銅冶煉精礦輸送系統(tǒng)應用實踐

劉建軍，岳建峰

（中國瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西省南昌市 330038）

1 概述

銅冶煉廠的原料為銅精礦，通常貯存在精礦庫中。銅精礦輸送至精礦庫有一條完整的輸送系統(tǒng)，一般包含精礦卸運、計量、取樣、入庫堆料及上料等工序。這些工序均有各種不同的作業(yè)方式供選擇。一個銅冶煉廠的生產(chǎn)工藝選擇固然很重要，但是作為冶煉廠生產(chǎn)的原料輸送同樣也很重要，如果精礦輸送得不到保證，那么工廠也無法實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。本文將分別對這些工序的作業(yè)方式進行比較總結(jié)。

2 精礦卸運

銅冶煉廠精礦的卸運方式主要有四種，分別為港口散裝卸運、火車散裝卸運、集裝箱卸運及汽車散裝卸運。采用哪種卸運方式，主要與冶煉廠的選址位置、項目的建設(shè)規(guī)模及運輸距離等有關(guān)。

2.1 港口散裝卸運

建設(shè)在海邊或江邊的冶煉廠，大部分原料是進口銅精礦。精礦都是通過海運或江河運輸至冶煉廠附近港口，因此精礦的卸運方式基本為港口卸運，如國內(nèi)的銅陵金冠、東南銅業(yè)以及國外菲律賓的PASAR冶煉廠。港口卸運設(shè)備通常為卸船機或門座式起重機，將船上的散裝精礦抓至岸上的礦倉中，再通過倉下的膠帶運輸機將精礦輸送至精礦庫中。

2.2 火車散裝卸運

中大型內(nèi)陸銅冶煉廠精礦基本上采用火車散裝卸運，如貴溪冶煉廠、赤峰云銅及白銀銅業(yè)。鐵軌一直鋪進精礦庫廠房內(nèi)，通過抓斗起重機將車廂內(nèi)的銅精礦抓出，再倒運至指定的礦倉中。鐵路運輸具有運輸能力大，運送速度較快，運輸距離長，安全程度較高，運輸準時方便，運輸成本較低以及受氣候條件影響較小等優(yōu)點。缺點是：1）精礦途中損耗高且不防盜；2）人工勞動強度大，裝料時需要人工鋪設(shè)及縫合塑料膜，抓斗起重機卸礦后，車廂內(nèi)殘余的精礦需要人工清理，作業(yè)環(huán)境差；3）精礦中夾雜的塑料膜和稻草易進入生產(chǎn)系統(tǒng)中，導致堵料，影響正常生產(chǎn)。

2.3 集裝箱卸運

隨著集裝箱運輸優(yōu)勢的日漸突出，近幾年越來越多的銅冶煉廠開始部分采用集裝箱卸運銅精礦，如貴溪冶煉廠、赤峰云銅、紫金銅業(yè)。與火車散裝卸運相比，集裝箱卸運有如下優(yōu)點：1）由于集裝箱是一個堅固密封的箱體，可減少被盜、潮濕、污損等引起的貨損和貨差現(xiàn)象[1]；2）減輕工人勞動強度。集裝箱的裝卸、運輸均為機械作業(yè)，人工作業(yè)量少，勞動強度低，工作環(huán)境好；3）減少營運費用，降低運輸成本。由于集裝箱的裝卸基本上不受惡劣氣候的影響，且裝卸速度快，因而船舶停泊時間短，火車在專運線上停留的時間也短，不會產(chǎn)生滯港費用以及車皮滯留費用[1]。

集裝箱卸運的主要缺點是初期投資大。如紫金銅業(yè)1500個集裝箱，需投資3000萬。此外，集裝箱卸礦時造成的揚塵處理較困難，卸礦區(qū)域作業(yè)環(huán)境較差。

集裝箱在冶煉廠的卸運分汽車卸運及鐵路卸運兩種。汽車卸運通常將集中箱卸至精礦庫外，然后再通過膠帶運輸機或裝載機將精礦轉(zhuǎn)運至精礦庫。鐵路卸運方式有二種，一種同汽車卸運，另一種則直接將精礦卸至精礦庫內(nèi)。

采用火車散裝卸運還是集裝箱卸運，與精礦的采購渠道、采購成本、裝卸及運輸成本、運輸距離以及地理位置等各種因素有關(guān)，需要綜合比較后才能選擇出適合各自銅冶煉廠的卸運方式。

2.4 汽車散裝卸運

當?shù)V山與冶煉廠距離較近的情況下，銅精礦一般會通過汽車散裝運輸至冶煉廠，再卸運至精礦庫內(nèi)。汽車散裝卸運存在銅精礦損耗高，運輸量小，影響城市環(huán)保問題等缺點。因此汽車散裝卸運僅適合于距離近、運輸規(guī)模小的冶煉廠。

3 精礦計量

精礦的計量在銅冶煉廠有著舉足輕重的作用，因為其計量結(jié)果可作為商品貿(mào)易結(jié)算的依據(jù)，因此計量方式及計量精度就顯得尤為重要。

精礦的計量方式一般與精礦的運輸方式有關(guān)，一般分為水尺計量、地磅、連續(xù)靜態(tài)計量等三種方式。

3.1 水尺計量

海上或江河運輸?shù)你~精礦，精礦的貿(mào)易結(jié)算通常用水尺計量的方式，如銅陵金冠。這種方式已為國際上公認。水尺計量是通過檢測承運船舶的吃水線深度，求得船體的相應排水量，再計算出船舶所載貨物重量的鑒定方式。水尺計量因其計量方式簡單，特別適用于過磅困難、大宗散裝商品的計量。其缺點是由于影響水尺計量的因素較多，其計量精度偏低。根據(jù)國際慣例，公證鑒定機構(gòu)規(guī)定水尺計量的允許誤差為不超過±5.0‰[2]。

3.2 地磅

采用陸地運輸?shù)你~精礦，大部分采用地磅計量方式，如貴溪冶煉廠、紫金銅業(yè)等。地磅計量一般設(shè)在卸貨冶煉廠內(nèi)。采用鐵路運輸?shù)挠密壍篮庥嬃浚捎闷囘\輸?shù)挠闷嚭庥嬃?，即在火車鐵軌下或地面下安裝電子秤。地磅計量的優(yōu)勢是可靠性強，屬于中準確度等級的三級秤。

3.3 連續(xù)輸送靜態(tài)計量

在散狀精礦的運輸工作中，常常要求在不中斷精礦輸送的情況下測量出精礦的重量，同時為保證計量的準確性，精礦的計量又需要在靜止狀態(tài)下進行，因而制造出一種連續(xù)輸送靜態(tài)計量設(shè)備。連續(xù)輸送靜態(tài)計量又分二種計量方式，一種是膠帶靜態(tài)計量（如圖1所示），另一種是料倉靜態(tài)計量又稱散料秤（如圖2所示）。無論哪種計量方式都能滿足精礦的連續(xù)運輸，而且計量精度較高，達到±1～2‰。

圖1 膠帶靜態(tài)計量系統(tǒng)

圖2 散料秤

膠帶靜態(tài)計量系統(tǒng)主要包括兩個料倉，兩臺膠帶運輸機以及兩套稱重系統(tǒng)。由于采用二套系統(tǒng)，其輸送、計量獨立完成，互不影響，交替使用，互為聯(lián)鎖，所以既能保證精礦運輸?shù)倪B續(xù)性，又保證精礦在靜止膠帶機上稱量的準確性。目前菲律賓PASAR冶煉廠采用這種計量方式進行商品貿(mào)易結(jié)算。

與膠帶靜態(tài)計量系統(tǒng)不同的是，散料秤是對料倉里的精礦進行稱量，而膠帶靜態(tài)計量是對膠帶上的精礦進行稱量。散料秤主要由儲料斗、稱量斗、下料斗以及稱量系統(tǒng)組成。散料秤可以保證精礦連續(xù)進入和放出，稱量斗則是裝滿一斗放一斗。實際上就是利用上下二個過渡斗的多余倉儲空間來贏得時間，以保證稱量斗的靜態(tài)稱量，同時又保證了物料的連續(xù)輸送。散料秤的缺點是當運輸量大的時候，三個料斗疊加后的高度過高，增加輸送系統(tǒng)投資。目前印度一家銅冶煉廠采用這種計量方式。

4 精礦取樣

銅精礦的取樣檢驗與銅精礦的計量同樣重要，它是買賣雙方合同中最主要的條款之一。雙方必須通過檢驗才能進行最終結(jié)算。

精礦取樣的方式一般分三種，分別是分層取樣、貨車取樣和系統(tǒng)取樣[3]。選用哪種取樣方式和各冶煉廠精礦的運輸方式有一定關(guān)系。國內(nèi)采用陸地運輸?shù)囊睙拸S，一般采用分層取樣或貨車取樣。分層取樣是將到廠后的精礦分成數(shù)層（至少三層），在各層的新露面上均勻布點采取份樣。貨車取樣是用貨車交貨時，在每輛貨車上均勻布點，用取樣釬從上垂直插入底部，旋轉(zhuǎn)后采取有代表性的份樣。分層取樣存在精度較高的優(yōu)點，但在實際取樣過程中因為精礦的不均勻?qū)е路謱硬僮麟y度較大。貨車取樣在國內(nèi)比較常見，缺點是人工強度較大。

系統(tǒng)取樣屬于動態(tài)取樣，如在運輸中的膠帶頭部進行取樣。由于該取樣方式代表性強，精度高，自動化程度高，目前被越來越多的冶煉廠采用，流程詳見圖3。精礦皮帶頭部采制樣設(shè)備可以是集采樣、制樣、棄料收集于一體，與入廠物料皮帶機連鎖的機電一體化設(shè)備，該設(shè)備具有高度自動化功能，能夠全自動完成定時采樣、布料、除鐵、破碎、縮分、棄料返回、樣品收集等。

圖3 頭部取樣工藝流程圖

5 精礦入庫堆料及上料

精礦入庫堆料的方式與精礦的卸運方式、精礦的礦種數(shù)量以及精礦的上料方式等息息相關(guān)。在國內(nèi)外銅冶煉廠通常有如下堆料+上料組合方式。

5.1 火車、汽車卸料+抓斗橋式起重機堆料及上料

當銅冶煉廠采用火車、汽車入庫卸礦時，都需要通過抓斗橋式起重機進行二次倒礦堆料，使銅精礦按不同批次、品位分格堆存。同時上料也需要通過抓斗橋式起重機，將礦倉內(nèi)的精礦抓至上料倉中，再通過膠帶運輸機送出精礦庫。目前國內(nèi)大多數(shù)冶煉廠采用該種堆料及上料方式，如貴溪冶煉廠、紫金銅業(yè)等。

5.2 膠帶運輸機卸料+抓斗橋式起重機堆料及上料

海上或江河運輸?shù)你~精礦，在碼頭卸礦后，經(jīng)過計量、取樣等過程，再通過膠帶運輸機將精礦送至精礦庫。進入精礦庫的膠帶運輸機布置在精礦庫的單側(cè)，其上帶有往復行走的卸料小車，將不同品位的精礦卸至精礦庫內(nèi)，再通過抓斗橋式起重機將精礦堆存在各個礦倉內(nèi)。上料方式則與上述5.1相同。銅陵金冠采用該種堆料及上料方式。

5.3 橋式堆料機堆料+裝載機上料

與膠帶運輸機卸料不同的是，橋式堆料機類似橋式起重機可在精礦庫跨度范圍內(nèi)，沿著精礦庫長度方向來回行走，同時橋式堆料機上還配有犁式卸料小車，可沿著精礦庫寬度方向來回行走。因此橋式堆料機可將精礦連續(xù)堆料至精礦庫的任一位置，無需抓斗橋式起重機的二次倒運工作。橋式堆料機將精礦分格堆放后，礦堆則通過前端裝載機上料至給料倉中，通過倉下的膠帶運輸機將精礦輸送出去。目前菲律賓PASAR冶煉廠采用該種堆料及上料方式。

5.4 膠帶運輸機堆料+門架式刮板取料機

與膠帶運輸機卸料方式相同，只是膠帶運輸機布置在精礦中的中間，精礦通過膠帶機上的移動卸料小車將精礦卸至精礦庫各礦坑中，無需抓斗橋式起重機的二次倒運，料堆形成“人字形”。取料則通過可沿精礦庫長度方向行走的門架式刮板取料機，對“人字形”料堆逐步分層向下取料，取出的精礦連續(xù)送至出料漏斗后，再經(jīng)膠帶運輸機送出[4]，見圖4。由于其取料連續(xù)穩(wěn)定，作業(yè)效率高，機械化程度高，作業(yè)環(huán)境好等優(yōu)點，已在國內(nèi)大型鋼鐵、水泥行業(yè)中采用。目前中鋁東南銅業(yè)采用該種堆料及上料方式。

圖4 膠帶運輸機堆料、門架式刮板取料機取料

5.5 懸臂堆料機堆料+斗輪取料機

進入精礦庫的精礦通過可行走的懸臂堆料機將精礦堆存在精礦庫各個礦倉中，然后再通過斗輪取料機將精礦連續(xù)送至出料漏斗后，再經(jīng)膠帶運輸機送出。目前在廣西金川防城港銅業(yè)采用該種堆料及上料方式。

5.6 堆料及上料方式比較

上述5種堆料及上料方式在國內(nèi)外均有應用，各有優(yōu)缺點，具體比較見下表1。

6 結(jié)語

銅精礦輸送系統(tǒng)是銅冶煉連續(xù)生產(chǎn)的重要保障。這些年來銅冶煉廠的革新者們利用各種現(xiàn)代化的技術(shù)，在精礦的卸運、計量、取樣、入庫及上料等各個環(huán)節(jié)進行不斷的改造升級，如精礦集裝箱卸運、精礦連續(xù)靜態(tài)稱量、自動取樣以及連續(xù)機械化取料技術(shù)等，實現(xiàn)生產(chǎn)自動化及綠色環(huán)保，提高了生產(chǎn)效率及安全生產(chǎn)等。

隨著科技發(fā)展的日新月異，智能化概念不斷出現(xiàn)在各個行業(yè)領(lǐng)域，銅冶煉廠精礦輸送系統(tǒng)同樣也正朝著智能輸送的目標前進。