автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Системный анализ утилизации отходов фосфорной промышленности на основе концепции CALS

На правах рукописи

ЗАКОЛОДИНА Татьяна Вячеславовна

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ ФОСФОРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НА ОСНОВЕ КОНЦЕПЦИИ CALS

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (химическая технология, нефтехимия и биотехнология)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2008

003455815

003455815

Работа выполнена в Учебно-научном центре «САЬБ-химия» Федерального государственного унитарного предприятия «Государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт химических реактивов и особо чистых химических веществ» (ФГУП «ИРЕА»)

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

доктор технических наук

Бессарабов Аркадий Маркович

Меньшиков Владимир Викторович

(ОАО «НИИЛКП»)

Глухаи

Елена Николаевна

(ФГУП «ГосНИИОХТ»)

Ведущая организация Российский химико-технологический

университет им. Д.И. Менделеева

Защита состоится « 23 » декабря 2008 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 217.034.01 в ФГУП "Государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт химических реактивов и особо чистых химических веществ" (107076, г. Москва, ул. Богородский вал, д. 3, конференц-зал).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП «ИРЕА». Автореферат разослан " 21 " ноября_2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 217.034.01, кандидат технических наук

Жданович O.A.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

С учетом роста добычи полезных ископаемых объемы образующихся и накапливаемых промышленных твердых отходов в России достигли такого высокого уровня, что принимаемые Правительством РФ меры по увеличению количества перерабатываемых отходов представляются более чем необходимыми, хотя и несколько запаздывающими и не вполне достаточными. Рассматриваемые нами промышленные отходы фосфорной промышленности составляют ядро проблемы охраны окружающей среды на заводах-изготовителях в России, Казахстане, Европе, и Америке.

Эффективное решение проблем утилизации отходов фосфорной промышленности требует использования методов системного анализа и самых современных информационных технологий. Наиболее перспективной компьютерной системой управления и обработки информации является CALS-технология (Continuous Acquisition and Life cycle Support — непрерывная информационная поддержка жизненного цикла продукта).

Разработка методологии системного анализа утилизации отходов фосфорной промышленности с созданием соответствующего комплекса информационных CALS-технологий является актуальной научной и практической задачей, обеспечивающей информационную поддержку и интеграцию процессов жизненного цикла, а также возможность использования электронных данных для управления качеством продукции.

Основные разделы диссертации выполнялись в рамках конкурсных проектов Минпромэнерго России № 0410.0810000.05.039д «Разработка индикаторов инновационного развития химического научно-промышленного комплекса России» и № 0410.0810000.06.014д «Интегрированная оценка инновационных ресурсов...», Минобрнауки России № 01.168.24.074 «Разработка интегрированного комплекса информационных технологий ...» и Минпромторга России № 8411.0816900.13.057 «Комплексна^ оценка инновационного потенциала промышленных предприятий...», а также при поддержке гранта Европейского Сообщества ECOPHOS № INCO-CT-2005-013359 «Утилизация отходов в промышленности фосфорной кислоты...».

Цель работы состоит в разработке на основе международных CALS-стандартов (ISO-10303 STEP) методологии системного анализа и стандартизированной информационной модели утилизации отходов фосфорной промышленности. Работа включает в себя следующие комплексы задач:

• системный анализ инновационных ресурсов фосфорной промышленности, способствующих утилизации отходов;

• разработка на основе концепции CALS типовой информационной модели маркетинговых исследований утилизации отходов фосфорной промышленности;

• разработка CALS-проекта гибкого производства фосфорсодержащих соединений (продуктов утилизации фосфорного шлама);

• разработка системы компьютерного менеджмента качества на примере ассортимента фосфорной кислоты различных квалификаций.

Научная новизна.

Разработана иерархическая структура системного анализа утилизации отходов фосфорной промышленности, включающая в себя следующие направления: анализ сырьевой базы фосфорных производств; анализ ассортимента и объемов выпуска продукции фосфорной промышленности; анализ основных производителей и потребителей продукции фосфорной промышленности; анализ основных видов и объемов отходов фосфорной промышленности.

Проведен системный анализ фосфорной промышленности в рамках структуры химического комплекса: химическая и нефтехимическая промышленность (135 предприятий); отрасли химического комплекса (в том числе промышленность минеральных удобрений); основные подотрасли промышленности минеральных удобрений (в том числе фосфорная промышленность); основные предприятия фосфорной промышленности (15 предприятий); основные виды продукции фосфорной промышленности.

Проведены исследования динамики инновационных ресурсов предприятий фосфорной промышленности за 1995-2007 гг. в следующих сечениях: финансирование по основным направлениям инновационного развития; объемы выпуска по видам инновационной продукции; балльная оценка основных результатов инновационной деятельности и основных факторов, препятствующие инновационному развитию.

Для основных видов целевых продуктов фосфорной промышленности (фосфорсодержащих удобрений, фосфорной кислоты, желтого фосфора) проведен анализ комплекса проблем, связанных с образованием отходов: виды отходов фосфорной промышленности; объемы накопленных и вновь образующихся отходов; современные методы и технологии, применяемые для утилизации.

Разработана методология и структура информационной модели маркетинговых исследований утилизации отходов фосфорной промышленности в рамках концепции CALS. Предложены основные категории: «Анализ рынка сырья и переработки», «Анализ технологии переработки отходов», «Анализ рынков продуктов утилизации отходов». Для каждой категории верхнего уровня проведен комплексный маркетинговый анализ в соответствующих подкатегориях.

Для наиболее перспективного метода утилизации отходов - «вторичной переработки», рассмотрены три индивидуальные схемы рециклинга фосфорного шлама в следующие целевые продукты: фосфит натрия, гипофосфит натрия, двухосновный фосфит свинца. Для каждой индивидуальной технологии разработана структура информационной CALS-модели.

На основе теории синтеза гибких многоассортиментных химико-технологических систем проведен анализ индивидуальных схем с целью организации их по гибкому принципу. Рассматриваемые производства проанализированы по двум основным признакам сходства: технологическому и химическому. Результаты системного анализа позволили синтезировать гибкую трех-продуктовую технологию фосфита натрия, гипофосфита натрия и двухосновного фосфита свинца. Для гибкой технологии разработана структура информационной CALS-модели.

Разработана архитектура информационной CALS-системы компьютерного менеджмента качества ассортимента фосфорной кислоты различных квалификаций и типовая компьютерная процедура контроля качества получаемых фосфор-

ных кислот особой чистоты, включая анализ лимитируемых примесей, методы их пробоподготовки и анализа, а также выходную техническую документацию.

Практическая значимость.

По результатам системного анализа для ведущих 15 предприятий фосфорной промышленности России проведена оценка объемов отходов, подлежащих утилизации.

Разработаны программные CALS-проекты:

• системы маркетинговых исследований утилизации отходов фосфорной промышленности;

• индивидуальных технологий получения фосфита натрия, гипофосфита натрия и двухосновного фосфита свинца - продуктов переработки фосфорного шлама;

• гибкой трехпродуктовой технологии утилизации фосфорного шлама;

• системы компьютерного менеджмента качества ассортимента фосфорной кислоты различных квалификаций.

Самостоятельное практическое значение, подтвержденное соответствующими актами о внедрении, имеют переданные в научно-производственные организации (ЗАО «Аврора-ИТ», ООО НПФ«ВИНАР» и «НПО Проект»), информационные комплексы КМК-систем и CALS-проекты технологий утилизации.

Программные модули CALS-проекта утилизации отходов фосфорной промышленности вошли в результаты работы по гранту Европейского Сообщества ECOPHOS № INCO-CT-2005-013359.

Полученные результаты вошли в конкурсные проекты: Минпромэнерго № 0410.0810000.05.039д и № 0410.0810000.06.014д; Минобрнауки № 01.168.24.074; Минпромторга РФ № 8411.0816900.13.057.

Личный вклад автора.

Проведен системный анализ фосфорной промышленности, включающий анализ основных видов и объемов отходов, подлежащих утилизации. Разработана методология и CALS-технология системы маркетинговых исследований утилизации отходов фосфорной промышленности. Разработаны индивидуальные схемы (фосфита натрия, гипофосфита натрия и двухосновного фосфита свинца) и гибкая трехпродуктовая CALS-технология переработки фосфорного шлама. Разработана система компьютерного менеджмента качества ассортимента фосфорной кислоты различных квалификаций.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в журналах «Нефтепереработка и нефтехимия», «Приборы (и автоматизация)», сборниках научных трудов «Успехи в химии и химической технологии», а также докладывались и обсуждались на 18th International Congress of Chemical and Process Engineering (Prague, Czech Republic, 2008); 11 th Conférence on Process Intégration, Modelling and Optimisation for Energy Saving and Pollution Réduction (Prague, Czech Republic, 2008); 6A European Congress of Chemical Engineering (Copenhagen, Denmark., 2007); 17th European Symposium on Computer Aided Process Engineering (Bucharest, Romania, 2007); 20, 21, 22-й Международной конференции молодых ученых по химии и химической технологии МКХТ-

2006, МКХТ-2007, МКХТ-2008 (Москва, 2006; 2007; 2008); 19, 20, 21-й Международной научно-технической конференции «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии», Реактив-2006, Реактив-2007, Реактив-2008 (Уфа, 2006, 2008; Минск, 2007); Международной конференции «Ресурсо- и энергосберегающие технологии в химической и нефтехимической промышленности» (Москва, 2006); 7, 8-й Международной научной конференции «Современные проблемы истории естествознания в области химии, химической технологии и нефтяного дела» (Уфа, 2006, 2007, 2008); 20, 21-й Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях», ММТТ-20, ММТТ-21 (Ярославль, 2007; Саратов, 2008); 13-й конференции «Высокочистые вещества и материалы. Получение, анализ, применение» (Н.Новгород, 2007); 5-й Международной научной конференции «Кинетика и механизм кристаллизации. Нанокристаллизация. Биокристаллизация» (Иваново, 2008); 12-й Международной научно-технической конференции «Наукоемкие химические технологии - 2008» (Волгоград, 2008).

Публикация результатов исследования.

По теме диссертации опубликована 21 научная печатная работа, из них 5 статей (2 статьи в журналах, рекомендуемых ВАК) и 16 тезисов докладов на международных конференциях. Общий объем опубликованных работ - 4,5 печатных листа.

Структура и объём диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, 4-х глав, выводов, списка литературы (142 наименования) и приложения, включающего акты внедрения результатов работы. Диссертация изложена на 172 страницах, включая 53 рисунка и 10 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Для решения проблем, связанных с утилизацией накопленных и вновь образующихся отходов фосфорной промышленности, необходимо провести комплекс исследовательских работ направленных на оценку состояния отрасли и перспективы ее развития. В рамках гранта Европейского Сообщества ЕСОРНОБ «Утилизация отходов в промышленности фосфорной кислоты через разработку экологически устойчивых и экологически безопасных процессов для широкого класса фосфорсодержащих продуктов» был проведен анализ материальных потоков фосфорной промышленности по целевой продукции и отходам производства, подлежащим утилизации.

Было показано, что основными потребителями продукции фосфорной промышленности являются важнейшие отрасли народного хозяйства: промышленность минеральных удобрений, пищевая промышленность, промышлённость химических реактивов и др. Поэтому, в последнее время фосфорная промышленность является одной из наиболее прибыльных и финансово-устойчивых отраслей химического комплекса. Но данное развитие несет и отрицательные черты. Наиболее остро сейчас стоит проблема, связанная с утилизацией отходов.

Утилизация отходов тесно связана с производственными показателями отрасли в целом. Поэтому первым этапом наших исследований явился комплекс

работ по системному анализу производственных ресурсов ведущих предприятий фосфорной промышленности. Работы проводились по контрактам Минпром-энерго № 0410.0810000.05.039д и Минпромторга РФ № 8411.0816900.13.057.

Глава 1. Системный анализ производственных ресурсов фосфорной промышленности.

Проведенный системный анализ показал, что химический комплекс Российской Федерации в настоящее время является одним из базовых сегментов российской промышленности. Он включающих в себя более 750 крупных и средних предприятий, на которых работает около 800 тыс. человек. Нами рассматривались 135 ведущих предприятий химического комплекса, в том числе 15, относящихся к фосфорной промышленности (рис. 1).

ХтДГЧЕСКАЯ JIНЕФТЕЗЛПШРГЕСКАЯ ПРОЫЫШЛЕННОСТЬ (135 предприятий)

1

Лакокрасочная пр омышленность

Промышленность химических реактивов и ОСЧ веществ

ПРОМЫШЛЕННОСТЬ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ

Шинная промышленность

ООО ООО ООО ОАО ОАО ОАО ОАО ОАО ...

"Фосфорит" "Минудобрекгсг" "Мкяуээбренкя" "Аммофос1* "Мннуаобрения" "МикупоСрензся" "Мкнудобрекил" "Азот"

(Кингисепп) (Балаково) (Бело реченек) (Череповец) (Воскресенск) (Мелеуз) (Россошь) (Череповец)

Азотио-фосфорно - калийное Днаммо фоска Днаммо ххй-фосфат Аммофос Фосфорная Aj отко-ф осф ор ное

гранулированное удобрение удобрительных экстра кислота серосодержащее удобрекю

Рис. 1. Системный анализ фосфорной промышленности в рамках химического комплекса России.

На основании разработанной методологии проведен системный анализ фосфорной промышленности в рамках структуры химического комплекса (рис. 1): химическая и нефтехимическая промышленность (135 предприятий); отрасли химического комплекса (в том числе промышленность минеральных удобрений); основные подотрасли промышленности минеральных удобрений (в том числе фосфорная промышленность); основные предприятия фосфорной промышленности (15 предприятий); основные виды продукции фосфорной промышленности.

Проведен анализ полученной информации по всем 15 предприятиям фосфорной промышленности (рис. 1), общая мощность которых составила в 2007 г. около 2,5 млн. тонн фосфорных удобрений (рис. 2-а). Показано, что основной объем производства (более 80%) сосредоточен на следующих 4 предприятиях: "Аммофос" (Череповец), "Балаковские минеральные удобрения" (Балаково-18),

"Воскресенские минеральные удобрения" (Воскресенск), "Фосфорит" (Кингисепп). На этих же предприятиях сосредоточен основной объем вырабатываемой в РФ фосфорной кислоты (рис. 2-6).

: 5 ООО '■ 4 500 | 4 ООО "'3 500 1 3 ООО 12 500

г 2 ооо

[1 500

; 1 ооо

I 500

) о

■ фосфорные удобрения 0 экстракционная фосфорная кислота

И"

1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

| ¿t52.IT " \ ЗМ>

8 =

2006 Год 2007

Суперфосфат прост, ш фосфоритов Каратау

Экстракционная фосфорная кислота

□ 0

ОАО «Воскресенские минеральные удобрения» В ОАО «Аммофос» (г. Череповец) ООО «Балаковские минеральные удобрения» § ОАО «Фосфорит (г. Кингисепп)

Рис. 2. Динамика производства (1991-2007 гг.) по фосфорной промышленности (а); динамика производства (2003-2007 гг.) фосфорной кислоты на ведущих предприятиях (б); отходы фосфорной промышленности (в).

Анализ динамики производства экстракционной фосфорной кислоты (рис. 2-а) показал, что, как и в производстве фосфорных удобрений с 1991 года наблюдался резкий спад в производстве. Однако, производство экстракционной фосфорной кислоты уже с 2004 года превышает уровень производства 1991 г (в отличие от промышленности фосфорных удобрений) и продолжается стабильное наращивание мощностей.

На основании полученных данных был проведен анализ вновь образовавшихся отходов за период с 1991-2007 гг. На (рис 2-в) приведены данные об объемах отходов (фосфогипса и фосфорного шлама) на 1 тонну готового продукта. Объемы отходов рассмотрены для трех видов готовой продукции: суперфосфата простого из фосфоритов Каратау, экстракционной фосфорной кислоты и желтого фосфора.

Для построения полной модели утилизации отходов проведен анализ инновационных ресурсов фосфорной промышленности (работа проводилась совместно с м.н.с. ФГУП «ИРЕА» Квасюком A.B.)- В качестве информационной базы использовались сведения об инновационной деятельности за 1995-2007 гг., предоставленные ведущими предприятиями отрасли фосфорной промышленности. Данные были представленны в Минпромторг (Минпромэнерго) РФ в качестве ежегодной статистической отчетности по форме «4-инновация».

Проведенный анализ изменения объемов финансирования инноваций на предприятиях, производящих фосфорсодержащую продукцию показал (рис. 3-а), что общая величина затрат имеет тенденцию к повышению в 1995-2005 годах, а в 2007 произошел спад в двух наиболее ресурсоемких направлениях - на производственное проектирование, а также на приобретение машин и оборудования. При этом средние величины затрат колеблются от 6-8 млн. в год на исследования и разработки до 38-44 млн. на производственное проектирование.

0

Gso

■ На производственное проектирование □ На приобретение машин и оборудования @ На приобретение новых технологий Н На исследования и разработки__

3-а. Объемы затрат по основным направлениям инновационной деятельности.

■ Усовершенствованна« инн. продукция □ Прочая инн. продукция В Вновь внедренная инн. продукция

З-б. Объемы выпуска по основным видам инновационной продукции.

Рис. 3. Динамика изменения индикаторов инновационного развития фосфорной промышленности за 1995-2007 гг.

Следует отметить, существенное изменение распределения по основным видам инновационной продукции за 1995-2007 гг. (рис. З-б). Если по 1995 г. в общем объеме инноваций преобладала усовершенствованная продукция (остальные виды в несколько раз меньше), то в 2007 г. различные виды инновационной продукции практически соизмеримы.

Проведен анализ качественных показателей инновационного развития включающий в себя две группы оценок: факторы, препятствующие инновациям и влияние результатов инновационной деятельности на развитие предприятий. Они представляются в виде 4-х балльных оценок: 3 - наивысшая степень влияния показателя, 2 - средняя, 1 - незначительная или малосущественная, 0 - отсутствие влияния. Проведенное нами усреднение балльных оценок позволяет получить величину конкретного показателя для сравнительного анализа.

В результате обработки балльных оценок рассчитана значимость основных факторов, препятствующих инновациям на предприятиях фосфорной промышленности (рис. 4-а). Среди этих факторов наиболее значимыми оказались: недостаток собственных денежных средств (рейтинг ~ 2,7) и низкий спрос на новые продукты (2,5). В то же время, недостаток квалифицированного персонала и информации о новых технологиях не оказывали сильного воздействия (рейтинг составляет соответственно 1,3 и 1,4).

гНедостато1ссобственных денежных средств-

йвИиИ я' И ИЩИ И дцд ¡¡виШИ | №

Низкий спрос на новые продукты

Высокий экономический риск Недостаток информации о рынках сбыта

[ВВВ

Недостаток квалифицированного персонала Недостаток информации о нов. технологиях

0.5

1

1.5

0

ИНН_____^

■ 2000 В 2005 02007

2.5

-Улучшение качества продукции----

Улучшение условий труда

Создание нов. Рынков сбыта в России

1

Расширение ассортимента продукции

Обеспечение соответствия стандартам

-и-

■ 2000 02005 В 2007

0.5 1 1,5

2,5 Баллы 3

4-а. Оценка основных факторов, препятствующих инновациям.

4-6. Оценка основных результатов инновационной деятельности.

Рис.4. Динамика качественной оценки инновационной деятельности фосфорной промышленности за 2000-2007 гг.

Проведен анализ основных результатов инновационной деятельности за период 2000-2007 гг. (рис.4-6). Внедрение инноваций оказало наиболее существенное влияние на улучшение качества и расширение ассортимента продукции (рейтинг 2,5 балла и выше). Обеспечение соответствия стандартам и улучшение условий труда в меньшей степени (от 1,5 до 2,2 баллов) повлияли на развитие предприятий фосфорной промышленности. Однако, влияние инноваций на снижение загрязнения окружающей среды (ОС) оценено руководителями предприятий как незначительное (0,5 - 1,0 балла). Это пренебрежение экологическими проблемами отрасли и приводит к огромному количеству накопленных отходов фосфорной промышленности.

Показано (рис. 2-в), что в качестве твердого отхода производства фосфорной кислоты и одного из основных видов минеральных удобрений простого суперфосфата образуется фосфогипс. Но если на 1 т готового простого суперфосфата образуется: 0,7-0,8 т фосфогипса, то при производстве экстракционной фосфорной кислоты отходы фосфогипса гораздо больше ~ 2,5-5,4 т. Так же проанализирован один из самых агрессивных отходов фосфорной промышленности

- фосфорный шлам. Накапливающиеся ежегодно миллионы тонн отходов фосфорной промышленности требуют системного решения проблемы утилизации.

Глава 2. Маркетинговое исследование утилизации отходов фосфорной промышленности на основе концепции CALS.

При разработке информационной модели утилизации отходов фосфорной промышленности сделан вывод, что CALS-технологии и CALS-стандарт ISO-10303 STEP наиболее приемлемы для решения проблемы стандартизации информации на всех этапах жизненного цикла производимой продукции: маркетинг, проектирование, производство, эксплуатация (ремонт) и реализация (сбыт).

По первому этапу был проведен анализ работ в области маркетинговых исследований (рис. 5). Показано, что подавляющее большинство исследований относиться к потребительской сфере. Что касается технологий утилизации отходов химических производств, то в этой области практически отсутствуют маркетинговые исследования.

Ь маркетинг_мсс1едованив фосфорн_промыиленностн -PSM

Файл Правка 6ИА Настройки ?

Ца ъ m É1 ,

& f

вигатор

g] Категории_____ _

â ^Маркетинговое исследование утиякэадтотходое от производства фосфо^ой промышленной!

^ 1 ■ Анализ рынка сырья и переработки В 1.1. Россия

В 1.1.1. Предприятия

'« ^ 1,1,1.1. ОАО "АММОФОС" (Че; | § 1.1.1.2. ООО Промышленная гр й 1.1.1.3. ООО "Балаковские мин Ш щ 1.1.1 А. ОАО "Воскресенские Ш -Й 1.1,1,5. ОАО "Мелеузовские мк Ш'ё 1,1.1.6. ОАО "Химпром" (Чуваш! Е ^ 1.1.2, Общая оценка накопленных Ш Й| 1.1.3. Государственная поддержка Ш 1,1.4. Общая оценка перспектив об Ш §»| 1.2. Казахстан Ш-ет 1.3. Украина Ш 1.4. Греция Е- ^ 2. Анализ технологий переработки отходов В- ■ 2.1. Фософный шлам 83 1Й| 2.1.1. Захоронение Ш 2.1.2. Сжигамие Ш кЙ 1.3. Вторичная переработка 85 2.1.4. Привлечение сторонних орга Ш §»| 2.2. Фосфогипс Щ- Йй 2.3. Фосфорный шлак - 3. Анализ рынков продуктов утилизации от: В 3.1. Продукты утилизации фосфорного Ш 'Л 3.1,1. Фосфит натрия Ш ^ 3.1.2. Гипофосфит натрия % ¿¡| 3.2. Продукты утилизации фосфогипса

1 Значение

Наименование:

Маркетинговое^ v

14к=:

||Готово

«и дм дгок» u/XfKf

I маркетинговые исследования утилпшщн отходов фосфорной промьшиттостн

Анализ pbDiKv» сырья и переработки

► ОАО -Аммофос l'Irpen

I Сотрудничество

j со странами ЕС и СНГ [•— i по утилизации отходов

j Государственная поддерга [•—

Анализ технологий переработки отходов

Сжшанне Вторичная переработка

► Пгрфабщка > fo, + irt ютрпя

► nfJHTl.ïÔOTV.I > ПШ0+0<ф|П R.ipiUl

»fel>»<

Переработка фосф оппл —«(Переработка фосфорного m

.Дли л m рынков продуктов утилизации отходов

Продукты гтлшншш фосфорногош

пгшчнщш |

—j Фосфт натрия

Рис. 5. САЬ8-проект «Структура маркетинговых исследований утилизации отходов фосфорной промышленности».

Отсутствие теоретических обобщений привело к необходимости разработки методологии системного анализа и типовой информационной САЬ8-системы маркетинговых исследований утилизации отходов фосфорной промышленности. Исследования структурированы по трем категориям: «Анализ

рынка сырья и переработки», «Анализ технологии переработки отходов», «Анализ рынков продуктов утилизации отходов».

В первой категории САЬБ-проекта «Анализ рынка сырья и переработки» (рис. 6) для каждой из рассматриваемых стран (Россия, Казахстан, Украина и Греция) занесены следующие четыре основных подкатегории: предприятия производители фосфорсодержащих веществ; общее количество отходов накопленных на территории той или иной страны; государственная поддержка предприятий в области утилизации; сотрудничество с другими странами.

Щ шркетнимкследование фскФмк

------------¡-'„дат

Файл Правка Вид Настройки ? -

Г С) й : ^ I I

Навигатор

|] Категории

. Таблица 1 - Оценка объемов фосфорных шламов АО «Шымкентфосфор»

№ ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ПРОЕКТИРОВЩИК ГОД ВВОДА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ ОБЪЕМ ШЛАМО-НАКОППТЕЛЕП. ТЫС. М' ФАКТПЧЕ-СКПВ ОБЪ- ПРИМЕЧАНИЕ

По проекту По данным АО «Шым-кгнгфосфор» ЕМ ШЛАМА. ТЫС. М:

I ЧЛО «Фосфор» 1966 13.0 21,0 18,0 Фактический обьем XII2 ипамонако-гппелеи выше проектного за счет наращивания гребня дшбы

7 ЧПО «Фосфор» 1970 12.0 14,0 12,0

3 ЛенШШГнпрохнм 1972 17,0 17.0 17,0

4 ЛенНПНГнпрохнм 1975 90,0 90,0 90,0

ЛенЩШГппрохим 1979 37.0 35,0 35,0

6 В|»> КазШШГнпрофосфор 1981 193,2 190,0 190.0

■инговое исследован Анализ рынка сырья 1| 1.1. Россия

1.1.1. Предпр ® Й) 1.1.1.1. ' £ ^ 1.1.1.2. С Ш Й 1.1.1.3, С

1.1.1.4. С Ш Р 1.1.1.5, С Я Й 1.1.1.6. <( I 1.1.2.Общая)! • Ц 1.1.3. Госуда$" : 1.1,4. Общая Щ | 1.2. Казахстан §»| 1.2.1. Предприятия

Е ^ 1,2.1.1, АО "ШЫМКЕНТФОСФОР"( Чимкент 1.2.1,1,1, Контакты

Ш -р 1,2.1.1.2. Виды выпускаемой продукц

- тШШМШтш

■*. Й 1.2.1.1,4. Применяемая технологиями

® 1.2.1.1.5. Перспективы образования но

3; Ц 1.2,1.1.6, Сертификаты и патенты I В] 1,2,2.1. ТОО КАЗФОСФАТ"(Джамбул)

1.2.2. Общая оценка накопленных отходов Щ 1.2.3, Государственная поддержка

|Й 1.2.4, Общая оценка перспектив образования й 1.3. Украина

Рис. 6. Элемент СЛЬБ-проекта. Первая категория: «Анализ рынка сырья...». Подкатегории: Казахстан - АО «Шымкентфосфор» - имеющиеся отходы.

В подкатегорию «предприятия» занесены ведущие предприятия фосфорной промышленности по соответствующим странам. Например: Россия (ОАО "Аммофос", Череповец; ООО "ПГ "Фосфорит", Кингисепп и др.), Казахстан (АО «Шымкентфосфор», Чимкент; ТОО «Казфосфат», Джамбул и др.) По каждому предприятию приведены следующие информационные блоки: виды выпускаемой продукции; образование отходов (виды отходов, накопленные объемы отходы, отходы действующих производств и перспективы образования новых отходов); экологические программы предприятия; лицензии и сертификаты, имеющиеся на данном предприятии. Как пример (рис. 6) в подкатегории САЬЗ-проек-та по предприятию «Шымкентфосфор» (Казахстан) приведена карта точного ме-

стоположения шести шламонакопителей, образованных с 1966 года (информация предоставлена аспирантом Южно-Казахстанского университетаЖекеевымР.М.).

Во второй категории САЬБ-проекта «Анализ технологии переработки отходов» приведены данные о применяемых технологиях переработки фосфорного шлама, фосфогипса и фосфорного шлака (рис. 7). В подкатегории «Переработка фосфорного шлама» рассматриваются четыре вида утилизации: захоронение, сжигание, «вторичная переработка» и др. По каждой технологии утилизации имеются следующие информационные блоки: характеристики технологии, преимущества и недостатки, стоимость и экологические аспекты.

) ¡ларкетмнг_н<сг!едование фосфорн^промьшленностн - Р5М

Файл Правка Вид Настройки ?

®* а и ч» © й- й

Навигатор

¡ЬФк'У» Ги ?

".'II ШпмсЙ Яои!

- @ Категории

В |Ё| Маркетинговое исследование утилиза^ Ш Й) 1. Анализ рынка сырья и перерабо-

Анализ технологий переработки

!»• (гг»а ол«' Сдяя. ¡»-ми &ыч £:««•■<.

4 ЧЛ^.Д:^ а / ' • - ч) < у -У?« А а

2Л. Фософныйшлам Е 2.1.1. Захоронение

Ш 1.1. Характеристики Я Преимущества

£8 В 1.3. Недостатки ® - ^ 1.4. Предприятия при Ш ЙЙ| 1.5. Капиталовложен! ЕВ-~Й 1.6. Экологические а< Б Й 2.1.2. Сжигание

Э И 2.1. Характеристики Щ ю 2.2. Преимущества В-д 2.3. Недостатки

I 2.4. Предприятия при § 2.5. Капиталовложен |] 2.6. Экологические а Е Щ 2.1.3. Вторичная перераб( Б §|| 2.1.3.1. Переработка

2.1.3.1.1. Перерг

2.1.3.1.2. Перерг Щ ^¡2.1.3.2. Переработка Ш Цй 2.1.3.3, Гибкое произ

Ш §Э) 2.1.4. Привлечение сторо! Ей 2.2. Фосфогипс Ш ((§[ 2.3, Фосфорный шлак [Й] 3, Анализ рынков продуктов у тили!

Ш-!

ш •!

Анализ технологий переработки отходов

я л

Переработка фосфогипса

Переработка фосфорного шлама

Переработка фосфорного шлака

Зшороненн«

Хзряктсрнсттьн отологии итороненти

I Хзрактертикп гсптопи шши

| | Преимущества метода здхоронсни

I 4

3 ] Недостатки метода

п

адюронени

[Сюгаксгь жоронснг« отходов

метода тоороненн

Преимущества метла1» емтши

Нсдостзшшсюдя

СИПЮТИ

Стают отходов

т

метода сниани

Вторичная переработка

Патенты и аыорсыкиржа ! Переработка в фосфит нации [■ [ Тстмппкийри'демгг

Привлечение | сторонних оргяншдцпй

Ооьемы трерабожн

! Фосфористаяислота | | Дбуисао»ны4 фосфит свш

I Переработка в пгофосфш натри» ! Пйчоепрягводствофосфтнтш'-фо^тнатрш |

Рис. 7. Элемент САЬБ-проекта. Вторая категория верхнего уровня: «Анализ технологий переработки отходов».

Так как утилизация фосфорного шлама является ядром экологической проблемы на территории России, Украины и Казахстана (фосфорный шлам наиболее агрессивный вид отходов фосфорной промышленности), то его утилизации в работе было уделено наибольшее внимание. В рамках второй категории маркетинговых исследований проведен анализ применяемых технологий утилизации, сделан вывод, что наиболее перспективной и экологичной является технология вторичной переработки (рециклинг).

Анализ рынка продуктов утилизации отходов (3-я категория) показал три наиболее перспективных продукта переработки фосфорного шлама: фосфит на-

трия, двухосновный фосфит свинца и гипофосфит натрия. В данной категории содержится информация: о химических и физических свойствах этих веществ; основных производителях, у которых данный продукт является целевым; экономической рентабельности производства выбранных продуктов по технологии «вторичной переработки». С целью утилизации фосфорного шлама предложена гибкая технология вторичной переработки для всего ассортимента вышеперечисленных продуктов.

Глава 3 Разработка CÀLS-технологии гибкого производства утилизации фосфорного шлама.

В рамках концепции CALS были рассмотрены три основные схемы переработки фосфорного шлама в конечные продукты: фосфит натрия, двухосновный фосфит свинца и гипофосфит натрия. Рассмотренные технологии утилизации были заложены в индивидуальные CALS-проекты (рис. 8) в соответствии со стандартами структурирования исходных данных на проектирование (ИДП).

Г а н » В i 'W . 4 . • --------- .. . .

Навигатор .............iiimiliiilïl'Tii

Ь Исходные данные на проектмров.

Файл Правка Вид Настройки

| Категории §»)] Исходные данные на проектиро Й Й 01. Общие сведения о техн Щ § 02. Характеристика выпол»-ЕВ- [р] 03. Технико-экономическое Ш |р!| 04. Патентный формуляр Й- ¡Й 05. Техническая характеру Й- и 06. Физико-химические конЛ Ш ЁЦ] 07. Химизм, физико-химичесГ^ Й- и 08. Рабочие технологиче( ЕЕ!- ет 09' Материальный баланс п|: _) л Ш- Й] 10. Техническая характерно ^ Щ Щ- Й 11. Математическое описаж ¡|§] 12. Данные для расчета, ко) Й- Оборудование Е 12.00: схема

г+ !§> схема: а- 12.01: Реактор Щ- 12.02: Фильтр Щ- 1§) 12.03: Емкость для Е- 12.04: Емкость ней| !§*|) 13. Рекомендации для проей '§=•[! 14. Аналитический контроле 15. Методы и техно логичеа; у 16. Мероприятия по техник« 17. Указатель отчетов и ре»1

ц- С®кж Дом* '¿Ki (да« «te К* угнмчтюая

У / 1 ■ il А/ i • „ïi*

CL

Раствор фосфит натрия

3.

Приготовление

суспензии стеаратг

натрия

10.

диоктилфталат

Реактор синтеза

двухосн. диацетата свинца

еакгор синтеза двухосн фосфита свинца

Суспензия двухосн. фосфита свинца

Маточный Р-Р

13. Нутч-фильтр

19, Двухосновный фосфит свинца на упаковку

Сушка

Фильтр для газов

17. Циклон

Рис. 8. Элемент САЬ8-проекта «ИДП». Подкатегория №12: технологические схемы получения фосфита натрия (а) и однозамещенного фосфита свинца (б).

На основании типовой структуры ИДП был разработан САЬ8-проект для технологии получения фосфита натрия. Приведенная в подкатегории № 12 технологическая блок-схема (рис. 8-а) включает подготовительный этап и 4 основные производственные стадии: разложение фосфорсодержащего шлама в реак-

торе, фильтрование минеральной части, корректировка плотности раствора, нейтрализация избытка щелочи в растворе.

Исследовалась возможность получения двухосновного фосфита свинца из оксида свинца, уксусной кислоты и фосфита натрия, получаемого взаимодействием фосфорного шлама (отхода производства желтого фосфора) и концентрированного раствора гидроксида натрия. Технология получения так же заносилась в СЛЬБ-проект (рис. 8-6). Были рассмотрены основные этапы синтеза: нейтрализация избытка №ОН в исходном растворе фосфита натрия (1); синтез двухосновного диацетата свинца при температуре Т= 60 °С (2); синтез фосфита свинца при Т= 20 °С (3); фильтрация суспензии фосфита свинца (4); сушка осадка фосфита свинца при Т<90 °С (5). Всего в САЬБ-проект вошло 19 блоков, включая блок целевого двухосновного фосфита синца готового к упаковке.

Аналогично производству фосфита натрия была разработана типовая структура САЬЗ-проекта для технологии получения гипофосфита натрия (рис. 9).

ф Исходные данные на проектирование (гкпофоо) I «„,„,»« ж>„1

Файл Правка Вид Настройки

g* Q О Щ

Навнгато|

:, Данные для расчет а., конструирования, вь | 12.00: схема

Ш lálüj

| 12.01: Реактор разложения фосфорного и | 12.02: Реактор доразложения фосфорног| | 12.03: Емкость для хранения фосфорного' 12.04: Емкость для хранения нартриевой ¡|] 12.05: Емкость с гидроокисью кальция ! | 12.06: Мешалка

| 12.07: Емкость для хранения изопропилоЕ j¡] 12.08: Емкость для хранения раствора из|

3] 12.09: Уловитель фосфин-водородной см! ÜI 12.10: Осадок используемый в аграрной ij | 12.11: Барабанный вакуум-фильтр J) 12.12: Нейтрализация избытка щелочи в ^ 12.13: Мешалка для смешивания гипофоа Í] 12.14: Фильтрация кислоты | 12.15: Емкость для хранения НЗР02 Ü) 12.16: Концентрирование и выпаривание í| 12.17: Кристаллизация гипофосфита негр | 12.18: Центрифугирование суспензии гиН | 12.19: Сушка гипофосфита натрия í¡ 12.20: Гипофосфит натрия на упаковку

¡Травка Вид Вставка Фориат Сереж

QKHO ¿прлпкл

^JTZ1

Рис. 9. Элемент САЬБ-проекта «ИДП» (подкатегория №12 «Технологическая схема производства гипофосфита натрия»).

Приведенная в подкатегории № 12 технологическая блок-схема включает подготовительный этап и 9 основных производственных стадий. В САЬБ-проекте показана высокая значимость гипофосфита натрия, используемого в качестве восстановителя при нанесении покрытий из никеля, кобальта и олова на металлы и пластмассы, а также как антиоксиданта, предотвращающего обесцвечивание алкидных смол при их получении.

Так как рассмотренные технологии обладают многими родственными признаками, то перед нами встала задача объединения их в единое трехпродукто-

вое производство фосфита натрия, двухосновного фосфита свинца и гипофос-фита натрия. Для разработки трехпродуктового производства использовалась разработанная в ИРЕА «Теория синтеза гибких многоассортиментных химико-технологических систем». Показано, что рассматриваемые нами производства соответствуют обоим признакам теории гибких схем, то есть имеют технологическое и химическое сходство. Это позволило нам провести синтез гибкой трехпродуктовой схемы (рис.10).

Исходные данные на проектирование (трех продуктовая гибкая схема) Р5М

Файл Правка §ид Настройки ?

§' □ 0 41 ® £ Навигатор

_

__ г) ги(«Л13 продукта - КкююМ Им й

I "Эй а. .с

&:■ |§] Категории

£1 12. Данные для расчета, кона В §|] 12.00: схема

+ с$ схемэ:Блок-схеиатре: 12.01: Реактор разложени |®)] 12.02: Реактор доразложе А 12.03: Емкость для хранен 12.04: Емкость для хранен Щ 12.05: Емкость с гидрооки

12.06: Мешалка ^ 12.07: Емкость для хранен 1§®| 12.08: Емкость для хранен Щ 12.09: Уловитель фосфин-|Й] 12.10: Фильтр для фосфит |Й) 12,11: Осадок используем Щ] 12.12: Барабанный вакуум § 12.13: Нейтрализация изб( ^ 12. И: Мешалка для смеши 12,15: Фильтрация кислот 1=1 12.16: Емкость для хранен Й 12.17: Концентрирование 12.18: Кристаллизация гиг 12.19: Центрифугировани 12.20 Емкость для хранен! 12.21: Реактор синтеза ди

Ш1

ояем {м бо*»а ев05» 185«« дк» ¿я»е*> Ш^Ке ймммдтМю

■ »1 л л ?.... . з /. ■ в-й • ..у-418

Приготовление фосфорного

—у-

■>71-1 Смешивание ?

..•¿Г

Нейтраивация юбитеа щ:

ЗЕ

Ьиаешрирогшк г ювфюяше

КрпстАГ-пюацнл пшофисфига натрия | Центрифугирование суспензии

С|р. I Рам 1 1/1

«» '■_____^ Фильтрация •______' Еюсостьдля

фи" | ; кислоты ; : ранения >'" : : ; Н>РО,

м. 25.

стеарин диопнлфгаяат

[

Фосфит натри каугашку

кашй фосфит «ища на упаковку

Рис. 10. Элемент СЛЬБ-проекта «Исходные данные на проектирование» (Гибкая трехпродуктовая схема переработки фосфорного шлама).

Разработанная гибкая схема занесена в САЬ8-проект со всеми технологическими характеристиками, чертежами используемого оборудования и др. Схема включает 34 химико-технологических блока: 10 совмещенных блоков, которые используются в технологической схеме двухосновного фосфита свинца, фосфита натрия и гипофосфита натрия (сплошная линия); 3 блока, относящихся только к производству фосфита натрия (точечная линия); 11 блоков, относящихся только к производству гипофосфита натрия (пунктирная линия); 11 блоков, относящихся только к производству двухосновного фосфита свинца (двойная линия). Для перехода с продукта на продукт в схему включены 4 гибких узла переключения (ГУП-1, ГУП-2, ГУП-3 и ГУП-4).

В настоящее время выпуск конкурентоспособной продукции невозможен без информационной поддержки на базе компьютерных САЬБ-технологий, то есть с использованием единого стандартизированного информационного пространства на всех этапах жизненного цикла продукции - от проектирования и эксплуатации до утилизации. Внедрение информационных САЬБ-технологий для проектирования гибкого производства фосфита натрия, двухосновного фосфита свинца и гипофосфита натрия позволяет получить продукцию не только с высокими качественными характеристиками, но и обеспечить полное сопровождение, включающее всю необходимую документацию в электронном виде.

Глава 4. Разработка САЬв-системы компьютерного менеджмента качества фосфорной кислоты различных квалификаций.

Для повышения качества и конкурентоспособности продукции фосфорной промышленности разработан CALS-проект системы компьютерного менеджмента качества (КМК-система) на примере фосфорной кислоты различных квалификаций (работа проводилась совместно с к.т.н. Жданович O.A. и ст.н.сотр. ФГУП «ИРЕА» Филатовой Л.Н.). Созданная КМК-система имеет иерархическую структуру баз данных.

Ф КМК-с истема фосфорная кис пота - PSM

Файл Правка Вид Настройки ?

Щ Категории

Е- и 1, Объекты анализа (вещество) Б ^ 1.1, неорганические

Ш' ¡Й] 1.1.1. хим. элементы 71.060.10 0 |3] 1.1.2. кислоты 71.060.20 ■ ^ 1.1.2-1 кислота азотная 8 1.1.2,2, кислота ортофосфорная В §3 1,1,2.2,1. ч.(НЗР04) ф-Е 1.1.2.2,2. ч.д,а,(НЗР04) В-Й 1.1.2.2.3. ХЧ,(НЗР04) е| 1.1.2.2.4. осч (НЗР04) 5'В! 10-4 (НЗР04)

Обозначение: Наименование:

1!............................

10-4 (НЗР04)

сютойоаЬооная кислой >

I Характеристики | $ УтверИ]^

Характеристика

Значение

Ш Щ 13-3 (НЗР04) В-Ш 16"4 (НЗР04) : Щ- ijgj] 1.1.3. оксиды 71.060.30

Ш -1§| 1.1.4. основания 71,060.40 ; Ш Й 1.1,5. соли 71,060.50

Ш Й Ы,6, алкоксиды 71.060,60 ® ■ • Hl 1.2, органические Ш fe 2. Методы анализа Ш IN] 3. Документация

АЛЮМИНИЙ Барий I I Бор |3 | Висмут

0,00008 0,00005 0,00005

& Утвер>»Ли1.

•yi Характеристика

( Значение

Алюминий Барий

Висмут

Галлий

Железо

Золото

Кальций

Кобальт

Марганец

Иышьяк Серебро Свинец Титан

) ,00008

0,00005

0,00005

0,00003

0,000001

0,00005

0,000001

0,0001

0,000003

0,00003

0,00003

0,00005

0,000003

0,00003

0,00005

0,00005

13-3 (НЗРСИ)

I Характеристики J •(/ j ►

Характеристика

i Значение

Барий Бор Висмут Гелий

Золото

Кальций

Кобальт

Маргангец

Иедь

Ишь яг.

Сьинеи

Серебро

\Ш

0,0002 0,0001 0,0002 0,00003 0,0002 0,00003 0,0005 0,00008 0,00008 0,00008 0,0001 0,00008 0,00003

Рис. 11. Элемент КМК-системы по категории: «Объекты анализа»

(Н3РО4 особой чистоты: а - «осч 10-4»; б - «осч 16-4»; в - «осч 13-3»).

Выделены три основных информационные категории: «объекты анализа» (анализируемое вещество); «методы анализа» (аналитические методы и технические средства анализа и пробоподготовки); «документация» (выходная и нормативно-техническая документация).

В первую категорию «Объекты анализа» включены подкатегории: «органические» и «неорганические», каждая из которых включает в себя группировки более низкого уровня: «кислоты», «соли», «оксиды» и другие классы химических соединений и простых веществ (рис. 11). В подкатегории «Неорганические кислоты» содержится информация об ортофосфорной кислоте шести квалификаций: трех реактивных («ч», «чда», «хч») и трех особой чистоты: «осч 104» (рис. 11-а), «осч 16-4» (рис. 11-6), «осч 13-3» (рис. 11-в).

Во вторую категорию КМК-системы «Методы анализа» занесена информация о различных аналитических методах, применяемых для анализа основного вещества и примесей. В САЬБ-проект вошли исследования, связанные с идентификацией оптически активных примесей в ортофосфорной кислоте для жидкостной хроматографии с лимитирующим значением оптического пропускания в УФ-области спектра (рис. 12).

Ь КМК-систем фосфорная кис юта • Р'

......~14]Т<,01н«л4 1 . Mtciosofl Waid

. pe

Файл Правка Вид Настройки ?

Г В У «о

Навигатор

файл Ораека §ид Вставка Форцат Сервис 1абл>ща Qkho Справка Adobe PDF Комментарии Acrobat

J .Л Я Л X л/1- п 4>: IT I00* . J É

Таблица I. Распределение оргашпесьзк примесей в процессе крпсталттацин образцов Н3Р04

0

Б |Й| Категории

В-д 1. Объекты анализа (вещество) Ш 1.1. неорганические Ш- д 1.2. органические

13- :и 2, Методы анализа

Щ @ 2.1. Подготовка пробы к анали Ш Й 2.2, Химический анализ 71.040, Ё !§»!) 2.3. Физико-химические методь^Шйз17ТШ6".5ЁГ Ш- д гравиаметрия |32

оптические методы Е: ||*|| спектральные методы

Ш- ИМС: искровая масс-спектро/ Ё1- Колориметр фотоэлектричеС* Ш ^ Колориметр фотоэлектричеС® Ш- Микрофотометр ИФО-463: с, Е •• ^ Лламеный фотометр ПФМ: -Ш §1 Рефрактометр №234762 «* В Спектрофотометр ПЭ 5300 В * « В !§> Спектрофотометр ПЭ

[Спектрофотометр Г, { 93 |й Спектрофотометр кеарцевыл*' Ш ■ д Флуориметр лабораторный" Ш- и титриметрия Ш- Й хромотография ®ЧЙ1 электрохимические методы

Образец Характеристики образцов Температура начала кристаллшаци н, «с 14

Массовая доля основного вещества. " « Ааи

ХЧ 87.6 1.020 20,0 12.5 1,44 1.18

Насыщенный нафталином 88.0 0,844 22.0 12.0 1.38 1.22

Рис.12. КМК-система. Категория: «Методы анализа». Подкатегория: «Спектральные методы» - «Спектрофотометрия» (а - распределение органических примесей; спектры поглощения образцов различных фирм (б) и по различным примесям (в).

Органические примеси переходят в Н3РО4 в процессе ее получения. Орто-фосфорная кислота реактивной квалификации содержит до 1% органических примесей. Наиболее термически устойчивы из них нафталин и близкие к нему соединения с наименьшим числом циклов. В CALS-проект занесены исследования по определению лимитирующей органической примеси с помощью метода кристаллизации (рис. 12-а). Близость значений коэффициента сокристалли-зации нафталина и неизвестной органической примеси подтверждает сходство их состава, это позволяет сделать вывод о том, что наиболее вероятно загрязнение ортофосфорной кислоты именно органическими соединениями нафталина и близкие к нему по составу органические вещества.

Введенные в CALS-проект результаты исследования спектральных характеристик ортофосфорной кислоты отечественного производства (рис. 12-6) показывают, что оптическое пропускание даже лучших образцов является чрезвычайно низким (<3-8%), в несколько раз ниже, чем оптическое пропускание образцов зарубежных фирм «Мегск» (Германия) и «Aristar» (Великобритания). Для обоснования выбора метода получения Н3РО4 с максимальным оптическим пропусканием возникла необходимость иметь дополнительные сведения о характере светопоглощающих примесей. В CALS-проект занесены спектры поглощения по ортофосфорной кислоте различных фирм (рис. 12-6), а также по примесям железа и меди (рис. 12-в), которые снимали на спектрофотометре ПЭ-5300В.

Созданная КМК-система позволяет оперативно находить нормативную документацию для рассматриваемых квалификаций ортофосфорной кислоты, содержащуюся в третьей категории CALS-проекта. Вся информация в категории «Документация» структурировались по двум группам: нормативно-техническая и выходная документация. К нормативно-технической документации относятся ГОСТы, ОСТы или ТУ, которые регламентируют процесс аналитических исследований. Сюда же относятся все виды инструкций и методических указаний, используемых в работе. В подкатегории «Типы выходных документов» находятся основные типовые формы документов, подлежащих автоматизированному заполнению в ходе исследований и подтверждающие их проведение по требуемым процедурам: входной контроль сырья, инспекционный контроль, контрольная задача, паспорт продукта, сертификация и технологический контроль.

Применение стандартизированных информационных CALS-технологий при разработке КМК-системы «Аналитического мониторинга фосфорной кислоты различных квалификаций» позволяет эффективно (в едином ключе) решать проблемы поддержки электронной документацией всех этапов жизненного цикла продукции. Структурная классификация КМК-системы полностью соответствует требованиям «Общероссийского классификатора стандартов», входящего в состав «Единой системы классификации и кодирования технико-экономической и социальной информации РФ», приведенного в соответствие с «Международным классификатором стандартов» и «Межгосударственным классификатором стандартов».

ВЫВОДЫ

1. В соответствии с разработанной иерархической структурой системного анализа утилизации отходов фосфорной промышленности, проведены исследования по следующим четырем категориям верхнего уровня: анализ сырьевой базы фосфорных производств; анализ ассортимента и объемов выпуска продукции фосфорной промышленности; анализ основных производителей и потребителей продукции фосфорной промышленности; анализ основных видов и объемов отходов фосфорной промышленности.

2. Проведен системный анализ фосфорной промышленности в рамках структуры химического комплекса: химическая и нефтехимическая промышленность (135 предприятий); отрасли химического комплекса (в том числе промышленность минеральных удобрений); основные подотрасли промышленности минеральных удобрений (в том числе фосфорная промышленность); основные предприятия фосфорной промышленности (15 предприятий); основные виды продукции фосфорной промышленности.

3. Изучена динамика инновационных ресурсов предприятий фосфорной промышленности за 1995-2007 гг. в следующих сечениях: финансирование по основным направлениям инновационного развития; объемы выпуска по видам инновационной продукции. Анализ объемов финансирования инноваций показал, что в среднем по предприятиям основной объем денежных средств выделяется на производственное проектирование (в среднем на одно предприятие ~ 38-44 млн.руб.), а минимальное - на исследования и разработки (6-8 млн.руб.).

4. Проведены исследования динамики за 2000-2007 гг. качественной (балльной) оценки основных результатов инновационной деятельности и основных факторов, препятствующих инновационному развитию. Показано, что внедрение инноваций оказало наиболее существенное влияние на улучшение качества и расширение ассортимента продукции (рейтинг 2,5 балла и выше). В то время как загрязнение окружающей среды оценено руководителями предприятий как незначительное (0,5 - 1,0 балла). Это постоянное пренебрежение экологией и привело к огромному количеству накопленных отходов фосфорной промышленности.

5. Проведен анализ образования отходов по основным продуктам фосфорной промышленности (фосфорные удобрения, фосфорная кислота, желтый фосфор), включающий следующие комплексы исследований: виды отходов фосфорной промышленности; объемы накопленных и вновь образующихся отходов; современные методы и технологии, применяемые для утилизации отходов.

6. На основе проведенного системного анализа разработана методология и САЬБ-проект информационной модели маркетинговых исследований утилизации отходов фосфорной промышленности. Предложены основные категории верхнего уровня: «Анализ рынка сырья и переработки», «Анализ технологии переработки отходов», «Анализ рынков продуктов утилизации отходов».

7. Для первой категории «Анализ рынка сырья и переработки» проводится анализ по государствам, работающим в рамках гранта Европейского Сообщества ЕСОРНОБ (Россия, Украина, Казахстан, Греция). Для каждого государства рассматриваются следующие информационные подкатегории: анализ предпри-

ятий данного государства работающих в фосфорной промышленности, включающий оценку видов и объемов накопленных отходов производства; поддержка осуществляемая данным государством в сфере утилизации отходов; результаты сотрудничества данного государства с другими странами.

8. Для второй категории «Анализ технологии переработки отходов» предложены три подкатегории, в которых технологии переработки структурированы по основным видам отходов: фосфорный шлам, фосфогипс и фосфорный шлак. Для каждого вида отходов введены информационные блоки, связанные с основными методами утилизации (захоронение, сжигание, вторичная переработка и утилизация отходов сторонними организациями).

9. В третьей категории маркетингового САЬБ-проекта «Анализ рынков продуктов утилизации отходов» показано, что наиболее перспективными продуктами переработки фосфорного шлама являются: фосфит натрия, двухосновный фосфит свинца и гипофосфит натрия.

10. Для наиболее перспективного метода утилизации отходов - «вторичной переработки», рассмотрены три индивидуальные схемы рециклинга фосфорного шлама в следующие целевые продукты: фосфит натрия, гипофосфит натрия, двухосновный фосфит свинца. Для каждой индивидуальной технологии разработан соответствующий информационный САЬБ-проект.

11 .Анализ индивидуальных технологий по двум основным признакам сходства (технологическому и химическому), позволил синтезировать гибкую трехпродуктовую технологию утилизации фосфорного шлама с получением следующего ассортимента продуктов: фосфита натрия, гипофосфита натрия и двухосновного фосфита свинца. Данная гибкая схема утилизации стандартизирована в информационном СЛЬБ-проекте.

12. Для проведения аналитического мониторинга целевых продуктов разработан информационный САЬБ-проект системы компьютерного менеджмента качества ассортимента фосфорной кислоты различных квалификаций.

13. Самостоятельное практическое значение, подтвержденное соответствующими актами о внедрении, имеют переданные в научно-производственные организации (ЗАО «Аврора-ИТ», ООО НПФ «ВИНАР» и «НПО Проект»), информационные комплексы КМК-систем и САЬБ-проекты технологий утилизации.

14. Полученные результаты вошли в конкурсные проекты: Минпромэнерго России № 0410.0810000.05.039д «Разработка индикаторов инновационного развития химического научно-промышленного комплекса России» и № 0410.0810000.06.014д «Интегрированная оценка инновационных ресурсов отраслевой химической науки...», Минобрнауки России № 01.168.24.074 «Разработка интегрированного комплекса информационных технологий...» и Мин-промторга России № 8411.0816900.13.057 «Комплексная оценка инновационного потенциала промышленных предприятий...», а также в отчетные материалы гранта Европейского Сообщества ЕСОРНОБ № ШСО-СТ-2005-013359 «Утилизация отходов в промышленности фосфорной кислоты через разработку экологически устойчивых и экологически безопасных процессов для широкого класса фосфорсодержащих продуктов».

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Огородникова (Заколодина) Т.В., Пономаренко А.Н., Филатова JI.H., Бессарабов A.M. CALS-технологии при разработке информационной подсистемы утилизации отходов в производстве оксидов, солей и кислот особой чистоты // Сб. научных трудов «Успехи в химии и химической технологии»/ РХТУ им. Д.И. Менделеева. Москва. 2006. Т. XX, №1 (59). с. 116-119.

2. Бессарабов A.M., Айвазян Е.А., Кольцова Э.М., Огородникова (Заколодина) Т.В. Компьютерный менеджмент качества при разработке ресурсосберегающей технологии получения фосфорной кислоты и ее солей // Тез. докл. Межд. конф. «Ресурсо- и энергосберегающие технологии в химической и нефтехимической промышленности», Москва, 11-12 окт. 2006 г., с. 79-80.

3. Пономаренко А.Н., Огородникова (Заколодина) Т.В., Санду P.A., Бессарабов A.M. CALS-технологии при проектировании процессов получения оксидов и кислот особой чистоты // 19-я Межд. научно-технич. конференция «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии» (РЕАКТИВ-2006), Уфа, 10-12 октября 2006 г., с. 200-201.

4. Бессарабов A.M., Огородникова (Заколодина) Т.В., Пономаренко А.Н. Проектирование перспективных химико-технологических установок с помощью информационных CALS-технологий // Материалы VII Межд. науч. конф. «Современные проблемы истории естествознания в области химии, химической технологии и нефтяного дела». - Уфа: Изд-во «Реактив», 2006, т.1, с. 21-22.

5. Бессарабов А.М, Алякин A.A., Жданович O.A., Поляков A.B., Огородникова (Заколодина) Т.В., Ягудин С.Ю Разработка корпоративной системы компьютерного менеджмента качества отраслевой научной организации химической и нефтехимической промышленности // Нефтепереработка и нефтехимия. 2006. №12. с. 7-13.

6. Бессарабов A.M., Огородникова (Заколодина) Т.В., Пономаренко А.Н., Бабакова O.K. Инновационные CALS-технологии аналитического мониторинга качества для широкого класса фосфорсодержащих продуктов // Сборник трудов 20-й Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (ММТТ-20), Ярославль, 28-31 мая 2007 г., т. 8, с. 176-178.

7. Бессарабов A.M., Огородникова (Заколодина) Т.В. Разработка компьютерной системы по методам анализа особо чистых фосфорсодержащих веществ на основе CALS-технологии // Тез. докл. 13-й конф. «Высокочистые вещества и материалы. Получение, анализ, применение». Н.Новгород, 29-31 мая 2007г., с. 22-25.

8. Огородникова (Заколодина) Т.В., Бессарабов A.M. Информационные CALS-технологии при получении широкого класса фосфорсодержащих продуктов // Сб. научных трудов «Успехи в химии и химической технологии»/ РХТУ им. Д.И. Менделеева. Москва. 2007. Т. XXI, № 2 (70). С. 119-121.

9. Bessarabov A., Puigjaner L., Koltsova Е., Ogorodnikova (Zakolodina) Т. The system analysis of multiassortmental manufacturings of phosphorus-containing products based on CALS-technologies // 6th European Congress of Chemical Engineering, ECCE-6,16-21 September 2007, Copenhagen, Bella Center, v.l, p.445-446.

10. Огородникова (Заколодина) T.B., Квасюк A.B., Бессарабов A.M. Анализ инновационного развития предприятий фосфорной промышленности // 20-я Межд. научно-технич. конф. «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии» (РЕА'КТИВ-2007), Минск, 2-4 октября 2007 г., с. 109.

11. Бессарабов A.M., Алякин A.A., Огородникова (Заколодина) Т.В., Бабакова O.K. Разработка инновационной гибкой технологии утилизации фосфорного шлама на основе информационных CALS-стандартов ISO-10303 // Материалы VIII Международной научной конференции «Современные проблемы истории естествознания в области химии, химической технологии и нефтяного дела». - Уфа: Изд-во «Реактив», 2007, с. 16-17.

12. Bessarabov A., Kenig E., Ogorodnikova (Zakolodina) T. Computer aided quality management for a wide class of phosphorus-containing products based on information CALS-technologies // 17th European Symposium on Computer Aided Process Engineering, ESCAPE-17, 27-30 мая 2007, Bucharest, Romania (foul version on CD-room).

13. Огородникова (Заколодина) T.B., Санду P.А., Бессарабов A.M. Информационные CALS-технологии в маркетинговых исследованиях утилизации отходов фосфорной кислоты // Сборник трудов 21-й Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (ММТТ-21), Саратов, 27-30 мая 2008 г, с. 168-171.

14. Bessarabov A., Koltsova Е., Ogorodnikova (Zakolodina) Т. CALS-Based Information Model of the Flexible Technology for Phosphorus Acid Production Waste Utilization// 18th International Congress of Chemical and Process Engineering CHISA 2008, 24 to 28 August 2008, Prague, Czech Republic, Summaries 4 (System Engineering), p. 1335.

15. Bessarabov A., Klemes J., Bulatov I., Ogorodnikova (Zakolodina) T. Development of an analytical quality control system of high-purity phosphoric acid on the CALS concept basis //11th Conference on Process Integration, Modelling and Optimisation for Energy Saving and Pollution Reduction (PRES'08), August 2008, Prague, Czech Republic pp. 1457-1458.

16. Бессарабов A.M., Заколодина T.B., Писковатскова E.A., Кочетыгов А.Л. Информационные CALS-технологии в маркетинговых исследованиях (на примере утилизации отходов производств фосфорной кислоты) // Приборы (и автоматизация). 2008. № 8. С. 36-42.

17. Бессарабов A.M., Алякин А.А., Заколодина Т.В., Бабакова O.K. // Внедрение концепции CALS при разработке инновационных проектов в химической промышленности // XII Международная научно-техническая конференция «Наукоемкие химические технологии-2008», Волгоград, Россия, 9-11 сентября 2008 г., с. 297-298.

18. Заколодина Т.В., Кольцова Э.М., Бессарабов A.M. Исследование на основе концепции CALS стадии кристаллизации в гибкой технологии утилизации фосфорного шлама // V Международная научная конференция «Кинетика и механизм кристаллизации. Нанокристаллизация. Биокристаллизация» Иваново, Россия 23-25 сентября 2008 г., с. 39.

19. Заколодина Т.В., Деткова Я.Е., Санду Р.А., Бессарабов A.M. Системный анализ утилизации отходов предприятий фосфорной промышленности на основе CALS-технологий // Сб. научных трудов «Успехи в химии и химической технологии»/ РХТУ им. Д.И. Менделеева. Москва. 2008. Т. XXII, № 1. С. 39-41.

20. Бессарабов A.M., Заколодина Т.В. Системный анализ утилизации отходов производства фосфорной кислоты на основе концепции CALS //21-я Межд. научно-техн. конф. «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии» (РЕАКТИВ-2008), Уфа, 14-16 октября 2008 г, с. 143-144.

21. Заколодина Т.В., Бессарабов A.M. Гибкая трехпродуктовая (фосфит и гипофосфит натрия, двухосновный фосфит свинца) технология утилизации фосфорного шлама на основе концепции CALS // Материалы IX Международной научной конференции «Современные проблемы истории естествознания в области химии, химической технологии и нефтяного дела». - Уфа: Изд-во «Реактив», 2008, с. 23-24.

Заказ № 204/11/08 Подписано в печать 20.11 2008 Тираж 120 экз. Уел п.л. 1,25

{.I-'^N ООО "Цифровичок", тел. (495) 797-75-76, (495) 778-22-20 www.cfr.ru; e-mail:info@cfr.ru

Введение.

Глава 1. Системный анализ фосфорной промышленности России.

1.1. Анализ производства фосфорных удобрений и фосфорной кислоты в России.

1.1.1. Анализ сырьевой базы для производства фосфорных удобрений, фосфорной кислоты и желтого фосфора.

1.1.2. Анализ деятельности ведущих предприятия отрасли фосфорных удобрений, фосфорной кислоты и желтого фосфора в России.

1.2. Анализ инновационной деятельности предприятий фосфорной промышленности.

1.2.1. Система показателей анализа инновационной деятельности.

1.2.2. Анализ основных количественных показателей инновационного развития предприятий фосфорной промышленности.

1.2.3. Анализ основных качественных показателей инновационной деятельности предприятий фосфорной промышленности.

1.3. Утилизация отходов фосфорной промышленности.

1.3.1. Виды и объемы отходов получаемых при производстве фосфорсодержащих веществ.

1.3.2. Методы переработки, утилизации и обезвреживания отходов фосфорных производств.

Глава 2. Маркетинговое исследование утилизации отходов фосфорной промышленности на основе концепции CALS.

2.1. Концепция CALS в маркетинговых исследованиях.

2.2. Разработка структуры CALS-проекта маркетинговых исследований утилизации отходов фосфорной промышленности.

2.3. Подкатегория CALS-проекта «Маркетинговое исследование рынка сырья и переработки отходов».

2.4. Подкатегория CALS-проекта «Маркетинговое исследование существующих технологий утилизации отходов».

2.5. Подкатегория CALS-проекта «Маркетинговое исследование рынка продуктов утилизации».

Глава 3. CALS-технологии при разработке гибкого производства фосфорсодержащих соединений (продуктов утилизации фосфорного шлама)

3.1. Концепция CALS при разработке инновационных технологий утилизации отходов.

3.2. CALS технология производства фосфита натрия из фосфорного шлама.

3.3. CALS технология производства двухосновного фосфита свинца из фосфита натрия.

3.4. CALS технология производства гипофосфита натрия из фосфорного шлама.

3.5. Создание CALS-проекта гибкого многоассортиментного производства утилизации фосфорного шлама.

3.5.1. Теория гибких производств.

3.5.2. Гибкая двухпродукговая технология утилизации фосфорного шлама.

3.5.3. Гибкая трехпродуктовая технология утилизации фосфорного шлама

Глава 4. Разработка CALS-системы компьютерного менеджмента каче- 127 ства для фосфорной кислоты различных модификаций.

4.1. Разработка информационной CALS-модели технологии получения ортофосфорной кислоты различных квалификаций.

4.2 Общие сведения о КМК-системе.

4.3. Элемент CALS-проекта «Анализируемое вещество» (ортофосфорная кислота) в КМК-системе.

4.4. Элемент CALS-проекта КМК-системы по «Методам анализа ортофосфорной кислоты».

Выводы.

Актуальность проблемы.

С учетом роста добычи полезных ископаемых объемы образующихся и накапливаемых промышленных твердых отходов в России достигли такого высокого уровня, что принимаемые Правительством РФ меры по увеличению количества перерабатываемых отходов представляются более чем необходимыми, хотя и несколько запаздывающими и не вполне достаточными. Рассматриваемые нами промышленные отходы фосфорной промышленности составляют ядро проблемы охраны окружающей среды на заводах-изготовителях в России, Казахстане, Европе, и Америке.

Эффективное решение проблем утилизации отходов фосфорной промышленности требует использования методов системного анализа и самых современных информационных технологий. Наиболее перспективной компьютерной системой управления и обработки информации является CALS-технология (Continuous Acquisition and Life cycle Support — непрерывная информационная поддержка жизненного цикла продукта).

Разработка методологии системного анализа утилизации отходов фосфорной промышленности с созданием соответствующего комплекса информационных CALS-технологий является актуальной научной и практической задачей, обеспечивающей информационную поддержку и интеграцию процессов жизненного цикла, а таюке возможность использования электронных данных для управления качеством продукции.

Основные разделы диссертации выполнялись в рамках конкурсных проектов Минпромэнерго России № 0410.0810000.05.039д «Разработка индикаторов инновационного развития химического научно-промышленного комплекса России» и № 0410.0810000.06.014д «Интегрированная оценка инновационных ресурсов.», Минобрнауки России № 01.168.24.074 «Разработка интегрированного комплекса информационных технологий .» и Минпромторга России № 8411.0816900.13.057 «Комплексная оценка инновационного потенциала промышленных предприятий.», а также при поддержке гранта Европейского Сообщества ECOPHOS № INCO-CT-2005-013359 «Утилизация отходов в промышленности фосфорной кислоты.».

Цель работы состоит в разработке на основе международных CALS-стандартов (ISO-10303 STEP) методологии системного анализа и стандартизированной информационной модели утилизации отходов фосфорной промышленности. Работа включает в себя следующие комплексы задач:

• системный анализ инновационных ресурсов фосфорной промышленности, способствующих утилизации отходов;

• разработка на основе концепции CALS типовой информационной модели маркетинговых исследований утилизации отходов фосфорной промышленности;

• разработка CALS-проекта гибкого производства фосфорсодержащих соединений (продуктов утилизации фосфорного шлама);

• разработка системы компьютерного менеджмента качества на примере ассортимента фосфорной кислоты различных квалификаций.

Научная новизна.

Разработана иерархическая структура системного анализа утилизации отходов фосфорной промышленности, включающая в себя следующие направления: анализ сырьевой базы фосфорных производств; анализ ассортимента и объемов выпуска продукции фосфорной промышленности; анализ основных производителей и потребителей продукции фосфорной промышленности; анализ основных видов и объемов отходов фосфорной промышленности.

Проведен системный анализ фосфорной промышленности в рамках структуры химического комплекса: химическая и нефтехимическая промышленность (135 предприятий); отрасли химического комплекса (в том числе промышленность минеральных удобрений); основные подотрасли промышленности минеральных удобрений (в том числе фосфорная промышленность); основные предприятия фосфорной промышленности (15 предприятий); основные виды продукции фосфорной промышленности.

Проведены исследования динамики инновационных ресурсов предприятий фосфорной промышленности за 1995-2007 гг. в следующих сечениях: финансирование по основным направлениям инновационного развития; объемы выпуска по видам инновационной продукции; балльная оценка основных результатов инновационной деятельности и основных факторов, препятствующие инновационному развитию.

Для основных видов целевых продуктов фосфорной промышленности (фосфорсодержащих удобрений, фосфорной кислоты, желтого фосфора) проведен анализ комплекса проблем, связанных с образованием отходов: виды отходов фосфорной промышленности; объемы накопленных и вновь образующихся отходов; современные методы и технологии, применяемые для утилизации.

Разработана методология и структура информационной модели маркетинговых исследований утилизации отходов фосфорной промышленности в рамках концепции CALS. Предложены основные категории: «Анализ рынка сырья и переработки», «Анализ технологии переработки отходов», «Анализ рынков продуктов утилизации отходов». Для каждой категории верхнего уровня проведен комплексный маркетинговый анализ в соответствующих подкатегориях.

Для наиболее перспективного метода утилизации отходов - «вторичной переработки», рассмотрены три индивидуальные схемы рециклинга фосфорного шлама в следующие целевые продукты: фосфит натрия, гипофосфит натрия, двухосновный фосфит свинца. Для каждой индивидуальной технологии разработана структура информационной CALS-модели.

На основе теории синтеза гибких многоассортиментных химико-технологических систем проведен анализ индивидуальных схем с целью организации их по гибкому принципу. Рассматриваемые производства проанализированы по двум основным признакам сходства: технологическому и химическому. Результаты системного анализа позволили синтезировать гибкую трех-продуктовую технологию фосфита натрия, гипофосфита натрия и двухосновного фосфита свинца. Для гибкой технологии разработана структура информационной CALS-модели.

Разработана архитектура информационной САЬБ-системы компьютерного менеджмента качества ассортимента фосфорной кислоты различных квалификаций и типовая компьютерная процедура контроля качества получаемых фосфорных кислот особой чистоты, включая анализ лимитируемых примесей, методы их пробоподготовки и анализа, а также выходную техническую документацию.

Практическая значимость.

По результатам системного анализа для ведущих 15 предприятий фосфорной промышленности России проведена оценка объемов отходов, подлежащих утилизации.

Разработаны программные СЛЬБ-проекты:

• системы маркетинговых исследований утилизации отходов фосфорной промышленности;

• индивидуальных технологий получения фосфита натрия, гипофосфита натрия и двухосновного фосфита свинца - продуктов переработки фосфорного шлама;

• гибкой трехпродуктовой технологии утилизации фосфорного шлама;

• системы компьютерного менеджмента качества ассортимента фосфорной кислоты различных квалификаций.

Самостоятельное практическое значение, подтвержденное соответствующими актами о внедрении, имеют переданные в научно-производственные организации (ЗАО «Аврора-ИТ», ООО НПФ «ВИНАР» и «НПО Проект»), информационные комплексы КМК-систем и САЬБ-проекты технологий утилизации.

Программные модули САЬБ-проекта утилизации отходов фосфорной промышленности вошли в результаты работы по гранту Европейского Сообщества ЕСОРНОБ № ШСО-СТ-2005-013359.

Полученные результаты вошли в конкурсные проекты: Минпромэнерго № 0410.0810000.05.039д и № 0410.0810000.06.014д; Минобрнауки № 01.168.24.074; МинпромторгаРФ № 8411.0816900.13.057.

выводы

1. В соответствии с разработанной иерархической структурой системного анализа утилизации отходов фосфорной промышленности, проведены исследования по следующим четырем категориям верхнего уровня: анализ сырьевой базы фосфорных производств; анализ ассортимента и объемов выпуска продукции фосфорной промышленности; анализ основных производителей и потребителей продукции фосфорной промышленности; анализ основных видов и объемов отходов фосфорной промышленности.

2. Проведен системный анализ фосфорной промышленности в рамках структуры химического комплекса: химическая и нефтехимическая промышленность (135 предприятий); отрасли химического комплекса (в том числе промышленность минеральных удобрений); основные подотрасли промышленности минеральных удобрений (в том числе фосфорная промышленность); основные предприятия фосфорной промышленности (15 предприятий); основные виды продукции фосфорной промышленности.

3. Изучена динамика инновационных ресурсов предприятий фосфорной промышленности за 1995-2007 гг. в следующих сечениях: финансирование по основным направлениям инновационного развития; объемы выпуска по видам инновационной продукции. Анализ объемов финансирования инноваций показал, что в среднем по предприятиям основной объем денежных средств выделяется на производственное проектирование (в среднем на одно предприятие ~ 38 - 44 млн.руб.), а минимальное - на исследования и разработки (6-8 млн.руб.).

4. Проведены исследования динамики за 2000 - 2007 гг. качественной (балльной) оценки основных результатов инновационной деятельности и основных факторов, препятствующих инновационному развитию. Показано, что внедрение инноваций оказало наиболее существенное влияние на улучшение качества и расширение ассортимента продукции (рейтинг 2,5 балла и выше). В то время как загрязнение окружающей среды оценено руководителями предприятий как незначительное (0,5 - 1,0 балла). Это постоянное пренебрежение экологией и привело к огромному количеству накопленных отходов фосфорной промышленности.

5. Проведен анализ образования отходов по основным продуктам фосфорной промышленности (фосфорные удобрения, фосфорная кислота, желтый фосфор), включающий следующие комплексы исследований: виды отходов фосфорной промышленности; объемы накопленных и вновь образующихся отходов; современные методы и технологии, применяемые для утилизации отходов.

6. На основе проведенного системного анализа разработана методология и САЬБ-проект информационной модели маркетинговых исследований утилизации отходов фосфорной промышленности. Предложены основные категории верхнего уровня: «Анализ рынка сырья и переработки», «Анализ технологии переработки отходов», «Анализ рынков продуктов утилизации отходов».

7. Для первой категории «Анализ рынка сырья и переработки» проводится анализ по государствам, работающим в рамках гранта Европейского Сообщества ЕСОРНОБ (Россия, Украина, Казахстан, Греция). Для каждого государства рассматриваются следующие информационные подкатегории: анализ предприятий данного государства работающих в фосфорной промышленности, включающий оценку видов и объемов накопленных отходов производства; поддержка осуществляемая данным государством в сфере утилизации отходов; результаты сотрудничества данного государства с другими странами.

8. Для второй категории «Анализ технологии переработки отходов» предложены три подкатегории, в которых технологии переработки структурированы по основным видам отходов: фосфорный шлам, фосфогипс и фосфорный шлак. Для каждого вида отходов введены информационные блоки, связанные с основными методами утилизации (захоронение, сжигание, вторичная переработка и утилизация отходов сторонними организациями).

9. В третьей категории маркетингового СЛЬ8-проекта «Анализ рынков продуктов утилизации отходов» показано, что наиболее перспективными продуктами переработки фосфорного шлама являются: фосфит натрия, двухосновный фосфит свинца и гипофосфит натрия.

10. Для наиболее перспективного метода утилизации отходов - «вторичной переработки», рассмотрены три индивидуальные схемы рециклинга фосфорного шлама в следующие целевые продукты: фосфит натрия, гипофосфит натрия, двухосновный фосфит свинца. Для каждой индивидуальной технологии разработан соответствующий информационный САЬ8-проект.

1 ¡.Анализ индивидуальных технологий по двум основным признакам сходства (технологическому и химическому), позволил синтезировать гибкую трехпродуктовую технологию утилизации фосфорного шлама с получением следующего ассортимента продуктов: фосфита натрия, гипофосфита натрия и двухосновного фосфита свинца. Данная гибкая схема утилизации стандартизирована в информационном САЬ8-проекте.

12. Для проведения аналитического мониторинга целевых продуктов разработан информационный САЬБ-проект системы компьютерного менеджмента качества ассортимента фосфорной кислоты различных квалификаций.

13. Самостоятельное практическое значение, подтвержденное соответствующими актами о внедрении, имеют переданные в научно-производственные организации (ЗАО «Аврора-ИТ», ООО НПФ «ВИНАР» и «НПО Проект»), информационные комплексы КМК-систем и САЬБ-проекты технологий утилизации.

14. Полученные результаты вошли в конкурсные проекты: Минпромэнерго России № 0410.0810000.05.039д «Разработка индикаторов инновационного развития химического научно-промышленного комплекса России» и № 0410.0810000.06.014д «Интегрированная оценка инновационных ресурсов отраслевой химической науки.», Минобрнауки России № 01.168.24.074 «Разработка интегрированного комплекса информационных технологий.» и Мин-промторга России № 8411.0816900.13.057 «Комплексная оценка инновационного потенциала промышленных предприятий.», а также в отчетные материалы гранта Европейского Сообщества ЕСОРНОБ № ШСО-СТ-2005-013359 «Утилизация отходов в промышленности фосфорной кислоты через разработку экологически устойчивых и экологически безопасных процессов для широкого класса фосфорсодержащих продуктов».

1. Васильев М.Г. Химический комплекс России (Этапы развития, состояние, направления структурной перестройки). М.: ОАО «НИИТЭХИМ», 2002. - 376 с.

2. Ямбаева Рената. Химическая промышленность // Журнал «Коммер-сантъ «Власть» № 28(581) от 19.07.2004 http://www.kommersant.ru/

3. Унанянц Т. П. Экономика химической промышленности. М., изд. НИИТЭхим, 1999, с. 3—10. (Современное состояние и перспективы развития промышленности минеральных удобрений).

4. ГОСТ 22275-90. Концентрат апатитовый. М.:Издательство стандартов, 1990, 17 с.

5. Цыпина Э. И., Забелешинский Ю. А., Унанянц Т. П. Экономика производства минеральных удобрений. М.: «Химия», 1975.-279 с.

6. Соколовский A.A., Унанянц Т.П. Краткий справочник по минеральным удобрениям. М.: «Химия», 1977.-376 с.

7. Мухленов И.П., Горштейн А.Е., Тумаркина Е.С. Основы химической технологии: Учеб. Для студентов хим.-технолог. Спец. Вузов-4-e изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1991.-463 с.

8. Талмуд М.М., Куртева О.И., Классен П.В. и др. Качество апатитового концентрата в производстве экстракционной фосфорной кислоты.// Обзорн. Информ. Сер.: Минеральные удобрения и серная кислота. М.: НИИТЭХИМ, 1989. - 40 с.

9. Методы анализа фосфатного сырья, фосфорных и комплексных удобрений, кормовых фосфатов. Справочник. М.: Химия, 1975.- 275 с.

10. Экономика использования удобрений. Под ред. Н. Н. Баранова. М.: «Колос», 1974. - 320 с.

11. Официальный сайт ОАО «ФосАгро» http://www.phosagro.biz/

12. Городникова Н.В., Гостева С.Ю., Гохберг И.А. и др. Индикаторы инновационной деятельности: 2008. Статистический сборник. М.: ГУ-ВШЭ, 2008.-424 с.

13. Алексеев, В. В. Количественный анализ. М.: Госхимиздат, 1963.-567 с.

14. Балукова В.А., Садчиков И.А., Сомов В.Е. Управление инновационными процессами на предприятиях химической и нефтехимической промышленности: Учеб. пособие. СПб.: СПбГИЭУ, 2003. 147 с.

15. Бережнов Г.В. Инновационная деятельность предприятия. М.: Издательский дом "МЕЛАП", 2006.-256 с.

16. Шевченко, Т. М. Основы качественного анализа: учеб. пособие. Кемерово, 1995. 60 с.

17. Газета «Труд». «БУДЕТ ЕЩЕ ХУЖЕ» № 221 за 25.11.2008.

18. Бессарабов A.M., Ягудин С.Ю., Гафитулин М.Ю., Терехов Д.В. Системный анализ бюджетного инновационного финансирования отраслевых научных организаций химической и нефтехимической промышленности // Нефтепереработка и нефтехимия. 2006. №4. С. 17-22.

19. Качалов С.И. Совершенствование инновационной деятельности предприятия как фактор развития наукоемкого производства // Рос. предпринимательство. -2006. — № 10. С.34-39. http://creativeconomy.ru/library/prd96.php

20. Нестеров A.B., Шмелев В.В. Инновационная активность деятельности предприятий как основа промышленной политики региона // Вестник НГУ. Серия: социально-экономические науки.- Т. 6. Вып. 1, 2006. С. 112-115.

21. Поржицкая Г.И. Итоги развития экономики России и анализ работы химической и нефтехимической промышленности в 2004 году. Доклад для ЗАО "Росхимнефть" к заседанию Правления 21.04.05 г.

22. Стратегия развития науки и инноваций в Российской Федерации на период до 2015 года. Утверждена: Межведомственной комиссией по научно-инновационной политике (протокол от 15 февраля 2006 г. № 1) Минобразования и науки Российской Федерации.

23. Антонова Н.Б., Туманова H.A. Зарубежный опыт ликвидации свалок // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов, 1994. № 2. С. 8894.

24. Хитрова И.В., Новожилова Т.Б. Технологии утилизации газовых выбросов, твердых отходов и шлаков: Конспект лекций. -Харьков: НТУ "ХПИ", 2003 г.-218 с.

25. Оценка состояния производственной и окружающей среды в районах предприятий фосфорной промышленности и меры профилактики отрицательного воздействия их выбросов на человека. Методические рекомендации. Алма-Ата, 1992, 53 с.

26. Трухан В.Г., Ковалев В.И., Какуркин Н.П. Влияние состава апатитового сырья на состав и структуру отложеннй при упаривании экстракционной фосфорной кислоты// Химическая промышленность сегодня. №6. 2008. С. 14-24.

27. Процессы и аппараты химической промышленности. Том 1.Основы Теории, процессы химии // Под редакцией Кутепова, М., 2000,288 с.

28. Копылев Б.А. Технология экстракционной фосфорной кислоты. Д.: Химия, 1972.-311 с.

29. Корбридж Д. Фосфор: Основы химии, биохимии, технологии: Пер. с анг. — М.: Мир, 1982-680 с.

30. Унанянц Т. П. В кн.: Исследования по химии и технологии удобрений, пестицидов, солей. М., изд. АН СССР, 1968, с. 293-297.

31. Тимонин A.C. Инженерно-экологический справочник. Т. 3, Калуга: Изд. Н. Бочкаревой, с. 1003-1024.

32. Жекеев P.M., Шакиров Б.С., Жунусов С.М., Саржанов С.Б. Методы переработки, утилизации и обезвреживания отходов фосфорных производств. Сообщение 2. // Химический журнал Казахстана. № 3 (12), 2006. С.33-42.

33. Лотош В.Е. Переработка отходов природопользования. Екатеринбург: Полиграфист, 2007. 503 с.

34. Пальгунов П.П., Сумароков М.В. Утилизация промышленных отходов. -М.: Стройиздат, 1990. 352 с.

35. Торочешников Н. С., Родионов А.И., Келыдев Н.В. и др. Техника защиты окружающей среды. Учеб. Пособие. М. «ХИМИЯ», 1981 -368 с.

36. Родионов А.И. и др. Техника защиты окружающей среды. Учебник для ВУЗов. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: «ХИМИЯ», 1989. 512 с.

37. Бакаев В.В., Судов Е.В., Гомозов В.А. и др. Информационное обеспечение, поддержка и сопровождение жизненного цикла изделия. Глава 1. Введение в ИЛИ технологии. М.: Машиностроение-1, 2005, с. 1757.

38. Норенков И.П., Кузьмик П.К. Информационная поддержка наукоемких изделий. CALS-технологии. Раздел 2.1. Обзор CALS стандартов. -М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002, с. 160-166.

39. Михайлов В. Опаздывая с CALS-технологиями, рискуем отстать навсегда // Национальная экономическая газета. 2006. № 10 (928).

40. Норенков И.П., Кузьмик П.К. Информационная поддержка наукоемких изделий. CALS-технологии. Глава 1. Жизненный цикл промышленной продукции и автоматизация его этапов.-М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002, с. 8-16.

41. Норенков И.П., Кузьмик П.К. Информационная поддержка наукоемких изделий. CALS-технологии. Раздел 2.6. Программное обеспечение CALS технологий. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002, с. 290-303.

42. Бессарабов A.M., Ефимова В.П., Демьянюк А.Ю. Концепция CALS при разработке систем автоматизированного управления // Приборы и автоматизация. 2002. №10. С.48-54.

43. Бакаев В.В., Судов Е.В., Гомозов В.А. и др. Информационное обеспечение, поддержка и сопровождение жизненного цикла изделия. Глава 3. Стандарты серии ISO 10303 и ISO 13584. M.: Машино-строение-1,2005, с. 165-189.

44. Стандарты CALS // http://www.cals.ru

45. Бессарабов A.M., Афанасьев А.Н., Ефимова В.П., Рябенко Е.А. CALS-технологии и их внедрение в химическом комплексе России // Химия и рынок. 2001. №3. С.43-45.

46. Белявский И.К. Маркетинговое исследование: информация, анализ, прогноз: Учеб. Пособие. -М.: Финансы и статистика, 2001. 320 с.

47. Бессарабов А.М., Малышев Р.М., Демьянюк А.Ю. Информационная модель технологии биологически активных добавок нового поколения на основе концепции CALS // Теоретические основы химической технологии. 2004. Т. 38, №3. С.343-348.

48. Минделл Эрл. Справочник по витаминам и минеральным веществам. Пер. с англ. М.: "Медицина и питание", 1997, 287 с.

49. Багаутдинова Н.Г. Промышленный маркетинг. Учебное пособие. Гриф УМО. М.: «Экономика», 2004.-238 с.

50. Голубков Е.П. Маркетинговые исследования: теория, практика и методология. М.: Финпресс, 1998. -456 с.

51. Ван Везер. Фосфор и его соединения. М.: Изд. «Иностранной литературы», 1962, т. 1. - 687 с.

52. Воробьев О.Г., Балабеков О.С., Молдабеков Ш.М., Уфимцев Б. Экологические проблемы химического предприятия. «Казахстан», Алма-Ата, 1984,- 168 с.

53. Горбунов Б.Н., Гурвич Я.А., Маслова И.П. Химия и технология стабилизаторов полимерных материалов. М.: Химия, 1981, - 368 с.

54. Стругацкая А.Ю., Кольцова Э.М. Синтез фосфита натрия из фосфорного шлама в присутствии кислорода // Прикладная химия, 1995. т. 68. №10, С. 1602-1604.

55. Авторское свидетельство 126108 СССР, МКИ С01В 25/165. Способ получения гипофосфита натрия. 1959.

56. Стругацкая А.Ю., Аганина A.A., Полевая O.E., Исследование процесса получения фосфита свинца. Моделирование процесса образования колец

57. Лизеганга.//Тез. докл. 7-ой Московской конференции молодых ученых по химии и химической технологии (МКХТ-7), Москва, 1993, с. 164.

58. Кольцова Э.М., Ларин Г.Г., Стругацкая А.Ю. К вопросу о механизме синтеза фосфита натрия из фосфорного шлама. // «Прикладная химия», 1994, т.67, №7. С. 1065-1070.

59. Стругацкая А.Ю. К вопросу о механизме синтеза фосфита натрия.// Тез. докл. 7-ой Московской конференции молодых ученых по химии и химической технологии (МКХТ-7), Москва, 1993, с. 165.

60. Авторское свидетельство № 96110913/25 (016774) положительное решение от 19.06.1997. Способ получения двухосновного фосфита свинца. А.В. Аганина, А.Ю. Стругацкая, Э.М. Кольцова, Л.В. Васильева.

61. Кольцова Э.М., Васильева Л.В., Аганина А.В. К вопросу о получении полуводного кристаллогидрата двумольного оксида свинца (II) ортофосфита свинца (П) // «Прикладная химия», 1997, с. 8 Деп. В ВИНИТИ 36.12.97 №3798-В-97.

62. Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. -М., Химия, 1981.-812 с.

63. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. Ч. 2. -М., Химия, 1995.-368 с.

64. Моргунова Э.М., Авербух Т.Д., Изучение процесса синтеза гипофосфита натрия // Журнал прикладной химии. 1967.-Т.40, №2. С. 274-284.

65. Глинка Н. Л. Общая химия. Л.: Химия, 1985. - 697 с.

66. Ширинский A.M. Выделение элементарного фосфора из первичных шламов центробежным способом. Фосфорная промышленность. М.: 1979, вып. 2, с. 13.

67. Джусупов Б.М., Бержанов Д.С., Джусипбеков У.Ж. и др. Влияние ПАВ на процесс синтеза гипофосфита натрия из фофорного шлама и гидроокисей натрия и кальция. Химия и технология удобрений и материалов. МОН РК, ИХН МОН РК, Алматы, 2004, с. 62-64.

68. Коровин Н. В. Общая химия. М.: Высшая школа, 2000. - 557 с.

69. Заколодина Т.В., Алякин А.А., Бессарабов A.M. Гибкая трехпродуктовая (фосфит и гипофосфит натрия, двухосновный фосфит свинца) технология утилизации фосфорного шлама на основе концепции CALS // Материалы

70. Межд. научной конференции «Современные проблемы истории естествознания в области химии, химической технологии и нефтяного дела». Уфа, 15-17 декабря 2008 г., с. 23-24.

71. Степин Б.Д., Цветков А.А. Нерганическая химия: Учеб. для хим. и химико-технол. спец. вузов. М.: Высш. шк., 1994. 608 с.

72. Цобель Д. Способы переработки фосфорного шлама. Chemisch -Jechnische Umschau, т. 1, 1969.-231 с.

73. Иванов И.Г. Дистилляция фосфора из фосфорсодержащих шламов водяным паром //Химическая промышленность. 1947. №8. С. 24-28.

74. Веригин А.Н., Щупляк И.А., Михалев М.Ф. Кристаллизация в дисперсных системах. Инженерные методы расчета. Л.: Химия, 1986. -248 с.

75. Кутепов A.M., Бондарева Т.Н., Беренгартсн М.Г. Общая химическая технология. М.: Высшая школа, 1985. - 448 с.

76. Гришаев И.Г., Назаров В.И. Оборудование для механических процессов химической технологии. М.: МИХМ, 1989. 88 с.

77. ЮО.Шильников П.С., Овсянников М.В. Система электронной документации CALS — реальное воплощение виртуального мира // САПР и Графика. М. "КомпьютерПресс". 1997. №8. С. 88-91.

78. Горнев В.Ф., Ковалевский В.Б. Компьютерная интеграция и интеллектуализация производств на основе их унифицированных моделей // Программные продукты и системы. 1998. №3. С. 12-19.

79. Блюм Г.З. В кн.: Технология особо чистых жидких веществ: Тр. ИРЕА. -М.: ИРЕ А, 1987, с. 7-8.

80. ЮЗ.Золотов Ю.А., Дорохова E.H., Фадеева В.И. Основы аналитической химии. М.: Высшая школа. 1996. Т. 2. 464 с.

81. Щеглов JI.H., Печковский В.В., Ещенко A.C. В кн.: Химия и технология конденсированных фосфатов. Алма-Ата: Наука, 1970, С. 52-56.

82. Филатова JI.H., Галочкина Г.В., Шелякина М.А. Идентификация оптически активных примесей в ортофосфорной кислоте // Особо чистые жидкие вещества: Научные труды. М.: ИРЕА, 1987. С. 64-68.

83. Бессарабов A.M., Жданович O.A. Разработка информационной системы аналитического контроля качества химических реактивов и особо чистых материалов // Неорганические материалы. 2005. Т.41, №11. С.1397-1404.

84. Колчин А.Ф., Овсянников М.В., Стрекалов А.Ф., Сумароков C.B. Управление жизненным циклом продукции. М.: Анахарсис, 2002. -180 с.

85. Филатова Л.Н., Галочкина Г.В., Шелякина М.А. В кн.: Технология особо чистых жидких веществ: Тр. ИРЕА. -М.: ИРЕА, 1987, с. 64 - 68.

86. Всеобщее управление качеством: Учебник для вузов/Под ред. О.П. Глудкина. М.: Радио и связь, 1999. 599 с.

87. Бессарабов A.M., Афанасьев А.Н. CALS-технологии при проектировании перспективных химических производств // Химическая технология. 2002. №3. С.26-30.

88. Д.И. Менделеева. Москва. 2004. Т. ХУШ, №1. С.76-78. 112. Окрепилов В. В. Управление качеством: Учебник. М.: Наука, 2000, - 140 с.

89. Мазур И.И., Шапиро В.Д. Управление качеством. Учебник. М.: Омега -Л. 2006. - 400 с.

90. ГОСТ Р ИСО 9000-2001. Системы менеджмента качества. Основные положения и словарь.

91. ГОСТ Р ИСО 9001-2001. Системы менеджмента качества. Требования.

92. ГОСТ Р ИСО 9004-2001. Системы менеджмента качества.

93. Чупахин М.С., Сухановская А.И.,. Красильщик В.З., Крейнгольд С.У., Богомолов В.И., Добижа Е.В., Пржибыл М., Словак 3., Борак И., Смрж М. Методы анализа чистых химических реактивов. М.: Химия. 1984. 280 с.

94. Бессарабов A.M., Ефимова В.П., Puigianer L., Dovi V. Системный анализ многоассортиментных производств особо чистых веществ // Тез. докл. 11й конференции по химии высокочистых веществ, Н.Новгород, 15-18 мая 2000 г., с. 93-94.

95. Нуцков В.Ю., Дюмаева И.В. Использование Лабораторно-Информационных Систем в химической промышленности // Химическая промышленность сегодня. 2003. №5. С.51-56.

96. Попонова Р.В., Богомолов В.И. Определение примесного состава ацетонитрила // Химические реактивы и особо чистые вещества: Науч. тр. М.: ИРЕА, 1987, вып. 49, с. 147-154.

97. Красавин В.Ю., Егоренко Г.А., Канаева О.А., Самолюк С.И. Исследование фазового равновесия жидкость-пар в разбавленных растворах на основе пиридина // Химические реактивы и особо чистые вещества: Науч. тр. М.: ИРЕА, 1987, вып. 49, с. 69-71.

98. Пономаренко А.Н., Огородникова Т.В., Санду Р.А., Бессарабов A.M. CALS-технологии при проектировании процессов получения оксидов и кислот особой чистоты // 19-я Межд. научно-техническая конференция

99. Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии» (РЕАКТИВ-2006), Уфа, 10-12 октября 2006 г., с. 200-201.

100. Бессарабов А:М., Ярошенко A.M., Рябенко Е.А., Заиков Г.Е., Ефимова В.П., Авсеев А.В. Разработка информационных систем по конструкционным материалам в технологии особо чистых веществ // Пластические массы. 2000. №1. С.26-31.

101. Бессарабов A.M., Авсеев A.B., Авсеев B.B., Кутепов A.M. Информационные технологии в промышленности химических реактивов и особо чистых веществ // Теоретические основы химической технологии. 2004. Т.38, №2. С. 229-233.

102. Круглов М.Г., Сергеев С.Т. Менеджмент систем качества. Учебное пособие. —М.: Издательство стандартов, 1997. 365 е.

103. Давыдов А.Н., Барабанов В.В., Судов Е.В. CALS-технологии: основные направления развития // Стандарты и качество. 2002. №7. С. 12-18.

104. Филатова JI.H., Галочкина Г.В., Багров В.М. и др. Получение ортофосфорной кислоты с лимитирующим значением оптического пропускания // Технология особо чистых жидких веществ: Научные труды. -М.: ИРЕА, 1987. С. 43-49.

105. Полуэктов Н.С. Методы анализа по фотометрии пламени. М.: Химия, 1967.-355 с.

106. Разевиг В. CALS: концепция, стратегия и технологии. // PC WEEK/RE. 2001. № 11. С. 28.