有色金屬冶煉集約利用建設(shè)用地的思考與實(shí)踐

齊 庚

(中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司, 北京 100038)

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有色金屬冶煉集約利用建設(shè)用地的思考與實(shí)踐

齊 庚

(中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司, 北京 100038)

分析了有色金屬冶煉集約利用建設(shè)用地應(yīng)具備的前提條件,對(duì)多年來(lái)在工程實(shí)踐中積累的技術(shù)手段進(jìn)行梳理,為工程建設(shè)與設(shè)計(jì)提供借鑒。

氧氣底吹連續(xù)煉銅； 占地面積； 集中； 合并； 縱向空間

0 引言

從上個(gè)世紀(jì)中國(guó)改革開(kāi)放以來(lái)，伴隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，人口、資源、環(huán)境與工業(yè)化、城鎮(zhèn)化之間的矛盾日益突出，資源、能源和環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)成為城鎮(zhèn)發(fā)展的重要制約因素。土地是人類(lèi)賴以生存的最寶貴的資源之一，人類(lèi)一直面臨著土地資源稀缺問(wèn)題,集約和節(jié)約利用土地，提高土地利用率是工程設(shè)計(jì)者的職責(zé)，同時(shí)也面臨著重要挑戰(zhàn)。筆者根據(jù)近30年來(lái)的工程設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)集約利用建設(shè)用地、提高土地利用率的多個(gè)有效途徑進(jìn)行梳理和總結(jié)，為工程建設(shè)與設(shè)計(jì)提供借鑒。

1 工藝技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展是集約利用建設(shè)用地必不可少的前提條件

以銅冶煉為例，氧氣底吹連續(xù)煉銅技術(shù)(簡(jiǎn)稱雙底吹)是中國(guó)恩菲公司研發(fā)并成功工業(yè)化應(yīng)用的銅冶煉技術(shù)，與國(guó)際上目前擁有的閃速熔煉、頂吹熔池熔煉、三菱冶煉、金峰冶煉、諾蘭達(dá)和特尼恩特冶煉技術(shù)相比，該技術(shù)在原料適應(yīng)性、能耗、環(huán)保、成本和安全等方面具有以下突出的特點(diǎn):①原料適應(yīng)性強(qiáng)，底吹爐入爐精礦含水達(dá)10%，入爐精礦品位最低可達(dá)10%；②單位產(chǎn)品能耗低,大幅度低于雙閃和頂吹技術(shù)；③有效解決了SO2低空污染問(wèn)題，收砷效果好，環(huán)保指標(biāo)優(yōu)；④?chē)嶃~建設(shè)投資費(fèi)用低于雙閃、頂吹技術(shù)，噸銅加工成本低；⑤生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)化，無(wú)熱熔體倒運(yùn)。

氧氣底吹連續(xù)煉銅技術(shù)在以上幾個(gè)方面的突出表現(xiàn)，使其已成為當(dāng)今世界備受矚目、最先進(jìn)的銅冶煉技術(shù)。此外，該工藝還具有設(shè)備精良、連續(xù)化配置、布局緊湊的特點(diǎn)，有效地縮小了熔煉廠房的占地面積。表1為生產(chǎn)規(guī)模40萬(wàn)t/a和10萬(wàn)t/a陰極銅的冶煉廠，在不同的生產(chǎn)工藝配置條件下，熔煉車(chē)間的占地面積。

表1 不同生產(chǎn)工藝熔煉車(chē)間的占地面積m2

從表1中不同生產(chǎn)規(guī)模熔煉車(chē)間占地情況可以看出，工藝配置決定占地，工藝越先進(jìn)，占地越省；生產(chǎn)規(guī)模與占地成反比，規(guī)模越大，占地越省。雙底吹熔煉技術(shù)在占用建設(shè)用地方面實(shí)現(xiàn)了跨越式的“瘦身”精簡(jiǎn)。凡是工藝技術(shù)的創(chuàng)新，使生產(chǎn)力水平大幅提升的同時(shí)，在環(huán)保、節(jié)能、企業(yè)的自動(dòng)化程度和管理水平上均得以提高，也是物流運(yùn)輸方式的簡(jiǎn)化和機(jī)械化裝備水平的提高。

2 集中、合并是集約利用土地的有效手段

2.1 工藝生產(chǎn)設(shè)備相對(duì)集中布局

2000年初，國(guó)內(nèi)部分鉛冶煉廠采用澳大利亞的艾薩熔煉技術(shù)(頂吹)與鼓風(fēng)爐、煙化爐組合煉鉛，其中艾薩熔煉車(chē)間為獨(dú)立廠房，產(chǎn)出的鉛渣通過(guò)鑄渣機(jī)和重型槽式輸送機(jī)運(yùn)輸至鼓風(fēng)爐車(chē)間進(jìn)行還原。鑄渣機(jī)和重型槽式輸送機(jī)兩者長(zhǎng)度約110 m，在鼓風(fēng)爐后部銜接煙化爐出渣。由于艾薩爐產(chǎn)出的熔融渣要以固態(tài)形式運(yùn)往鼓風(fēng)爐車(chē)間，兩爐之間需要以鑄渣機(jī)和重型槽式輸送機(jī)連接，因此兩爐中心線間距為150 m，處于中間的鑄渣機(jī)和重型槽式輸送機(jī)一側(cè)用作堆渣場(chǎng)地。2013年，中國(guó)恩菲成功實(shí)踐了頂吹爐+側(cè)吹爐+煙化爐組合煉鉛技術(shù)，頂吹爐、側(cè)吹爐和煙化爐相對(duì)集中布置在熔煉車(chē)間內(nèi)，工藝流程簡(jiǎn)短，熔煉車(chē)間長(zhǎng)度僅為90 m，為節(jié)省占地創(chuàng)造了有利條件。

2.2 以生產(chǎn)工藝為主體，集群式布局

以工藝生產(chǎn)線為主線，先為串聯(lián)形式，后形成并聯(lián)格局，共同構(gòu)成集群式布局。

例如:銅冶煉廠的熔煉爐—余熱鍋爐—電收塵系統(tǒng)

吹煉爐—余熱鍋爐—電收塵系統(tǒng)

陽(yáng)極爐—電收塵系統(tǒng)

熔煉爐—環(huán)保集煙系統(tǒng)

吹煉爐—環(huán)保集煙系統(tǒng)

陽(yáng)極爐—環(huán)保集煙系統(tǒng)

以上六套系統(tǒng)后部銜接的排煙機(jī)房集中合并成為兩部分排煙機(jī)房。

又例如:鎳鐵冶煉廠的干燥車(chē)間—回轉(zhuǎn)窯車(chē)間—電爐的串聯(lián)形式緊密銜接，多條生產(chǎn)線形成并列格局，在熱能得到高效利用的同時(shí)，有效地壓縮了占地。

2.3 輔助設(shè)施集中布置

銅、鉛、鋅、鎳等有色金屬冶煉廠的鼓風(fēng)機(jī)房、余熱發(fā)電站、換熱站、化學(xué)水處理站、10 kV配電站、柴油發(fā)電機(jī)房等設(shè)施，在滿足國(guó)家現(xiàn)行防火規(guī)范和場(chǎng)地條件合適的前提下，呈一字型集中合并。多個(gè)循環(huán)水泵房集中配置，如熔煉循環(huán)水、鼓風(fēng)機(jī)房循環(huán)水、軟化水、余熱發(fā)電循環(huán)水等，集中構(gòu)成綜合循環(huán)水泵房。其優(yōu)勢(shì)在于，各水泵房的配電室可以集中設(shè)置成為一個(gè)，管理得以集中，節(jié)省維修空間，廠房?jī)?nèi)電葫蘆可共用，提高土地利用率的同時(shí)也節(jié)約了建設(shè)投資。

3 運(yùn)輸主干道的統(tǒng)籌規(guī)劃

交通運(yùn)輸是影響土地利用的制約性因素。工廠的布局是圍繞工藝要求進(jìn)行的，工藝過(guò)程是在廠房?jī)?nèi)外運(yùn)輸?shù)穆?lián)系之中得以實(shí)現(xiàn)的。通常一定的運(yùn)輸分布要有一定的道路、鐵路或膠帶機(jī)的運(yùn)輸系統(tǒng)相匹配，合理而緊湊的運(yùn)輸線路布局是銜接主體工藝的有機(jī)結(jié)合體。一條或兩條運(yùn)輸主干道是集中、串聯(lián)承載著大宗物流的載體。從原料的運(yùn)入到產(chǎn)品的運(yùn)出，集中歸并在一條或兩條運(yùn)輸主干道上，各相關(guān)廠房沿運(yùn)輸主干道進(jìn)行有序布局，能夠達(dá)到集約用地的目的。運(yùn)輸主干道設(shè)置數(shù)量和設(shè)置寬度，直接影響土地的利用。依照有色行業(yè)銅、鉛、鋅、鎳冶煉廠內(nèi)的運(yùn)輸規(guī)模，統(tǒng)籌規(guī)劃運(yùn)輸線路，合理配置道路寬度，實(shí)現(xiàn)道路資源共享。在實(shí)際工程中，有業(yè)主為突出企業(yè)形象，主動(dòng)要求加大道路設(shè)計(jì)寬度，實(shí)際的車(chē)流密度很小，造成建設(shè)投資加大和土地利用不合理。

4 縱向空間的發(fā)展利用

4.1 建、構(gòu)筑物呈縱向布局

當(dāng)老廠改造面臨建設(shè)用地受限而異常緊張時(shí)，在建設(shè)條件允許的情況下，建筑物與構(gòu)筑物呈上下縱向布置。通常設(shè)備的循環(huán)水系統(tǒng)由三部分組成：泵房、冷熱水池和冷卻塔，將冷卻塔、泵房和水池呈上、中、下三位一體配置，冷、熱水池位于泵房之下，冷卻塔置于泵房屋面之上，水池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與泵房和冷卻塔的荷載相結(jié)合，使循環(huán)水系統(tǒng)占地達(dá)到相對(duì)最小。

4.2 綜合橋架的充分利用

多項(xiàng)工程實(shí)際建造結(jié)果表明，除各種無(wú)壓自流污水、排水管線以埋地方式敷設(shè)外，各種管線的上架范圍在逐漸擴(kuò)大，包括管徑較大的循環(huán)水管道。增加綜合橋架的層數(shù)，是縮小占地的有效方式，同時(shí)也是解決高填方區(qū)域場(chǎng)地整平、場(chǎng)地處理施工不達(dá)標(biāo)問(wèn)題的良好途徑。

利用綜合橋架設(shè)置照明線路，燈具固定安裝于橋架下方，既節(jié)省了燈桿投資，又節(jié)省了線路埋地敷設(shè)所占用地，有一舉兩得之功效。

4.3 建、構(gòu)筑物外墻的利用

在已建工程中，當(dāng)用地條件無(wú)法滿足管網(wǎng)埋地敷設(shè)要求時(shí)，管線依托于場(chǎng)地一側(cè)的支擋設(shè)施敷設(shè)，利用擋土墻(高度滿足管線安全防護(hù)要求)作為支撐體，在擋墻施工過(guò)程中將管線斜撐支架預(yù)埋固定；管線沿廠房外墻敷設(shè)，視管線數(shù)量及荷載要求分為兩種情況，一種是利用外墻做斜撐，另一種是利用廠房支柱和基礎(chǔ)再設(shè)單排落地支架。兩種情況對(duì)于集約用地都具實(shí)效。

4.4 皮帶廊的利用

在實(shí)際工程中，曾經(jīng)遇到因征地困難，使得建設(shè)用地十分有限，場(chǎng)地兩面臨海，兩面為山坡，并且埋地管網(wǎng)密集、眾多。對(duì)于這種情況，只能“開(kāi)辟”利用雙支架皮帶廊基礎(chǔ)之間的地帶，在回填土壓實(shí)度滿足要求的前提下，埋設(shè)管徑較小、埋深小于支架基礎(chǔ)深度和無(wú)管井的2～3條壓力管線。在一個(gè)老廠技術(shù)改造項(xiàng)目中，在充分復(fù)核了皮帶廊支架基礎(chǔ)和支架本身承載力及安全性之后，利用皮帶廊支架間的空間架設(shè)各種管線。在管網(wǎng)綜合設(shè)計(jì)中，將部分管線納入皮帶廊內(nèi)，充分利用皮帶廊的內(nèi)部空間敷設(shè)管線，管線與皮帶運(yùn)輸機(jī)共同擁有一個(gè)安裝和檢修空間。

5 結(jié)語(yǔ)

實(shí)際工程建設(shè)過(guò)程中，集約利用建設(shè)用地的有效手段是多種多樣的，其中蘊(yùn)含著一定的潛力有待于挖掘。在工程建設(shè)的起始階段應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行土地管理的相關(guān)法規(guī)和制度，嚴(yán)格執(zhí)行建設(shè)用地指標(biāo)是工程建設(shè)的基本要求，保證有限的土地資源得到集約和合理利用。一個(gè)集約型的現(xiàn)代化工廠在土地利用上體現(xiàn)的是對(duì)土地使用有效的控制，包括建設(shè)用地的面積和邊界范圍；體現(xiàn)在建設(shè)用地使用強(qiáng)度的控制，反映在容積率和建筑密度兩項(xiàng)指標(biāo)上，這兩項(xiàng)均為使用強(qiáng)度的重要指標(biāo)，以適當(dāng)提高容積率和建筑密度為表征，達(dá)到集約使用土地的目的。

Thought and practice of intensive use of construction land in non-ferrous metals smelting projects

QI Geng

This paper analyzes the prerequisites for the intensive use of construction land in non-ferrous metals smelting projects, sorts the accumulated technologies in engineering practice over many years, which can be used for reference in construction and design.

oxygen bottom-blowing copper continuous converting technology; land occupation area; concentration; combination; longitudinal space

齊 庚 (1965—)，女，北京人，大本，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事總圖運(yùn)輸設(shè)計(jì)工作。

2016-05-18

TF08; TU273

B

1672-6103(2016)05-0019-02