剛果（金）Deziwa 銅鈷礦濕法冶煉工程總圖設(shè)計(jì)

石 薇

（中國(guó)瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西南昌 330038）

剛果（金）是一個(gè)銅、鈷礦資源豐富的國(guó)家，境內(nèi)有世界上最大的銅、鈷資源富集區(qū)。 相關(guān)資料顯示，以科盧韋齊、 利卡西和盧本巴希等城市為中心的加丹加銅礦帶的銅礦儲(chǔ)量達(dá)55 000 kt（金屬量），鈷礦儲(chǔ)量3 600 kt（金屬量），擁有大量地表露頭及淺埋品位高達(dá)2%以上的氧化銅鈷礦石。

Deziwa 銅鈷礦采礦權(quán)屬范圍33.05 km2，礦權(quán)內(nèi)包括兩個(gè)礦床，分別為主礦床和東礦床。品位較高的主礦床作為本次開(kāi)采對(duì)象，東礦床作為延長(zhǎng)礦山服務(wù)年限或擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模的備用資源。 Deziwa 銅鈷礦是新建的采、選、冶聯(lián)合工程，礦石年生產(chǎn)規(guī)模4 500 kt，服務(wù)年限為17 年。 露天開(kāi)采的高位礦經(jīng)破碎、攪浸、濕法冶金等工藝得出最終產(chǎn)品，低品位礦暫時(shí)堆存。 設(shè)計(jì)產(chǎn)能為年產(chǎn)陰極銅80 kt，氫氧化鈷含鈷9.3 kt（最大產(chǎn)能）。該工程總圖設(shè)計(jì)包括廠址選擇及總體布置、總平面及豎向布置、內(nèi)外部運(yùn)輸?shù)戎饕獌?nèi)容。

1 廠址選擇及總體布置

銅鈷礦工程涉及的范圍廣、物流量大、工藝復(fù)雜、工業(yè)場(chǎng)地眾多，往往需要進(jìn)行多個(gè)廠址方案的比較，方可確定最終的總體布置方案。

總體布置的指導(dǎo)思想和主要依據(jù)如下：1)充分利用現(xiàn)有的地形地貌等自然條件和現(xiàn)有公用設(shè)施進(jìn)行布置，為工業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造有利條件，節(jié)省建設(shè)投資和生產(chǎn)成本；2）在滿足生產(chǎn)需要前提下，盡量少占地，減少場(chǎng)地平基填挖方工程量，節(jié)約投資；3）盡可能減少礦巖運(yùn)輸距離，同時(shí)注意物流順向，避免不必要的反向運(yùn)輸及二次搬運(yùn)； 4）符合防火、防爆、安全、衛(wèi)生、交通運(yùn)輸?shù)扔嘘P(guān)規(guī)范規(guī)程及總圖規(guī)范要求；5）滿足各種防護(hù)距離的要求，從總體布局上為生產(chǎn)創(chuàng)造一個(gè)安全衛(wèi)生環(huán)境，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

Deziwa 銅鈷礦廠址內(nèi)容主要有選冶工業(yè)場(chǎng)地、排土場(chǎng)、低品位礦堆場(chǎng)、尾礦庫(kù)和炸藥庫(kù)的選址。 其可用地范圍為礦權(quán)范圍和租賃用地。 租賃用地為前期廠址選擇時(shí)由于礦權(quán)范圍內(nèi)場(chǎng)地不夠，后經(jīng)業(yè)主與多方協(xié)調(diào)租賃使用的場(chǎng)地。 整個(gè)項(xiàng)目可用地面積約33.05 km2。 礦區(qū)北部有N39 公路和鐵路穿過(guò)，礦區(qū)南部為盧阿拉巴河，礦區(qū)西側(cè)為較密集的居民點(diǎn)，礦區(qū)東側(cè)為Mutanda 礦。

礦床的位置及賦存條件決定了采場(chǎng)的位置，主礦體露天采場(chǎng)位于整個(gè)礦區(qū)的中部偏西， 東礦床露天采場(chǎng)位于主礦床東側(cè)。 Deziwa 銅鈷礦由于廢石剝離和礦石運(yùn)輸量大，因此排土場(chǎng)、低品位堆場(chǎng)、選冶工業(yè)工業(yè)及采礦工業(yè)場(chǎng)地，應(yīng)盡可能靠近露天采場(chǎng)布置，減少物料運(yùn)輸成本?？紤]地形、工藝方案、物料運(yùn)輸及近遠(yuǎn)期規(guī)劃等因素，將選冶工業(yè)場(chǎng)地布置于主礦體露天采場(chǎng)東南部一處地勢(shì)平緩的場(chǎng)地上。 綜合考慮各因素條件，認(rèn)為該廠址為最優(yōu)廠址：1）采礦工業(yè)場(chǎng)地為采場(chǎng)服務(wù)，應(yīng)盡量靠近露天采場(chǎng)布置。該廠址在主礦體露天采場(chǎng)北部，距離近，原礦運(yùn)輸短，靠近礦石出入溝口，方便車輛加油、維修及對(duì)露天采場(chǎng)的管理。2）地形相對(duì)平緩，場(chǎng)地平整土方量及邊坡防護(hù)工程量小，廠區(qū)布置緊湊。3）由于尾礦庫(kù)占地面積大，受用地范圍及其他因素限制，僅礦區(qū)南側(cè)的租賃用地可作為尾礦庫(kù)的選址。 因此該廠址距離尾礦庫(kù)距離近，尾礦輸送距離短。

除上述選址優(yōu)勢(shì)外，在選廠選址和進(jìn)行總體布置時(shí)還需要充分考慮以下因素：1）考慮未來(lái)東露天礦體開(kāi)采，選廠距離東露天礦體距離也應(yīng)盡量靠近，縮短原礦運(yùn)輸距離，同時(shí)場(chǎng)地要相對(duì)寬闊，后期擴(kuò)建空間較大。 2）考慮到后期東礦體的開(kāi)發(fā)及低品位礦的利用，將低品位礦堆場(chǎng)布置于主礦體露天采場(chǎng)的東北部，作為臨時(shí)堆場(chǎng)，后期低品位礦運(yùn)走利用后該場(chǎng)地可作為東礦體前期排土場(chǎng)，在主礦體采場(chǎng)閉坑前使用。 3）主礦體由于廢石量大，設(shè)計(jì)2 個(gè)排土場(chǎng)，東部排土場(chǎng)位于露天采場(chǎng)的東北部，緊鄰低品位礦堆場(chǎng)東側(cè)布置，西部排土場(chǎng)位于露天采場(chǎng)的西南部。4）炸藥庫(kù)的位置要保證與各工業(yè)場(chǎng)地有足夠的安全間距,同時(shí)方便炸藥運(yùn)往采場(chǎng)。 綜合比較之后，炸藥庫(kù)布置于東部排土場(chǎng)南側(cè)的一處山包后，新建道路與運(yùn)礦道路相接。 整個(gè)布置在遵循總體布置原則下，結(jié)合該項(xiàng)目的實(shí)際情況，兼顧近遠(yuǎn)期規(guī)劃，物流順暢短捷。 整個(gè)項(xiàng)目總體布置見(jiàn)圖1。

圖1 Deziwa 銅鈷礦總體布置

2 總平面布置及豎向布置

總體布置方案確定后，在各工業(yè)場(chǎng)地的廠址范圍內(nèi)，綜合考慮地形、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、生產(chǎn)工藝流程、內(nèi)外運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)因素，確定各工業(yè)場(chǎng)地總平面布置。總平面布置遵循的基本原則如下：1）滿足各場(chǎng)地之間交通便捷及場(chǎng)地內(nèi)部工藝流程順暢的要求，并為生產(chǎn)的管理便利創(chuàng)造條件；2）減少動(dòng)力設(shè)施能量輸送的損失，使設(shè)施布置接近負(fù)荷中心，動(dòng)力運(yùn)輸距離經(jīng)濟(jì)合理；3）因地制宜，充分利用地形，為物料重力輸送及場(chǎng)地防洪、排水創(chuàng)造良好條件；4）采用有效的運(yùn)輸方式，合理布置運(yùn)輸線路，使貨流及人流線路短捷，作業(yè)方便。

Deziwa 銅鈷礦選冶工業(yè)場(chǎng)地總平面布置方案要點(diǎn)如下：

1）針對(duì)工藝流程，確定物料運(yùn)輸方向、各車間之間的聯(lián)系、車間對(duì)高差的要求、車間對(duì)地基承載力的要求等。 Deziwa 銅鈷礦濕法冶煉工藝流程為開(kāi)采出來(lái)的高品位礦石經(jīng)過(guò)配礦、粗碎、SABC 流程（半自磨+頑石破碎+球磨）、浸前濃密、攪拌浸出、CCD 逆流洗滌等工藝得到攪拌浸出液，再經(jīng)萃取、電積、萃余液除鐵、沉鈷、干燥等一系列工藝得到最終產(chǎn)品。因此，整個(gè)總平面布置盡量按照物料走向布置，避免物流折返。

2）充分利用自然地形，合理劃分臺(tái)階，滿足工藝對(duì)高差的要求，盡可能利用重力流運(yùn)輸物料；對(duì)地基承載力要求高的車間盡可能落于挖方地段。場(chǎng)地北部有1 處山包，可充分利用山包滿足粗碎車間19.25 m的高差。 其余場(chǎng)地較為平緩，平均坡度約2.6%，從北至南逐漸降低。粗碎車間、中間礦堆，磨礦車間、攪拌浸出車間、逆流洗滌車間、高低銅富液池可順地勢(shì)高差采用臺(tái)階式由北至南依次布置。 整個(gè)選礦工段從粗碎車間至溶液池車間相對(duì)高差22.5 m。萃取車間、電積車間依次布置于高、低銅富液池南側(cè)，攪拌浸出液輸送距離近；溶液池區(qū)布置于萃取車間和電積車間東側(cè)，便于車間之間溶液交換；鈷生產(chǎn)系統(tǒng)布置于溶液池區(qū)北部，低銅萃余液泵送至中和出鐵車間，經(jīng)一段沉鈷、二段沉鈷、除鎂車間、干燥壓濾車間，得到最終成品。整個(gè)冶煉工段分三級(jí)臺(tái)階，相對(duì)高差8.3 m。主體車間布置完后，利用剩余地塊合理地布置各輔助生產(chǎn)設(shè)施。

3）進(jìn)行合理的功能分區(qū)，劃分主次路網(wǎng)，梳理交通運(yùn)輸流。 “二橫二豎”的主干路網(wǎng)和多條次干道將整個(gè)廠區(qū)劃分成：選礦區(qū)域、冶煉區(qū)域、沉鈷工段、倉(cāng)庫(kù)區(qū)、機(jī)修區(qū)域等多個(gè)區(qū)域，功能分區(qū)明顯，物流順暢。

綜上，總平面布置既需要本著工藝流程順暢、運(yùn)輸便捷、管理維修方便的原則，做到功能分區(qū)合理，同時(shí)還需要兼顧安全、消防、環(huán)保等要求，符合有關(guān)技術(shù)規(guī)程規(guī)范的要求，在此不做詳細(xì)論述。選冶工業(yè)總平面布置圖見(jiàn)圖2。

圖2 Deziwa 銅鈷礦選冶煉工業(yè)場(chǎng)地總平面

3 內(nèi)外部運(yùn)輸

1）外部運(yùn)輸。 外部運(yùn)輸主要有成品（陰極銅和粗制氫氧化鈷）的運(yùn)出和生產(chǎn)所需的生產(chǎn)材料、備品備件的運(yùn)入。 年外部運(yùn)輸最大總量為543.1 kt/a。 其中，最大年運(yùn)出總量為99.1 kt/a，最大年運(yùn)入總量為444.0 kt/a。 根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，大宗外部運(yùn)輸計(jì)劃全部委托社會(huì)運(yùn)能運(yùn)輸，小量零星貨物由自有車輛運(yùn)輸。

2）內(nèi)部運(yùn)輸。 內(nèi)部運(yùn)輸主要有高品位礦石由露天采場(chǎng)通過(guò)汽車運(yùn)輸至配礦場(chǎng)；低品位礦石由露天采場(chǎng)通過(guò)汽車運(yùn)至低品位礦堆場(chǎng)；廢石由露天采場(chǎng)通過(guò)汽車運(yùn)至排土場(chǎng)；生產(chǎn)所需的備品備件從綜合倉(cāng)庫(kù)到車間、成品從車間到倉(cāng)庫(kù)等的運(yùn)輸，均采用自有車輛運(yùn)輸。 最大內(nèi)部運(yùn)輸總量約27 000 kt/a。

3）內(nèi)外部運(yùn)輸線路標(biāo)準(zhǔn)。 礦區(qū)北部的N39 公路是礦區(qū)與外部的主要交通要道，人員進(jìn)出及物資運(yùn)輸均通過(guò)該道路完成。新建2 條進(jìn)廠道路：東北道路與西南道路與該道路接通，確保廠區(qū)物資運(yùn)輸順暢。東北道路作為礦石運(yùn)輸主要道路， 按露天礦山二級(jí)道路設(shè)計(jì)，路面寬度18 m，路面結(jié)構(gòu)由上至下分別為3 cm 砂礫磨耗層、20 cm 厚泥結(jié)碎石面層、30 cm厚混鋪塊碎石基層、15 cm 未篩分碎石墊層、E0≥30 MPa 土基。西南道路作為人員及物料進(jìn)出的主道路，按露天礦山二級(jí)道路設(shè)計(jì)，路面寬度12~18 m，路面結(jié)構(gòu)由上至下分別為3 cm 砂礫磨耗層、20 cm 厚泥結(jié)碎石面層、20 cm 厚混鋪塊碎石基層、15 cm 未篩分碎石墊層、E0≥30 MPa 土基。 場(chǎng)內(nèi)道路分為兩種類型。 選冶工業(yè)場(chǎng)地至尾礦庫(kù)、炸藥庫(kù)、配礦堆場(chǎng)等的道路，為節(jié)約成本，采用泥結(jié)碎石路面。 道路等級(jí)為露天礦山三級(jí)，路面寬度4～20 m 不等。 路面結(jié)構(gòu)由上至下分別為3 cm 砂礫磨耗層、20 cm 厚泥結(jié)碎石面層、20 cm 厚混鋪塊碎石基層、15 cm 未篩分碎石墊層、E0≥30 MPa 土基。 選、冶工業(yè)場(chǎng)地和生活區(qū)內(nèi)的道路采用瀝青路面， 根據(jù)道路的不同功能分為主干道、次干道、支道、車間引道等，路面寬度由7 ～12 m 不等。 路面結(jié)構(gòu)自上而下分別是：1.5 cm 瀝青表面處置、30 cm 泥灰結(jié)碎礫石或級(jí)配碎礫石摻灰基層、20 cm 未篩分碎石下基層、15 cm 天然砂礫墊層、E0≥30 MPa 土基。

4 結(jié)語(yǔ)

總圖設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜性、 綜合性的系統(tǒng)工程，特別是在項(xiàng)目前期，總圖專業(yè)需要比其他專業(yè)先行一步，優(yōu)先完成工程的初步選址和總圖布置方案，在滿足業(yè)主和當(dāng)?shù)卣嘘P(guān)部門的要求和規(guī)程規(guī)范的前提下，結(jié)合當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)條件，貫徹合理布局、優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本原則，使單位土地面積上所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到最大。