ПРОЕКТ

«Система диспетчеризации и ее применение для извлечения выгоды на Качканарском горно-обогатительном комбинате»

Руководитель проекта:

Гулидова Анна Ефимовна, , МОУ СОШ №7

Мартынов Вячеслав, инженер, ЕВРАЗ КГОК

Проект выполнили:

Бердников Артем Олегович, ученик 11А класса МОУ СОШ №7

Шилимов Антон Сергеевич, ученик 11А класса МОУ СОШ №7

Качканар, Россия

2018 г.

Содержание:

  • 1)Введение------------------------------------------------------------------------------------------2-3
  • 2)Основная часть:
  • 1. Что такое СД?----------------------------------------------------------------------------------4
  • 2.Виды компаний производящих СД, их достоинства и недостатки -----------------5
  • 3.Плюсы введения системы “Карьер” на КГОКе---------------------------------------5-6
  • 4.Принцип действия СД------------------------------------------------------------------------6
  • 5.Выгода полученная от применения: Преимущества использования СД “Карьер”--------------------------------------------------------------------------------------7-8
  • 6.Отвалообразование-------------------------------------------------------------------------8-9
  • 7.Распределение потоков руды за отвалы-------------------------------------------------10
  • 8.Извлечение выгоды из некондиционных материалов при использовании СД----------------------------------------------------------------------------------------------------11-13
  • 3)Заключение----------------------------------------------------------------------------------------14
  • 4)Использованная литература--------------------------------------------------------------------15

1. Введение

Качкана́рский горно-обогати́тельный комбина́т (ЕВРАЗ КГОК, прежнее название: КГОК «Ванадий») — российский производитель железно-рудного сырья в городе КачканарСвердловской области.

ЕВРАЗ КГОК входит в пятерку крупнейших в России горнорудных предприятий. Комбинат расположен в 140 км от ЕВРАЗ НТМК, в Свердловской области. ЕВРАЗ КГОК разрабатывает Гусевогорское месторождение титаномагнетитовых железных руд, содержащих примеси ванадия. Содержание ванадия позволяет выплавлять высокопрочные легированные сорта стали.

Гора Качканар является единственным источником ванадиевой руды в России. Первые описания горы Качканар были сделаны в 1770 году академиком П. С. Палласом в книге «Путешествие по разным провинциям Российского государства», 1771—1801 гг.

Наибольший вклад в геологическое изучение района внесли А. П. Карпинский , А. А. Краснопольский, Е. Н. Барбот де Марни и Н. К. Высоцкий впервые составивший первую детальную карту массива.Однако качканарские руды из-за бедного содержания железа мало интересовали промышленность, в связи с чем детальная разведка долгое время не проводилась.

Геологическая разведка рудного месторождения началась в первой половине 30-х годов прошлого века. В 1956 г. советское правительство решило построить на Качканаре горно-обогатительный комбинат для поставки ванадиевой руды Нижнетагильскому металлургическому комбинату, а со временем и всем металлургическим заводам Урала. Со временем КГОК превратился в одно из ведущих горно-обогатительных предприятий СССР и Европы.

Производственная мощность комбината составляет порядка 55 млн тонн железной руды в год. Основным потребителем продукции ЕВРАЗ КГОКа является ЕВРАЗ НТМК.
В настоящее время ЕВРАЗ КГОК добывает руду из трех карьеров с дальнейшей ее переработкой в цехах дробления, обогащения, агломерации и окускования. Конечный продукт (агломерат и окатыши) загружается в железнодорожные вагоны и отправляется потребителям, в том числе за рубеж. В 2018 году ЕВРАЗ Качканарский ГОК отметит 55-летие.

Но в настоящее время на комбинате отсутствует система точного позиционирования автотранспорта и железнодорожных локомотивов. Отсутствует система формирования блочной модели на перегрузочных пунктах при разгрузке автосамосвалов. Недостаточный объём информации о качестве руды при разгрузке локомотиво-составов на дробильной обогатительной фабрике.

Евраз КГОК является единственным основным промышленным объектом города, и нам хотелось бы, чтобы он развивался. Поэтому темой своего проекта мы выбрали: ”Система диспетчеризации и ее применение для извлечения выгоды на Качканарском горно-обогатительном комбинате ”

Цели проекта:

  1. Установка СД для эффективного распределения транспорта и стабилизации качественных показателей поставляемой руды.
  2. Извлечение выгоды из некондиционных материалов.

Задачи:

1.Изучить принцип действия СД

2.Выявить более эффективную СД

3.Оценить возможности её использования

4.Изучение отвалообразования на КГОКе

5.Изучение объёмов добычи некондиционных материалов на КГОКе

6.Извлечение выгоды из некондиционных материалов.

7.Изучение факторов, влияющих на высоту яруса отвала.

2. Основная часть

2.1 На комбинате перераспределением электровозов управляет диспетчер, а значит как можно понять, на весь процесс действует пресловутый человеческий фактор. Наилучшим решением является СД, которая помогает сократить силу влияния и проявления данного фактора.

1)Диспетчеризация - процесс централизованного оперативного контроля и дистанционного управления, а также является дополнением к автоматизации и расширяет функции автоматизации. А СД является информационной системой, объединяющая все отдельные процессы и позволяющая дистанционно осуществлять наблюдение и управление выбранными объектами. В нашем случае, речь идет о диспетчеризации движения транспорта внутри карьера и по железнодорожным путям на отвалы и ДОФ. Также, это направлено на максимизацию эффективности доставки руды во все время любой смены персонала транспорта и самого диспетчера.

И на данный момент существуют кампании которые занимаются разработкой СД и среди них можно выделить несколько лидеров в этой области:

  • 1.“Модулар Майнинг Системс”
  • 2.ОАО “ВИСТ Групп”

2.2. Модулар: технологическая компания, разработчик и интегратор систем управления горнотранспортным оборудование. Их основной продукт является система DISPATCH, которая была выбрана ими как стандартное решение для управления горно-транспортным комплексом (ГТК). Основополагающим принципом системы является возможность автоматического переназначения самосвалов для сокращения их простоев в очередях на погрузке и разгрузке. Диспетчер предприятия используя систему управляет всеми процессами горных работ от заправок и назначений на места погрузки до управления пересменой и остановками на ТО. DISPATCH позволяет оптимизировать и улучшить процессы работы ГТК, повысить качество показателей добытого, улучшить загрузку перерабатывающих мощностей, повысить безопасность.

Вист Групп: кампания разрабатывающая информационные системы нужные для реализации сложных комплексных решений для различных задач горнодобывающей и металлургической промышленности и других отраслей экономики. Интересующий нас продукт - Система диспетчеризации "КАРЬЕР". Это программно-аппаратный комплекс для контроля, управления и оптимизации процессов на горнодобывающем предприятии.

2.3. При внедрении системы :

  • 1.Увеличиться производительность горнотранспортного комплекса за счет планирования, оптимизации и автоматической диспетчеризации работы горнотранспортного оборудования, контроля за ходом выполнения работ, оперативного учета и управления
  • 2.Будет осуществляться автоматизированный контроль и управление качеством полезного ископаемого
  • 3.Будет получена достоверная информация о количестве рейсов и перевезенной горной массе, реальной работе экскаваторов, самосвалов, бульдозеров, буровых станков
  • 4.Будет осуществлено управление качеством на основе систем высокоточной навигации и другое.

Все это осуществляется за счет подключаемых модулей:

  • 1.RealtimeKit(модули для управления работой в карьере в реальном режиме времени в течение смены)
  • 2.AnalyticKit (модули для анализа работы карьера)
  • 3.SetupKit(настройка Системы и ввод справочной информации)

Дополнительные :

  • 1.SmartTruck (модуль оптимизации и автоматического диспетчерирования)
  • 2.RailRoadManager (модуль управления железнодорожным транспортом и учета его работы)
  • 3.Diagnostics(модуль диагностики и мониторинга технического состояния объектов) и другие.

Как видно из приведенных характеристик кампаний, их разработок и данной таблицы можно решить, чья СД более лучше подходит для внедрения и работы на КГОК.У первой компании присутствует достаточно гибкая СД с большими возможностями, но не возможна модуляция СД, т.е. отделение возможных ненужных функций. Также существует проблема в неимении каких-либо связей с этой компании, даже у родственных предприятий. Ситуация со второй компанией сложилось гораздо лучше: можно выбрать пакеты которые нужны на более специализированном предприятии; их система опробована на предприятиях Магнитогорска и Железногорска, а СД обладает широкими способностями.

Чем больше транспорта и оборудования присутствует в карьерах и в других местах, тем больше необходимость в применении системы диспетчеризации. Благодаря диспетчеризации, все ресурсы используются рационально, а передвижение транспорта детально контролируются. Соответственно, при существенном снижении затрат – прибыль растет.

2.4. При установке системы диспетчеризации управление локомотивами будет происходить следующим образом:

  • 1.Уточнение пространственного положения локомотиво-состава на схеме дежурного по станции по спутниковой навигации.
  • 2.Дополнительный источник информации о пространственном расположении при ложных срабатываниях СЦБ.
  • 3.Визуализация состояния светофоров на бортовом терминале машиниста.
  • 4.Оповещение машиниста о работающих людях в зоне, прилегающей к ЖД путям.
  • 5.Автоматическое формирование состава с использованием информации о количестве осей.

2.5. Обогатимость — способность полезных ископаемых к разделению на соответствующие продукты при их обогащении. Один из основных показателей добываемой породы, зависящий от минерального состава породы, её текстуры и структуры. Для стабилизации качественных показателей поставляемой породы, на ПП должно проводиться примерный анализ состава, погрузка в думпкары в зависимости от показателей и передача информации о них СД.

Стабильная поставка руды с целевыми показателями железа и обогатимости позволит значительно снизить затраты на электроэнергию, мелющие элементы и производство оборотной воды, так же увеличится межремонтный период.

Экономический эффект выраженный в повышении показателя обогатимости на 0,03% дает прибыль в 6000 тыс. руб.

С приходом информации СД о показателях загруженной на думпкары руды, он выбирает какой отправить на ДОФ, также посылая команду на саму ДОФ о приближающихся поставках. Это позволяет снизить затраты на электроэнергию и другие требуемые ресурсы.

При помощи СД перебои между доставками от ПП до ДОФ и далее будут минимизированы, а также произойдет стабилизация показателей руды и последующая прибыль от этого. Также будут уменьшены затраты на электроэнергию, ремонт оборудования и производство воды для обогащения. А как известно, при уменьшении затрат - прибыль только растет.

Используя систему диспетчеризации мы предлагаем распределять породы на разные отвалы.

2.6. Отвал — размещение на поверхности пустых (вскрышных) пород или некондиционного минерального сырья, а также хвостов обогатительных фабрик, отходов или шлаков от различных производств и сжигания твёрдого топлива.

Вскрыша — пустая порода, покрывающая залежи полезного ископаемого и вынимаемая при его добыче открытым способом.

Горная масса везется на отвалы из карьеров. При открытых горных работах в зависимости от места расположения отвалы разделяют на следующие виды:

  • 1. Внутренние, создаваемые в отработанном пространстве карьера;
  • 2. Внешние, расположенные за границами карьера;

3. Комбинированные.

В данный момент на комбинате используют внешние отвалообразования. Отвалы отсыпают в один или несколько ярусов.

В зависимости от способа механизации работ, отвалы разделяют на:

  • 1.Бульдозерные;
  • 2.Экскаваторные;
  • 3.Конвейерные;
  • 4.Гидравлические.

На КГОКе используются бульдозерные и экскаваторные отвалы. Горная порода транспортируется из карьера на отвалы автомобильным и железнодорожным транспортом. Железнодорожным транспортом вскрышная порода транспортируется на экскаваторные отвалы, а автомобильным на бульдозерные. На данный момент, порода не сортируется и складируется на отвалы. Соответственно, она нигде не применяется и не продается.

Бульдозерный отвал — отвал, основным средством механизации на котором является бульдозер. При автомобильном транспорте вскрышные породы на бульдозерном отвале складируются периферийным (наиболее распространённым) и площадным способами. В первом случае доставленная на бульдозерный отвал порода разгружается под откос или как можно ближе к нему и затем перемещается к бровке откоса бульдозером. Во втором — мягкие породы последовательно разгружаются по всей площади бульдозерного отвала или его большей части, планируются бульдозером и укатываются катком.

Движение автосамосвалов на бульдозерный отвал осуществляется по веерной или кольцевой схемам. Первая применяется при складировании мягких пород, вторая — полускальных и скальных.

Экскаваторный отвал — насыпь из пустых пород или некондиционных руд, создаваемая экскаваторами (механическими лопатами или драглайнами) при открытой разработке месторождений полезных ископаемых с доставкой горной массы к отвалу. Экскаваторный отвал располагают на борту карьера на расстоянии, обеспечивающем эффективность и безопасность работы (1-2 км). Механические лопаты используют на отвалах для складирования скальных пород, драглайны — мягких. Технология отвалообразования механической лопатой заключается в экскавации разгружаемой из думпкаров породы и укладке её в отвал. При этом экскаватор располагается ниже уровня железнодорожного пути на высоту разгрузки экскаватора. Порода из думпкаров разгружается в углубление, сооружаемое экскаватором. Экскавируемую породу укладывают сначала в нижний подступ, затем в верхний.

2.7.Основным условием для выбора места складирования породы в отвал является обеспечение минимальной дальности транспортировки породы автотранспортом и занятие непригодных для использования земель. Все отвалы располагаются в существующем земельном отводе на безрудных площадях.

транспорта. Остальные отвалы законсервированы и рекультевированы.

Я предлагаю везти строительный камень на первый отвал, так как только на него разрешено складировать строительный камень. Вскрыши добывается немного меньше, поэтому ее можно размещать на четвертом отвале. Высевы можно везти на второй отвал, а щебень складировать на седьмом отвале. Если места под размещения породы будет не хватать, то один из двух ярусов второго или четвертого отвалов можно оставить под породу, которой не хватает места. На данный момент функционируют 1,2,4 отвалы. На них породу доставляют с помощью железнодорожного транспорта. И седьмой отвал, на который породу доставляют с помощью автомобильного

2.8. Если это сделать то можно будет получить прибыль с использования этих материалов.

Щебень можно применять для закладки фундаментов зданий, использовать в дорожном строительстве или его можно просто продавать. Цена щебня в среднем 400 рублей. В период с 2014 по 2017 год добыли примерно 1700 тонн. При продаже можно было бы заработать около 700 000 рублей.

Объемы добычи Средняя цена за тонну Прибыль
1700 тонн 400 руб. 680 000 руб.

Высевы можно применять следующим образом:

1. Производство тротуарной плитки и железобетонных изделий

2. Изготовление бетонных смесей.

3. Использование в фильтрационных установках для очистки воды.

4. Использование в качестве противогололедного материала, предотвращающего скольжение.

5. Производство керамики.

6. Дорожное строительство.

Также высевы можно просто продавать. С 2014 по 2017 добыли 6650 м3 высевов. Цена одного 1м3 в среднем 250руб. Можно было бы заработать больше 1 600 000 рублей. С каждым годом объемы добычи высевов увеличиваются. А значит прибыль тоже будет увеличиваться.

Объемы добычи (куб. метров) Средняя цена за метр кубический Прибыль
6650 250 руб. 1 660 000 руб.

Строительный камень можно применять для возведения домов и их отделке. На КГОКе с 2014 по 2017 год добыли примерно6300 м3 камня. Если его продавать, то учитывая, что 1м3 стоит примерно 1 000 рублей, можно было бы получить почти 6 300 000 рублей.

Объемы добычи (куб. метров) Средняя цена за метр кубический Прибыль
6300 1000 руб. 6 300 000 руб.

Средняя цена вскрыши 180 рублей за тонну. Объёмы добычи вскрыши составили около 24 000 тонн. С продажи вскрыши можно было бы получить 4 320 000 рублей.

Объемы добычи Средняя цена за тонну Прибыль
24 000 тонн 180 руб. 4 320 000 руб.

Общая прибыль с продажи материалов составила бы 12 920 000 рублей.

Ярусы отвала

Высота яруса зависит от:

  • 1.Свойств складируемых пород
  • 2.Рельефа поверхности
  • 3.Гидрогеологии месторождения
  • 4.Климатических условий
  • 5.Технологии отвалообразования.

В настоящее время средняя высота отвалов на комбинате - 30 метров.Если на комбинате будут сортировать породу по разным отвалам, то это позволит увеличить высоту ярусов некоторых отвалов.

При отсыпке взорванной скальной вскрыши на склонах высота ярусов ограничена лишь устойчивостью пород.

Строительный камень имеет большую плотность, твердость и устойчивость. Значит высота ярусов на 4 отвале, на которые я предложил везти камень, увеличится. Так как высота ярусов увеличится, то площадь поверхности, занимаемая отвалами, будет меньше.

Площадь отвала можно рассчитать следующим образом:

Из этой формулы выражу высоту яруса отвала:

Учитывая площадь отвала и объёмы добычи строительного камня вычислю, на сколько увеличится высота яруса 1 отвала.

Коэффициент, учитывающий откосы и неравномерность заполнения площади для одноярусных отвалов равен от 0,6 до 0,7. В своих расчетах я возьму K=0,6. Подставляя все данные в формулы, я получил, что высота яруса первого отвала только за 2018 год увеличится на 51 см.

3. Заключение

Работая над проектом, мы показали значимость ввода системы диспетчеризации на Качканарском горно-обогатительном комбинате. Установка СД позволяет проводить более лучшее распределение вагоносоставов на железных дорогах в зависимости от показателя обогатимости находящейся в вагонах руды т.е. составы с рудой высокого показателя имеют больший приоритет по доставке на ДОФ, чем с меньшим показателем. Также СД помогает уменьшить рабочую нагрузку на диспетчера, доверяя ему только проверка на рабочую способность системы, убирая тем самым человеческий фактор. Выполняя работу, мы пришли к выводу, что распределяя потоки некондиционных материалов по разным отвалам, можно начать применять их в различных производствах или просто продавать. Прибыль с продажи будет составлять почти 13 000 000 рублей. Распределение материалов по разным отвалам так же позволит увеличить высоту яруса первого отвала, что благоприятно скажется на экологическом состоянии окружающей среды.

4. Источники информации:

  • 1.https://ru.wikipedia.org/wiki/Диспетчеризация
  • 2.http://vistgroup.ru/products/karier/
  • 3.https://ru.wikipedia.org/wiki/Модулар_Майнинг_Системс
  1. https://ru.wikipedia.org/wiki/Отвал_(горное_дело)
  2. http://www.mining-enc.ru/b/buldozernyj-otval/
  3. http://www.evorock.ru/vidy-rabot/otkrytye-gornye-raboty/otvaloobrazovanie.html
  4. http://www.mining-enc.ru/e1/ekskavatornyj-otval/
  5. Архипов А.В., Земцовская Е.В. Выбор рациональной конструкции и высоты породных отвалов 
Объявления
Начинается проектный практикум для студентов УрФУ

проектный практикум 2 курса

проектный практикум 3 курса

проектный практикум 4 курса

Молодежный космический форум - 2018 (V Семихатовские чтения)О Форуме-2018 Новое

Школа наставников - 2018 “Как создать проект в новом технологическом укладе” Актуальное

Партнеры:

ИнФО УрФУ - Генеральный партнер в проведении проектной практики в июне-июле 2017 года

Роботология - Российское оборудование для программирования и конструирования роботов

Уральский клуб нового образования - общественная организация, которая разрабатывает и реализует социально-образовательные проекты

Архив событий:

Проектная практика для студентов Института фундаментального образования УрФУСобытие

Молодежный космический форум - 2017 (Четвертые Семихатовские чтения)Конкурс

Выбор темы работы для участия в IV Семихатовских чтенияхО Форуме-2017

Подписка на новости
Контакты

Адрес: г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка 145, к. 1119 (на карте)

Тел.: +7 (343) 355-93-88

info@cosmoport.club