«Способ классификации (сепарации) минерального сырья импульсно-инерционным способом и устройство для его осуществления».

(Импульсно-инерционный классификатор-сепаратор)

Настоящий проект разрабатывается  для соискания грантового финансирования на коммерциализацию технологий в рамках программы  Национального Агентства по технологическому развитию. 

Проект соответствует приоритетным направлениям предоставления инновационных грантов:

    1.     Прогрессивные технологии в горно-металлургическом комплексе, 

    2.     Прогрессивные технологии поиск, добыча, транспортировка и переработка минерального и углеводородного сырья, 

    3.     технологии  энергоэффективности. 

    4.     а также Приоритету развития науки: Рациональное использование природных ресурсов, переработки сырья и продукции.

 

 

1.       Цель, актуальность проекта, результаты выполнения проекта.

            Необходимость создания и применения технологий, позволяющих снизить нагрузку на экологию, снизить энергетические затраты и вредные выбросы в окружающую среду выходит сегодня на первый план. Законодательство модернизируется с учетом самых современных экологических требований. Существующие технологические методы во многих отраслях человеческой деятельности нуждаются в модификации и приведении в соответствие с требованиями законодательства.

            Хотя наше устройство применимо  во многих отраслях промышленности, например в процессах обогащения рудных материалов, в данном проекте мы рассматриваем одну конкретную сферу его применения, а именно: классификацию-сепарацию золы-уноса на теплоагрегатах с гидроудалением топливной золы. Таким агрегатами оборудованы ТЭЦ, ТЭС, местные котельные, другие предприятия топливно-энергетического комплекса.

            Самый распространенный способ получения тепловой энергии на таких предприятиях заключается в следующем: уголь, подаваемый в камеры сгорания теплоагрегата, сжигается и образовавшаяся зола, смешиваясь с водой, удаляется по пульпопроводу в места складирования золошлаковых отходов (ЗШО). Обычно это искусственные или естественные карьеры, пруды,  подготовленные и содержащиеся специальным образом. Пульповая вода поступает в специальные бассейны - отстойники для осаждения взвешенных твердых частиц, отстаивается там в течение определенного времени после чего  возвращается в технологический цикл.

            Содержание золошлакоотвального хозяйства требует постоянного внимания и отвлекает значительные материальные средства. Со временем объем ЗШО увеличивается, что оказывает все возрастающее давление на окружающую среду. Вредные и токсичные вещества из золошлакоотвалов мигрируют за их пределы в следствие естественных природных процессов. Под золошлакоотвалньные хозяйства отчуждаются участки земли, которые могли бы быть использованы более рационально. Таким образом экологический аспект проекта имеет немаловажное, существенное значение.

            В то же время зола-унос  содержит полезные компоненты (золошлаковые материалы, ЗШМ), используемые при производстве строительных материалов и в других отраслях промышленности.

            Классификация  золы-уноса на составные части по  масс-габаритным характеристикам с помощью классификатора-сепаратора путем забора ЗШМ непосредственно из пульпопровода позволяет использовать разделенное содержимое при производстве, например, сухих строительных смесей, в качестве добавок в различные марки цементов, при производстве пенобетонов и другой продукции без дополнительного помола. Отобранное полезное содержимое складируется, а затем направляется на дальнейшую переработку. Отобранный недожег может быть возвращен на повторное использование в теплоагрегат. Соответственно, значительно сокращается количество ЗШО, которые попадают в золошлакоотвальное хозяйство.

            Технологическая вода осветляется в классификаторе-сепараторе до такой степени, что ее можно немедленно возвращать в технологический цикл, минуя стадию осаждения в бассейнах-отстойниках.Таким образом снижается нагрузка на оборудование оборотного водоснабжения.

           

 

            В ходе реализации проекта будут осуществлены следующие этапы:

1.       Заключены меморандумы о сотрудничестве или договора о намерениях с заинтересованными предприятиями топливно-энергетического комплекса.

2.       Закончены исследовательские и экспериментальные работы с целью уточнения параметров конструкции концентратора-сепаратора. Выполнены эскизные чертежи в соответствии с результатами проведенной исследовательской и экспериментальной работы.

3.       Закончено оформление защитных документов на «Способ классификации (сепарации) минерального сырья импульсно-инерционным способом и устройство для его осуществления».

4.       Выбрана площадка для размещения опытно-промышленного образца на территории одного из заинтересованных предприятий-партнеров.

5.       Совместно с предприятием-партнером выбрана согласованную бизнес-модель для осуществления совместной деятельности и заключены соответствующие договора.

6.       Подобран подрядчик для изготовления проектно-конструкторской документации.

7.        Выполнен комплект проектно-конструкторской документации.

8.       Проведены необходимые согласования и экспертизы, получены  соответствующие разрешительные документы и т.п.

9.       Определены поставщики комплектующих материалов для изготовления опытно-промышленного образца путем запроса ценовых предложений.

10.   Приобретены комплектующие материалы для изготовления опытно-промышленного образца.

11.   Подобраны подрядчики для выполнения работ по изготовлению, сертификации опытно-промышленного образца.

12.   Изготовлен опытно-промышленный образец.

______________________________________________________________________________

13.   Подобран подрядчик для монтажа опытно-промышленного образца на территории производственной площадки.

14.   Произведен монтаж опытно-промышленного образца, закончены монтажные работы,  установлено дополнительное и смежное оборудование, проведены пуско-наладочные работы.

15.   Проведены испытания опытно-промышленного образца.

16.   Отработан и оформлен технический регламент на производство работ на промышленной версии классификтора-сепаратора.

17.   Передана полностью готовую ИИУ в промышленную эксплуатацию.

 

 

 

2. Сущность и содержание работ по реализации проекта (техническая часть не более 1,5 страницы, маркетинговая часть не менее 3,5 страницы).

 

Техническая часть

Задачи, поставленные перед началом разработки проекта и решаемые в ходе его реализации, определены следующим образом:

1.       Сократить количество ЗШО, перемещаемых из теплоагрегата способом гидроудаления по пульпроводу в золошлакоотвальное хозяйство.

            Способ решения: классификатор-сепаратор включается в разрыв пульпопровода. ЗШО, проходя через классификатор-сепаратор в потоке пульпы, распределяются (классифицируются) по гранулометрическим характеристикам и осаждаются (сепарируются) в соответствующих бункерах. Поскольку на экспериментальной установке был получен результат по улавливанию золы до 71%, можно рассчитывать на результат не ниже указанного уровня. Оставшиеся ЗШО в виде мелкодисперсной взвеси и раствора возвращается в потоке осветленной воды в технологический цикл. Таким образом количество ЗШО, доведенного до золошлакохранилища, снижается снижается до нуля.

           

2.       Уменьшить расход технической воды.

            Способ решения: после протока через классификатор-сепаратор и осаждения твердых частиц  в бункерах осветленная техническая вода готова к повторному использованию и немедленно возвращается в технологический цикл без осаждения в бассейне-отстойнике.

3.       Получить используемые для дальнейшей переработки полезные золошлаковые материалы (ЗШМ). К ним относятся: 1. Алюмосиликатные микросферы, 2. Ферросферы, 3. Стеклосферы, 4. Стеклянные окатыши, 5. Объединенные концентраты металлов, 6. Недожог (несгоревшие частицы угля)

            Способ решения задачи: поток пульпы, содержащий до 7% ЗШО подается в классификатор-сепаратор. Поток, последовательно проходя по в каждом из блоков спаренных бункеров будет осаждаться определенный материал в зависимости от его физических, гранулометрических характеристик.

4.        

1. Сокращение

Подробно описывается техническая сущность предлагаемого проекта разработки (при необходимости следует проиллюстрировать изложенное рисунками, схемами, диаграммами, фотографиями). Конкретизируется научно-техническое содержание работ по проекту, позволяющее сформулировать и обосновать проект технического задания с указанием технических параметров и основных характеристик разрабатываемой продукции, процесса или услуги. Следует показать за счет, каких нововведений появятся предпосылки создания нового продукта или (для конечного объекта разработки, имеющего аналоги) улучшения функциональных, потребительских, стоимостных и других показателей, которые обеспечат ее конкурентоспособность. Обсуждаются возможные технические риски при достижении заявленных целей.

Маркетинговая часть

3. Потенциальный рынок сбыта продукта и ее потребители.

Дается описание и оценка рынка сбыта продукта. Приводится оценка существующего и прогнозируемого спроса на продукт в натуральном исчислении и денежном эквиваленте на внутреннем и внешних рынках. Сообщается: проводились ли специальные маркетинговые исследования, какие компании будут потенциальными потребителями результатов проекта, или продукции и технологии созданной на их основе, основные компании-производители аналогичного продукта. В случае проведения специальных маркетинговых исследований необходимо приложить соответствующую документацию.

4. Обосновываются преимущества и конкурентоспособность продукта.

Определяется какая совокупность технических и стоимостных показателей продукта обеспечит ее конкурентоспособность. Приводится таблица сравнения конкретных параметров предлагаемой нового продукта с имеющимися на рынке аналогами по совокупности технических показателей и стоимости. Оценивается ниша рынка (объем реализации в денежном и натуральном выражении, процент доли рынка), которую может занять продукт. Следует приложить документы, подтверждающие возможность реализации товарного продукта с указанными параметрами конкретным потребителям (гарантийные письма, обязательства, договоры). Уточняется необходимость проведения сертификации предлагаемых категорий продукции или ее компонентов.

Организационная часть

5. Этапы работ по проекту.

наименование этапа работ

результат этапа работ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Описываются и обосновываются последовательность и сроки проведения работ по этапам и по проекту в целом. Указывается, какие промежуточные результаты ожидаются по итогам каждого этапа, и какими отчетными документами они подтверждаются. На основании изложенного составляется проект календарного плана.

6. Организация работ по проекту.

При выполнении проекта совместно с другими организациями перечисляются организации-соисполнители (юридические лица). Обосновывается необходимость распределения работ по проекту между организацией-заявителем и организациями-соисполнителями. Указывается, чем обусловлен выбор конкретных организаций-соисполнителей, дается краткая справка о каждой организации-соисполнителе:

1) полное наименование организации;

2) юридический и фактический адрес;

3) Ф.И.О. руководителя организации, телефон.

В процессе работы по проекту замена организаций-соисполнителей допускается.

Финансово-экономическая часть

Обосновывается целевое использование бюджетных средств при выполнении проекта (затраты):

7. Необходимость приобретения специального оборудования для научных работ, выбор поставщиков, номенклатура и цены. К специальному оборудованию относятся: стенды, испытательные станции, аппаратура, приборы, механизмы, устройства и др. (в т.ч. серийные изделия, являющиеся объектами исследований/испытаний), если это предусмотрено проектом технического задания. Серийные изделия, не являющиеся объектами исследования (испытаний) и серийная (в т.ч. импортная) вычислительная техника, не относятся к специальному оборудованию для научных работ.

8. Необходимость приобретения материалов и комплектующих, их номенклатура и цены.

9. Необходимость привлечения соисполнителей к участию в проекте и, соответственно, объем средств, запрашиваемых на выплату заработной платы с начислениями: по каждому этапу работ по проекту указать штатное расписание с перечислением функций каждого работника, степень вовлеченности работника в работу по проекту (полное рабочее время, частично по совместительству), заработная плата работника, научные командировки (командировки с научной целью);

10. Стоимость работ соисполнителей, включая примерное указание приобретаемого ими оборудования и материалов, а также численность привлекаемого персонала.

11. На основании вышеизложенного составляется проект сметы и проект графика финансирования проекта.

Примечание: Для всех исходных данных и расчетных величин должны быть указаны источники их получения. Для ценовых величин должна быть указана конкретная дата, на которую приводится расчет.



Руководитель организации

_________________________

(подпись, Ф.И.О.)



М.П. (при наличии)

 

 

Таблица N к бизнесплану по проекту N

 

            Состав золы-уноса, образующейся в теплоагрегатах ТЭЦ, обусловлен сортом и составом сжигаемого угля. На примере характеристических показателей рядовых углей Экибастузского бассейна можно определить усредненный состав полезных извлекаемых компонентов золы-уноса [[1]] и на его основе составить перечень производимой продукции.

            В соответствии с Меморандумом о взаимном сотрудничестве от 21 июля 2016 года, заключенном между АО «Усть-Каменогорские тепловые сети» и ТОО «Рудно-Алтайское опытно-промышленное предприятие», опытной площадкой, на которой проводятся предварительные испытания, а в дальнейшем будет размещена опытно-промышленная установка, определена территория ТЭЦ-2. Суточный объем золы-уноса, образующейся на трех котлоагрегатах этой ТЭЦ, составляет 25 тонн.

            Проведенные испытания показали, что Инерционный  классификатор-сепаратор способен удержать до 95 процентов твердых компонентов пульпы.

            Определенную коммерческую применимость имеют микросферы, образующиеся в результате расплавления минеральных компонентов, миграции состава в газовом потоке в виде отдельных мельчайших капель и раздува их за счет увеличения объема захваченных газовых включений. Фракции: мелкая (10-50 мкМ), средне-крупная (70-170 мкМ-до 400 мкм).

 

 

Таблица № N

Полезное содержимое, извлекаемое из золы-уноса ТЭЦ-2 с помощью Инерционного Классификатора-Сепаратора.

 

Наименование

Содержание в золе, %

Применение

Суточный объём, кг

цена за кг

сумма, тенге

Ферросферы (магнетит, магнетитовые микросферы)

10

Железорудный концентрат, при производстве специальных экранирующих бетонов, пигмент в лакокрасочных материалах, композиционные материалы.

2 500

10

25 000

Стеклофаза

(стеклянные микросферы)

10

производство лакокрасочных материалов, в том числе светоотражающих, герметиков, экструзионных полимеров, строительных смесей.

2 500

55

137 500

Ценосферы, муллит, алюмосиликатные микросферы

40

производство керамических легковесных теплоизоляционных  материалов, теплоизоляционных жаростойких, кислотостойких бетонов, термопластиков, тампонажных и буровых растворов.

10 000

80

800 000

Кварцевый песок

30

добавка в цемент, производство строительных материалов

7 500

4,75

35 625

Недожег

3

возврат в теплоагрегат

750

 

 

ИТОГО

 

 

23 250

 

998 125

 

 

Цены указаны в таблице с дисконтированием 50%-70% от предлагаемых. Справка о ценах по следующим ссылкам:

Ценосферы: http://inoteck.net/internet-magazin      

Стеклосферы: http://inoteck.net/steklyannaya-polaya-mikrosfera

Кварцевый песок: http://kvarzpeski.ru/pages/index.php?id=1

 



[1]   Л.Н. Авдеева, В.Ф. Борбат. Вестник Омского университета, 2009, №2 стр. 141-151.(http://cyberleninka.ru/article/n/zola-tets-perspektivnoe-syrie-dlya-promyshlennosti)

цены:

http://inoteck.net/steklyannaya-polaya-mikrosfera