автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Разработка рациональной технико-экономической структуры переработки электронного лома

На правах рукописи

Погосян Аркадий Тигранович ООЗи

Разработка рациональной технико-экономической структуры переработки электронного лома

Специальность 05 13 01 «Системный анализ, управление и обработка информации (металлургия)»

Специальность 05.16.02 «Металлургия черных, цветных и редких металлов»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации

на соискание учёной степени кандидата технических наук

Москва 2007

003058001

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Государственный технологический университет «Московский институт стали и сплавов»

на кафедрах

Автоматизированных систем управления Металлургии цветных, редких и благородных металлов

Научные руководители доктор технических наук, профессор

Стрижко Леонид Семёнович

кандидат технических наук, доцент Калашников Евгений Александрович

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Рожков Игорь Михайлович

кандидат технических наук Чантурия Алексей Валентинович

Ведущая организация ФГУП «Московский завод по обработке

специальных сплавов»

Защита диссертации состоится «23» мая 2007 г в 14 00 часов на заседании диссертационного совета Д 212 132 07 при ФГОУ ВПО «Государственный технологический университет «Московский институт стали и сплавов» по адресу 119049, г Москва, Ленинский проспект, д 4 , Б-436

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке «Государственного технологического университет «Московский институт стали и сплавов» Автореферат разослан «19» апреля 2007 г

Учёный секретарь диссертационного совета

к т н , доц Калашников Е А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Введение

Актуальность работы. Во всем мире дорожают добыча руд и получение из них цветных металлов, особенно благородных, в частности золота и серебра К основным причинам этой тенденции относятся следующие

- уменьшение запасов руд цветных и благородных металлов, увеличение затрат на добычу и производство этих металлов,

- расширение национальных и международных усилий по стабилизации и контролю цен на сырьевые ресурсы,

необходимость обходиться собственными источниками сырья, особенно стратегическими,

- выполнение международных и государственных требований по охране окружающей среды, в связи с чем удаление и захоронение отходов становятся все более затруднительными,

- быстрое увеличение цен на источники сырья и энергии, что делает рецикл отработанных продуктов и оборудования более эффективным, чем использование первичного сырья

Особая роль благородных металлов обусловлена также их высокой ценой и влиянием на финансовую систему и внешние экономические связи Использование вторичного металлосодержащего сырья в современном мировом производстве металлов быстро и неуклонно растет. В ряде промышленно развитых стран производство вторичных металлов составляет 30-40 % от общего объема первичного производства

Суммарная масса электронного лома в России приближается к 1 млнт Переход к рыночной экономике привел к остановке и ликвидации тысяч нерентабельных производств и образованию на их месте многих сотен тысяч тонн металлолома Образовавшиеся отходы, с одной стороны, наносят огромный вред окружающей среде, с другой — представляют собой ценнейшие ресурсы, по содержанию полезных компонентов в сотни и тысячи раз превосходящие природные источники Все это создает предпосылки для развития в России крупномасштабного производства вторичных металлов, для создания новой отрасли металлургической промышленности

В последнее время стало известно, что извлечение только драгоценных металлов из-за их низкого содержания в ломе невыгодно Поэтому одна из основных целей, преследуемой при переработке многокомпонентного лома, - извлечение из него меди, олова, свинца, никеля и др

Таким образом, на данном этапе решения заданной проблемы стоит необходимость разработки оптимальной структуры переработки золотосодержащих отходов с минимальной себестоимостью затрат на переработку Решение поставленной задачи предполагает достаточную сложность, поэтому для быстрого поиска оптимального решения необходима разработка и внедрение программного комплекса

Цель работы Целью работы является разработка оптимальной технологической, технической и экономической структуры переработки золотосодержащего электронного лома с целью получения минимальной себестоимости, а также программного обеспечения для решения задач выбора схем управления процессом в условиях острой конкуренции на рынке производства драгоценных металлов Задачи исследования

• Провести исследование существующих видов вторичного золотосодержащего сырья, предложить классификацию исходного сырья,

• Выбрать и разработать новые технологии переработки электронного лома с учётом опыта России и зарубежных стран,

• Построить и исследовать матрицы полученных значений себестоимости переработки исходных составов по предложенным технологиям,

• Исследовать закономерности поведения значений себестоимости в зависимости от характеристик перерабатываемого сырья,

• Разработать единый алгоритм расчёта значений себестоимости получаемого золота и его программная реализация,

• Создать на основе найденных критериев математическую модель выбора оптимального плана переработки электронного лома,

• Разработать общий алгоритм анализа возможностей внедрения предлагаемых технологий Методы исследования.

В работе использованы стандартные методы химического, минералогического и ситового анализа Для проведения эксперимента испочьзованы заводское оборудование, обжиговые плавильные печи, магнитные и электросепараторы и др Для решения поставленных задач были использованы методы математического и линейного программирования Основные положения теории двойственности

Научная новизна состоит в следующем

• на основе проведенного анализа существующих видов вторичного золотосодержащего сырья и технологий (российских и зарубежных) предложена его новая классификация,

• разработаны, опробованы и предложены новые технологические схемы переработки электронного лома,

• на основе разработанной блочной структуры представления предлагаемых технологий проанализированы закономерности и тенденции изменения себестоимости получаемого золота,

• разработан единый (общий) программно-алгоритмический комплекс расчета значений себестоимости получаемого золота в системе «Состав-Схема»,

• построена и программно реализована математическая модель выбора оптимальной технологии переработки различного электронного лома,

• на основе построенной математической модели выбора оптимальной технологии переработки электронного лома предложен алгоритм анализа последствий внедрения решений

Практическая значимость Разработаны и проверены в промышленном масштабе новые схемы переработки электронного лома по предложенным классификациям составов Разработано программное обеспечение для решения задачи о поиске минимального значения себестоимости производства 1 кг золота при переработке некоторых видов золотосодержащего сырья по нескольким видам технологий для ОАО «ЩЗ ВДМ»

Апробация результатов. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на

• 60-я научная конференция студентов МИСиС (Москва, 2005 г)

• 9-я международная научно-техническая конференция (п Канака, АР Крым, 2006 г ) Публикации Основное содержание диссертационной работы отражено в 2 печатных

работах и 2 тезисов докладов

Структура и объём работы Диссертационная работа состоит из введения, основное содержание работы в четырех главах, заключения, списка литературы и приложений Общий объём работы составляет 154 стр

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении дано обоснование актуальности выбранной темы, формулировка цели и направления исследований, содержание поставленных задач

В первой главе представлен аналитический обзор российских и зарубежных литературных источников Рассматриваются вопросы существующей классификации вторичного золотосодержащего сырья, дан обзор методов переработки этого сырья в крупных металлургических предприятиях мира Также дается описание математических методов решения задач планирования производства

Основными поставщиками золотосодержащих материалов являются оборонная, приборостроительная и электронная отрасли промышленности цветной металлургии Все сырье условно можно разделить на несколько видов

- золотосодержащие сплавы (50-60 % Аи),

- выбракованные детали электронной и электротехнической промышленности (от 0,01 до 20 % Аи) В этих деталях золото присутствует в виде тонкого поверхностного слоя на металлической, пластмассовой, керамической ичи смешанной (металлокерамика) основе,

- порошкообразные «сыпучие» отходы зола фарфоровых производств (25-35 % Аи), шламы золотого электролиза (15-25 % Аи), отходы шлифовально-полированных отделений ювелирных производств (5-10 % Аи)

Одинаковые виды отходов могут образоваться на различных предприятиях и в разных количествах, причем масса отходов, поступающих с различных предприятий-поставщиков, может колебаться от нескольких граммов до нескольких тонн

Повышение мирового спроса на драгоценные металлы в различных областях промышленности способствует формированию значительных запасов вторичного сырья, содержащего драгоценные металлы Использование вторичных ресурсов в мировой экономике с 1995 г неуклонно растет Данные о производстве драгоценных металлов из вторичного сырья в странах Запада в 1992-2005 годах представлены в таблице 1

Таблица 1 - Производство драгоценных металлов из вторичного сырья в странах Запада

Годы Производство золота Производство серебра Производство платины

в тоннах годовой рост, % в тоннах годовой рост, % в тоннах годовой рост, %

1993 532 4102 8,6

1995 583 9,6 4379 6,7 10,4 20,9

2000 622 6,7 5268 20,3 16,2 55,8

2005 743 19,4 7581 43,9 32,9 103,1

Известны четыре основных способа переработки электронного лома механический, гидрометаллургический, механический в сочетании с гидрометаллургической переработкой концентрата, обжиг с последующей плавкой При этом известны технологии переработки как смешанного лома, так и его отдельных узлов (например, печатных плат) и элементов (например, полупроводниковых приборов)

По принятой в России технологии вторичное сырьё, содержащее драгоценные металлы, подвергают пирометаллургической переработке с целью перевода благородных металлов в единую химическую формулу и гомогенизации неоднородного материала в объёме макрокомпонента В качестве макрокомпонента используют на отечественных предприятиях медь или свинец Отечественная технология переработке вторичного сырья, содержащего благородные металлы, основана на переводе последних в сплав с медью и электролитическое растворение анодов с получением обогащённого благородными металлами анодного шлама Следует отметить, что до последнего времени в России было строго регламентирован состав сырья, поступающего на соответствующие предприятия, что усложняло задачу организации переработки отходов

Фирма «ЯсЬлсск» разработала технологию и оборудование для извлечения цветных и благородных металлов из узлов устаревших компьютеров панелей, печатных плат, соединительных элементов и др

Лом предварительно измельчают в двухвалковой дробилке и с помощью системы транспортно-погрузочных устройств подают в магнитный сепаратор для выделения железа Затем обезжелезенный материал направляют в шнек для охлаждения жидким азотом с целью увеличения хрупкости материала и улучшения измельчения в ударно-молотковой дробилке и подают в воздушный сепаратор Линия рассчитана на переработку 250 кг/ч лома Общее потребление мощности 200 кВт, расход азота 0,5-1,522 куб м на 1 кг лома Данную технологию можно использовать при переработке лома кабеля с медной жилой для извлечения меди

Технология «Уа1теЬ> предусматривает отделение электронных схем и элементов от механических узлов и стальных деталей Разделение цветных и благородных металлов осуществляют при последующем применении гидрометаллургических методов и получении продуктов с содержанием благородных металлов более 50 %

В связи с многообразием видов вторичного сырья, содержащего благородные металлы, и различных технологий, представляет интерес решение задачи определения оптимального сочетания сырья и технологии с целью достижения минимальных суммарных затрат на получения золота, при этом запасы сырья ограничены Кроме нахождения решения всякий раз, когда это возможно, должно быть обеспечено также получение дополнительной информации о возможных изменениях решения при изменении параметров системы Эту часть исследования называют анализом модели на чувствительность

Наибольшая ценность исследований при этом достигается через применение механизма двойственных оценок, так как постоптимальный анализ, строящийся на их использовании, позволяет сделать важные выводы и обобщения по оценке устойчивости получаемых оптимальных планов Поставленная задача предполагает очень большой объём переработки исходных данных, а также анализ результатов исследования Поэтому необходима математическая обработка задачи и ее автоматизированная интерпретация

Во второй главе приведены результаты анализа и выбора технологий переработки электронного лома Была проанализирована структура сырья, поступающего на ОАО «Щёлковский завод вторичных драгоценных металлов»

В настоящее время для производства вторичного металла (в данном случае - золото марки ЗлА-999,99) всё больше используется комплексный металлолом В связи со сложностью переработки многокомпонентного лома и с целью понижения себестоимости единицы продукции (1 кг золота) назрела необходимость разработки рациональной структуры переработки электронного лома, позволяющей наряду с основным металлом (золото) извлекать и другие металлы, содержащиеся в ломе

Поставленная задача поиска структуры предполагает классификацию исходного перерабатываемого сырья (составы) и разработку схем (технологий) переработки электронного лома Под структурой переработки мы подразумеваем выгодное сочетание качества сырья,

передовой технологии и низкой себестоимости полученного килограмма золота Анализ вещественного состава электронного лома дает основание отнести его к классу неоднородного полиметаллического сырья, содержащего следующие элементы золото, серебро, платину, родий, рутений, медь, никель, кобальт, алюминий, титан, олово, свинец, цинк и др В определенной степени технический уровень переработки вторичного сырья, содержащего благородные металлы, а также полнота его учета и сбора связаны с проблемой классификации этого сырья Наряду с благородными металлами и многими цветными в ломе и отходах электронной техники присутствуют включения железа, алюминия, меди, неметаллические составляющие (керамика, резина, стекло, пластик) и другие

Нами была проанализирована структура сырья, поступающего на ОАО «Щелковский завод вторичных драгоценных металчов» с 1990 по 2004 гг и на основе проведенного анализа выделено б типов наиболее часто перерабатываемого сырья

1 транзисторные стеклянные изоляторы - содержание золота = 1,00 % (состав № 6),

2 печатные платы - содержание золота -0,27 % (состав № 2),

3 ЭВМ типа IBM - содержание золота =0,31 % (состав № 4),

4 элементы с функциями переключения - содержание золота =0,01 % (состав № 5),

5 обобщенный компонентный состав смешанного лома электронных приборов - содержание золота =0,02 % (состав № 3),

6 лом электронных систем самолетов и танков (особенно танка модификации Т-72) -содержание золота =0,08 % (состав № 1)

Основные элементы Au, Ag, Си, AI, Fe, Ni, Pb, Sn, МПГ (металлы платиновой группы) (табл 2)

В сырье №1 - транзисторные стеклянные изоляторы - наиболее высокий процент содержания золота из предложенных составов - он составляет 1,00 % Соответственно это сырье очень вьн одно перерабатывать, получая больше конечного продукта (чистое золото), тогда как перерабатывая сырье с низким содержанием золото, необходимо N циклов, чтобы достичь результата 1N по богатому сырью Однако здесь достаточно низкое содержание серебра (0,2 %), что делает нерентабельным переработку серебросодержащего сырья Самое высокое содержание по алюминию у данного сырья и составляет 32,78 %, где появляется возможность попутно выделить этот металл на стадиях подготовки Никель составляет 1,25 % и содержание в каждом сырье его одинаково, он выделяется также на стадиях подготовки Низкое содержание свинца соответствует значению 0,96 % и при таком значении вопрос о переработке свинца зависит от производственных возможностей предприятия К низкому содержанию относится содержание олова - 1,25 % По содержанию металлов платиновой группы в этом сырье среднее и составпяет 0,11 %

В сырье №2 - печатные платы - необходимо обратить внимание на высокое содержание никеля - 3,25 % - в процессе стадии подготовки и обогащения с целью его выделения для продажи Также высоко содержание серебра - 2,50 % - соответственно является рентабельным аффинаж серебра как получение дополнитечьного драгоценного металла при получении зочота По содержанию меди - 23,04 % - данное сырье занимает второе место после сырья элементов с функциями переключения Содержание железа составляет 12,30 % и является достаточно высоким для его извлечения, занимая третье место по содержанию после изоляторов и элементов с функциями переключения Содержание золото высокое и составляет 0,27 %

Сырье №3 - ЭВМ типа IBM - обладает достаточно высоким содержанием золота - 0,31 % Содержание по серебру достигает максимального значения среди шести видов сырья и составляет 2,89 %, что является более выгодным с точки зрения производства серебра Свинца и очова содержится настолько мало - соответственно 0,85 % и 1,23 %, что нет смысла их выделения на стадии подготовки

Сырье с элементами с функциями переключения и обобщенный компонентный состав смешанного лома электронных приборов одинаковы почти по всем элементам, однако по таким элементам как медь, железо они существенно отличаются Процентная разница по этим элементам составляет по меди примерно 12 %, по железу - 25 %, что влияет на массу поступающего материала на стадию плавки после подготовки Содержание золота в этих составах крайне низко (0,01-0,02%), а содержание меди и железа в сырье элементов с функциями переключения очень высоко (33% и 35,26% соответственно), соответственно при таком потожении в технологиях уделяется большое внимание переработки меди и выделения железа на стадии подготовки

В сырье №6 - лом электронных систем самолетов и танков - стоит отметить очень высокое содержание олова - 12,41 %, что перестраивает всю технологию на потучения этою метач ta Содержание золота низкое - 0,08 %, поэтому следует обратить внимание на получение попутных цветных металлов Низкое содержание железа - 7,15 % - делает получение попутно этого металла не выгодным

Извлечение только драгоценных металлов из-за их низкого содержания в ломе невыгодно Поэтому одна из основных целей, преследуемой при переработке многокомпонентного лома, -извлечение из него Си (олова, свинца, никеля) Извлечение меди и серебра - занимают второе место по важности целей производства после золота Из последних исследований удалось выявить наиболее ясную картину классификации электронного лома как в России, так и наиболее передовых странах в смысле развития металлургического производства Таблица представляет, как уже было сказано, 6 составов с определенными элементами

Таблица 2 - Предлагаемая классификация электронного лома

\^^Состав

Элементы, Состав №1 Состав №2 Состав №3 Состав №4 Состав №5 Состав №6

масс дол, %

1 2 3 4 5 6 7

Аи 0,08 0,27 0,02 0,31 0,01 1,00

Аё 0,43 2,50 0,18 2,89 0,20 0,20

Си 21,11 23,04 18,60 12,00 33,00 1,31

А1 15,20 15,40 14,60 17,61 13,70 32,78

Ре 7,15 12,30 10,20 7,45 35,26 22,50

№ 2,14 3,25 2,85 2,20 1,05 1,25

РЬ 3,15 2,80 2,25 0,85 3,97 0,96

8п 12,41 1,40 4,70 1,23 4,00 1,25

МПГ 0,70 0,90 0,02 0,15 0,00 0,11

Прочие 37,63 38,14 46,58 55,31 8,81 38,64

Для переработки вторичного сырья в литературе описано довольно много различных технологий Проанализировав наиболее известные технологии, принятые в странах Западной Европы - Германии, Франции, Швеции, Швейцарии, нами были разработаны девять типовых (потенциальных для отечественной промышленности) схем переработки электронного лома Электролиз применяется в 3, 4, 5, 6 и 7 схемах В остальных схемах (№ 1, 2, 8 и 9) технологический процесс осуществляется без электролиза, посредством растворения

Проанализировав существующие технологии, мы предлагаем классифицировать по следующим видам, которые учитывают состав сырья и методы его переработки Схемы составлены в обобщённом виде и учитывают только основные металлургические операции Вспомогательные операции очистка сточных вод, газов и другие - не влияют существенно на себестоимость получения золота

Технология №1 - схема переработки электронного лома с применением воздушной и магнитной сепарацией - включает в себя двукратное измельчение лома в молотковой дробилке, воздушную сепарацию, магнитную сепарацию в слабом поле (выделение железа) и в сильном поле (выделение латуни), грохочение, сепарацию в виде вихревых токов н магнитодинамическую сепарацию Ферромагнитные металлы выделяются с помощью сепаратора, легкая фракция - с

помощью воздушной сепарации, а дальнейшая обработка немагнитной фракции с помощью вихревых токов позволяет вылечить неметалчы и металлы Продукты передела

• 8-10% от всей массы лома - легкая фракция с незначительным количеством меди и благородных металлов,

• 12-25% - ферромагнитные материалы с преобладанием железа,

• 15-25% - концентрат меди и благородных металлов, в которых содержится зотота до 1,3 кг/т, серебра - 15,8 кг/т,

• 7-20% - тяжелые металлы,

• 1-5% - концентрат латуни,

• 1-5% - высокосортный концентрат алюминия

В процессе механической переработки получают следующие фракции фракцию на основе черных металлов, алюминиевую смешанную металлическую фракцию, концентраты с высоким и низким содержанием благородных металлов, легкую и проволочную Далее следует извчечение золота из гранул, богатых по золоту, через плавку на медный коллектор, получение золота в слитках после первого осаждения и фильтрации, а также осадка после второго осаждения и фичьтрации для повторного сброса вместе с царской водкой на стадию растворения гранул Технология предусматривает получение серебра в слитках через аффинаж серебра после стадии растворения гранул и фильтрации

По техночогии №2 - схема переработки электронного лома с применением криогенного охлаждения - исходное сырье, содержащее благородные металлы, обжигают ичи охлаждают после чего его дробят и классифицируют на ситах в диапазоне крупностей 0,2-5,0 мм Из подрешетного продукта методом гравитационной сепарации выдечяют тяжечую фракцию, содержащую благородные металлы, а надрешетный продукт подвергают магнитной сепарации Из магнитной фракции продукта механическим способом выделяют концентрат благородных металлов Из немагнитной фракции и тяжелой фракции, полученной при гравитационной сепарации, также получают некоторое количество благородных металлов путем пх химической обработки и удаления цветных металлов и примесей Для получения высококачественного концентрата с содержанием благородных металлов не ниже 95 % дополнительно проводят выщелачивание концентратов в неорганической кислоте Далее следует растворение в азотной кислоте, фильтрация с получением золотосодержащего осадка и раствора, направчяемого на электролиз серебра Затем золотосодержащий осадок направляется на царско-водочное растворение с последующим получением золотосодержащего раствора Зочотосодержащнй раствор направляется на первое осаждение и фильтрацию для почучения золота в считках, а раствор, почученный после фильтрации, направляется на второе осаждение и фильтрацию для получения золотосодержащего осадка Полученный осадок направляется на повторное царско-водочное растворение для получения золота

Технология №3 - схема переработки электронного лома с применением криогенного охлаждения с воздушной сепарацией - предусматривает криогенное охлаждение, несколько циклов измельчения, воздушной и магнитной сепарации В качестве измельчителей в начальных стадиях используют молотковые дробилки, а в последующих стадиях для измельчения ковких материалов - роторные измечьчители-грануляторы Для сепарации практически всех видов получаемых продуктов (металлов и неметаллов) применяют виброгрохоты с воздушным псевдосжижением и концентрационные стопы, также в режиме воздушного псевдосжижения Отработанная тепловая энергия может использоваться повторно, например для отопления квартир Выплавленный металл состоит в основном из меди с примесями благородных металлов В последующем из него электролитическими методами выделяют сначала медь, затем золото, серебро, платину и палладий Далее следует извлечение меди и шлаков из медного коллектора Медь поступает на рафинирование с дальнейшим получением шлама благородных металлов и чистой меди на реализацию Шлам благородных металлов направляется на растворение в азотной кислоте в соответствии со схемой переработки электронного лома с применением криогенного охлаждения

Технология №4 - схема переработки электронного лома с воздушно-магнитной сепарацией и последующим обжигом - достаточно многооперационная и включает следующие операции двухстадийное дробление, воздушная сепарация с получением пластика для реализации, электростатическая сепарация, магнитная сепарация с почучением магнитной фракции для реализации комбинату «Североникелю» После обжига обожженный материал плавят, а шлак после плавки идет на реализацию на Кировоградский медеплавильный комбинат Далее следует растворение в азотной кислоте, фильтрация с получением золотосодержащего осадка и раствора, направляемого на эчектролиз серебра Последующие операции аналогичны схеме №2

Технология №5 - схема переработки эпектронного лома с применением магнитной и эпектростатической сепарацией с последующей плавкой на медный коллектор - ориентирована, главным образом, на переработку отдельных типов лома (печатных плат, электронно-вакуумных приборов, блоков ПТК в телевизорах и др ) Переработка печатных плат и их ценность как вторнчного сырья предопредепяется значительным содержанием в них меди, оловянно-свинцового припоя и благородных металлов, в основном серебра В работе разработана технология выдепения металлов из печатных плат с применением электростатической сепарации Предварительно лом дробится на ножевой дробилке и конусной инерционной дробилке Процесс электросепарации осуществляется для фракции 1-2 мм По плотности материал платы с большой степенью достоверности делится на две фракции смесь металлов и неметаллов (+1,25 мм) и неметаллы (-1,25 мм) В свою очередь из фракции неметаллов при дополнительной сепарации на гравитационном сепараторе может быть выделена металлическая фракция и тем самым

достигнута высокая степень концентрации получаемых материалов Часть (80,26%) оставшегося материала +1,25 мм может быть подвергнута повторному дроблению до крупности -1,25 мм с последующим выделением из него металлов и неметаллов Далее следует плавка на медный коллектор Вытавленный металл состоит в основном из меди с примесями благородных металлов В последующем из него электролитическими методами выделяют сначала медь, затем серебро, золото, платину и палладий Далее следуют операции аналогичные схеме №3

Технология №6 - схема переработки электронного лома с применением криогенного охлаждения и магнитной сепарации - ориентирована на переработку в основном такого сырья как БРЭА (брак радиоэлектронной аппаратуры) Сначала следует ручная механическая дифференцированная разборка крупногабаритной техники Далее сырье переводят в разлагающуюся форму путем криогенного охлаждения, после чего его дробят Полученные продукты проходят стадию пневмосепарации с выделением неметаллов и металлов, после чего отделяют черные металлы на стадии магнитной сепарации в слабом магнитном поте Проходя стадии магнитной сепарации в сильном магнитом ноле, получают цветные металлы с железными приделками и материал, идущий на МГС-сепарацию с полученим тяжелых цветных металлов, концентрат, идущий на реализацию комбинату «Североникель» неметаллы Далее следует плавка на медный колтектор Выплавленный металл состоит в основном из меди с примесями благородных металлов Медь направляется на рафинирование с последующим получением шлама благородных металлов и черновой меди по схеме, аналогичной схеме №3

В технологии №7 - схема переработки электронного лома с применением обжига, плавки на медный коллектор -, и технологии №8 - схема переработки электронного лома с применением обжига, плавки на медный коллектор и прокалки остатка - исходное сырье измельчают, проходит стадию обжига и плавки на медный коллектор, описанную в других схемах Далее предлагается внедрить операции извлечения золота из гранул, богатых по золоту, после чего после стадии фильтрации золотосодержащий раствор идет на операции осаждения №1 и №2 Технология № 8 отличается от технологии № 7 тем, что после операций растворения гранул и фильтрации предлагается вставить стадии прокалки остатка, растворения остатка и фильтрации с добавлением раствора царской водки, раствора СО(ЫН2) и извлечения золота из раствора

Технология №9 - схема переработки электронного лома с применением кислотно-солевого метода извлечения бтагородных металлов - предполагает переработку такого сырья как, например, изоляторы с применением оловянного покрытия или без оловянного покрытия Способ сводится к растворению лома в растворе из смеси серной, азотной и соляной кислот В результате растворения получают концентрат Степень извлечения металлов составляет 99% Серебро отделяется от стекла в виде хлопьев и выделяется затем из раствора методами сепарации

Нетрудно заметить, что в предлагаемых схемах есть общие операции и можно выделить отдельные структурные блоки, которые повторяются в нескольких схемах

В третьей главе на основе разработанных и проверенных в промьшпенном масштабе технологий и классификации сырья рассчитаны значения себестоимости переработки золотосодержащего сырья и составлена матрица расчета себестоимости Разработан программно алгоритмический комппекс расчета значений себестоимости для ОАО «ЩЗ ВДМ» Проведен анализ и показаны тенденции изменения себестоимости, а также возможность их оптимизации Представчена матрица оценок значений себестоимости золота при переработке б-ти составов по 9-ти технологиям (табт 3)

Таблиич 3 - Матрица оценок значений себестоимости 1 кг золота при переработке б-ти составов по 9-ти технологиям

^—. Состтв с содержанием —мюсовоА Д0111 \ знюта Схемы Состав №5 (0,01 % Ли), тыс р\б Состав №3 (0,02 % Аи), тыс руб Состав №1 (0,08 % Аи), ТЫС руб Состав №2 (0,27 % Аи), тыс руб Состав №4 (0,31 % Аи), тыс руб Состав №6 (1,00% Аи), тыс руб

Схема Л°9 474 + X* 264+ Х 242+ Х 220+ Х 202+ X 169+ Х

Схема №1 124+ Х 98+ Х 77 + Х 74+ Х 69+ Х 65+ Х

Схема №2 51 + Х 64 + X 55+ Х 50+ Х 85 + X 70+ Х

Схема №5 54+ Х 63 + X 52+ Х 51 +Х 84+ X 72+ Х

Схема №8 288+ Х 263 + X 246+ Х 223 + Х 236+ Х 224+ Х

Схема №3 97+ Х 56 + X 47 + X 50+ Х 40+ X 94+ Х

Схема №6 98 + X 88+ Х 148+ Х 72+ Х 91 + Х 75+ Х

Схема №7 248+ Х 241 +Х 239+ Х 236+ Х 234+ Х 222 + X

Схема №4 191 +Х 178 + X 188 + X 175+ Х 201 + X 204+ Х

* Данные значения себестоимости состоят из двух составляющих конкретного числа (условно-переменные расходы) и константы «X», которое означает условно-постоянные расходы (например, поправка рост цен тр унции золота на лондонской бирже цветных металлов во времени, изменение налоговых ставок и др )

Стоит отметить, что существующие на практике значения себестоимости 1 кг золота могут не совпасть с выше выведенными и могут показаться или слишком заниженными или слишком завышенными Однако невозможно точно соблюдать условия как по исходному сырью, так и по апьтернативным технологиям, но максимально стремиться к оптимизированному по указанным критериям необходимо, чтобы снижать важный экономический показатель - себестоимость 1 кг золота Из полученных результатов расчета себестоимости производства 1 кг золота марки Зла-999 9 видно как максимальные, так и минимальные значения Однако этого недостаточно для понимания всей картины иссчедования Поэтому представим полученные результаты в графическом виде по всем составам и схемам Как видно из графиков с повышением содержания исходного состава в исходном сырье себестоимость производства 1 кг золота марки ЗлА-999 9 по

одним схемам имеет тенденцию к снижению, другие - к повышению Соответственно, если на предприятие поступили составы №№1-6 и имеются возможности переработки по 9-ти схемам, то можно выбрать технологии, где наименьшее значение себестоимости Но это относится только к отдельному составу и отдельной схеме, что и показывает график Существенное в этой матрице то, что данные значения рассматриваются с точки зрения относительности этих значений

Поэтому, чтобы наибочее правильно выбрать соотношение «состав-схема», необходимо4 вывести области решений как по максимальному, так и по минимальному значениям, «наложить» все области решений по всем составам и схемам (рис 1) Условимся, что

ордината I - состав с содержанием золота 0,01 %, ордината 2 - состав с содержанием золота 0,02 %, ордината 3 - состав с содержанием зоюта 0,08 %, ордината 4 - состав с содержанием зочота 0,27 %, ордината 5 - состав с содержанием золота 0,31 %, ордината 6 - состав с содержанием золота 1,00 %

Наибольшая неопределенность приходится на технологии 4,5,6 Стоит отметить, что результат анализа приводит к тому, что разброс значений себестоимости золота совпадает с порядковыми числами от 1 до 9, но это чистая случайность На данном этапе удалось вывести тенденцию поведения (переход от одного значения к следующему) всех значений себестоимости Это означает следующее если на предприятие поступает сырье с определенным содержанием золота и перерабатывается по определенной технологии, то по проведенным исследованиям можно установить значение себестоимости По минимальным значениям себестоимости со схемами 1,2,3 эти значения имеют тенденцию увеличения себестоимости с увеличением содержания золота в исходном сырье, т е можно заключить, что значения минимума схем 1,2,3 имеют тенденцию сведения к максимуму (рис 2) Из данных графиков видна возможность выбора минимальной себестоимости Однако нет ясности по тому вопросу, какая схема реализует данную минимальную или максимальную себестоимость Поэтому необходим третий этап (таблица 4) поиска значений с указанием конкретной технологии Значения себестоимости распределяются следующим образом все минимальные значения приходятся на технологии 1,2,3, максимальные значения - на технологии 7,8,9 Что касается значений максимума схем 7,8,9, то здесь прослеживается тенденция уменьшения значений себестоимости по мере роста содержания в исходном сырье, что подтверждает нижеприведенный график (рис 3)

Результирующее поведение минимального значения себестоимости приводит к следующему для получения золота с низкой себестоимостью необходимо перерабатывать сырье по технологиям №№ 1,2,3, при переработке сырья по технологиям №№ 4,5,6 себестоимость увеличится, высокие значения себестоимости относительно выше рассчитанных достигаются при переработке по технологиям №№ 7,8,9

4

Рисунок I - Границы значений себестоимости золота по макимуму и минимуму, туе. руб. —*— Минимальные значения —Максимальные значения

Содержание золота в исходном сырье, %

Рисунок 2 - зависимость между минимальным значением себестоимости н содержанием золота в исходном сырье

Таблица 4 - Тенденции изменения себестоимости при переработке 6-ти составов по 9-ти технологиям по максимальным и минимальным значениям

Критерий оптимума

Табепьные номера

I

(0,01 % Ли)

2

(0,02 % Ли)

3

(0,08 % Ли)

4

(0,27 % Ли)

5

(0,31 % Ли)

МИН

значение себестоимости производства 1 кг ЗлА-999 9, тыс руб

53

56

47

50

40

Номер схемы

Сх-2

Сх-3

Состояние перехода от одного значения с/б 1 кг ЗлА-

999 9 к следующему

МАХ

значение себестоимости производства 1 кг ЗтА-999 9, тыс руб

374

264

Номер схемы

состояние перехода от одного значения с/б I кг ЗлА-

999 9 к следующему

Сх-9

248

236

Сх-8 Сх-7

236

Сх-8

о 0,2 о.4 о,е о.8 1 1.2

Содержание золота а исходном сырье. %

Рисунок 3 - зависимость между максимальным значением себестоимости и содержанием золота в исходном сырья

Вы йоды:

1. рассчитаны значения себестоимости производства I кг золота марки ЗлА-999.9 каждого состава по каждой схеме;

2. выявлено поведение значений себестоимости производства золота марки ЗлА-999.9 при переработки каждого состава и каждой схемы в отдельности;

3. найдены области изменений по максимальному и минимальному значений себестоимости;

4. установлены минимальные значения себестоимости при переработке по технологиям №№ 1,2.3..

5. выявлены тенденции поведения значений себестоимости по мере роста содержания золота н исходном сырье.

Так как выведенные результаты исследования относятся только до данного исследования, необходим расчёт с учётом множества поправок, а для этого необходим комплексная программа быстрого получения данных в условиях острой конкуренции, мгновенного изменения показателя на мировых биржах по торговле золотом (например. Лондонская Биржа Цветных Металлов). Дня описания алгоритма расчета количества основных материалов, требующихся для получения ! кг золота, введем условные обозначения процентного содержания элементов в электронном ломе (таблица 5).

Элементы Au Ag Си AI Fe N1 РЬ Sn МПГ Прочее

Содержание элементов в электронном ломе, % ai й2 аз Э4 а5 йб Э7 as а9 аш

Введем следующие обозначения а - содержание элемента в электронном ломе, %,

х - количество HCl, необходимое для протекания определенной реакции, кг, у - количество HN03, необходимое для протекания определенной реакции, кг, z - количество H2S04, необходимое для протекания определенной реакции, кг, xl - количество НАиС14 для первого осаждения, кг, х2 - количество НАиС14 для второго осаждения, кг,

wl, w2, - количество осадителя (FeS04) соответственно при I и II осаждении, кг, zoloto - количество золота, полученного при 1-м осаждении, кг, bi - количество элемента, растворяющегося в процессе реакции, %, i = l, ,16 - номер реакции,

aj - процентное содержание j-ro элемента в электронном ломе, j = 1, ,10 - номер элемента,

S - концентрат благородных металлов, (100-S) - лом черных и цветных металлов, % Количество реагента, требующегося для получения 1 кг золота ml - количество HCl, кг, т2 - количество HNO3, кг, тЗ - количество H2SO4, кг, гп4 - количество осадителя (FeSOi), кг Процедура расчета необходимого количества реагентов

Общие процедуры были построены на основе выявления типовых блоков в различных схемах переработки

I Формирование нового состава сырья

а ; .= к , а г *

где ßj - новое содержание элемента в сырье, %, к = 0, , 1 - коэффициент

II Расчёт количества реагентов, необходимых для протекания i-ой реакции

Ь, = г, а1?

где >ш; - коэффициент растворимости 1-го элемента.

х = (М , (НС1 )•*>,)/ Аг(элемента )

у = ШГ(Ш03 )-Ь;)/ Аг (элементе!)

г = (Л/ г (Яг5(74) - /Афзлемента )

и-, - (М Д Ре1(504),)-*1 ■0,85)/М ДЯЛиСТ 4)

да/о/о =(№, -МД^2(5<^3))/А,(Ай;)

и' 2 • 1,15 )/М г(НАиС1 „)

Ш. Расчет количества реагентов, необходимых для получения 1 кг золота |ц , = I ,15 ■ х / го1оШ т ; = 1 Л5 - у I гЫот т , = 1,15 ■ г / :о1о!о - (и', + ил,) / гбЫо

На основе описанного алгоритма разработано приложение для офисной программы Ехсе! на языке программирования VГ1Л Внешний вид окна для расчета себестоимости золота показан на рисунке

Рисунок 4 — Окно расчета себестоимости 1 кг золота

Приложение служит для расчета себестоимости 1 кг золота, получаемого из электронного лома различного состава но технологическим схемам различной типологии В данном окне находятся Две вкладки; основные параметры и цены на основные материалы. На вкладке основные параметры осуществляется выбор состава электронного лома и технологической схемы

переработки лома. Также вводится процентное содержание золотосодержащего лома (по умолчанию 50 %) и рассчитывается норма расхода электронного лома (в кг) на I кг золота в зависимости от выбранного состава и схемы переработки электронного лома: Норма расхода лома на I кг золота = Й / го1ою.

Покупатель платит только 50 % за золото, которое содержится в электронном ломе: Стоимость лома = 0,5 * Норма расхода (кг) * Цена (I кг золота) * а I Внешний вид вкладки ввода цен на основные материалы показан на рисунке 5. Цены на основные материалы включают - цену 1 кг соляной, азотной, серной кислоты, осадителя, а также I кг золота на текущий момент времени в рублях. Стоимость основных материалов рассчитывается по формуле: Стоимость кислоты/ос ад ителя =ш[ 1,2,3,41 (кг) * Цена (1 кг кислоты/осадите л я). С листа «Классификация электронного лома» вчитываются данные о процентном содержании различных элементов в электронном ломе в зависимости от выбранного состава Основная и дополнительная заработная плата, единый социальный налог с заработной платы основных и дополнительных рабочих, электроэнергия, материалы на технологические Цели, транспортные расходы и затраты по статье расходов «Прочие» счптываются с листа «Заработная плата, энергия и др.».

Рисунок 5 - Вкладка ввода цен на основные материала

На основе полученной информации программа рассчитывает количества реагентов, требующихся для получения I кг золота, цеховую, производственную и полную себестоимость I кг золота.

В четвёртой главе показана актуальность решения задачи выбора оптимальных схем переработки электронного лома К задачам распределения относится задача о комплексном использовании сырья Исходное сырье или материал может перерабатываться различными технологическими способами В данном случае задача выбора заключается в определении количества видов лома, перерабатываемого по каждой технологии Требуется найти план переработки, при котором заданные объемы конечной продукции получались бы с наименьшими затратами исходных материалов

Изучение содержания химических элементов в составах и особенности технологий выявило, что

а) сырье первого, второго, третьего и пятого составов нельзя перерабатывать по четвертой и девятой схемам из-за большого содержания меди Си,

б) сырье пятого и шестого составов нельзя перерабатывать по восьмой и девятой схемам из-за большого содержания железа Ре,

в) сырье первого состава нельзя перерабатывать по второй схеме из-за большого количества олова Эп,

г) нежелательно перерабатывать сырье второго и четвертого составов по девятой схеме из-за большого содержания серебра Ag Применительно к конкретной задаче оптимизации математическая модель соответствует математической постановке данной задачи на завод поступает ш составов сырья, им приписывается индекс 1 (1 = 1,т)

Они ограничены и их количества составят Ь,, 1 = 1,ш соответствующих единиц

Завод при переработке этих составов электронного лома вынужден ограничиваться имеющимися видами материальных запасов, технологий и другими производственными факторами, в данном случае фондом рабочего времени оборудования (в годах) при переработке составов по ^ой технологии, который обозначим Т^ и производительностью оборудования (т/год) при переработке 1-го состава по _)-ой технологии, которую обозначим Рц На заводе используется п технологий, им приписывается индекс J ^ = 1,п) Проанализировав особенности данных составов, было выявлено, что не каждый состав можно перерабатывать по той или иной технологии (см таблицу 6) Обозначим коэффициенты, отражающие возможность или невозможность переработки, через (1ч

Требуется определить план переработки, показывающий в каких количествах выгодно переработать указанные виды сырья и по какой технологии, чтобы обеспечить минимальные суммарные затраты на получение золота, то есть найти хч - количество 1-го состава, перерабатываемого по^ой технологии (в тоннах)

О, если 1-ый вид сырья нельзя переработать по _|-ой технологии,

1, если 1-ый вид сырья можно переработать по_|-ой технологии,

Обозначим себестоимость 1 т золота при переработке каждого вида сырья по каждой из 9 технологий через Су После извлечения золота из электронного лома путем его переработки, золото можно реализовать Цену 1 т золота обозначим через Ц Область допустимых решений определяется ограничениями Математическая постановка задачи выбора имеет следующий вид

1) ограничения на объем поставок сырья (в 1 год)

В общем виде ограничение записывается следующим образом

¿с1йхч<Ь,, 1 = 1^ (1)

н

Имеется возможность увеличения поставок исходного сырья в случае, если превышение будет небольшим, а рентабельность будет удовлетворительной

2) ограничения на время работы оборудования

В общем виде

т А V __

1 =1,ш (2)

Для третьей, четвертой, пятой, шестой и седьмой схем (с использованием электролиза) Ру = ву, при этом Бу можно найти по формуле

„ ^ 100 14,063 . . . — . . , , .

5 <-:-(т/год), | = 1,т^ = 3,4,5, б, 7,

Ч,

где q1 - процентное содержание меди в каждом составе (см табл 2), 14,063 - итоговая производительность по меди, т/год

Для первой, второй, восьмой и девятой схем (с растворением) Рц = при этом составит ^ 171 428 (т/год), 1 = Гш, J = 1, 2, 8,9 ,

где 171,428 - производительность 2-х реакторов, т/год

Целевая функция минимизации суммарных затрат выглядит следующим образом

р=ЕЕсЛх,-4пип о)

1=1

Но целевая функция не совместима с выведенными ограничениям Так как все ограничения со знаком «меньше либо равно» и функция стремится к минимуму, то единственным и логичным решением будет ноль Приведенная математическая модель использовалась для анализа последствий внедрения предлагаемых решений Для этих целей был разработан алгоритм, основная идея которого заключается в анализе получаемого решения, соответствующего изменению математической модели и повторного решения задачи При этом влияние отдельных ограничений на получаемые решения оценивалось с помощью решения двойственных задач Уже было сказзно, что имеется возможность увеличения поставок, поэтому, чтобы минимизировать суммарные затраты, необходимо изменить ограничения Были введены ограничения на перерасход количества поставляемого сырья

¿с1Л>Ь,, i = l,m (4)

j=i

И было посчитано, сколько каждого состава переработается не более, чем за 1 год Выяснилось, что 2-го, 4-го, 6-го составов необходимо намного больше, чем имеется на заводе Именно 2-ой, 4-ый, 6-ой составы поставляются в небольшом количестве (состава 2 до 17 тонн, состава 4 до 20 тонн, состава 6 до 10 тонн) и нет возможности их сильно увеличить

Поэтому для них необходимо ввести ограничения, для остальных составов (3-го, 1-го, 5-го) оставляем ограничение

¿аЛ=Ь,, 1 = 2,4,6 (5)

J=>

Целевая функция максимизации прибыли будет выглядеть следующим образом

Р = ХЕ(Ц-Су)<1их,^тах (6)

Когда целью является минимизация суммарных затрат, получается следующее оптимальное решение 18,292 тонн 1-го состава по 1-ой технологии, 15,093 тонн 1-го состава по 3-ей технологии, 66,615 тонн 1-го состава по 5-ой технологии, 17 тонн 2-го состава по 2-ой технологии, 104,428 тонн 3-го состава по 2-ой технологии, 45,572 тонн 3-го состава по 3-ей технологии, 20 тонн 4-го состава по 3-ей технологии, 50 тонн 5-го состава по 2-ой технологии, 10 тонн 6-го состава по 1-ой технологии Полученное решение означает, что суммарные затраты на извлечение золота при переработке составов электронного лома будет минимальной - 19,767 млн руб

При этом все сырье, имеющееся на складе, будет полностью переработано, время работы оборудования для переработки по 2-ой, 3-ей и 5-ой технологии также будет полностью израсходовано, а для переработки по 1-ой технологии из 1 года возможного времени будет израсходовано только 0,165 года, что составляет приблизительно 2 месяца (0,165 12 = 1,98), то есть будет большой резерв времени Максимальная прибыль от реализации полученного золота при переработке составов электронного лома составит 173,300 млн руб Из теоремы об оценках следует, что колебание величины Ь, приводит к увеличению или уменьшению целевой функции Таким образом, двойственная оценка показывает, на сколько изменится целевая функция основной задачи, если правую часть ограничения основной задачи изменить на единицу Экономический смысл двойственных оценок зависит от экономического содержания модели

1 Целевая функция (3) - минимизация суммарных затрат Двойственная оценка показывает, во сколько обойдется добавление (сокращение) i-го ресурса на единицу (в указанных пределах возможного изменения данного ресурса «Допустимое уменьшение»/«Allowable Decrease» и «Допустимое увеличение»/«А11о\уаЫе Increase» в «отчете по устойчивости»)

Например, двойственная оценка «запасов 5-го сырья» равна 0,071, тогда при добавлении одной тонны 5-го состава суммарные затраты увеличатся на 0,071, то есть станет 19,767 + 0,071 = 19,838 млн руб

2 Целевая функция (6) - максимизация прибыли Двойственная оценка показывает, насколько возрастет (сократится) прибыль при добавлении (сокращении) 1-го ресурса на единицу (в указанных пределах возможного изменения данного ресурса)

Например, двойственная оценка «запасов 5-го сырья» равна 0,485, тогда при добавлении одной тонны 5-го состава прибыль увеличится на 0,485, то есть станет 173,300 + 0,485 = 173,785 млн руб Двойственные оценки также показывают дефицитность ресурсов Чем больше значение оценки у,, тем выше дефицитность ресурса В задаче минимизации суммарных затрат наиболее дефицитным является наличие 3-го состава А в задаче максимизации прибыли наиболее дефицитным является время переработки по 2-ой схеме В заключении формулируются основные результаты работы

• на основе проведённого анализа существующих видов вторичного золотосодержащего сырья и технологий (российских и зарубежных) предложена классификация его составов,

• разработаны и предложены новые технологические схемы переработки электронного лома, на основе принципа взаимозаменяемости схем предложена блочная структура схем,

• на основе рассчитанных значений себестоимости по всем комбинациям составов и технологий установлены и проанализированы закономерности и тенденции изменения себестоимости,

• разработан единый (общий) программно-алгоритмический комплекс расчёта значений себестоимости получаемого золота системы «Состав-Схема» в среде MS Excel для быстрого поиска значений в условиях острой конкуренции на рынке драгоценных металлов,

• сформулирована и решена задача выбора рациональных схем переработки различного лома,

• на основе построенной математической модели разработан алгоритм исследования возможностей внедрения предлагаемых решений и проанализированы результаты внедрения для практических возможностей ОАО «ЩЗ ВДМ»

Экономический эффект от внедрения работы составит более 1 млн руб в год и позволит

• ускорить расчёты с поставщиками,

• снизить себестоимость золота в среднем от 5 до 28 %,

• увеличить производительность цеха по переработке электронного лома.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

1 Стрижко Л С , Калашников Е А , Погосян А Т Оптимизация структуры переработки электронного лома // Известия высших учебных заведений Цветная металлургия 2006 г №6 С 21-27

2 Е А Калашников, С И Лолейт, А Н Голев, А Т Погосян Программно-алгоритмический комплекс расчёта себестоимости золота системы состав-схема // Руда и металлы Цветные металлы 2007 г №4 С 74-80

3 Стрижко Л С , Погосян А Т , Мурзагалиев П С Оптимизация структуры переработки электронного лома // Тезисы доклада на 60-й научной конференции студентов, г Москва, 2005 г

4 Калашников Е А , Стрижко Л С , Погосян А Т Решение задач планирования переработки золотосодержащих отходов // Тезисы доклада на 9-й международной научно-технической конференции, п Канака, АР Крым (Украина), 16-23 сентября 2006 г

Формат 60 х 90 Vi6 Тираж 100 экз

Объем 1,6 п л Заказ 1328

Отпечатано с готовых оригинал-макетов в типографии Издательства «Учеба» МИСиС, 117419, Москва, ул Орджоникидзе, 8/9

Введение.

Глава 1. Аналитический обзор литературы.

1.1 Классификация золотосодержащего сырья и методов его переработки.

1.1.1 Классификация вторичного золотосодержащего сырья.

1.1.2 Методы переработки вторичного золотосодержащего сырья в крупных металлургических компаниях мира.

1.2 Математические методы решения задач планирования производства.

1.2.1 Математические модели задач оптимизации.

1.2.2 Классификация задач оптимизации.

1.2.3 Использование основных теорем двойственности.

Глава 2. Выбор и обоснование новых технологий переработки электронного лома.

2.1 Состав сырья, классификация исходных данных.

2.2 Классификация новых технологий переработки электронного лома.

2.3 Укрупнённая структура технологии переработки электронного лома.

Глава 3. Расчёт калькуляции и программно-алгоритмический комплекс расчёта себестоимости производства золота системы

Состав-Схема».

3.1 Расчёт калькуляции себестоимости производства 1 кг золота.

3.1.1 Расчёт калькуляции себестоимости производств 1 кг золота по системе Схема-9-Состав-5.

3.2 Матрица полученных значений себестоимости и анализ возможностей получения оптимального выбора.

3.3 Программно-алгоритмический комплекс расчёта значений себестоимости золота системы «Схема-Состав».

3.3.1 Алгоритм расчёта количества основных материалов, требующихся для получения золота.

3.3.2 Алгоритм расчёта количества основных материалов, требующихся для получения золота по первой технологии.

3.3.3 Алгоритм расчёта количества основных материалов, требующихся для получения золота по второй технологии.

3.3.4 Алгоритм расчёта количества основных материалов, требующихся для получения золота по шестой технологии.

3.3.5 Алгоритм расчёта количества основных материалов, требующихся для получения золота по седьмой технологии.

3.3.6 Алгоритм расчёта количества основных материалов, требующихся для получения золота по восьмой технологии.

3.3.7 Алгоритм расчёта количества основных материалов, требующихся для получения золота по девятой технологии.

3.4 Описание программного комплекса и результаты практического применения его на ОАО «ЩЗ В ДМ».

Глава 4. Математическая модель выбора оптимальной технологии переработки электронного лома.

4.1 Содержательная формулировка задачи планирования переработки электронного лома.

4.2 Математическая модель задачи.

4.2.1 Решение поставленной задачи в среде MS Excel.

4.2.2 Отчёты в среде MS Excel как средство дополнительной информации о построенной модели.

4.3 Построение двойственной задачи и её численное решение.

4.3.1 Анализ использования ресурсов.

4.3.1.1 Смысл двойственных оценок в условиях поставленной задачи.

4.3.1.2 Определение допустимого интервала запаса ресурса.

4.3.1.3 Статус ресурсов.

4.4 Анализ эффективности переработки.

Актуальность работы. Во всем мире дорожают добыча руд и получение из них цветных металлов, особенно благородных, в частности золота и серебра. К основным причинам этой тенденции относятся следующие:

- уменьшение запасов руд цветных и благородных металлов, увеличение затрат на добычу и производство этих металлов;

- расширение национальных и международных усилий по стабилизации и контролю цен на сырьевые ресурсы;

- необходимость обходиться собственными источниками сырья, особенно стратегическими;

- выполнение международных и государственных требований по охране окружающей среды, в связи с чем удаление и захоронение отходов становятся все более затруднительными;

- быстрое увеличение цен на источники сырья и энергии, что делает рецикл отработанных продуктов и оборудования более эффективным, чем использование первичного сырья.

Особая роль благородных металлов обусловлена также их высокой ценой и влиянием на финансовую систему и внешние экономические связи. Использование вторичного металлосодержащего сырья в современном мировом производстве металлов быстро и неуклонно растет. В ряде промышленно развитых стран производство вторичных металлов составляет 30-40 % от общего объема первичного производства.

Суммарная масса электронного лома в России приближается к 1 млн.т. Переход к рыночной экономике привел к остановке и ликвидации тысяч нерентабельных производств и образованию на их месте многих сотен тысяч тонн металлолома. Образовавшиеся отходы, с одной стороны, наносят огромный вред окружающей среде, с другой — представляют собой ценнейшие ресурсы, по содержанию полезных компонентов в сотни и тысячи раз превосходящие природные источники. Все это создает предпосылки для развития в России крупномасштабного производства вторичных металлов, для создания новой отрасли металлургической промышленности.

В последнее время стало известно, что извлечение только драгоценных металлов из-за их низкого содержания в ломе невыгодно. Поэтому одна из основных целей, преследуемой при переработке многокомпонентного лома, - извлечение из него меди, олова, свинца, никеля и др.

Таким образом, на данном этапе решения заданной проблемы стоит необходимость разработки оптимальной структуры переработки золотосодержащих отходов с минимальной себестоимостью затрат на переработку. Решение поставленной задачи предполагает достаточную сложность, поэтому для быстрого поиска оптимального решения необходима разработка и внедрение программного комплекса.

Цель работы. Целью работы является разработка оптимальной технологической, технической и экономической структуры переработки золотосодержащего электронного лома с целью получения минимальной себестоимости, а также программного обеспечения для решения задач выбора схем управления процессом в условиях острой конкуренции на рынке производства драгоценных металлов. Задачи исследования

• Провести исследование существующих видов вторичного золотосодержащего сырья, предложить классификацию исходного сырья;

• Выбрать и разработать новые технологии переработки электронного лома с учётом опыта России и зарубежных стран;

• Построить и исследовать матрицы полученных значений себестоимости переработки исходных составов по предложенным технологиям;

• Исследовать закономерности поведения значений себестоимости в зависимости от характеристик перерабатываемого сырья;

• Разработать единый алгоритм расчёта значений себестоимости получаемого золота и его программная реализация;

• Создать на основе найденных критериев математическую модель выбора оптимального плана переработки электронного лома;

• Разработать общий алгоритм анализа возможностей внедрения предлагаемых технологий.

Методы исследования. В работе использованы стандартные методы химического, минералогического и ситового анализа. Для проведения эксперимента использованы заводское оборудование, обжиговые плавильные печи, магнитные и электросепараторы и др. Для решения поставленных задач были использованы методы математического и линейного программирования. Основные положения теории двойственности.

Научная новизна состоит в следующем:

• на основе проведённого анализа существующих видов вторичного золотосодержащего сырья и технологий (российских и зарубежных) предложена его новая классификация;

• разработаны, опробованы и предложены новые технологические схемы переработки электронного лома;

• на основе разработанной блочной структуры представления предлагаемых технологий проанализированы закономерности и тенденции изменения себестоимости получаемого золота;

• разработан единый (общий) программно-алгоритмический комплекс расчёта значений себестоимости получаемого золота в системе «Состав-Схема»;

• построена и программно реализована математическая модель выбора оптимальной технологии переработки различного электронного лома;

• на основе построенной математической модели выбора оптимальной технологии переработки электронного лома предложен алгоритм анализа последствий внедрения решений.

Практическая значимость. Разработаны и проверены в промышленном масштабе новые схемы переработки электронного лома по предложенным классификациям составов. Разработано программное обеспечение для решения задачи о поиске минимального значения себестоимости производства 1 кг золота при переработке некоторых видов золотосодержащего сырья по нескольким видам технологий для ОАО «ЩЗ ВДМ».

Апробация результатов. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

• 60-я научная конференция студентов МИСиС (Москва, 2005 г.)

• 9-я международная научно-техническая конференция (п.Канака, АР Крым, 2006 г.)

Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в 2 печатных работах и 2 тезисов докладов.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка литературы. Общий объём работы составляет 154 стр.

Основные результаты работы:

• на основе проведённого анализа существующих видов вторичного золотосодержащего сырья и технологий (российских и зарубежных) предложена классификация его составов;

• разработаны и предложены новые технологические схемы переработки электронного лома; на основе принципа взаимозаменяемости схем предложена блочная структура схем;

• на основе рассчитанных значений себестоимости по всем комбинациям составов и технологий установлены и проанализированы закономерности и тенденции изменения себестоимости;

• разработан единый (общий) программно-алгоритмический комплекс расчёта значений себестоимости получаемого золота системы «Состав-Схема» в среде MS Excel для быстрого поиска значений в условиях острой конкуренции на рынке драгоценных металлов;

• сформулирована и решена задача выбора рациональных схем переработки различного лома;

• на основе построенной математической модели разработан алгоритм исследования возможностей внедрения предлагаемых решений и проанализированы результаты внедрения для практических возможностей ОАО «ЩЗ ВДМ»

Экономический эффект от внедрения работы составит более 1 млн. руб. в год и позволит:

• ускорить расчёты с поставщиками;

• снизить себестоимость золота в среднем от 5 до 28 %;

• увеличить производительность цеха по переработке электронного лома;

Заключение

1. Адамов В.Е., Ильенкова С.Д., Сиротина Т.П. Экономика и статистика фирм.-М.: Инфра-М, 2005, с.45-165

2. Алесинская Т.В., Сербии В.Д., Катаев А.В. УМП «Экономико-математические методы и модели. Линейное программирование».- Таганрог.: ТРТУ, 2001, с. 26-41

3. Акулич И.Л. Математическое программирование в примерах и задачах.-М.: Высшая школа, 1986, с.29-39

4. Аффинажный завод Рэнда//Металлургия золота в Южной Африке/Р.Ж. Адамсон; Пер.с анг. И.С. Стахеева.- Иркутск, 1975.-Ч.П, гл.8.-с.268-333

5. Аффинажный завод Рэнда (K)AP)//Erzmetal.-1986.- №7/8. с.355-357

6. Баранов А.А., Минушек. Технология вторичных металлов. -М, Металлургия, 1988 г., 63 с.

7. Бережная Е.В., Бережной В.И. Математические методы моделирования экономических систем.-М.: Финансы и статистика, 2005, с.14-52

8. Бредихин В.Н. и др. Электродинамическая сепарация дроблённого лома.- Цветные металлы., 1988 г., №4

9. Вертакова Ю.В., Козьева И.А., Кузьбожева Э.Н. Управленческие решения: разработка и выбор.-М.: ДМК Пресс, 2004, с. 14-3 6

10. Газета «Бизнес», среда, 13 сентября 2006, №170, -12 с.

11. Газета «Ведомости: компании и рынки», четверг, 2 февраля 2006 №17

12. Газета «Коммерсант», четверг 24 марта 2005 №51

13. Газета «Коммерсант. Металлургия», четверг, 28 февраля 2002 №35

14. Газета «Коммерсант. Металлургия», четверг, 11 июля 2002 №119

15. Газета «Коммерсант», суббота 5 марта 2005 №39

16. Гарнаев А.Ю. Самоучитель VBA.-M.: БХА-Петербург, 2003, с. 19-46

17. Гончаров В.Г. Производство золота в России в 2001 г.: краткие итоги и ближайшие перспективы/Драг.металлы. Драг.камни.- 2002, №4,- с. 110-113

18. Гуськов С.В. Налоги в экономике предприятий.-М.: Издательский дом «Дашков и Ко», 2005,- 110 с.

19. Гутин В.А. Выделение и переработка магнитной фракции один из путей повышения извлечения драгметаллов//Цветные металлы, 1988, N 1, с.28-29

20. Дмитриев Г.М. Процесс аффинирования золота.-М.: Цв.металлы, 1999, с.50-52

21. Евсеев Е.А. Математические методы принятия управленческих решений: рабочие материалы.-СПб., 2005, с.35-58

22. Журнал «Коммерсант-Власть», ст. «Кому принадлежит Россия: цветная металлургия», 9 октября 2001

23. Журнал «Профиль», ст. «Как закалялась сталь», 29 мая 2000

24. Зайцев H.JI. Экономика промышленного предприятия.-М.: Инфра-М, 1998, 287 с.

25. Заявка Польши № 248216. Способ извлечения золота из отработанных и изношенных печатных плат. кл.с22В, 2004 г.

26. Заявка Японии № 59-52695. Способ выделения меди из отработанных печатных плат.21.01.01

27. Заявка Японии N 61-186428. Извлечение золота. Опубл. 20.08.02

28. Заявка Японии N 62-186428. Извлечение серебра и меди из их сплавов. Опубл. 20.08.01

29. Заявка Японии N 62-280331. Способ извлечения золота из скрапа. Опубл. 5.12.95

30. Заявка Японии N 62-238337. Опубл. 19.10.96

31. Золото и серебро/Юсновы металлургии./Ред.кол. Ю.А. Быховский и др. -М., 1968: Малые, благородные и радиоактивные металлы, с.206-321

32. Извлечение золота из бракованных печатных плат.-ТАООС, 1991,5.95.359

33. Изыскание и разработка технологии получения аффинированного золота из катодного и шлихового золота комбината «Алданзолото»: Отчёт о НИР/Иргиредмет; Рук. А.И. Карпухин.-Иркутск,1991, -37с.

34. Инструкция по планированию, учёту и калькулированию себестоимости продукции на предприятиях по добыче и обработке драгоценных металлов и алмазов. Гиналмаззолото.-М.: 1994, 396 с.

35. Карасев А.И., Кремер Н.Ш., Савельева Т.И. Математические методы и модели в планировании.-М.: Экономика, 1987, 56 с.

36. Карпов Ю.А. Проблемы пробоотбора, пробоподготовки и анализа вторичного сырья, содержащего драгоценные металлы//Заводская лаборатория.- 1996.- №10. с.4-7

37. Колас Б. Управление финансовой деятельностью предприятия. -М.: Финансы, 1997, с.43-91

38. Косоруков О.А. Методы количественного анализа в бизнесе.-М.: Инфра-М, 2005, с.61-76

39. Котляр Ю.А., Меретуков М.А., Стрижко JI.C. Металлургия благородных металлов.-М.: МИСиС. Издательский дом «Руда и металлы», 2005, с.85-102

40. Кузьменко В.Г. Программирование на VBA 2003. -М.: Бином-Пресс, 2004, с.36-85

41. Купряков Ю.П., Радзиховский В.А. Сбор и заготовка лома и отходов цветных металлов.-М., Металлургия, 1998 г., -68 с.

42. Курицкий Б.Р. Решение оптимизационных задач средствами MS Excel.-M.:BHV, 1997, с.41-74

43. Лебель Й., Цигенбальг С., Кроль Г., Шлоссер Л. Проблемы и возможности утилизации вторичного сырья, содержащего благородные металлы.- В сб.: «Теория и практика процессов цветной металлургии»: Опыт металлургов в Германии, М.: Металлургия, 1987, с.74-89

44. Леоненков А.В. Решение задач оптимизации в среде MS Excel.-СПб.: БХВ-Петербург, 2005, с.46-52

45. Мамонов С.Н. Процессы химического осаждения в аффинаже золота и серебра: Автореф. Дис.канд.техн.наук.-Красноярск, 2000, 20 с.

46. Масленицкий И.Н. Металлургия благородных металлов.-М.: Металлургия , 1972, -368 с.

47. Меретуков М.А., Орлов A.M. Металлургия благородных металлов. Зарубежный опыт.-М.:Металлургия, 1991.- с. 451

48. Меретуков М.А., Стрижко Л.С. Современное состояние производства золота за рубежом.-М.: Цветметинформация, 1995.- с.59

49. Металлургия благородных металлов/Масленицкий И.Н., Чугаев Л.В., Борбат В.Ф., Никитин М.В., Стрижко Л.С.-М.: Металлургия, 1987.- с. 432

50. Мейерович А.С., Меретуков М.А., Породнов В.П. Перспективные способы извлечения благородных металлов из растворов: Обзорная информация //М.: Гиналмаззолото, 1992

51. Независимая газета, 31 октября 1996, с.4

52. Орлова И.В. Экономико-математическое моделирование.-М.: ВУЗ-М, 2005, 78 с.

53. Патент 2039097 РФ, МКИ С22 В 11/02. Способ извлечения золота из продуктов аффинажа/ А.И.Карпухин, С.Г. Григорьев, Г.Е. Гельман, А.Ф. Ращенко.-№5015485/02; Заявление 05.12.91; Опубл. 10.07.95, Бюл. № 19

54. Патент России N 2001133. Опубл. 15.10.93

55. Патент Румынии № 78371. Кл.с22В 11/04,1986

56. Патент США N 5009755. Опубл. 23.04.91

57. Патент США N 5030274. Опубл. 09.07.91

58. Патент США N 5188162. Опубл. 23.02.93

59. Переработка вторичного сырья, содержащего драгоценные металлы/Ю.А. Карпов.-М.: Гиналмаззолото, 1996, 290 с.

60. Перспективные технологии аффинажа благородных металлов//А.И. Карпухин, И.И. Стелькина, С.Г. Рыбкина и др.//Цв.металлы.- 2001, -№5.- с.29-31

61. Производство аффинированного золота и серебра на АО «Уралэлектромедь»/К.А. Плеханов, А.Б. Лебедь, С.С. Набойченко и др.//Цв.металлы,- 1999, №5.- с. 27-29

62. Протасов В.Ф. Анализ деятельности предприятия (фирмы): производство, экономика, финансы, инвестиции, маркетинг. -М.: Финансы и статистика, 2003, с.200-234

63. Протасов В.Ф., Матвеев А.С. Развитие алмазной промышленности России и эффективность инвестиций. -М.: Полярный круг, 2004, с.203-224

64. Пуск и освоение технологии аффинажа золота на Колымском аффинажном заводе/ А.И. Карпухин, И.И. Стелькина, Л.А. Медведева и др.//Цв.металлы.- 1999.- №10.-с.21-23

65. Решение экономических задач на компьютере/Каплан А.В., Каплан В.Е., Мащенко М.В., Овечкина Е.В.-М.: КНОРУС, 2005, 45 с.

66. Рожков И.М., Сычёв В.И.Экономико-математические методы и модели.-М.:МИСиС, 1994, с. 18-26

67. Рубинштейн Т.Б. Планирование и расчёты денежных средств фирм и компаний. -М.: Ось-89,2001, с.80-83

68. Салманов О.Н. Математическая экономика с применением Mathcad, MS Excel.-СПб.: БХВ-Петербург, 2003, с.69-75

69. Сергеев И.В. Экономика предприятия. -М.: Финансы и статистика, 2001, с.246-267

70. Семёнов Г.А. и др. Организация заготовки и переработки лома и отходов цветных металлов. -М, Металлургия, 1981 г., 340 с.

71. Стрижко Л.С. Металлургия золота и серебра.-М.: МИСиС, 2001. с.257-289

72. Технологический регламент для разработки проекта опытно-промышленной экстракционной установки извлечения золота из производственных растворов ЩЗ ВДМ/Иргиредмет; Рук. А.И. Потапов.- Иркутск, 1990. 49 с.

73. Федеральная программа «Производство драгоценных металлов из вторичного сырья», проект, 1996

74. Филимонов Н.В., Козыркин Н.А., Горенков Н.Л., Филимонова П.А. Извлечение драгоценных металлов из техногенных силикатов//Комплексное использование минерального сырья, 1987, N 7, с. 84-86

75. Филимонов Н.В., Козыркин Н.А., Горенков H.JL, и др. Извлечение драгоценных металлов из техногенных силикатов//Комплексное использование минерального сырья, 1988, N9, с.96-102

76. Хазанова Л.Э. Математические методы в экономике.-М.: Волтерс Клувер, 2005, -56 с.

77. Чернов В.П. Введение в линейное программирование. СПб.: Наука, 2002, с.28-46

78. Четыркин Е.М. Финансовая математика. -М.: Дело, 2001, с.149-166

79. Шашурин Ю.С. Себестоимость в оперативном управлении предприятием. -М.: ДеКа, 2000,-212 с.

80. Шевченко В.Н. Линейное программирование и целочисленное линейное программирование. 4.1-Горький: ГГУ, 1976, 74 с.

81. Шевченко В.И., Кривашина Е.С., Осипов В.И. и др. Переработка отходов продукции радиоэлектронных и электротехнических отраслей в СССР и за рубежом./Обзор НИОКР и информ.-патпентных материалов.-М., 1990 г. 317 с.

82. Уткин Н.И. Производство цветных металлов.-М.: Интермет-Инжиниринг, 2000, с.417-442

83. Цветков В.А., Ленский Е.В. Финансово-промышленные группы РФ: полученный опыт и прогностические тенденции дальнейшего развития. -М.: Планета, 1999, с.24-62

84. Экономико-математические методы и модели./Н.И. Холод, А.В. Кузнецов, Я.Н. Жихар и др.; Под общей ред. А.В. Кузнецова. 2-е изд.-Мн.: БГЭУ, 2000, 412 с.

85. Юзов О.В., Седых A.M. Анализ производственно-хозяйственной деятельности металлургических предприятий.-М.: МИСиС, 2002, с.215-231

86. Bowmaker G., Kennedy В., Reid J.//Inorg.Chem., 1998, v.37, p.39-73

87. Erzmetall, 1994, B.47, S.554-560

88. International Gold Mining Newsletter 1996,10, p. 147

89. Jeffrey M.// PhD thesis, Curtin Univ/ Technolog, Perth, Austr., 1999

90. Jeffrey M.// Ritchi I.//J. Electrochem.Soc., 2001, v.148, D29-D36

91. Hinds H., Thomson J.// In.:Randol Gold Forum 96.USA., 1998, p.254-296

92. Koch P., Kasper R.//Aufbereitungs Technik. 1996, B.37, S.211-220

93. Marsden J., House L.//The chemistru of gold extraction. Ellis Horwood, N.Y., 1992, p. 157-160

94. Metals and Minerals Annual Review, 1998, p. 17-2697. MBM, 1999,305, p.47-51

95. Metals Analisys and Outlook, 1996,69, p. 10,16,18

96. Nicol M., Flemming C., Paul R.//In.: Extractive metallurgy of gold.Ed.G.Stanley.SAIMM, Johannesburg, 1987, p.831

97. Platinum, 1995, Johnson Matthey, London, 1995lOl.Sawaguchi Т., Yamada Т., Okinaka Y., Itaya K.//J.Phys.Chem., 1995, v.99, p.14149-14155

98. Thomson J.//In.:Randol Gold Forum 96.USA., 1996, p.361-364

99. Quach Т., Kochand D., Lawson F.// In: Proc. APCChE and Chemeca 93. Melbourne, Austr., Melb. 1993, Sept.26-29, p.101-105

100. Wadsworth M., Zhu X., Thomson J., Pereira C.// Hydrometallurgy, 2000, v.57, p. 1-11

101. Zeng J., Ritchi I., La Brooy S., Singh P.// Hydrometallurgy, 1995, v.39,p.277-292