剛果（金）某銅鈷濕法冶煉改擴(kuò)建工程總圖設(shè)計(jì)實(shí)踐和分析

李軍超

（金誠信礦山工程設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100000）

剛果（金）是世界上最重要的銅鈷金屬生產(chǎn)國之一，銅鈷礦山尤其是氧化礦山數(shù)量眾多，多為中、大型規(guī)模，其配套的加工廠一般采用浮選工藝或濕法冶煉工藝，由于氧化礦的選礦回收率和產(chǎn)率指標(biāo)較低、且波動(dòng)較大，隨著銅鈷濕法冶煉技術(shù)在剛果（金）的普及，新建氧化礦加工廠主要采用濕法冶煉工藝，并對(duì)一些采用浮選工藝的加工廠進(jìn)行濕法冶煉改造。如何根據(jù)企業(yè)的發(fā)展需要，結(jié)合濕法冶煉廠的特點(diǎn)和廠區(qū)現(xiàn)狀，對(duì)銅鈷濕法冶煉改擴(kuò)建工程進(jìn)行合理的總圖設(shè)計(jì)，使得新舊設(shè)施之間形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，為生產(chǎn)、生活創(chuàng)造良好的條件，是設(shè)計(jì)者需要著重考慮的問題。

1 項(xiàng)目概況

項(xiàng)目位于現(xiàn)有選礦廠附近，距離剛果（金）銅礦帶城市之一利卡西市區(qū)約26km，現(xiàn)有進(jìn)廠道路與盧本巴?！票R韋齊的公路相通，交通便利。

區(qū)內(nèi)屬丘陵地形，沖溝發(fā)育，海拔高程在1310m～1370m間，相對(duì)高差在60m左右。區(qū)內(nèi)植被茂盛，多年平均降雨量1200mm以上，屬于亞熱帶氣候。旱季，風(fēng)力很強(qiáng)，主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)；雨季，風(fēng)力轉(zhuǎn)弱。主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅焙臀髂巷L(fēng)。

選礦廠于2012年底建成竣工并于2013年1月開始投料試生產(chǎn)，主要處理銅鈷尾礦和氧化礦，處理規(guī)模達(dá)到4000t/d，由于銅回收率長期低于設(shè)計(jì)回收率，加之當(dāng)時(shí)銅價(jià)位于低位，選礦廠于2015年底停產(chǎn)?，F(xiàn)有廠區(qū)主要生產(chǎn)設(shè)施包括一套粗碎+半自磨系統(tǒng)、兩套浮選系統(tǒng)、精礦濃密和壓濾車間，以及配套的尾礦庫、輔助生產(chǎn)設(shè)施、辦公和生活營地。

本次銅鈷濕法冶煉改擴(kuò)建工程主要對(duì)半自磨車間、濃密和壓濾車間進(jìn)行改造，新增浸出車間、萃取電積車間、沉鈷車間，并相應(yīng)新建或改擴(kuò)建配套設(shè)施，改擴(kuò)建設(shè)計(jì)規(guī)模為年產(chǎn)4000t粗制氫氧化鈷、10000t電銅。

2 銅鈷濕法冶煉項(xiàng)目特點(diǎn)

銅鈷濕法冶煉項(xiàng)目規(guī)模主要根據(jù)原料來源量確定，產(chǎn)品主要為電銅和粗制氫氧化鈷，主要消耗的輔助材料為硫酸，單系列規(guī)模一般為1萬～10萬t/a電銅，粗制氫氧化鈷規(guī)模主要由原料含鈷品位確定，規(guī)模適應(yīng)性強(qiáng)，未來擴(kuò)展的可能性大。

浸出、萃取、沉銅工序?qū)?yīng)的料液池是整個(gè)濕法冶煉工藝的調(diào)蓄銜接環(huán)節(jié)，關(guān)系到生產(chǎn)的穩(wěn)定，其必需容積一定要保證，具備條件的盡量做大。

項(xiàng)目涉及到的管線種類繁多，包括各種礦漿、料液、水、壓縮空氣和電纜，將近30種，日常管線維護(hù)量大。

銅鈷濕法冶煉項(xiàng)目特點(diǎn)可主要?dú)w納為：擴(kuò)展可能性大、料液池容積大、管線維護(hù)量大。

3 總平面布置

3.1 總平面布置原則

（1）符合企業(yè)總體布置的設(shè)想，滿足生產(chǎn)工藝流程的要求，方便與現(xiàn)有設(shè)施聯(lián)系；

（2）預(yù)留一定的發(fā)展空間；

（3）充分考慮場(chǎng)地地形特點(diǎn)，盡量減少土方工程量；

（4）采用合適的運(yùn)輸方式，合理布置運(yùn)輸線路，達(dá)到物流線路短捷，作業(yè)方便；

（5）水、電等各類輔助設(shè)施的布置盡量靠近負(fù)荷中心；

（6）滿足相關(guān)規(guī)范要求的間距[1]。

3.2 冶煉廠總平面布置

冶煉廠按生產(chǎn)工序和物料流向?qū)S區(qū)劃分為備料區(qū)、浸出區(qū)、料液池區(qū)、銅生產(chǎn)區(qū)、鈷生產(chǎn)區(qū)、動(dòng)力區(qū)、倉庫機(jī)修區(qū)、辦公區(qū)、尾渣區(qū)和預(yù)留發(fā)展區(qū)10個(gè)功能區(qū)，其中倉庫機(jī)修區(qū)和辦公區(qū)為利舊區(qū)域。

（1）備料區(qū)：本項(xiàng)目銅鈷礦原料有兩個(gè)來源，一部分來源為自有銅鈷原礦，另一部分來源為外購氧化礦。根據(jù)選礦廠現(xiàn)場(chǎng)情況，破磨設(shè)施利舊，僅在現(xiàn)有破磨區(qū)域北部新增石灰石磨礦車間。

（2）浸出區(qū)：包括酸浸車間（包含除鐵、沉銅）、酸浸變電所、硫酸罐區(qū)、液體二氧化硫儲(chǔ)罐，以及脫水和洗滌壓濾車間，除脫水和洗滌壓濾車間利用現(xiàn)有脫水廠房改造之外，其余設(shè)施位于備料區(qū)北側(cè)。

（3）料液池區(qū)：包括含銅粗料液池、含銅清料液池、沉銅后液池和萃余液池，位于浸出區(qū)北側(cè)，場(chǎng)地內(nèi)自然沖溝區(qū)域。

（4）銅生產(chǎn)區(qū)：包括萃取車間、電積車間、萃取劑倉庫、煤油和柴油儲(chǔ)罐，位于料液池區(qū)北側(cè)。

（5）鈷生產(chǎn)區(qū)：包括沉鈷車間、脫水壓濾車間、鈷產(chǎn)品晾曬場(chǎng)、車間變電所等，布置在銅生產(chǎn)區(qū)的西側(cè)、沉銅后液池的北側(cè)。

（6）動(dòng)力區(qū)：包括廠區(qū)總變電站、空壓機(jī)站、成品庫房，布置在鈷生產(chǎn)區(qū)的西側(cè)，靠近主出入口。

（7）尾渣區(qū)：根據(jù)主導(dǎo)風(fēng)向和附近場(chǎng)地地形情況，尾渣庫布置在冶煉廠西南側(cè)，對(duì)廠區(qū)影響較小。

（8）預(yù)留發(fā)展區(qū)：廠區(qū)內(nèi)預(yù)留了發(fā)展用地，位于銅、鈷生產(chǎn)區(qū)的北部，包括預(yù)留部分，本次規(guī)劃廠區(qū)內(nèi)最終規(guī)模可達(dá)年產(chǎn)9000t粗制氫氧化鈷、25000t電銅。

4 豎向設(shè)計(jì)

（1）豎向布置

結(jié)合工藝流程和自然地形采用臺(tái)階式豎向布置形式，廠區(qū)內(nèi)新建功能區(qū)共分為四個(gè)主要臺(tái)階。其中：①動(dòng)力區(qū)臺(tái)階規(guī)劃標(biāo)高為1336～1342m；②銅、鈷生產(chǎn)區(qū)臺(tái)階規(guī)劃標(biāo)高為1330m～1334m；③料液池臺(tái)階規(guī)劃為池頂標(biāo)高1327m～1330m；④浸出區(qū)臺(tái)階規(guī)劃標(biāo)高為1330m～1336m。

料液池總?cè)莘e達(dá)4萬多方，為減少挖放量，將料液池布置在場(chǎng)地內(nèi)自然沖溝區(qū)域，此舉減少挖方工程量近將近2萬多方。

萃取車間主體為不銹鋼的萃取、反萃、洗滌溶液池，池子高度1.5m左右，池子平臺(tái)高度3.5m左右，常規(guī)布置方案為鋼平臺(tái)+雨棚，而萃取區(qū)域最大填方深度達(dá)4m多，采用常規(guī)布置方案需要對(duì)填方進(jìn)行分層壓實(shí)，平臺(tái)支柱還要采用深基礎(chǔ)，這種方式工期長和投資高。根據(jù)車間特點(diǎn)，結(jié)合場(chǎng)地地形，將萃取車間平臺(tái)改為土堤平臺(tái)，雨篷由不銹鋼溶液池集成，此舉大大減少了萃取車間的鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)用量，縮短了工期。

（2）雨水排除

廠區(qū)上游的雨水經(jīng)廠界西部、北部的截水明溝排至廠區(qū)東側(cè)小河。根據(jù)廠區(qū)內(nèi)豎向臺(tái)階布置，各臺(tái)階沿道路兩側(cè)布置明溝，明溝與道路交叉處采用暗溝，雨水匯集到廠內(nèi)東西方向的排水干溝后集中排往廠區(qū)東側(cè)小河。

為減少對(duì)環(huán)境的污染，浸出區(qū)、銅生產(chǎn)區(qū)、鈷生產(chǎn)區(qū)等生產(chǎn)區(qū)可能產(chǎn)生污染的重點(diǎn)裝置周圍均設(shè)有內(nèi)部雨水溝和積液坑，收集之后泵入對(duì)應(yīng)的料液池或生產(chǎn)系統(tǒng)。

5 綜合管架

（1）各類管線

本項(xiàng)目涉及各類管道共計(jì)27種，最大管徑560mm，其他管徑處于50mm～250mm之間，管道介質(zhì)主要為礦漿、料液、硫酸、二氧化硫、水、壓縮空氣。管道路由跨越備料區(qū)、浸出區(qū)、料液池區(qū)、銅生產(chǎn)區(qū)、鈷生產(chǎn)區(qū)、動(dòng)力區(qū)和尾渣區(qū)。

（2）綜合管架

生產(chǎn)期間管道維護(hù)工作量很大，尤其是礦漿管道，為便于維護(hù)和管理，除管徑560mm的管道直埋之外，其余管道布置在綜合管架內(nèi)。

綜合管架位于各功能區(qū)與毗鄰的道路之間，方便管道銜接和維護(hù)，在總平面布置時(shí)統(tǒng)籌考慮綜合管架用地寬度。

根據(jù)管架載荷，結(jié)合當(dāng)?shù)劁摻Y(jié)構(gòu)加工能力，綜合管架采用桁架形式。根據(jù)各類管道路由分布集中情況，共設(shè)置A、B兩類管架斷面，寬度分別為2m、1.2m，距路面最小凈空高度5m，部分僅供人行區(qū)段最小凈空高度2.5m。A類管架長約520m，B類管架長約1150m。

6 結(jié)語

銅鈷濕法冶煉項(xiàng)目總圖設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，由多個(gè)功能分區(qū)組成，各功能分區(qū)通過生產(chǎn)流程又緊密地結(jié)合在一起，還要考慮現(xiàn)場(chǎng)氣候、地形情況和項(xiàng)目特點(diǎn)，總圖設(shè)計(jì)對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益均有直接的影響[2]。

銅鈷濕法冶煉改擴(kuò)建工程總圖設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)解決如下問題：①與現(xiàn)有設(shè)施的銜接問題。處理好與現(xiàn)有設(shè)施的銜接和協(xié)調(diào)，能夠利用的盡量利用，能夠靠近的盡量靠近，使新舊設(shè)施形成聯(lián)系緊密的有機(jī)統(tǒng)一體[2]。②項(xiàng)目特點(diǎn)分析。分析得到濕法冶煉項(xiàng)目擴(kuò)展可能性大、料液池容積大和管線維護(hù)量大的特點(diǎn)，總圖設(shè)計(jì)時(shí)采取針對(duì)性的措施。③豎向設(shè)計(jì)結(jié)合地形和車間特點(diǎn)，因地制宜采用對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式或布置方式，最大限度減少土建工程量和降低投資。④管線綜合問題。分析項(xiàng)目涉及到的各種管道材質(zhì)、管徑和介質(zhì)，根據(jù)管架載荷大小和管道路由分布集中情況，選擇合適的管架結(jié)構(gòu)類型、橫斷面和最小凈空。