Управление качеством продукции горных предприятий Исполнитель

Тема: Управление   качеством   продукции горных   предприятий

План:

1. Общие сведения.
2. Требования к качеству полезных ископаемых.
3. Понятия о кондициях на полезные ископаемые.

Цель занятия -  формирование в сознании у студентов общих понятий о качестве продукции горных предприятий и о кондициях полезного ископаемого

{spoiler=Продолжать Читать}

Общие сведения

Уровень качественных характеристик минерального сырья оказывает большое влияние на экономические показатели потреб­ляющих и перерабатывающих предприятий. Во всех случаях ухудшение качественных характеристик исходного сырья отри­цательно сказывается на работе потребляющих и перерабатываю­щих предприятий — обогатительных фабрик, металлургических заводов и т. д. Например, качество щебня влияет на прочност­ные свойства бетона. Поврежденные в процессе горных работ мраморные блоки не могут быть использованы для производства продукции высшего сорта. Аналогичное положение имеет место при добыче поделочного и технического камня: агата, алмаза, хрусталя, яшмы и др. При низком качестве руд снижается извле­чение металла и выход концентрата (рис. 20.1), повышаются по­тери основных компонентов в хвостах, увеличиваются затрат на переработку руды. В целом степень влияния свойств минерального сырья на качество продукции снижается по мере возраста ния уровня (стадий)  производства;   например,  качество медной руды в значительной степени влияет на сортность медного концентрата, но в гораздо меньшей степени ока­зывает влияние на качественные характеристики черновой меди и в еще меньшей степени — на качество рафинированного   металла.

Резкий рост потребности в сырье обусловил во многих горнодобываю­щих отраслях вовлечение в разработ­ку запасов полезных ископаемых с более низкими качественными ха­рактеристиками Снижение качества добытых ископаемых, в свою оче­редь, приводит к увеличению объемов их добычи. Вместе с тем достижение высокого     качества     минерального

сырья не является самоцелью. Вконкретных условиях стремление обеспечить только высокое качество продукции неизбежно приводит к большим потерям полезных ископаемых в недрах, ограничению сроков существова­ния горных предприятий, их производственной мощности, увели­чению удельных капитальных вложений и сокращению общего объема промышленной продукции. Поэтому при оценке месторож­дений и технологии горных работ необходимо учитывать, что достичь одинакового качества многих видов продукции (кон­центрата, металла, цемента, минеральных удобрений и т. д.) можно при переработке минерального сырья с большим диапазо­ном качественных характеристик. При этом происходит перерас­пределение затрат на добычу и переработку сырья, обычно при снижении первых возрастают вторые. Критерием оценки является минимум затрат общественного труда на производство и эксплуа­тацию конечной продукции. Оптимальный для народного хо­зяйства уровень качества добываемого полезного ископаемого уста­навливается с учетом показателей всей цепи горных и перерабаты­вающих   производств.

Различают следующие категории качества полезных ископа­емых:   абсолютное,   потребительское  и   интегральное.

Абсолютное качество определяется химическим составом, фи­зико-техническими и технологическими свойствами полезного ископаемого и его элементов как теоретически возможное каче­ство. Составной частью этой категории является промыш­ленноекачество— т. е. совокупность свойств полезного ископаемого, которые могут быть использованы на современном уровне развития техники и технологии. В экономическом планепромышленное качество полезного ископаемого определяется его народнохозяйственной (промышленной) ценностью.

Потребительское качество определяется потребностями пере­рабатывающих предприятий в виде их требований и выражается в форме символизирующего или расширенного качества. Сим­волизирующеекачество характеризуется домини­рующим признаком (или свойством), абстрагированным от других признаков, менее значимых для данного производства. Например, при прочих равных условиях, качество металлических руд ха­рактеризуется содержанием основного металла, качество щебня для производства бетона — его механической прочностью, ка­чество магнезита (при достаточно высоком содержании MgO) — содержанием СаО или Si0₂ и т. д. Расширенное ка­чество более полно характеризует качество полезного иско­паемого, оно определяется суммой полезных и вредных для дан­ного производства свойств. Естественно, каждое перерабатываю­щее предприятие заинтересовано в получении сырья наиболее высокого потребительского качества, так как затраты перераба­тывающего предприятия на производство продукции при этом сокращаются. Но такой подход к оценке качества минерального сырья является односторонним, не учитывающим интересов гор­нодобывающих предприятий и народного хозяйства в целом.

Интегральное качество минерального сырья определяется на основе показателей добычи и переработки полезного ископаемого, а также эксплуатации конечного продукта. Его составной частью является оптимальноекачество, характеризующее такую совокупность потребительских свойств полезного ископа­емого, которая обеспечивает наиболее выгодные экономические показатели производства конечного продукта по сумме приведен­ных затрат на добычу, переработку полезного ископаемого и потребление конечного продукта. Если продукт, получаемый в результате переработки полезного ископаемого, является кон­струкционным материалом (металл, цемент, пластмассы, кирпич и т. д.), качество которого регламентируется ГОСТом или техни­ческими условиями, при установлении оптимального качества минерального сырья учитываются только экономические показа­тели по стадиям горных работ и переработки до получения дан ного   регламентируемого   материала.

Для оценки уровня производства горных работ по обеспече­нию качества добытого полезного ископаемого целесообразно пользоваться комплексным понятием качества горных работ, включающим в себя технический, технологический и организа­ционный уровни горного производства, характеризуемые соответ­ствующими   технико-экономическими   показателями.

Горные работы не могут повышать природное качество полез­ного ископаемого в границах определенного участка (в данном объеме). Но, изменяя объемы добычи полезного ископаемого па разных участках месторождения в различные периоды разработки, можно управлять  процессом формирования  качества полезно ископаемого,  поставляемого потребителю.

Качество горных работ обычно оценивается относительным отклонением качества добытого полезного ископаемого от его естественного состояния и достигнутыми при этом технико-экономическими показателями. Основными технико-экономическими показателями качества горных работ являются: качественные и количественные потери полезного ископаемого при добыче; степень стабилизации качества минерального сырья в грузопотоке; производительность комплексов оборудования, затраты на горные работы, извлекаемая ценность и доход предприятия.

Требования к качеству полезных ископаемых

В настоящее время требования к качеству полезных ископаемых определяются обычно категорией «потребительского качества» через уровень символизирующего или расширенного качества (единичные показатели). Доброкачественное минеральное сырье, имеющее один несоответствующий техническим требованиям по­казатель, часто относится к некондиционному и бракуется, хотя во многих случаях этот нестандартный показатель перекрыва­ется другими, более высокими качественными свойствами. По­этому одной из первоочередных задач при разработке является установление обоснованных критериев оценки качества и опти­мальных требований к минеральному сырью.

На большинство видов полезных ископаемых (за исключением некоторых ископаемых углей, бокситов, строительных горных по­род и асбеста) отсутствуют государственные стандарты. Это объ­ясняется исключительным разнообразием вещественного состава одного и того же вида полезного ископаемого на разных месторож­дениях, разнообразием типов оруденения, структурно-текстурных особенностей и технологических свойств ископаемых. Многие виды минерального сырья отличаются многофункциональностью, что предопределяет совершенно различные требования к одному и тому же ископаемому. Поэтому требования к качеству полезного ископаемого чаще выражаются в виде технических условий (кон­диций) или технических норм./При этом в зависимости от назна­чения полезных ископаемых их качество определяется по содер­жанию основных полезных и вредных компонентов, минерало­гическому составу, физико-техническим характеристикам, струк­турным и текстурным особенностям, гранулометрическому со­ставу,   флотационным  свойствам,   влажности   и  т.   п.

Основные требования промышленности к полезным ископае­мым зависят от вида ископаемого, его назначения, существую­щего уровня техники и технологии его переработки. Например, повышенные требования к содержанию металла в силикатных никелевых рудах (не менее 1,1—1,3%) по сравнению с сульфид­ными никелевыми рудами (не менее 0,3%) объясняются тем, что для силикатных никелевых руд пока отсутствует эффективная тех­нология обогащения. Для железных руд и концентратов нижний предел содержания Fe в зависимости от месторождений и техно­логических свойств руды изменяется в широких пределах: 16% для легкообогатимых руд, 25—30% для руд с самоплавкой пу­стой породой, 50—65% для концентратов и высококачественных руд, направляемых в плавку без обогащения. С развитием наукии совершенствованием технологии переработки полезныхискомаемых требования к его качеству меняются.

С позиции потребляющего производства свойства добытом.полезного ископаемого подразделяются на полезные, вредные и малозначимые.

Полезныесвойства    выражаются   процентным  со­держанием металла или других элементов в руде, теплотой его рания угля, прочностью щебня, длиной и прочностью волокон а< беста,  огнеупорностью магнезитов и доломитов,  крупностью и чистотой   кристаллов   пьезокварца  и т.   п.

Вредныесвойстваполезного ископаемого усложняют процесс его переработки, удорожают стоимость конечного про дукта,   часто обусловливают ухудшение эксплуатационных  ка­честв последнего.  Например, зольность угля ухудшает показа тели работы теплоэлектростанций; вредными примесями для же лезных руд являются фосфор и сера. Очень часто качество мине рального сырья в первую очередь характеризуется вредными свой­ствами. Например, при наличии кремнезема даже в долях про­цента   в   магнезите   огнеупорный   кирпич теряет механическую прочность, а при попадании окиси кальция резко снижаются его огнеупорные   свойства.   Обогащение   песков   для   производстн.чстекла заключается главным образом в удалении красящих ве­ществ  (окислов железа,  титана   и др.).   В  медной  и свинцопо цинковой руде строго регламентируется содержание окисленных разностей   и   т.   д.

К малозначимымсвойствам относятся те, ко­торые не используются перерабатывающим предприятием и не влияюг  существенно   на   процессы   переработки.

Упомянутое деление важно только для определенного вида производства и уровня его развития. Для химической промышлен­ности, использующей каменные угли в качестве сырья для про­изводства синтетических материалов, теплота сгорания углей не имеет большого значения. При использовании доломита в си­стемах очистки вод ценны иные качества, чем в огнеупорной про мышленности. С развитием техники и технологии переработки начинают использоваться многие ранее малозначимые качества полезных ископаемых: извлекаются попутные элементы, исполь­зуются  отходы  производства  и  т.   д.

По совокупности свойств полезное ископаемое одного место­рождения (чаще руда) разделяется во многих случаях на отдель­ные технологические типы и сорта.

Тип полезного ископаемого определяется отличной технологией переработки, что обусловливает особенности его подготовь к переработке, а поэтому необходимость раздельной разработки. Тип руды может различаться по химико-минералогическому со ставу, структурно-текстурным особенностям, физико-техническим характеристикам. На каждом эксплуатируемом месторожде­нии обычно действует своя классификация типовруд, устанавливаемая в соответствии с конкретными различиями свойств руд и принятой  технологией  их   переработки   (табл.   17.1).

Таблица17.1

Технологические типы и сорта железной руды Соколовского месторождения

Сорт полезного ископаемого определяется чаще его промышлен­ной ценностью (см. п. 20.2) — для руд обычно содержанием ос­новного металла (штуфные, богатые, рядовые, бедные, убогие руды). В некоторых случаях сорта полезного ископаемого выделя­ются по содержанию вредных компонентов. Различные сорта руд могут перерабатываться как совместно, так и раздельно, что определяется в первую очередь их назначением, например, сортов железных руд для мартеновского и доменного производства, сортов фосфоритовых руд для производства желтого фосфора и суперфосфатных удобрений и т. д.

Полезные ископаемые являются в основном продукцией разо­вого потребления и могут быть использованы в одном или большем числе производств.

Качество полезного ископаемого оптимальное, если сумма затрат на его добычу и переработку минимальна. Задача оптимизации  качества полезного ископаемого практически решается следующим  образом:

1. Выявляются качественные показатели полезного ископаемого, исходя из требований перерабатывающих предприятийнепосредственно перерабатывающих полезное ископаемое, и но следующих производств, для которых сырьем является пром-продукт, концентрат и т. д. Для объективного выбора регламентируемых качественных показателей целесообразно методамикорреляционного анализа установить значимость каждой качественной характеристики. Необходимо по возможности выбират! минимальное число качественных характеристик, так как увели чение их значительно усложняет управление горными работами.
2. Устанавливается комплексный показатель качества но лезного ископаемого   q_K.
3. Выявляются зависимости полных затрат на добычу и перс работку 1 т руды при  изменении комплексного показателя   q_K.
4. На основе этих зависимостей строится суммарный графи и определяются оптимальное и максимальное значения комплекс­ного показателя качества q_K. При необходимости строят графики (или таблицы),   расшифровывающие   содержание   комплексно!" показателя   через   единичные   показатели   качества.

Понятия о кондициях на полезные ископаемые

Качество полезных ископаемых в недрах оценивается кондициями.  Оценка каждого месторождения ведется на стадиях геологоразведочных работ, проектирования и эксплуатации. Кондиции на отдельных стадиях оценки уточняются. Поэтому необходимо различать геологические, проектные и эксплуатационные кондиции.

Геологические кондиции представляют собой совокупность тре­бований к качеству полезных ископаемых в недрах, горно-геологическим и иным условиям разработки, соблюдение которых позволяет правильно выделить балансовые запасы полезных ископа­емых. Основными показателями кондиций руд и нерудного сырья являются: бортовое (контурное) и минимальное промышленное содержание полезных компонентов, максимально допустимое содержание вредных примесей в подсчетном блоке, выделяемые типы и сорта полезного ископаемого, минимальный коэффициентрудоносности в  подсчетном блоке для сложных месторождений с прерывистым распределением ценных компонентов (когда кон­диционные руды не могут быть оконтурены и подсчет запасов производится статистически), минимальные мощности тел полезныхископаемых или соответствующий метропроцент, максимально допустимая мощность находящихся внутри контура полезного ископаемого и включаемых в подсчет запасов прослоев пустых пород или некондиционных руд, граничный коэффициент вскрыши. Для угольных месторождений обосновываются: минимальная мощ­ность отдельно отрабатываемых пластов; максимальная мощность породных прослоев, включаемых в пласт сложного строения при валовой выемке; минимальная мощность породных прослоев, подле­жащих раздельной выемке; максимальная зольность угля, а для пластов сложного строения — также максимальная среднепластовая зольность; граничный коэффициент вскрыши; специальные требования к качеству (спекаемость, выход смол, содержание серы,   фосфора   и   т.   д.).

Проектные кондиции определяют требования к качеству по­лезных ископаемых в недрах (только в контуре карьера), соблю­дение которых позволяет обеспечить рентабельную разработку месторождения. Проектные кондиции включают в себя уточнен­ные показатели геологических кондиций на стадии детальной разведки и характеризуются в первую очередь текущим бортовым, текущим средним и граничным содержанием полезного компо­нента.

Эксплуатационные кондиции определяют требования к ка­честву добываемого полезного ископаемого, обеспечивающие наи­лучшие технико-экономические показатели работы добывающего и перерабатывающего предприятий при определенных их мощ­ностях (например, карьера по горной массе и обогатительной фабрики по перерабатываемой руде), заданном объеме конечной продукции требуемого качества, принятой системе разработки, комплексах оборудования, технологии переработки и др. Основ­ным показателем эксплуатационных кондиций руд является теку­щее среднее содержание полезного компонента, исходяиз которого определяются текущее бортовое и минимальное среднее содержа­ние полезных компонентов в эксплуатационных контурах рудных тел. Эти кондиции определяют на основе данных эксплуатацион­ной разведки и с учетом реальных горно-геологических условий разработки устанавливают оптимальные границы эксплуатацион­ных контуров рудных тел, а также допустимые объемы пустых пород, забалансовых и балансовых руд, соответственно включа­емых  в  эксплуатационный  контур  и исключаемых  из  него.

Бортовое содержание полезных компонентов устанавливается на основе вариантных (обычно не менее трех-четырех) технико-экономических расчетов. С уменьшением его возрастает объем запасов, уменьшаются объемы вскрышных работ и глубина селекции, снижаются удельные затраты на добычу, но увеличиваются на затраты на переработку полезного ископаемого. Поэтому существует оптимальное значение бортового содержания. Так как содержание одного полезного ископаемого, целесообразно в общем случае устанавливатьбортовой комплексный показатель качества полезного ископаемого.

Контрольные вопросы:

1. Что подразумевается под кондициями полезного ископаемого?
2. Перечислите основные требования предъявляемые к качеству полезного ископаемого

Рекомендуемая литература по разделу:

1. Анистратов Ю. И. Технология открытой добычи руд редких и радиоактивных металлов. – М., Недра, 1988.

2. Мельников Н. В. Краткий справочник по открытым горным работам. М., «Недра», 1974. 424 с.

3. Ржевский В. В. Открытые горные работы. Часть 1. – М., Недра, 1985.
4. Ржевский В. В. Процессы открытых горных работ. М., «Недра», 1978. 542 с.
5. Симкин Б. А. Технология и процессы открытых горных работ. М., «Недра», 1970. 215 с.
6. Томаков П. И., Манкевич В. В. Открытая разработка угольных и рудных месторождений. М., Изд. МГГУ, 1995. 611 с.
7. Технология открытой разработки месторождений полезных ископаемых, ч. I. Под общей ред. М. Г. Новожилова. М., «Недра», 1971. 635 с.

{/spoilers}