Изначально на обогатительной фабрике «СУЭК-Хакасия» мелкие классы угля (0–13 мм) просто отсеивали без обогащения. Но ОФ запускали в 1975 году, и за полвека многое изменилось. И в 2012 году на предприятии появились второй корпус и новые виды оборудования, в том числе целый блок, ориентированный на обезвоживание концентрата.
Так в переработку вовлекли те самые мелкие классы. И подобных историй, когда умудрённая жизнью фабрика переживает модернизацию, в том числе и масштабную, в отрасли огромное количество.
Директор по обогащению ООО «Проектный институт «Бимсистема», технический консультант лабораторного комплекса ОАО «СЖС Восток Лимитед» Дмитрий Завалишин отметил, что в угольной отрасли большинство обогатительных фабрик действительно прошли этап глубокой реконструкции и технического перевооружения.
Основатель и генеральный директор ООО «ТАПП групп» (TAPP Group) Дмитрий Лохов вообще не смог припомнить ни одной фабрики, которая после ввода в эксплуатацию работала бы без улучшений.
«На мой взгляд, модернизация на обогатительных фабриках происходит постоянно. В отрасли даже шутят, что фабрику строят исключительно затем, чтобы сразу начать её модернизировать. Как только предприятие запущено, тут же появляются первые проекты усовершенствований. Почему так?
Да потому, что реальность редко точно соответствует проекту: могли взять не совсем репрезентативные пробы руды или угля, пока шло строительство, изменился состав сырья. В итоге сразу выясняется, что какие-то узлы работают не так эффективно, и их нужно донастроить или усилить», — объясняет специалист.
Изменение состава сырья, о котором говорил эксперт, пожалуй, можно назвать самой распространённой причиной модернизации действующих фабрик. Хотя здесь возможны нюансы.
Предприятие, например, может начать перерабатывать новую руду, задействовав дополнительный источник.
Например, фабрика Александринской ГРК (входит в группу «Русская медная компания») изначально получала сырьё только с одноимённого месторождения. Однако, когда выросли объёмы на Чебачьем, эта руда тоже стала поступать на фабрику. Так что предприятие увеличило мощность и скорректировало технологическую схему, то есть пережило реконструкцию.
Но причина даже может быть не такой масштабной. Дмитрий Лохов привёл несколько примеров из индустрии углеобогащения. Например, с карьера или фабрики пошло больше мелочи, чем было рассчитано: получается, что мощностей существующего оборудования не хватает. Если это коксующийся уголь — возможностей флотации, если энергетический — производительности спиральных сепараторов или аппаратов типа TBS и TCS (оборудования для обогащения мелких классов).
Или же в угле появилось больше глины, и из-за этого радиальный сгуститель перестал справляться. И вот уже мощности фильтров не хватает, да и станция приготовления флокулянта не успевает за возросшей нагрузкой.
Или увеличилась доля пустой породы в сырье, и в результате существующая дробилка «не тянет», её перегружает.
«Таким образом, фабрика сразу сталкивается с узкими местами и вынуждена их расшивать: добавлять оборудование, усиливать существующее. Получается непрерывный процесс модернизации из года в год, когда производство подстраивается под сырьё. Большинство фабрик так и живут: ежегодно что-то улучшается, дооборудуется. Чаще всего — именно из-за изменившегося питания», — объясняет Дмитрий Лохов.
Другой мотив — вовлечение в отработку сырья, которое ранее не перерабатывалось, тех же мелких классов угля. На старых фабриках их вообще не обогащали, а отправляли в отходы. А сейчас ценность тонкого угля выросла, так что на таких предприятиях всё чаще можно увидеть секцию флотации.
По этой причине, например, заменила флотационные машины фабрика Берёзовская (актив «ПМХ»): они позволили повысить выход концентрата из сырья, поступающего с шахты им. С. Д. Тихова, на целых 11%.
«Тут, смотрите, какая логика. Шахта стремится повысить производительность, и в работу запускаются комбайны большей мощности. Они дают больше угольной мелочи, её нужно обогатить, а это только флотация», — объяснил главный технолог АО «ЦОФ «Берёзовская» Александр Шеленков.
«Ещё пример вовлечения дополнительного сырья: железо в руде бывает магнитным (магнетит) и немагнитным (гематит). Обычно фабрики ориентированы на магнитную фракцию, а гематит теряется в отходах. Пока его мало — не страшно, но, когда гематитовая составляющая растёт и достигает 15% и более, становится выгодно извлекать и её.
Значит, добавляют соответствующую операцию, например гравитационную или флотационную секцию для гематита. Часто делают комбинированно: грубо гематит извлекают гравитацией, более тонко — флотацией. В итоге дополнительно возвращают железо, которое раньше теряли. Это тоже модернизация под изменившийся состав руды», — рассказывает Дмитрий Лохов.
И, конечно же, понятным стимулом к модернизации может служить стремление фабрики увеличить свои мощности. Рынок требует больше продукции — фабрика должна нарастить производительность. Тут модернизация направлена на рост объёмов: оборудование меняют на более мощное, добавляют параллельные линии, не изменяя принципиально схему обогащения. Обычно это куда проще, чем построить с нуля новую фабрику.
Скажем, в числе прочего с этим связана современная модернизация фабрики Ловозёрского ГОКа. Напомним, что это единственный действующий российский поставщик РЗМ-сырья, так что внимание к нему сейчас повышенное. К тому же не так давно ЛГОК вошёл в структуру ГК «Росатом», что должно обернуться для предприятия дополнительными инвестициями.
Судя по всему, это и происходит: ГОК регулярно сообщает о приобретении и установке нового оборудования. А в перспективе на предприятии собираются провести научно-исследовательские и лабораторные работы по вовлечению в производство мелких фракций лопаритового концентрата, сообщает «Интерфакс» со ссылкой на горнорудный дивизион «Росатома». И это тоже вариант модернизации.
Кроме того, под термином «техперевооружение» часто понимают процесс замены оборудования, которое уже просто физически и морально устарело, на новое. Как правило, такие работы выливаются ещё и в повышение производительности.
«Обычно, раз уж предприятие решилось менять агрегат, оно старается поставить более производительный или экономичный, чтобы повысить показатели участка, т. е. просто „замена на такой же” случается редко, всегда есть выигрыш в производительности, надёжности или расходах», — уточняет Дмитрий Лохов.
Скажем, несколько лет назад модернизацию отделения флотации завершила одна из фабрик Южного Урала — этому предприятию сейчас уже больше 50 лет. Она перешла на более современные и производительные машины закрытого пневмомеханического типа. Одним из эффектов стал прирост извлечения металлов в концентрате.
Комментируя процесс модернизации угольных фабрик, Дмитрий Завалишин выделил три ключевых тренда, помимо вовлечения в отработку мелкого класса. Во-первых, ОФ меняют оборудование на более производительное, например отсадочные машины на аппараты тяжелосредного обогащения.
Во-вторых, предприятия внедряют гидросайзеры для обогащения зернистого шлама — эти системы встают на место распространённых спиральных сепараторов или включаются в схему вместе с ними параллельно. Ну и в-третьих, в цепочку возвращается технология сушки, напоминая, что всё новое — это хорошо забытое старое: на советских ОФ с полным циклом обогащения такой подход был стандартом.
Выше мы говорили преимущественно о фабриках, которые работают уже несколько десятилетий. В целом логично, что этим объектам потребовалась модернизация. Так что же, новых предприятий эта история не касается? Как бы не так, говорит Дмитрий Лохов. По его наблюдениям, именно новые фабрики несут самые большие риски, потому что проектируются эти объекты по ограниченным данным — обычно по керновым пробам, которые предоставляют геологи.
То есть по материалу, представленному в очень небольшом объёме, нужно спрогнозировать поведение миллионов тонн руды: их дробимость, измельчаемость, обогатимость и так далее. И бывает так, что, пока месторождение разведали, пока строили фабрику, прошло несколько лет, свойства руды изменились или просто оказались другими на участках, которые пошли в работу.
В итоге новая фабрика, что называется, «не попала в режим» с первого раза. И вот ей уже тоже требуется модернизация, то есть переделка под фактическое сырьё. Здесь может быть установка дополнительного оборудования, замена узлов и так далее.
А иногда проекты и вовсе реализуют с опорой на старые данные. Скажем, открыли советские геологи месторождение, провели разведку, предложили технологию обогащения — условно говоря, «по книжке». Или же попросту упустили какие-то нюансы, скажем, наличие той же глины — о том, чем она может помешать, мы уже говорили.
«Так что и через год после запуска, и через 10 лет — модернизация может понадобиться в любой момент, когда обнаружится узкое место или появится возможность улучшить показатели. В этом смысле нет „окончательно построенной” фабрики, это всегда живой организм, который меняется вместе с условиями работы», — резюмирует Дмитрий Лохов.
Очевидно, что при модернизации фабрик владельцы стремятся вписаться в границы существующих корпусов — это всегда выгоднее, чем строить новые. И дело тут не только в том, что придётся ввязываться в капстрой: создание нового цеха — это уже не просто модернизация, а полноценная реконструкция, то есть совсем другие временные и финансовые затраты.
Когда фабрика пристраивает новый корпус, формально она должна пересчитать весь проект, объясняет Дмитрий Лохов. При этом надо помнить, что требования и нормы со временем меняются. Скажем, есть ОФ, построенная в условном 1980 году. В 2025 году её владельцы решились на реконструкцию, и для этого им придётся проверить, соответствует ли современным требованиям имеющаяся инфраструктура.
А это не только сами здания, но ещё и дороги, электросети, подстанции, хвостовое хозяйство. Начинаются обширные проектно-изыскательские работы, а это значит, что фундаменты зданий вскрывают, берут пробы бетона, вырезают «куски» металлоконструкций на анализ в лабораторию (изучают прочность, состав).
Плюс проверяют все связанные объекты, например то, соответствуют ли промышленные дороги новым требованиям, потому что грузоподъёмность самосвалов за эти годы тоже выросла.. В итоге вместо локальной задачи «пристроить корпус» предприятие получает необходимость усилить существующие строения, протянуть новые коммуникации и т. д. Сроки реализации проекта, инвестиции — всё это увеличивается в несколько раз.
Так что желательно остаться в имеющихся площадях. В том числе и поэтому крупные поставщики оборудования сегодня всё чаще вынуждены «обрастать» компетенциями инжиниринговой компании. Скажем, в структуре завода экологического машиностроения «ФИНГО» действует не только промплощадка, то есть цеха, где работают станки, но и Центр инжиниринга и реализации проектов.
Вот, кстати, и пример изменяющихся со временем требований: в прошлом веке считалось нормой, когда фильтр улавливал 50-80 % выбрасываемых веществ, и 80% — это был успех. Современное оборудование обеспечивает степень очистки 99% и выше. И экологические нормативы тоже могут стать причиной модернизации обогатительной фабрики: чтобы «озелениться», предприятие может изменять подход к хвостовому хозяйству, обращению с водой или системе фильтрации.
Получается, проектировщикам нужно вместить в имеющуюся площадь фильтр, который будет в два раза мощнее, чем у имеющегося оборудования. И вот специалисты конструкторского отдела «ФИНГО» уже отрисовывают оборудование в 3D до болта, а проектировщики с помощью специального ПО проводят газодинамические и прочностные расчёты, чтобы создать решение оптимальной металлоёмкости.
На самом деле, говорит Дмитрий Лохов, и без капстроя можно сделать очень многое. В практике эксперта есть прецеденты, когда удавалось увеличить производительность ОФ на 35%, а в отдельных случаях возможным оказывалось даже двукратное увеличение в существующих границах.
«Например, мы сотрудничали с одним из крупных российских ГОКов. Комбинат собирался пристроить новый корпус обогащения, чтобы перерабатывать дополнительные объёмы. Мы тщательно проанализировали их ситуацию и предложили вариант без нового здания. За счёт установки высокопроизводительных дробилок, мельниц и оптимизации режимов работы оборудование могло справиться с этими тоннами в существующих корпусах.
Мы прямо в цифрах показали: достаточно повысить производительность каждой линии на условные 60 тонн в час, и при годовом фонде времени с учётом коэффициента технической готовности (КТГ) получится те же ~20 миллионов тонн в год, что они хотели. Таким образом мы доказали заказчику, что можно обойтись „малой кровью”», — привёл пример эксперт.
Однако даже современные производители с доступными им технологиями не освоили магических навыков и не научились открывать «выручай-комнату». В ряде случаев вписаться в существующие площади оказывается невозможно.
«С экономической точки зрения понятно желание разместиться на имеющихся производственных площадях. Необходимость строительства новых задний и сооружений или использования существующих цехов зависит от конкретной ситуации. При замене одного оборудования на аналог можно разместиться и на имеющихся площадях.
Увеличение производительности требует установки дополнительных единиц или замены агрегатов на более производительные, как правило, с большими геометрическими размерами, и, как следствие, необходимо рассматривать возможность строительства. Для принятия решения о возможности размещения и компоновки оборудования наша компания использует трёхмерное лазерное сканирование площадей и трёхмерное моделирование при проектировании», — объясняет Дмитрий Завалишин.
«Конечно, бывают случаи, когда без нового корпуса не обойтись. Например, если объём увеличился настолько, что физически в старом здании разместить оборудование оказывается невозможно. Либо ОФ хочет новый технологический передел: например, тот же цех окускования/окатышей должен быть отдельным.
Таким образом, вариант уложиться в старые площади обычно и выбирается, когда он технически возможен. Лишь когда уж совсем никак — требуется, например, удвоить производство, а здание трещит по швам — только тогда идут на строительство нового корпуса. Но грамотное инжиниринговое решение может помочь избежать такого сценария», — соглашается Дмитрий Лохов.
Итак, теперь весь вопрос в грамотном инжиниринговом решении.
«Для принятия проекта реконструкции или перевооружения обогатительной фабрики необходимо проводить аудит с опробованием технологической схемы обогащения и расчётом качественно-количественной схемы обогащения по его результатам», — подчёркивает Дмитрий Завалишин.
Однако тут же специалист признаёт: в угольной отрасли такой подход не слишком популярен. Заказчики чаще ориентируются на положительный опыт «коллег по цеху», а решения принимают специалисты фабрики, которые формулируют задание для проектного института. Тот же технологический аудит у угольщиков не в почёте.
Дмитрий Лохов также фиксирует, что комплексный инжиниринговый подход в отрасли, во всяком случае, в чистом виде, пока не принят — не только в угольной индустрии, но и в целом в горной промышленности.
По наблюдениям специалиста, обогатители ориентируются на комментарии производителей оборудования, и они действительно могут оценить перспективность улучшений, но только каждый «со своей колокольни». В итоге фабрика получает несколько решений, которые взаимно исключают друг друга.
Дмитрий Завалишин вообще считает, что добиться существенных изменений производственных показателей за счёт замены одного конкретного узла практически невозможно. Да, такие случаи в отрасли есть, но это больше исключение, чем правило. В качестве примера специалист привёл решения для сушки угольного концентрата.
Если фабрика обогащает переизмельчённые угли и обезвоживает концентрат механически, то она просто вынуждена искусственно занижать выход продукта из мелких машинных классов, чтобы обеспечить общую влагу в заданных пределах. В таком случае внедрение процесса сушки действительно может существенно увеличить выход готовой продукции.
Правда, тут едва ли можно говорить о замене оборудования — скорее, это пример внедрения новой технологии. В большинстве же ситуаций лучше всего смотреть на процесс обогащения комплексно как на последовательную технологическую цепочку. А это, по сути, и есть инжиниринговый подход.
«При таком раскладе специализированная организация и берёт на себя весь комплекс: от анализа до внедрения. Мы в своей работе стараемся действовать именно так: посмотреть на фабрику комплексно, глазами заказчика, и предложить решение, которое даст максимальный эффект для всей фабрики, а не для отдельного узла», — подчёркивает Дмитрий Лохов.
Дмитрий Лохов, основатель и генеральный директор ООО «ТАПП групп» (TAPP Group)
«Спрос на инжиниринговый подход растёт, потому что все уже насмотрелись на примеры неэффективной модернизации. Всё больше предприятий готовы доверить внешней экспертизе провести аудит технологической схемы целиком. Часто нас привлекают именно как независимых экспертов: выявить, где настоящее узкое место, где „лежит” резерв производительности, оценить эффект от разных мер и расставить приоритеты.
Мы выдаём честное заключение: например, что первоочерёдно надо менять, скажем, систему сгущения, потому что она ограничивает весь поток, а уже потом — мельницы или флотацию и т. д. В итоге предприятие не распыляется, а бьёт точно в цель и получает ощутимый результат».
Дмитрий Завалишин, директор по обогащению ООО «Проектный институт «Бимсистема», технический консультант лабораторного комплекса ОАО «СЖС Восток Лимитед»
«Реализуя проекты реконструкции и технического перевооружения обогатительных фабрик, наша компания использует классический подход к оценке технологических решений, основанный на аудите с проведением опробования.
Мы в обязательном порядке проводим трёхмерное сканирование и моделирование: они позволяют принимать более обоснованные компоновочные решения.
Кроме того, при проектировании фабрики мы создаём цифровой двойник технологической цепочки с использованием специализированного ПО, чтобы иметь возможность математического моделирования изменения процесса».
Спасибо!
Теперь редакторы в курсе.