Дипломная работа на тему: Подходы к финансовой оценке экономической эффективности инновационных высокотехнологичных проектов

Введение

Капитализации и вовлечения в промышленное использование российского техногенного сырья обусловлено гигантскими объемами накопленных отходов обогащения и химико-металлургической переработки чернометаллургического, горнохимического, цветнометаллургического, углеводородного, собственно редкометального и нерудного сырья, унаследованные Россией от узковедомственного недропользования в бывшем СССР. Значительные содержания в них особо ценных цветных, редких и благородных металлов, нередко превышающие концентрации в традиционных рудах, и, наконец, наличие эффективных отечественных инновационно-технологических способов их извлечения, оставшихся невостребованными, ориентируют на ускоренное решение проблемы получения цветных металлов (в частности цинка) из вторичного сырья.

В отличие от природного, это сырье представляет собой возобновляемый ресурс, не требующий затрат на извлечение из недр и первичную дезинтеграцию, которые обусловливают основные издержки горно-промышленных производств. Существенными аргументами в пользу интенсификации сырьевого сектора экономики нашей страны за счет использования техногенных ресурсов являются также сложившаяся в условиях "переходного периода" необеспеченность России многими видами рудного сырья (марганцем, хромом, медью, цинком, свинцом, сурьмой, ртутью, редкими металлами и др.), источники которых, как и соответствующие производства, после распада СССР остались за пределами страны, а также естественное истощение недр в традиционных ресурсодобывающих регионах (Урал, Кольский п-ов) и более чем 2-х кратный спад производства на предприятиях-ветеранах ГПК. В то же время восполнение убывающих запасов железорудного, медного, цинкового, свинцового и ряда других видов сырья, включая содержащие повышенные концентрации рассеянных редких и благородных металлов, не обеспечивается необходимыми объемами ГРР в условиях их значительного сокращения. В результате металлургические предприятия Урала все в большей степени зависят от привозного сырья, что увеличивает издержки производства. В то же время они испытывают недостаток в легирующих добавках, необходимых для выпуска качественной продукции, конкурентоспособной на мировом рынке.

Авторы Мысляев Андрей Дмитриевич, Горбачева Галина Сергеевна, Кочин Василий Анатольевич, Крестьянинов Александр Тимофеевич, Тимофеев Константин Леонидович, Королев Алексей Анатольевич разработали способ извлечения цинка из цинкосодержащих отходов (http://www.findpatent.ru/patent/266/2661323.html).

Способ извлечения цинка из оцинкованных стальных отходов включает кислотное удаление цинка с растворением цинка. При этом растворение цинка ведут в соляной кислоте с последующей гидролитической очисткой раствора от железа. Извлечение цинка ведут в виде раствора его хлорида с концентрацией от 250 до 500 г/дм3. Техническим результатом изобретения является возможность повторного использования полученного раствора хлорида цинка в качестве флюса при цинковании либо реализация в качестве реагента, соответствующего требованиям ГОСТ 7345-68, или в составе готового раствора флюсования.

Из существующего уровня техники известны способы извлечения цинка:

- из отработанных цинкооксидных катализаторов сероочистки (оксидоцинковых поглотителей сероводорода) путем растворения их в серной кислоте, фильтрации, нейтрализации фильтра до рН 2,5-3, последующего осаждения и отделения от маточного раствора пирофосфата цинка;

- из отработанных оксидоцинковых поглотителей сероводорода путем обработки его в водном растворе смеси ортофосфорной, азотной и кремнефтористоводородной кислот при соотношении P2O5:NО-3:SiF2-6:H2O=1:(0,85-1,87):(0,0168-0,0178):(2,099-3,071). При этом поглотитель вводят в процесс в количестве 0,80-9,5 от стехиометрического значения суммы катионов, необходимых для образования однозамещенных солей кислот, со скоростью 152-178,6 кг ZnO/м3. Обработку ведут в течение 1-3 ч, при этом используют смесь кислот при 20-30°С (патент РФ №1712434).

Наиболее близким по сырью является способ переработки цинковой стружки - отхода производства цинкования проволоки. Цинковая стружка без предварительного измельчения вводится в воду и в полученную смесь при постоянном перемешивании вводится фосфорная кислота при следующем соотношении Zn:P2O5:H2O = (0,94-1):(3,15-3,88):(1,56-3,02) со скоростью 4000 л/ч. Температура рабочей смеси 20-45°С. Степень извлечения цинка 94,5-97%. Получаемый монофосфат цинка используется в производстве фосфатирующих концентратов (патент РФ 2103387, С22В 3/06, С22В 19/00, опубл. 27.01.1998).

Общими недостатками указанных способов являются: использование дорогостоящих кислот; сложность процесса переработки.

Извлечение цинка из отходов проводится на специализированном предприятии, технологический процесс ведется с соблюдением всех установленных параметров. Цинк - это элемент, который применяется довольно широко в разных сферах промышленности. С его помощью производится оцинковка стали, что является очень важным и нужным процессом, таким образом, происходит защита стали от коррозии, достигается долговечность изделий, изготовленных из нее.

Извлечение цинка - важный и необходимый процесс. Благородные металлы восстанавливаются с помощью реакции восстановления, которая проводится с использованием цинка. Золото и серебро в чистом виде получают благодаря именно этому элементу. Извлекается элемент при переработке металлургических отходов. В этом случае удается сразу осуществить два важных мероприятия: переработать отходы и получить важный металл. Цинк используется в производстве воздушных аккумуляторов, энергоемкость которых очень высока. Сплавы металла применяются довольно широко. Особое значение имеют медные сплавы, высоко ценятся также алюминиевые. Цинковые листы используются для кровли зданий в строительстве. Из металла изготавливают сточные желоба и трубы. Оцинкование активно используется для защиты от коррозии самых разных стальных изделий: труб, деталей машин, арматуры.

В нашей стране разработаны сорбционные и кристаллизационные технологии извлечения цветных и редкоземельных металлов, позволяющие расширить сырьевую базу и снизить давление на окружающую среду за счет уменьшения выбросов в водоемы и грунты производственных отходов металлургических предприятий.

Разработанная кристаллизационная технология извлечения фосфатов и фторидов РЗМ на затравочных матрицах из производственных растворов экстракционных фосфорных кислот не затрагивает основной технологии получения ЭФК, не требует применения дорогостоящих реагентов, громоздких установок и значительных капиталовложений. Кристаллизационная технология применима на всех производствах получения экстракционных фосфорных кислот по дигидратной схеме. В результате опытно-промышленных испытаний на ОАО "Балаковский химзавод" получен продукт с содержанием 85 масс. % безводного фосфата суммы РЗМ.

Так же разработана сорбционная технология очистки сточных вод металлургических предприятий с применением универсального сорбента, модифицированного на основе ЖМК, для извлечения цветных металлов и железа (2+), исключающая дополнительное применение окислителей. Получен фильтрующий сорбент на основе ЖМК, который прошел полупромышленные испытания по очистки сточных вод производственного предприятия ЗАО "НПП "Биотехпрогресс" от различных форм железа на опытно-промышленной фильтрующей установке.

Разработана ионообменная технология кучного и конвективного выщелачивания, позволяющая извлекать из грунтов различного типа, отвалов и почв тяжелые металлы, относящиеся к классу опасности "А" по радионуклидам. Технология обеспечивает необходимую степень извлечения, не требует вывоза грунта, громоздких установок, специальных производственных помещений и может быть реализована на любом промышленном объекте непосредственно на месте загрязнения грунта.

В Китае рынок вторсырья просто огромен. Заводы в Харбине, Даляне, Суньке и еще многие промышленные города. Мини заводов просто не счесть.

Поставленная задача решается следующим образом. Отходы цинка, содержащие железо и оксиды цинка, загружают в расплав солей на основе эвтектической смеси NaCl : KCl с добавлением фторидов в виде NaF, AlF3 или их смеси в виде криолита Na3AlF6. Температуру процесса поддерживают в интервале 740-7900 С, выдерживают расплав 15-30 минут и извлекают товарный цинк. После проведения 3-5 циклов загрузки в расплав добавляют 5-10% алюминия от веса расплава солей, извлекают алюмоцинковый сплав, а из расплава извлекают (выгребают) осадок интерметаллидов железа с алюминием, после чего операцию повторяют.

Температура ниже 7400 С близка к температурам плавления солей, интерметаллидов цинка (температура плавления FeZn7 - 6470, Fe5Zn21 - 7650), и дальнейшее снижение приводит к снижению выхода цинка в товарный сплав ниже 70%, а выше 7900 С происходит испарение цинка, что тоже снижает извлечение цинка в товарный сплав.

Длительная выдержка расплавленного цинка под слоем солей приводит к потерям за счет испарения, поэтому выдержка более 30 минут в расплавленном состоянии нецелесообразна.

Введение алюминия на второй стадии процесса приводит к вытеснению цинка из интерметаллида цинка и замещению его алюминием, так как железо образует в интервале температур 760-10000 С интерметаллиды с алюминием FeAl3, FeAl2, Fe3Al5, Fe3Al, а при температуре ниже 760 все они находятся в твердом состоянии, т.е. алюминий прочно связан с железом и в цинк обратно не переходит.

Введение фторидов в виде NaF, AlF3 или Na3AlF6 приводит к растворению оксидных пленок цинка, в то время как в чистых хлоридах оксид цинка практически не растворяется.

Повышение содержания фторида выше 15% нецелесообразно, так как влечет за собой растворение материала футеровки. Кроме того, силы поверхностных явлений (адгезии) неэффективны при содержании выше 10-15% поверхностно-активных фторидов.

Предложенное техническое решение позволяет извлечь весь металлический цинк за короткое время, оставшиеся оксиды цинка восстановить алюминием, а цинк из интерметаллидов вытеснить алюминием. При этом отходы в виде шлака намного уменьшаются с 275 до 91,5 кг/т товарного металла, а расход солей составил 40 кг/т против 106 кг по прототипу.

Достоинство указанного способа в том, что процесс осуществляется в одном агрегате, с достаточной большой производительностью (за полчаса вместо 6-18 час). Кроме того, в процессе извлекается цинк не только из интерметаллидов, но и из отходов цинка, что ни в одном из известных технических решений не достигается.

В процессе использованы доступные и дешевые соли, мало отходов.

Новым в данном процессе является:

- загрузка твердых отходов в жидкий расплав солей; - дополнительное восстановление цинка из оксидов алюминием и вытеснение цинка из интерметаллидов тем же алюминием;

- использование фторидов щелочных металлов и алюминия обеспечивает растворение пленки из оксида цинка и позволяет в дальнейшем восстановить оксид цинка алюминием;

- повышенная температура (740-7500 С) позволяет быстро проплавить и отделить цинк от интерметаллидов и оксида цинка, а также ускоряет вытеснение цинка из интерметаллидов и восстановление оксида цинка. Суммарное извлечение по нашим данным составило 95-98% от всего содержания цинка в отходах, а не металлического, как в прототипе.

Пример 1. В печь сопротивления Таммана установили тигель из алунда диаметром 58 и высотой 70 мм, загрузили и наплавили 50 г NaCl, 40 г KCl, 5 г NaF, квалификации (r); нагрели до 750oC и в шесть приемов загрузили 100 г изгари цинка крупностью (-5 + 3) мм в течение 5 минут. Температуру в печи поддерживали в среднем 7400 С. Тигель извлекли из печи, соль вылили на железный противень, а металл в графитовую изложницу, охладили и взвесили вылитую соль и чушечку металла. Извлечено 87 г цинка в виде компактного металла.

Крупнейшие мировые производители цинка, надеются, что европейские компании готовы к новым снижениям выпуска металла, которые должны спасти рынок от перенасыщения цинком и дальнейшего падения цен. Производство цинка в мире уже сократилось на 10% или на 1 млн т (больше, чем должен снизиться в первом квартале выпуск металла в Европе), став ответной мерой на резкое падение спроса на цинк в отрасли по выпуску оцинкованного проката и падения цен на 55% в прошлом году. Тогда уже было снижение выпуска цинка более чем на 1 млн т, так как в значительной степени производство упало в Китае.

Оглавление

- Особенности инновационных технологий по извлечению цветных металлов из нетрадиционного сырья 1.1 Способы извлечения и переработки цветных металлов из различных видов нетрадиционного сырья

- Опыт отечественных и зарубежных компаний по извлечению цветных металлов из нетрадиционного сырья

- Подходы к финансовой оценке экономической эффективности инновационных высокотехнологичных проектов в металлопереработке

- Особенности инновационных технологий по извлечению цветных металлов из нетрадиционного сырья

- Способы извлечения и переработки цветных металлов из различных видов нетрадиционного сырья

- Цинк - это четвёртый по использованию металл в мире, после железа, алюминия и меди, с мировым ежегодным производством около 12 млн тонн. Около 70 мирового цинка добывается и около 30 производится путём переработки цинкового лома

- Хотя добывается цинк практически по всему миру, основные места добычи это Китай, Австралия и Перу. Россия находится на 11 месте в мировом рейтинге добычи этого металла и производит его порядка 190000 тонн в год

- Разведанные подтвержденные запасы цинка в мире составляют более 350 млн. т. Месторождения цинка имеются в 70 странах мира, обеспеченность запасами с учетом роста потребности в нем составляет более 40 лет. Крупнейшие запасы цинковых руд находятся в России, Австралии, Казахстане, Канаде и Китае

- Цинк известен давно латунь, сплав меди и цинка, знали древние египтяне и греки. Полагают, что искусство выплавки чистого цинка возникло много столетий назад в Индии, оттуда оно распространилось в Китай и затем в Европу, где промышленное производство цинка - в Германии, Англии, Бельгии и Франции - началось в середине XVIII в. Известно, что в горах Гарца Германия цинковые руды были выявлены в XV в. Однако только в 1721 г. саксонский металлург И. Генкель, у которого М.В. Ломоносов обучался металлургии, открыл способ получения цинка из руды

- Цинк - 23-й по распространенности элемент на Земле. В мире ежегодно добывается более 9 млн т цинка. По оценкам, при нынешнем уровне добычи цинка выявленных запасов металла хватит лишь на несколько десятилетий

Список литературы

1. Бодуэн А.Я., Петров Г.В., Мардарь И.И., Иванов Б.С. Извлечение благородных и цветных металлов из техногенного сырья Норильского промышленного региона: практика и исследования // Успехи современного естествознания. – 2013. – № 3. – С. 143-145; URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=31476 (дата обращения: 09.03.2019).

2. Мелентьев Г.Б. Перспективы организации комплексного извлечения цветных рассеянных редких и благородных металлов из нетрадиционного природного и техногенного сульфидного сырья Урала / Мелентьев Г.Б. Малинина Е.Н. Овчарова Е.С. [Электронный ресурс]. Режим доступа http://5fan.ru/wievjob.php?id=16808 (дата обращения: 0.03.2019).

3. Мертцин Н., Симс X., Конердинг К. Об использовании цепных компонентов катализаторов для получения фосфатов специального назначения. - Chemie-Technik 1986, т. 38, N6, с. 244-245.

4. Мировой рынок цинка [Электронный ресурс]: многопредмет. научн. Журнал / Электрон. журнал – Режим доступа к журналу: www.ereport.ru

5. Черкасский Р.И. Извлечение цинка из отходов цинкования / Вторичные ресурсы / Р. И. Черкасский, Л. В. Максимова, В. В. Никитин, М. Л. Яковлев [Электронный ресурс] // Режим доступа: http://ntb.misis.ru/opac/app/webroot/index.php?url=/notices/index/IdNotice:278168/Source:default (дата обращения: 05.03.2019).