Анализ производства никеля сернокислого

а) Приход

Теплоёмкость фильтрата равна

С фильтрат = ? (mi * Ci)/ m фильтрат = 69970,01/26352,29 = 2,66 кДж/(кг*К)

Qфизприх = 26352,29 • 2,66 • (273 + 48) = 22,46 ГДж,

Температура суспензии после выпарной вакуум - кристаллизации (чернового цикла) равна 42о С. Разряжение в корпусе - 0,92 кгс/см2.

Qрасх = Qфизрасх.+ Qисп + Qкристаллизации + Q потерь (5.3)

где Q физрасх. - физическое тепло, уносимое с суспензией;

Q кристаллизации - теплота кристаллизации NiSO4 * 7 H2O;

Q испарения - тепло, уносимое с парами воды.

Qфизрасход = m суспензии • С суспензии * t2

С суспензии = 2,45 кДж/(кг*К),

Qфизрасход = 25376,26* 2,45 * (273 + 42) = 19,60 ГДж.

Q кристаллизации = m кристаллов * r, (5.4)

где r = 2979,40 кДж/моль = 10,60 кДж/кг - теплота, поглощающаяся при кристаллизации NiSO4 * 7 H2O, [17].

Q кристаллизации = 3970,74*10,60 = 0,04 ГДж.

Qисп = m пара * I (5.5)

где I = 2668 кДж/кг - удельная энтальпия пара, при р = 0,90 кгс/см2

Qисп = 976,03 * 2668 = 2,60 ГДж

Q потерь = 0,01 * Qфизприх = 0,01 * 22,46 = 0,22 ГДж.

5.2 Тепловой баланс стадии вакуум-выпарной кристаллизации (чистовой цикл)

Qфизприх = Qфизрасх.+ Qисп + Qкристаллизации + Q потерь (5.2)

На вакуум - выпарную кристаллизацию (чистового цикла) поступает подкисленный раствор. Раствор нагревают до температуры 48оС.

Qприх = Qфизприх = m раствор • С раствор• t1

С раствор = 2,90 кДж/(кг*К)

Qфизприх = 22584,05 • 2,90 • (273 + 48) = 21,05 ГДж,

Температура суспензии после выпарной вакуум - кристаллизации (чистового цикла) равна 42о С. Разряжение в корпусе - 0,93 кгс/см2.

Qрасх = Qфизрасх.+ Qисп + Qкристаллизации + Q потерь (5.3)

где Q физрасх. - физическое тепло, уносимое с суспензией;

Q кристаллизации - теплота кристаллизации NiSO4 * 7 H2O;

Q испарения - тепло, уносимое с парми воды.

Qфизрасход = m суспензии • С суспензии * t2

С суспензии = 2,66 кДж/(кг*К),

Qфизрасход = 21552,24* 2,66 * (273 + 42) = 18,04 ГДж.

Q кристаллизации = m кристаллов * r, (5.4)

где r = 2979,40 кДж/моль = 10,60 кДж/кг - теплота, поглощающаяся при кристаллизации NiSO4 * 7 H2O, [17].

Q кристаллизации = 4259,28*10,60 = 0,05 ГДж.

Qисп = m пара * I, (5.5)

где I = 2668 кДж/кг - удельная энтальпия пара, при р = 0,90кгс/см2

Qисп = 1031,81 * 2668 = 2,75 ГДж

Q потерь = 0,01 * Qфизприх = 0,01 * 21,11 = 0,21 ГДж.

5.3 Тепловой баланс сушки кристаллов никеля сернокислого 7-водного

На стадию сушки поступает никель сернокислый 7-водный в количестве 4483,45 кг/сут и с температурой 40оС. Продукт сушат воздухом нагретым в калорифере до 120оС. После сушки температура воздуха составляет 80оС, у никеля сернокислого - 70оС.

Qприх = Qфизрасх + Qисп + Q отход. газы +Qпотери (5.6)

Qприх = Qкрист. + Qвозд, (5.7)

Qкристаллы = m кристаллы • С кристаллы • t1

Q кристаллы = 4483,45 • 1,38 • (273+40) = 1,94 ГДж,

Qвоздуха= mвоздуха • Своздуха • tвоздуха = 14019,56 • 1,01 • (273+120) = 5,56 ГДж,

где 1,01 кДж/(кг*К) - теплоемкость воздуха [14,17].

Qприх = 1,94 + 5,56 = 7,51 ГДж.

Qрасх = Qфизрасх.+ Qисп + Qпотери, (5.8)

Qрасход = Qкрист. + Qвозд, (5.9)

Qкристаллы = m кристаллы • С кристаллы • t2 , [12,14]

Qкристаллы = 4333 • 1,31 • (273+70) = 1,95 ГДж,

Q отход. газы = mвозд • Своздуха • tвозд = 14170,02*1,04*(273+80) = 5,19 ГДж,

Qисп. воды= m H2O • I = 114,96 • 2636 = 0,30 ГДж,

где 2636 кДж/кг - удельная энтальпия пара при 75 оС.

Qпотери = 0,05 • Qприх = 0,01• 7,51 = 0,07 ГДж

Qрасх = 1,95 + 5,18 + 0,30 + 0,07 = 7,51 ГДж.

Таблица 5.4 - Тепловой баланс сушки

В ходе процесса получения никеля сернокислого 7 - водного происходит потеря теплоты, в количестве 0,50 ГДж (?Qпотери + Qотход.газы, со стадии сушки), в то же время приход тепла составляет 51,02 ГДж.

Qпотери = 0,98 % от Qприхода

6 ТЕХНИКО - ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЁТЫ

Проектом предусматривается внедрение технологии получения никеля карбоната в производстве никеля сернокислого, с целью увеличения выпуска продукции, за счёт переработки маточного раствора (чистого цикла), что позволяет снизить содержание примесей в готовом продукте.

6.1 Обоснование и расчет производственной мощности

Производственная мощность - это максимально возможный годовой выпуск продукции при полном использовании производительности оборудования и организованного труда [25].

В общем виде производственная мощность (ПМ) определяется по формуле

ПМ = n • П • Т_эф, (6.1)

где n - количество единиц однотипного (ведущего) оборудования, шт.;

П - производительность оборудования, кг/ч.;

Т_эф - эффективный фонд времени работы оборудования.

Эффективный годовой фонд работы оборудования определяется вычитанием из календарного фонда (Т_к) продолжительности простоя оборудования в ремонте (Т_р).

Т_эф = Т_к - Т_р (6.2)

6.1.1 Действующее производство

Фактический выпуск продукции до внедрения технологии получения никеля карбоната составляет: ФВ₁ = 962,5 т/год.

6.1.2 Проектное производство

После внедрения технологии получения никеля карбоната фактический выпуск продукции увеличится на 565 т/год и будет равен:

ФВ₂ = 1527,5 т/год

Покупка нового оборудования требует дополнительных капиталовложений (ДКВ) расчет которых представлен в таблице 6.1.

Таблица 6.1 - Расчет дополнительных капиталовложений

6.2 Основные производственные фонды

Основные производственные фонды (ОПФ) могут быть определены, как сумма стоимости зданий и сооружений и стоимости оборудования [26].

6.2.1 Действующее производство

ОПФ = стоимость зданий и сооружений + стоимость оборудования (6.4)

ОПФ = 18914,0 + 13280,4= 32194,4 тыс.руб = 32,19 млн. руб.

Объем здания цеха можем определить по формуле

V_{здания цеха} = a • b • h (6.5)

где а - длина здания цеха, м;

b - ширина здания цеха, м;

h - высота здания цеха.

V_{здания цеха} = 74,7 • 30,0 • 20,0 = 44820,0 м³.

Объем здания цеха, приходящийся на производство никеля сернокислого, может быть также определен по формуле (6.6):

V_{производства НС} = (S_цеха - S_CuSO4)•h₁ = (2241,00-1745,64)*20 = 9507,20 м³.

Определим стоимость 1 м³ производственных площадей, по формуле:

S = стоимость зданий и сооружений / V_{здания цеха} (6.6)

S = 19510,79 / 44820,0 = 0,435 тыс. руб.

Определим стоимость зданий и сооружений, приходящуюся на производство никеля сернокислого, по формуле:

А = S • V_{производства НС} (6.7)

Тогда А = 0,435 • 9507,20 = 4135,63 тыс. руб.

Определим стоимость оборудования, приходящегося на производство никеля сернокислого:

Силовые машины и оборудование - 354,13 тыс. руб.,

Рабочие машины и оборудование - 5782,25 тыс. руб.,

Измерительные и регулирующие приборы - 1333,45 тыс. руб.,

Вычислительная техника - 6,64 тыс. руб.,

Прочие машины и оборудования - 2,06 тыс. руб.,

Инструмент - 10,03 тыс. руб.,

Стоимость оборудования производства никеля сернокислого равна 7488,56 тыс. руб.

Основные производственные фонды, приходящиеся на производство никеля сернокислого, определяются по формуле:

ОПФ₁ = А + стоимость оборудования производства НС (6.8)

ОПФ₁ = 4135,63 + 7488,56 = 11624,19 тыс. руб.

6.2.2 Проектное производство

Внедряемое новое оборудование будет расположено на свободном месте рядом со старым оборудованием, которое будет использоваться в данном проекте, поэтому стоимость зданий и сооружений после внедрения оборудования останется без изменений.

Основные производственные фонды, приходящиеся на производство никеля сернокислого после внедрения технологии по получению карбоната никеля, найдем по формуле:

ОПФ₂ = А + стоимость оборудования производства НС + ДКВ (новое оборудование) (6.9)

ОПФ₂ = 4135,63 + 7488,56 + 5259,56 = 16883,75 тыс. руб.

Стоимость оборудования производства никеля сернокислого после внедрения технологии по получению карбоната никеля может быть определена следующим образом

Стоимость оборудования = 7488,56 + 5259,56 = 12748,12 тыс. руб.

6.3 Труд и заработная плата

Численность руководителей, служащих и специалистов устанавливается по должностям. Годовой фонд заработной платы складывается из фондов основной заработной платы и дополнительной заработной платы.

6.3.1 Действующее производство

В фонд основной заработной платы включает: тарифный фонд, доплаты за работу в вечерние и ночные часы, праздники, премии, вредность и прочее, а также выплаты по районному коэффициенту. Тарифный фонд рассчитывается перемножением числа человеко-часов, подлежащих отработке на тарифную ставку соответствующего разряда. Доплаты за работу в ночные и вечерние часы - 20% к тарифному фонду.

Доплата за работу в праздничные дни: 3,0 %

Размер премий основных рабочих к тарифному фонду - 35%.

Выплаты по районному коэффициенту складываются из суммы основной заработной платы, умноженной на районный коэффициент (для Урала районный коэффициент 15 %).

Фонд дополнительной заработной платы состоит из оплаты отпусков и невыходов в связи с выполнением государственных обязанностей, он принимается 10% от фонда основной заработной платы с учетом районного коэффициента.

Численность всех работающих в цехе составляет 176 человек, их общий годовой фонд заработной платы равен 25228,22 тыс. руб. в год.

Общий годовой фонд заработной платы основных рабочих, задействованных на производстве никеля сернокислого, составляет 6312,70 тыс. руб./ год.

Найдем процентную долю заработной платы, приходящуюся на производство никеля сернокислого, по формуле (6.10):

Х = (з/п рабочих производства НС) / (з/п основных рабочих всего цеха) 100% (6.10)

Х = 6312,70 / 25228,22 • 100% = 25,02 %.

Общий годовой фонд заработной платы вспомогательных рабочих всего цеха составляет 4823,63 тыс. руб./ год, Тогда общий годовой фонд заработной платы вспомогательных рабочих производства никеля сернокислого, можем определить по формуле:

з/п (вспомогательных рабочих производства НС) = з/п (вспомог. рабочих в цехе) • Х (6.11)

З/п вспомог. рабочих производства НС = 4823,63 • 0,2502 = 1206,87 тыс.руб./год.

Общий годовой фонд заработной платы руководителей и специалистов всего цеха составляет 6616,07 тыс. руб./год, тогда общий годовой фонд заработной платы руководителей и специалистов производства НС можно найти по формуле (6.12):

Зарплата (руководителей и специалистов производства НС) = Зарплата (руководителей и специалистов всего цеха) • Х (6.12)

Зарплата (руководителей и специалистов производства НС) = 6616,07 0,2502 =1655,34 тыс. руб./год.

6.3.2 Проектируемое производство

За счёт внедрения технологии по получению карбоната никеля увеличивается численность основных рабочих в никелевом отделении на 4 человека, выпуск готовой продукции, производительность труда, вследствие чего, размер премий основных рабочих к тарифному фонду - 60%.

Таким образом, общий годовой фонд заработной платы составит 28031,11 тыс. руб. в год. Общий годовой фонд заработной платы основных рабочих, задействованных на производстве никеля сернокислого - 8000,90 тыс. руб./ год.

Найдем процентную долю заработной платы, приходящуюся на производство никеля сернокислого, по формуле (6.10):

Х = 8000,9 / 28031,11 • 100% = 28,5 %.

Общий годовой фонд заработной платы вспомогательных рабочих производства никеля сернокислого, определим по формуле (6.11):

З/п вспомогательных рабочих производства НС = 4823,63 • 0,285 = 1376,80 тыс.руб./год.

Общий годовой фонд заработной платы руководителей и специалистов всего цеха можно найти по формуле (6.12):

Зарплата (руководителей и специалистов производства НС) = 6616,07 • 0,285 = =1885,58тыс. руб./год.

6.4 Расчет себестоимости продукта

Основанием для расчета необходимого количества сырья, материалов, топлива, энергии являются производственная мощность и нормы расходов сырья, материалов, топлива и энергии на единицу продукции.

6.4.1 Действующее производство

Цены на сырье, материалы, топливо рассчитываются исходя из цен поставщиков, транспортных расходов на перевозку и доставку до склада. Цена электроэнергии рассчитывается по двуставочному тарифу. Расчет расходов на материалы и энергию сведены в таблице 6.2.

Таблица 6.2 - Расчет расходов на материалы и энергию

Средняя норма амортизации на восстановление зданий и сооружений - 5%; средняя норма амортизации на восстановление оборудования - 15%.

Расчет амортизации, основных производственных фондов приведён в таблице 6.3.

Таблица 6.3 - Расчет амортизации ОПФ₁

Смета расходов на содержание и эксплуатацию оборудования по номенклатуре и укрепленным нормативам приведена в таблице 6.4.

Таблица 6.4 - Расчет сметы РСЭО

Расчет сметы цеховых расходов по сокращенной номенклатуре приведен в таблице 6.5.

Таблица 6.5 - Расчёт сметы цеховых расходов

Общехозяйственные расходы рассчитываются, укрупнено - в размере 20% от стоимости переработки (цеховая себестоимость за вычетом материальных затрат). Коммерческие расходы рассчитывают, укрупнено в размере 3% от производственной себестоимости продукции. Расчет калькуляции себестоимости приведен в таблице 6.6.

Таблица 6.6 - Расчёт калькуляции себестоимости продукции

6.4.2 Проектируемое производство

Основанием для расчета необходимого количества сырья, материалов, топлива, энергии являются производственная мощность и нормы расходов сырья, материалов, топлива и энергии на единицу продукции.

Цены на сырье, материалы топливо рассчитывают исходя из цен поставщиков, транспортных расходов на перевозку и доставку до склада. Цена электроэнергии рассчитывается по двуставочному тарифу. Расчет расходов на материалы и энергию представлен в таблице 6.7.

Таблица 6.7 - Расчет расходов на материалы и энергию

Средняя норма амортизации на восстановление зданий и сооружений - 5%. Средняя норма амортизации на восстановление оборудования - 15%.

Расчет амортизации, основных производственных фондов представлен в таблице 6.8.

Таблица 6.8 - Расчет амортизации ОПФ₂

Смета расходов на содержание и эксплуатацию оборудования по номенклатуре и укрупненным нормативам приведена в таблице 6.9.

Таблица 6.9 - Расчет сметы РСЭО

Расчет сметы цеховых расходов по сокращенной номенклатуре приведен в таблице 6.10.

Таблица 6.10 - Расчёт сметы цеховых расходов

Общехозяйственные расходы рассчитываются, укрупнено - в размере 20% от стоимости переработки (цеховая себестоимость за вычетом материальных затрат).

Коммерческие расходы рассчитывают укрупненно в размере 3% от производственной себестоимости продукции. Расчет калькуляции себестоимости приведен в таблице. 6.11.

Таблица 6.11 - Расчёт калькуляции себестоимости продукции

6.5 Финансовая оценка проекта

Рассчитаем условно годовую экономию [27], по формуле:

Э _{усл. год.} = (С₁ - С₂) • В₂ (6.13)

где С₁ и С₂ - себестоимость продукта до и после внедрения оборудования, соответственно;

В₂ - годовой выпуск продукта после внедрения технологии получения карбоната никеля.

Э_{усл. год.} = (65299,72 - 59757,83) • 1527,5 = 8465,24 тыс. руб.

Поскольку внедрение технологии получения никеля карбоната приведет к увеличению выпуска продукции, то предприятие при этом может получить дополнительную прибыль:

ДП = П₂ - П₁ (6.14)

где П₁ и П₂ - прибыль до и после внедрения оборудования, соответственно;

Прибыль (П₁ и П₂) может быть определена по следующим формулам:

П₁ = (Ц₁ - С₁) * В₁ (6.15)

П₂ = (Ц₂ - С₂) * В₂, (6.16)

где Ц₁ - цена за 1 тонну продукта до внедрения технологии, Ц₂ - цена за 1 тонну продукта после внедрения технологии.

П₁ = (80600 - 65299,72) * 962,5 = 14726,52 тыс. руб.,

П₂ = (75245,00 - 59757,83) * 1527,5 = 23656,65 тыс. руб.,

ДП = 23656,65 - 14726,52 = 8930,13 тыс. руб.

На основании произведённых расчётов приведём основные технико-экономические показатели рассматриваемого проекта в таблице 6.12.

Таблица 6.12 - Основные технико-экономические показатели проекта

Полученные результаты свидетельствуют о практической возможности и экономической целесообразности реализации рассматриваемого проекта.

7. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ. ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Производство никеля сернокислого связано с переработкой маточного раствора медного отделения, с дальнейшим извлечение из раствора меди по средствам электролиза (обезмеживание), с использованием свинцовых анодов. При обезмеживании из раствора извлекается не только медь, но и некоторое количество мышьяка. При концентрации меди в растворе меньше 6 г/дм³ происходит выделение газа арсина. Поэтому процесс обезмеживания осуществляют в две стадии, первая - до содержания меди в растворе 6-8 г/дм³, вторая - менее 1,2 г/дм³. Ванны второй стадии обезмеживания находится в отдельном помещении и накрываются полиэтиленовой пленкой. К каждой ванне присоединенны вентиляционные трубы, по которым отходящие газы поступают на газоочистку.

На стадии получения карбоната никеля испульзуется кальцинированная сода, которая при взаимодействии с водой оборазует едкий натр (натрий гидроксид).

Поэтому рассматриваемый проект относится к производствам с вредными условиями труда. Источниками опасности являются серная кислота, никель сернокислый, свинец, мышьяк, арсин (мышьяковистый водород), кальцинированная сода, едкий натр и сульфат меди, так как производство никеля сернокислого и сульфата меди ведётся в одном цехе.

Характеристика вредных веществ и меры по оказанию первой помощи описаны в таблице 7.1.

7.1 Характеристика условий труда

Купоросный цех расположен в трех зданиях:

а) Главный корпус состоит из 3 частей:

- административно-бытовой 5-ти этажный корпус;

- двухпролетный 3-х этажный производственный корпус с подвалом;

- одноэтажный пристрой к производственному зданию с подвалом.

б) Здание участка грануляции меди - одноэтажное однопролетное, расположенное в 50 метрах от главного корпуса.

в) Здание участка получения никелевых солей находится в южной части промплощадки предприятия и состоит из 2-х частей: