экономия понятна. А вывод парадоксален: концентрат худшего качества более выгоден производителю.

Понимаете, о чем я говорю? Сегодня собственнику предприятия, который, разумеется, должен думать о прибыли и планировать будущее развитие, необходимо представлять технико-экономическое обоснование любого проекта.

— То есть наука опять-таки необходима. Не касаясь экономической стороны вопроса, давайте поговорим о вашей уникальной специальности. А именно: каким образом в процессе решения задач обогащения вам помогает математическое моделирование?

— Сложные научные процессы для исследований требуют дорогостоящего оборудования, на котором проводится физическое и физико-химическое моделирование процессов, определяются технологические показатели, рассчитывается эффективность и прочее; далее — обязательно проведение промышленных (натурных) испытаний на обогатительных фабриках.

С применением методов математического и компьютерного моделирования процессов существенно повышается точность и скорость вычислений. Сначала разрабатывается математическая модель процесса и технологии обогащения, проверяется ее адекватность на обогатительной фабрике, перерабатывающей аналогичное сырье. Для адекватной модели разрабатываются алгоритм и программный комплекс. Порой методами компьютерного моделирования можно решить такие задачи, которые ни в лаборатории, ни на производстве решить невозможно.

Например, следует определить, насколько изменится выход концентрата на обогатительной фабрике «Северная», если зольность рядового угля, представленного пластом XXI, увеличится с 30,9% до 36,5%, при этом зольность концентрата не должна превысить 10%. В лаборатории методами физического моделирования решать эту задачу придется очень долго, а в условиях обогатительной фабрики провести такой эксперимент никто не позволит. Другое дело, если используем компьютерную программу, разработанную для расчета технологический схемы этой фабрики. В первом варианте, при зольности рядового угля 30.9%, концентрата получим 57,7% зольностью 9,96%. Во втором, при увеличении зольности рядового угля до 36,6%, концентрата будет 50,1% зольностью 9,88%, как очевидно, потеря в прибыли будет очень серьезной.

Основная цель компьютерного моделирования — определить параметры регулирования процессов и технологии обогащения для достижения наибольшего выхода концентрата заданного качества для различных поставщиков рядового угля. Методика хороша и тем, что можно на компьютере имитировать замену оборудования виртуально. И сразу понимать, какие появляются позитивные моменты, в чем недостатки. Разумеется, это быстрее и намного дешевле, если сравнивать с экспериментом в реальном производственном процессе.

— Вы учите своих студентов моделированию процессов обогащения?

— Мы предлагаем студентам несколько специализированных дисциплин. Например, «Экономико-математическое моделирование процессов и технологий обогащения». И те из выпускников, кто сумел вобрать лучшее за годы учебы, превратились, можно сказать в штучный товар.

Один из аспирантов, Иван Королев, в свое время сумел пройти отбор из 400 претендентов со всего мира на 15 мест в магистратуру Льежского университета (Бельгия). Причем, по его словам, он единственный из 15 зачисленных владел системами автоматизированного проектирования. Сегодня, после окончания магистратуры, работает в Финляндии.

Другой, Станислав Шутов, отработал год в составе ведущих специалистов Engineering Dobersek GmbH. В настоящий момент работает в Solenis Evraziya. Третий, Никита Чевга, работает ведущим технологом в компании MBE Aufbereitung von Kohle und Mineralien (Германия).

И таких примеров немало. Более 90% наших выпускников — на обогатительных предприятиях региона, из высшего звена руководства фабрик 98% — выпускники нашей кафедры. Нужно понимать, что стать ученым дано далеко не каждому. Специалист, знающий процессы и технологии обогащения, владеющий программированием (хорошо бы еще экономикой) — человек уникальный, единичный. Не каждому инженеру эти знания нужны, что не мешает людям быть успешными на своем месте.

— Уровень оснащенности кузбасских обогатительных фабрик, их будущее, их перспективы позволяют говорить о востребованности вашей специальности в будущем?

— Уровень технологии углеобогащения в развитых странах одинаковый во всем мире. Мы идем вровень с мировыми тенденциями. Если это выгодно — предприниматель вкладывает в обогащение и получает дополнительную прибыль.

Интересный пример для фабрики старшего поколения, которая была построена в 1954 году. Это ОФ «Анжерская». Там сегодня установлено самое современное в мире обезвоживающее оборудование. Запущена и успешно работает единственная в России флотационная машина для обогащения угля — Pneuflot компании МВЕ (Германия), в этом году планируется установка еще одной машины. Фабрика успешная, прибыльная.

Я не вижу упадка в нашей отрасли. В доказательство моим словам тот факт, что именно в Кемерове (не в Москве!) собираются машиностроители, приборостроители, которые специализируются на углеобогащении. В конце апреля на базе КузТУ пройдет первый этап очередной Международной конференции «Современные технологии обогащения и обезвоживания», и авторитет именно наших специалистов и ученых позволяет собственникам определиться, кому что выбирать, в каком направлении совершенствовать производство.

— То есть в угольной отрасли Кузбасса все не так уж плохо?

— Наши инженеры-обогатители — это уникальные специалисты. Когда в прошедшие годы во всем мире и в Кузбассе был кризис с реализацией угля, на ОФ «Междуреченская» возросла отгрузка концентрата — замечательно сработали технологи и коммерсанты. Для этой фабрики ученые нашей кафедры выполнили научно-исследовательскую работу «Предпроектная проработка по повторному обогащению промпродукта, выпускаемого на ОАО «ОФ «Междуреченская» после его дробления (исследование раскрываемости промпродукта)».

Приступили к строительству обогатительной фабрики шахты «Увальная», для которой преподаватели и аспиранты нашей кафедры разработали «Программный комплекс многовариантной оптимизации технологии обогащения углей шахты «Увальная» (Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2016611796). Программный комплекс стал основой для выбора и обоснования базовых вариантов процессов и технологии обогащения методами компьютерного моделирования.

Главное, чтобы не было кризиса в голове. Отрасль была, будет, и нет сомнения в том, что кузбасский главный товар будет востребован в обозримой перспективе.

Лариса Филиппова


СГИ Тимофеева