Обоснование замены печей переменного тока на печь постоянного тока и миксер с целью повышения эффективности производства

Обоснование замены печей переменного тока на печь постоянного тока и миксер с целью повышения эффективности производства

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время индустрия развитых стран огромными скачками развивается, пропорционально этому истощаются ресурсы необходимые для этого развития, поэтому человечество вынуждено задействовать все более новые источники сырья, которые раньше не рассматривались, как сырьевые, это в свою очередь требует развития более рациональных технологий в переработке имеющегося сырья. Не стала исключением и цветная металлургия, можно смело сказать, что это одна из проблемных областей по рациональному использованию ресурсов, поиска новых решений в области переработки.

ОАО ГМК «Норильский никель» - крупнейший в мире производитель никеля и палладия, один из крупнейших производителей платины и меди. На отечественном рынке на долю компании приходится около 96% всего производимого в стране никеля.

Целью курсового проекта является обоснование замены печей переменного тока на печь постоянного тока и миксер с целью повышения эффективности производства. Улучшения экологической обстановке в цехе и за его пределами. Использование печей постоянного тока практически исключает угар металла, значительно снижает пылевыбросы, и, что тоже не маловажно для производственных рабочих, снижает уровень шума на рабочих местах.

1. Технико-экономическое обоснование замены печей переменного тока на постоянный в плавильном цехе

.1 Анализ существующей технологической схемы

Для извлечения никеля из всех видов рудного сырья используют как пиро- так и гидрометаллургические процессы. Применяемые в настоящее время при производстве никеля технологические схемы построены преимущественно на сочетании пирометаллургических и гидрометаллургических методов с преобладанием пирометаллургических переделов.

В технологических схемах переработки окисленных и сульфидных никелевых руд много кажущейся общности, например применение одинаковых процессов и аппаратуры. Однако в целом эти схемы существенно отличаются друг от друга. На это оказывают влияние не только различия в исходном сырье, но и конечные цели переработки.

Наиболее распространенная технологическая схема получения никеля из сульфидных медно-никелевых руд пирометаллургическим методом приведена на рисунке 1.1.

Особенности этой схемы следующие:

) Как и в схеме переработки сульфидных медных концентратов, она включает обязательную стадию плавки на штейн. Это обусловлено тем, что поведение никеля при плавке в принципе аналогично поведению меди. Вместе с никелем в штейн переходят медь, кобальт, платиновые металлы, золото и серебро.

) Обязательной технологической операцией является разделение меди и никеля (медно-никелевого файнштейна) с получением медного и никелевого промпродуктов (богатых концентратов), подвергающихся самостоятельной переработке. Отсутствие этого процесса в технологии привело бы к получению при восстановительной плавке очень сложного полиметаллического сплава на основе меди и никеля, выделение из которого всех ценных компонентов в виде самостоятельных продуктов оказалось бы технически невозможным.

) Технологическая схема пирометаллургической переработки сульфидных медно-никелевых руд в отличие от технологии получения никеля из окисленного сырья заканчивается обязательным рафинированием чернового (огневого) никеля. Электролитическое рафинирование чернового никеля после предварительного отделения меди позволяет, не только получать никель высокой чистоты (до 99,99% Ni и более), но и извлекать при электролизе кобальт, благородные и редкие металлы в удобные для дальнейшей переработки продукты - кобальтовые кеки и электролизные шламы.

Медно-никелевые штейны по своим физико-химическим свойствам близки к чисто медным. При проведении плавки в окислительных условиях они, как и медные штейны, содержат около 25% серы. В них также присутствует кислород в форме магнетита. Содержание кислорода в медно-никелевых штейнах может быть определено так же, как и для чисто медных штейнов.

Однако в этом случае нужно вместо меди учитывать суммарное содержание меди и никеля. Медно-никелевые штейны восстановительных плавок характеризуются заметной металлизацией.

Особенностью электроплавки медно-никелевого сырья - малая десульфуризация, так как сера из шихты удаляется в основном за счет диссоциации сульфидов, а пирротин, являющийся основным компонентом шихты, выделяется при этом меньше серы, чем пирит медного сырья. При достижении температуры равной 1000^оС начинает протекать процесс разложения термически-неустойчивых соединений:

Fe₇S₈ → 7FeS + S(1.1)

CuFeS₂ → 2FeS + Cu₂S + ½ S₂(1.2)

(Fe, Ni)S→ 3FeS + Ni₃S₂ + ½ S₂(1.3)₄ → MeO + SO₃(1.4)₃ → MeO + CO₂(1.5)(OH)₂ → MeO + H₂O(1.6)

На практики десульфуризация в электропечах при плавки сульфидных медно-никелевых руд и концентратов колеблется в пределах 15-25% в зависимости от содержания серы в сырье. Она меньше, чем в шахтных и отражательных печах.

В шихту электроплавки добавляют восстановитель - коксовую или угольную мелочь с целью обеднения шлаков никелем и кобальтом. Добавка восстановителя уменьшает десульфуризацию и способствует получению более бедных штейнов, так как твердый кислород окислов железа расходуется не на окисление серы, а на горение углерода более твердых шлаков.

Часть закиси железа восстанавливается до металлического железа, окись кобальта также восстанавливается углеродом, что повышает извлечение кобальта в процессе электроплавки. При достижении температуры равной

^оС начинают протекать реакции штейнообразования:

Cu₂O + FeS → Cu₂ S + FeO(1.7)

3NiO + 3FeS →Ni₃ S₂ + 3FeO + ½ S₂(1.8) + FeS → CoS + FeO(1.9)

Cu₂ О + Cu₂ S → 6Cu + SO₂(1.10)

Cu + FeS → Cu₂ S + Fe(1.11) _‘ Fe₂O₃ + (Cu₂ S + FeS) → 3Cu + Fe₃O₄ + S₂(1.12)

Состав штейна электроплавки зависит от содержания пирротина в концентратах: чем больше в них содержится пирротина и чем меньше никеля и меди, тем беднее штейн.

В шлаки электроплавки сульфидной медно-никелевой шихты переходит пустая порода руды и концентратов и окислы железа, образующиеся в печи.

Рисунок 1.1 - Схема получения никеля из сульфидных медно-никелевых руд пирометаллургическим методом

Медно-никелевые штейны по своим физико-химическим свойствам близки к чисто медным. При проведении плавки в окислительных условиях они, как и медные штейны, содержат около 25% серы. В них также присутствует кислород в форме магнетита. Содержание кислорода в медно-никелевых штейнах может быть определено так же, как и для чисто медных штейнов. Однако в этом случае нужно вместо меди учитывать суммарное содержание меди и никеля. Медно-никелевые штейны восстановительных плавок характеризуются заметной металлизацией.

Близкая аналогия в технологическом поведении меди и никеля и близость физико-химических свойств медных и медно-никелевых штейнов позволяют использовать для переработки медно-никелевых руд и концентратов те же методы плавки на штейн и другие технологические процессы, которые применяются в пирометаллургии меди.

Для плавки медно-никелевого. сырья на штейн пригодны все виды рассмотренных выше процессов, включая и автогенные процессы.

В таблицах 1.1 и 1.2 приведены годовые материальные балансы плавки в печах переменного тока (аналог) и постоянного (проект).

Таблица 1.1

Годовой материальный баланс плавки в печи переменного тока (аналог)

Таблица 1.2

Годовой материальный баланс плавки в печи постоянного тока (проект)

Технические показатели плавки представлены в таблице 1.3

Таблица 1.3

Технические показатели плавки в печах переменного тока (аналог) и постоянного (проект)

1.2 Расчет изменения выпуска никеля в штейне

а) определим объём выпуска штейна, расчёт производится по формуле:

В_ме= где

m₀ - объем перерабатываемого сырья, т;

α - содержание металла в сырье, %;

ε - извлечение металла, %;

-содержание металла в промпродукте, %.

В_Ni^A = т;

В_Ni^П = т.

б) определим содержание никеля в штейне, расчёт производится по формуле:

B = m_о × α × ε,

В_Ni ^а = 152924,7×0,822×0,988 = 124195,7 т;

В_Ni ^п = 152924,7×0,822×0,995 = 125075,96 т;

ΔВ_Ni = 125075,96 - 124195,7 = 880,26 т.

.3 Расчет изменения стоимости основных средств и капитальных вложений аналога и проекта по оборудованию (К_об) определяем по формуле

К_об= n × Ц_об, где

n - количество оборудования, шт.;

Ц_об - цена за единицу оборудования, тыс. руб.

N = , где

Р^сут - суточная производительность оборудования;

Т_д - действительный фонд работы оборудования, дн./год.

Р^сут = , где

t - длительность плавки, час.

Р_А^сут =  = 150 т/сут.;

Р_П^сут =  = 600 т/сут.

Тогда потребуется количество оборудования:

n_А==2,95, принимаем 3 печи + 1 резервная;

n_П==0,74, принимаем 1 печь + 1 резервная.

Исходя из количества оборудования, рассчитываем капитальные вложения:

Аналог Печь переменного тока:

К_об=4*47000 = 188000 тыс. руб.;

Проект Печь постоянного тока и миксер:

К_об=2*126500+107000=360000 тыс. руб.

По результатам расчётов для действующего производства определяем изменение стоимости основных средств (ΔС_ос) после внедрения мероприятий:

ΔС_ос= К_об^А - К_об^П,

ΔС_ос= 141000 - 233500= - 92500 тыс. руб.

1.4 Изменение себестоимости

.4.1 За счет материальных ресурсов

ΔС = Нр^п ·Ц^п - Нр^а ·Ц^а, где

Нр - норма расхода; Ц - цена.

.4.2 Изменение себестоимости за счет электроэнергии

С = Нр ·Ц, где

Нр - норма расхода; Ц - цена.

С^а = 780*3,5 = 2730 руб./т;

С^п = 550*3,5 = 1925 руб./т;

∆С_эл.эн. = 1925 - 2730 = - 805 руб./т.

.4.3 Изменение себестоимости за счет амортизации

С_аморт = К_ос * На/В

Расчёт приведен в таблице 1.4

1.4.4 Изменение себестоимости за счет заработной платы рабочих

ΔЗП= ЗП^п - ЗП^а;

ЗП = Ч * ЗП_ср* 12/В,

Таблица 1.4

Изменение стоимости основных средств

Таблица 1.5

Изменение себестоимости за счет материальных ресурсов

Изменение численности основных рабочих

Ч = Н_о* n * (c+п), где

Н_о - норматив численности обслуживания единицы оборудования;- количество оборудования;

с - количество смен;

п - количество подменных бригад.

Ч^а = 7*3*(3+2) = 105 чел.;

Ч^п = 8*1*(3+2) = 40 чел.;

ЗП^а =(105*40940,26*12)/ 124195,7= 553,02 руб./т;

ЗП^п = (40*40940,26*12)/ 125075,96= 209,19 руб./т;

ΔЗП = 157,12 - 415,35= -343,83 руб./т.

.4.5 Изменение себестоимости за счет отчислений социального страхования (34%)

ΔЗП * 0,3 = -343,83 * 0,34 = -77,47 руб./т.

.4.6 Изменение себестоимости за счет условно-постоянных расходов (УПР)

ΔУПР = УПР^п - УПР^а,

УПР^а = 111008,12/124195,7 = 0,8938 руб./т;

УПР^п = 111008,12/125075,96= 0,8875 руб./т;

ΔУПР = 0,8875 - 0,8938 = -0,0063 руб./т.

Результаты сводим в Таблицу 1.6

Таблица 1.6

Результаты расчета изменений себестоимости

1.5 Рассчитаем дополнительную прибыль от внедрения мероприятия. Для этого используется формула

DП = DП_в + Э_уг, где

DП_в - дополнительная прибыль от увеличения выпуска;

Э_уг - условно-годовая экономия.

DП_в = ΔВ×(Ц_шт - С_шт) = 880,26×(357000 - 327580,7024) = 25896,6 т. руб.;

Э_уг = 3091,7768×125075,96 = 386706,95 тыс.руб.;

DП = 25896,6+ 386706,95 = 412603,55 тыс.руб.

.6 Срок окупаемости капитальных вложений (Т_ок) и коэффициент сравнительной эффективности (Е_ср)

Т_ок = DК/DП; Е_ср = DП/DК

Т_ок = 360000/412603,55 = 0,87 года

Е_ср = 412603,55/ 360000 = 1,15

2. Проектная часть

.1 Обоснование производственной программы плавильного цеха

Цель раздела: Расчет стоимостных показателей выпуска товарной продукции и обоснование обеспеченности планового выпуска производственными мощностями для плавильного цеха.

Рассчитаем товарную продукцию (ТП):

ТП = Ц × В, где

Ц - цена продукции;

В - выпуск продукции.

Так как передел плавки не выпускает готовую продукцию, а является лишь частью производственного цикла, рассчитываем хозрасчетную цену:

Ц = С_уд + Е_н × К_уд, где

С_уд - себестоимость единицы продукции;

К_уд - удельные капитальные вложения;

Е_н - нормативный коэффициент эффективности.

Ц = 357000руб/т;

ТП = 357000 × 125075,96 = 44652117,72 тыс. руб./т

Проведем оценку обеспеченности планового выпуска штейна производственными мощностями.

Расчет коэффициента использования мощности:

К_м = В / М, где

В - годовой выпуск анодного никеля, т;

М - мощность, рассчитывается по формуле:

М = n · Т_д · р, где

n - количество установленного ведущего оборудования;

Т_д - действительный фонд времени работы оборудования, ч;

р - часовая производительность оборудования, т/ч

М = 1 · 8280 · 25 = 207000 т;

К_м = 140000/207000 = 0,68.

т.к. К_М<1, то плановый выпуск обеспечен производственными мощностями.

Производственную программу плавильного участка сведем в Таблицу 2.1

Таблица 2.1

Производственная программа плавильного цеха

.2 Расчет капитальных вложений

Цель раздела: заключается в обосновании стоимости капитальных вложений для расчета стоимости основных средств после совершенствования производства - для действующего плавильного участка.

Смета затрат на технологическое и подъемно-транспортное оборудование приведена в Таблице 2.2

Таблица 2.2

Смета затрат на технологическое и подъемно-транспортное оборудование

Таблица 2.3

Сметная стоимость зданий

Капитальные вложения в передаточные устройства

Стоимость металлоконструкций, трубопроводов, кабельных сетей примем 12; 5 и 3% соответственно от стоимости технологического оборудования.

Стоимость составит:

металлоконструкций: 300189,23×0,12=36022,71 тыс. руб.;

трубопроводов: 300189,23×0,05=15009,46 тыс. руб.;

кабельных сетей: 300189,23×0,03=9005,68 тыс. руб.

Полученные данные сводим в таблицу 2.4

никель плавильный переменный постоянный

Таблица 2.4

Передаточные устройства

Контрольно-измерительные приборы

Сметная стоимость КИПиА принимается равной 5% от стоимости технологического оборудования и составляет:

300189,23×0,05=15009,46тыс. руб.

Таблица 2.5

Транспортные средства

Таблица 2.6

Расчет амортизационных отчислений

Таблица 2.7

Сводная смета капитальных затрат и амортизационных отчислений

.3 Расчет численности работающих

Выбор графика сменности

Трудовым законодательством установлены условия работы:

. отработанное время работника не должно превышать 40 часов в неделю в нормальных и вредных условиях труда и 36 часов при особо вредных условиях труда

. каждый работник имеет право на ежегодный оплачиваемый отпуск, длительностью не менее 28 рабочих дней

. минимальный размер оплаты труда должен быть не ниже уровня, определенного законом

. за работу во вредных и особо вредных условиях труда работнику должны быть предоставлены все гарантии и льготы, установленные трудовым законодательством: повышение тарифной ставки, дополнительный отпуск, дополнительное питание, спецодежда, более ранний уход на пенсию и т.д.

. работу в праздничное и сверхурочное время должны оплачивать по двойной тарифной ставке

. работу в ночное и вечернее время должны оплачивать по тарифным ставкам, увеличенным, соответственно на 40 и 20 %.

Так как плавильное отделение обжигового цеха относится к отделению с вредными условиями труда, то выбираем 5-ти бригадную, 3-х сменную (по 8 часов в смене) работу.

График сменности для основных рабочих при 3-х сменной, 5-ти бригадной работе представлен в таблице 2.8.

Таблица 2.8

График сменности

. Количество рабочих дней за год:

Т_к - календарный фонд рабочего времени,

t_{раб.дн.в цикле}- количество рабочих дней в цикле,

t_ц- длительность цикла

. Количество выходных дней

t_в= 365-219 = 146 дней

. Проверка графика на переработку (недоработку)

t_нед-количество недель в году,

t_смены- длительность смены.

Недоработка 2,3 часа в неделю, тогда недоработка за год

Всего выходных дней: 146 - 15 = 131 день.

Таблица 2.9

Профессиональный состав и квалификация рабочих

Таблица 2.10

Плановый баланс рабочего времени

Таблица 2.11

Расчет численности рабочих

2.4 Расчет фонда заработной платы

При планировании ЗП различают основной и дополнительный фонд заработной платы. Основной фонд включает в себя оплату и доплаты за фактически отработанное время, дополнительный - оплату за неотработанное время, но оплачиваемое в соответствии с трудовым законодательством.

Основная ЗП рабочих включает в себя тарифный фонд, премиальные, доплаты за работу в ночное и вечернее время, в праздничные дни, районные коэффициенты.

Районный коэффициент - 80%, северный коэффициент - 80% от тарифного фонда; ночные - 40% от тарифа; вечерние - 20%; премия составляет 100%; в праздники - двойной тариф.

При непрерывном режиме и трехсменной работе доплаты составят:

за вечернее время Кдоп. веч = 4×20/24=3,3%;

за ночное Кдоп. Ноч = 8×40/24 = 13,3%;

праздничные 1×100/365= 3% от тарифа; доплаты за отпуск составят (28+17) × 100/177 = 28,25%.

Прочие невыходы: (1+3) × 100/177 = 1,7 %, где 1 - учебный отпуск, 3 - оплачиваемые дни больничного.

Таблица 2.12

Фонд заработной платы руководителей, специалистов, служащих

Таблица 2.13

Сводная форма по труду и заработной плате

Таблица 2.14

Общепроизводственные расходы

.5 Расчет затрат на производство продукции

Определим общие затраты на производство и оценим себестоимость единицы продукции.

Таблица 2.16

Калькуляция себестоимости штейна

.6 Расчет показателей эффективности проекта

Товарная продукция

Аналог ТП = 357000 × 124195,7 = 44337864900 руб.

Проект ТП = 357000 × 125075,96= 44652117720 руб.

Валовая прибыль

П_вал = ТП - С_год ,

где С_год - годовая себестоимость продукции, тыс.руб.

Аналог П_вал= 44337864,9- 40693737,6487= 3644127,2513 тыс.руб.

Проект П_вал= 44652117,72 - 40585763,8787= 4066353,8413 тыс.руб.

Чистая прибыль

П_чист= П_вал - П_вал×К_н,

где К_н- ставка налога 20%

Аналог П_чист= 3644127,2513 - 3644127,2513 × 0,2 = 2915301,801 тыс. руб.

Проект П_чист= 4066353,8413 - 4066353,8413 ×0,2 = 3253083,073 тыс. руб.

Фондоотдача

Ф₀ =В/С_ос,

где С_ос- стоимость основных средств, тыс. руб.

Аналог Ф₀ = 124195,7/47549,84= 2,611 т/тыс. руб.

Проект Ф₀ = 125075,96/407549,84 = 0,307 т/тыс. руб.

Фондовооруженность

Ф_в= С_ос/Ч,

где Ч- численность ППП, чел.

Аналог Ф_в= 47549,84/155=306,77 тыс. руб. /чел.

Проект Ф_в= 407549,84/90=4528,3 тыс. руб. /чел.

Производительность труда

П_т= В/ Ч

Аналог П_т= 124195,7/155=801,3 т/ чел.

Проект П_т= 125075,96/90=1389,7 т/ чел.

Рентабельность продукции

Р= П_вал/С_год×100%

Аналог Р = 3644127,2513 /40693737,6487×100% = 8,96%

Проект Р = 4066353,8413 /40585763,8787× 100% = 10,02 %

Рентабельность продаж

Р= П_вал/ТП

Аналог Р= П_вал/ТП=3644127,2513 /44337864,9×100% = 8,22 %

Проект Р= П_вал/ТП=4066353,8413 /44652117,72 ×100% = 9,11 %

Рентабельность производства

Р = П_вал/С_ос+C_обс,

где C_обс- стоимость оборотных средств (15% от основных средств)

Аналог Р = П_вал / С_ос + C_обс =

= 3644127,2513 * 100/(47549,84 + 40693737,6487 × 0,15) = 59,24 %

Проект Р = П_вал / С_ос + C_обс =

= 4066353,8413 * 100 / (407549,84 + 40585763,8787 × 0,15) = 62,61%

Таблица 2.17

Показатели эффективности проекта

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе данного курсового проекта были рассчитаны технико-экономические показатели и составлена производственная программа. В результате расчетов были выявлены основные технико-экономические показатели аналога и проекта. Чистая прибыль по проекту составляет 3253083,073 тыс. руб., рентабельность продукции - 10,02%; рентабельность производства - 62,61%, срок окупаемости дополнительных капитальных вложений - 0,87 года. Предлагаемая технология дает прибыль и из-за невысокого срока окупаемости дополнительных капитальных вложений является целесообразной. Цель курсового проекта достигнута.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Мандричко, Т.М. Управление производством в цветной металлургии: Метод. указания к курсовому и дипломному проектированию для студентов специальности 150102 «Металлургия цветных металлов» всех форм обучения / Т.М. Мандричко. - Красноярск: СФУ, 2010 - 56 с.;

. Технологическая инструкция по переработке рудного сырья и агломерата в рудно-термических печах плавильного цеха никелевого завода, ТИ 48.0401.14.54-53-2003;

. И.Ф. Худяков, А.И. Тихонов, В.И. Деев, С.С. Набойченко; Металлургия никеля, меди и кобальта, Москва 1977, 263 с.