Energy consumption analysis for natural aggregate processing and its results (Atabey, Isparta, Turkey)

Abstract

Purpose. This study was conducted to determine the amount of energy and water consumption in the production of aggregates for a certain period of time and also calculated the parameters that effect energy consumption in natural aggregate processing. Methods. The data obtained from the quarry site were used as a case study which is presented in the paper. It was discovered that during the winter season, less production and processing activities consume more electrical energy and less water. Findings. Energy consumption ratios for 5 years are presented in the paper with the calculated mean at 4.44 kWh. However, the energy consumed during the experimental study on the site was calculated to be 2.69 kWh. Additionally, benchmarking analysis was conducted on 4 different quarries for evaluation of energy consumption. Originality. This study suggests that environmental load decrease be investigated with respect to quarry processing as well as equipment, technology and use. The result of the study reveals that processing technology implemented in the plant was not economically viable. Practical implications. Two years after completion of the present study, processing at the quarry was stopped in 2015.

Мета. Визначення витрат енергії та води в процесі виробництва нерудних матеріалів протягом тривалого проміжку часу шляхом обробки статистичних даних показників робочих процесів кар’єру й встановлення параметрів, що впливають на споживання енергії при переробці даної природної сировини. Методика. В роботі використано та проаналізовано комплекс статистичних даних за енерговитратами і витратами води, а також виробничий цикл видобутку на кар’єрі Атабей за 5-річний період. Для оцінки величини енерговитрат також був проведений порівняльний аналіз за чотирма різними кар’єрами. Результати. Отримані результати аналізу показують, що енергія, споживана протягом 5 років, знаходиться в інтервалі між 2.46 і 17.79 кВт·год, яка в середньому становить 4.44 кВт·год. Однак під час проведення польових експериментальних досліджень цей показник склав 2.69 кВт·год. Встановлено, що протягом зимового періоду, коли знижується виробнича активність, переробні потужності споживають більше енергії, але менше води. Зроблено висновок щодо економічної нерентабельності підприємства з переробки нерудних матеріалів в кар’єрі Атабей. Виявлено, що найбільш значимими факторами, що впливають на кількість енергії, споживаної при виробництві будівельних матеріалів, є геологічна мінливість, однорідність гравію, розміру зерна, масштаб виробництва, кліматичні умови, технологія та технічне обслуговування обладнання, організація й географія майданчика. Наукова новизна. Виявлено кореляційний взаємозв’язок споживаної енергії з обсягом виробництва будівельних матеріалів в умовах кар’єру Атабей, причому в зимовий період часу, коли знижуються темпи видобутку, споживання енергії по кар’єру істотно збільшується, а води – зменшується. Практична значимість. В 2015 році, через два роки після завершення даного дослідження, виробництво нерудних матеріалів у кар’єрі Атабей було зупинене, що свідчить про достовірність отриманих результатів.

Цель. Определение затрат энергии и воды в процессе производства нерудных материалов в течение длительного периода времени посредством обработки статистических данных показателей рабочих процессов карьера, а также установление параметров, влияющих на потребление энергии при переработке данного природного сырья. Методика. В работе использован и проанализирован комплекс статистических данных по энергозатратам и расходу воды, а также производственный цикл добычи на карьере Атабей за 5-летний период. Для оценки величины энергозатрат также был проведен сравнительный анализ по четырем различным карьерам. Результаты. Полученные результаты анализа показывают, что энергия, потребляемая в течение 5 лет, находится в интервале между 2.46 и 17.79 кВт·ч, которая в среднем составляет 4.44 кВт·ч. Однако во время проведения полевых экспериментальных исследований этот показатель составил 2.69 кВт·ч. Установлено, что в течение зимнего периода, когда снижается производственная активность, перерабатывающие мощности потребляют больше энергии, но меньше воды. Сделаны вывод об экономической нерентабельности предприятия по переработке нерудных материалов в карьере Атабей. Выявлено, что наиболее значимыми факторами, влияющими на количество энергии, потребляемой при производстве строительных материалов, является геологическая изменчивость, однородность гравия, размера зерна, масштаб производства, климатические условия, технология и техническое обслуживание оборудования, организация и география площадки. Научная новизна. Выявлена корреляционная взаимосвязь потребляемой энергии с объемом производства строительных материалов в условиях карьера Атабей, причем в зимний период времени, когда снижаются темпы добычи, потребление энергии по карьеру существенно увеличивается, а воды – снижается. Практическая значимость. В 2015 году, через два года после завершения данного исследования, производство нерудных материалов в карьере Атабей было остановлено, что свидетельствует о достоверности полученных результатов.