剛果（金）某銅鈷礦廠的總圖設(shè)計(jì)實(shí)踐

〔摘 要〕以剛果（金）某銅鈷礦氧化礦工程為例，闡述了該項(xiàng)目二期氧化礦工程的總體布置方案，包括廠址選擇、平面及豎向布置、道路運(yùn)輸?shù)确矫娴脑O(shè)計(jì)特點(diǎn)。該項(xiàng)目總圖設(shè)計(jì)本著因地制宜的原則，利用地形高差優(yōu)化工藝流程、減少運(yùn)輸成本、優(yōu)化場(chǎng)地排水能力，做到了功能分區(qū)緊湊合理、豎向布置連貫清晰、道路運(yùn)輸順暢高效。分析了內(nèi)外部運(yùn)輸?shù)木唧w情況和特點(diǎn)，特別是礦石和廢石的運(yùn)輸距離和運(yùn)輸量，對(duì)道路結(jié)構(gòu)和改擴(kuò)建需求進(jìn)行了說明。分析認(rèn)為，大型有色礦山總體設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)卣吆蜆I(yè)主需求進(jìn)行廠址選擇；對(duì)工業(yè)場(chǎng)地進(jìn)行科學(xué)合理的一次規(guī)劃、分期建設(shè)。

〔關(guān)鍵詞〕廠址選擇；總圖設(shè)計(jì)；功能分區(qū)；豎向布置；道路運(yùn)輸

中圖分類號(hào)：TD212; F424.1 " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B" 文章編號(hào)：1004-4345（2024）05-0045-04

Practice and analysis on General Layout Design of a Copper-cobalt Mine Project in D.R.Congo

LIU Yang

（China Nerin Engineering Co.， Ltd.， Nanchang， Jiangxi 330038， China）

Abstract" Taking a copper-cobalt and oxidized mine project in the Democratic Republic of the Congo （DRC） as an example， the overall layout plan of the second phase oxide project was expounded， including site selection， layout and vertical design， road transportation and other aspects. The general layout design of the project is based on the principle of adapting measures to local conditions， using the terrain height difference to optimize the process， reducing transportation costs， and optimizing the drainage capacity of the site， so as to achieve compact and reasonable functional partitions， coherent and clear vertical design， smooth and efficient road transportation. The specific situation and characteristics of internal and external transportation were analyzed， especially the transportation distance and transportation volume of ore and waste rock. The road structure and reconstruction and expansion were explained. According to the analysis， the overall design of large-scale non-ferrous mines should be based on local policies and the needs of clients for site selection. Scientific and reasonable one-time planning and phased construction of industrial sites shall be carried out.

Keywords" site selection; general layout design; functional partition; vertical design; road transportation

剛果（金）是一個(gè)銅、鈷礦資源較豐富的國家，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)5 500萬t（金屬量），鈷礦儲(chǔ)量達(dá)360萬t（金屬量），且存在大量地表露頭及淺埋品位在2%以上的氧化銅鈷礦石。

位于剛（果）金某礦區(qū)的銅鈷礦一期工程已于2016年建成投產(chǎn)。隨著剛果（金）關(guān)于銅精礦和成品銅出口政策的變動(dòng)和濕法冶煉技術(shù)在當(dāng)?shù)氐钠占?，該礦區(qū)于2017年啟動(dòng)了銅鈷礦二期工程。二期工程分為氧化礦工程和硫化礦工程，本文主要分析二期氧化礦礦區(qū)內(nèi)的道路運(yùn)輸以及選礦和濕法冶煉系統(tǒng)的總圖設(shè)計(jì)。

1" "項(xiàng)目概況

該礦區(qū)位于剛果（金）上加丹加省利卡西市北西方向25 km的坎博韋鎮(zhèn)，與利卡西市區(qū)有約30 km的碎石公路相通，礦區(qū)內(nèi)有多條簡(jiǎn)易碎石道路可供中小型車輛通行，內(nèi)外交通較便利。礦區(qū)面積為9.35 km2，整個(gè)礦區(qū)南部地勢(shì)較高，多為山峰和較深的山谷，尾礦庫和礦體主要分布在該區(qū)域；北部地勢(shì)較低，地形坡度較緩，分布有多條較淺的沖溝，生活營地和工業(yè)場(chǎng)地主要集中在該區(qū)域。礦區(qū)氣候?qū)儆跓釒Р菰瓪夂?，旱季主要吹較強(qiáng)勁的東南風(fēng)，雨季主要吹西北風(fēng)/西南風(fēng)，風(fēng)力較弱。

該礦區(qū)一期工程為采選聯(lián)合工程，以南Ⅱ礦體為開采對(duì)象，已于2016年5月建成投產(chǎn)，采、選處理原礦規(guī)模為990 kt/a。二期氧化礦為采、選、冶聯(lián)合工程，以北礦體、主礦體西段、東Ⅱ礦體、卡茲比茲礦體為開采對(duì)象，原礦處理能力為990 kt/a。原礦經(jīng)露天開采后，通過破碎、磨礦、浸出、浸前脫水及逆流洗滌等工藝得到浸出液，浸出液再經(jīng)萃取、電積、鈷生產(chǎn)系統(tǒng)，最終生產(chǎn)出標(biāo)準(zhǔn)陰極銅（產(chǎn)量為20 kt/a）和粗制氫氧化鈷（產(chǎn)量為2 kt/a），服務(wù)年限為18 a。

2" "總體布置方案

根據(jù)礦區(qū)生產(chǎn)要求，該項(xiàng)目露天采場(chǎng)、選冶工業(yè)場(chǎng)地及其他附屬設(shè)施為新建，采礦工業(yè)場(chǎng)地利用一期現(xiàn)有設(shè)施；對(duì)一期已建的排土場(chǎng)進(jìn)行改擴(kuò)建，并選址新建尾礦庫；對(duì)一期已有的總降站、炸藥庫、污水處理系統(tǒng)、供水、供電等輔助設(shè)施進(jìn)行改擴(kuò)建。

總體布置的指導(dǎo)思想和主要依據(jù)包括：1）充分利用現(xiàn)有地形地貌等自然條件，有序規(guī)劃、合理布置，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)工藝的前提下，盡量少占地，減少場(chǎng)地平基填挖方工程量，節(jié)約投資；3）盡可能縮礦巖運(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）根據(jù)本項(xiàng)目所在地的特殊要求，力求將所有工程設(shè)施布置在已取得的采礦權(quán)范圍內(nèi)，避免壓礦[1-5]。

該項(xiàng)目二期氧化礦礦體主要集中分布在礦區(qū)東南側(cè)（卡茲比茲礦體除外），各個(gè)礦體根據(jù)品位和規(guī)模的不同，開采順序也有所不同?？紤]到礦石和廢石的運(yùn)輸成本占總運(yùn)營成本的比重較大，因此將排土場(chǎng)盡量靠近礦體布置，以減少廢石運(yùn)輸距離，并通過對(duì)開采順序和時(shí)間的優(yōu)化，對(duì)已開采完畢的露天礦坑重新作為排土場(chǎng)利用，以降低新建排土場(chǎng)的安全風(fēng)險(xiǎn)。

整個(gè)礦區(qū)內(nèi)地形以山嶺重丘為主，平緩地形較少且分散，一期選礦工業(yè)場(chǎng)地位于礦區(qū)正北側(cè)，地形較緩，且已預(yù)留了二期用地，因此將二期選冶工業(yè)場(chǎng)地緊挨一期選礦工業(yè)場(chǎng)地東南方向布置。該廠址具有以下優(yōu)勢(shì)：1）一期與二期合并建設(shè)，便于礦區(qū)的統(tǒng)一運(yùn)營與管理；2）該廠址與二期擬開采的各個(gè)礦體均有已建成的運(yùn)礦道路連接，交通條件優(yōu)越；3）該廠址地形平緩，土方工程量較少，適合作為選礦和濕法冶煉工業(yè)場(chǎng)地。此外，尾礦庫的選址應(yīng)盡量選在山谷這類溝壑地帶，以便利用現(xiàn)狀地形，減少筑壩方量；同時(shí)，注意避開現(xiàn)有工業(yè)場(chǎng)地和預(yù)留的工業(yè)場(chǎng)地，保持足夠的安全距離。礦區(qū)總體布置見圖1。

3" "總平面及豎向布置特點(diǎn)

該礦區(qū)的總平面布置原則為：1）滿足工藝流程，合理利用場(chǎng)地高差，減少物料運(yùn)輸?shù)膭?dòng)能損耗；2）主要生產(chǎn)設(shè)施靠近負(fù)荷中心，減少動(dòng)力輸送過程中的能量損失；3）因地制宜，為場(chǎng)地排水防洪創(chuàng)造條件；4）合理布置運(yùn)輸線路，使廠區(qū)內(nèi)物流人流運(yùn)輸線路短捷順暢。二期氧化礦選冶場(chǎng)地總平面布置見圖2。

3.1" 功能分區(qū)

功能分區(qū)要求緊湊、合理，因地制宜，保持工藝流程的暢通。使用功能相同或相關(guān)聯(lián)的分區(qū)應(yīng)相鄰布置。該工業(yè)場(chǎng)地由原礦堆場(chǎng)和粗碎工業(yè)場(chǎng)地、選礦工業(yè)場(chǎng)地、冶煉工業(yè)場(chǎng)地構(gòu)成，由硫酸存儲(chǔ)場(chǎng)地、綜合倉庫、精礦倉庫、各生產(chǎn)車間的變配電所構(gòu)成輔助生產(chǎn)區(qū)，此外還有行政辦公及機(jī)修區(qū)、廠前區(qū)（主要用作停車場(chǎng)和臨時(shí)堆場(chǎng)）等。

新建的原礦堆場(chǎng)和選礦工業(yè)場(chǎng)地分別與一期現(xiàn)狀的原礦堆場(chǎng)和選礦工業(yè)場(chǎng)地平行相鄰布置，從而使一、二期工程的功能分區(qū)達(dá)到集中統(tǒng)一，節(jié)省用地，便于管理，避免物流交叉往復(fù)。CCD（逆流洗滌車間）和溶液池作為選礦、冶煉工業(yè)場(chǎng)地的樞紐，加之整體的工藝流程方向?yàn)閺奈飨驏|，因此將CCD和溶液池布置于選礦工業(yè)場(chǎng)地和冶煉工業(yè)場(chǎng)地之間。該布局既保證了工藝流程的暢通，又明確了各分區(qū)之間的空間關(guān)系，使工藝流程和總平面布置達(dá)到有機(jī)統(tǒng)一，一目了然。

由于本項(xiàng)目用地受限較大，各功能分區(qū)在總平面布置時(shí)需充分考慮地形的限制因素。例如，在原礦堆場(chǎng)和硫酸存儲(chǔ)區(qū)之間有一條沖溝，為節(jié)省用地和保證事故池有效容積最大化，在滿足原礦堆場(chǎng)和硫酸存儲(chǔ)區(qū)的用地需求條件下，根據(jù)占地形狀和大小將事故池設(shè)計(jì)為不規(guī)則四邊形。從總體布置來看，事故池的布置使該工業(yè)場(chǎng)地各功能分區(qū)更加協(xié)調(diào)美觀，在保證有效容積的同時(shí)也避免了土地浪費(fèi)。

3.2" 豎向布置

該項(xiàng)目所處位置地形為山嶺重丘，西側(cè)為一期工程的原礦堆場(chǎng)，南側(cè)為礦區(qū)的運(yùn)礦道路，東側(cè)為當(dāng)?shù)鼐用竦膲灥?，北?cè)為已建的一期選礦工業(yè)場(chǎng)地。因此，該項(xiàng)目用地受限。

本項(xiàng)目的豎向布置原則為：功能分區(qū)內(nèi)部采用平坡式布置，各個(gè)分區(qū)之間采用臺(tái)階式布置銜接。本項(xiàng)目地形特點(diǎn)為西北高、東南低，且由高到低地形呈扇形發(fā)散狀。加之整個(gè)工藝流程方向?yàn)閺奈飨驏|，場(chǎng)地標(biāo)高由高到低依次為選礦工業(yè)場(chǎng)地—CCD—溶液池—萃取、電積，工藝流程方向、物料輸送方向和地勢(shì)降低方向基本一致，溶液池至萃取、電積的料液可以通過重力自流輸送，減少了物料運(yùn)輸中的能源損耗。在劃分場(chǎng)地臺(tái)階時(shí)，選礦工業(yè)場(chǎng)地、行政辦公及機(jī)修區(qū)與一期已建場(chǎng)地相鄰，因此場(chǎng)地標(biāo)高與一期現(xiàn)狀場(chǎng)地基本一致。廠前區(qū)需要銜接礦區(qū)運(yùn)輸?shù)缆?，冶煉工業(yè)場(chǎng)地靠近東側(cè)的墳地，因此這兩個(gè)分區(qū)的場(chǎng)地標(biāo)高基本與原始地形一致。其余分區(qū)則根據(jù)地形地勢(shì)和相關(guān)聯(lián)分區(qū)銜接，這種做法避免大填大挖，在保證場(chǎng)地豎向布置連貫、清晰的前提下，節(jié)省了土石方量。場(chǎng)地豎向布置詳見圖3、圖４。

3.3" 場(chǎng)地雨水收集

根據(jù)該場(chǎng)地的功能分區(qū)布置，CCD和溶液池位于原始地形的分水脊線上，因此以CCD和溶液池為場(chǎng)地匯水的分界線，分為兩部分排放。分水線北側(cè)的各分區(qū)依靠分區(qū)內(nèi)的明溝收集雨水，向北側(cè)的現(xiàn)狀沖溝排放。分水線南側(cè)填方區(qū)域較多（主要集中在廠前區(qū)），匯水面積較大，并且進(jìn)場(chǎng)道路橫穿南側(cè)的現(xiàn)狀沖溝，因此分水線南側(cè)的雨水需要各分區(qū)先收集再集中排放，并且集中排放的排水明溝截面面積也要大于各分區(qū)排水明溝截面面積。

3.4" 交通物流規(guī)劃

該場(chǎng)地各功能分區(qū)的位置劃定了場(chǎng)地路網(wǎng)，各分區(qū)的豎向布置保證了場(chǎng)地路網(wǎng)的連貫性。本項(xiàng)目只留有一個(gè)出入口，位于場(chǎng)地南側(cè)。以該出入口為起點(diǎn)，連貫?zāi)媳毙纬稍搱?chǎng)地的主干路，該主干路將整個(gè)工業(yè)場(chǎng)地分為兩部分，冶煉工業(yè)場(chǎng)地位于主干路東側(cè)，選礦工業(yè)場(chǎng)地、硫酸存儲(chǔ)區(qū)和溶液池位于主干路西側(cè)，冶煉工業(yè)場(chǎng)地主要有陰極銅板和粗制氫氧化鈷的成品外運(yùn)，而主干道西側(cè)有硫酸、備品備件、藥劑的運(yùn)入，因此由主干路向東西各分區(qū)延伸出次干路、支路，以滿足各分區(qū)物流運(yùn)輸需求。二期氧化礦選冶廠物流運(yùn)輸示意見圖5。

4" "內(nèi)外部運(yùn)輸

外部運(yùn)輸主要包括成品（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。外部運(yùn)輸最大總量為14.59萬t/a。其中，最大運(yùn)出總量為3.16萬t/a，最大運(yùn)入總量為11.43萬t/a。外部運(yùn)輸量詳見表1。

內(nèi)部運(yùn)輸主要有：1）各礦體開采出的礦石運(yùn)至原礦堆場(chǎng)，采用自卸汽車運(yùn)輸；2）各礦體產(chǎn)生的廢石運(yùn)至排土場(chǎng)，采用自卸汽車運(yùn)輸；3）選冶廠內(nèi)部生產(chǎn)所需的備品備件從綜合倉庫到車間，成品從車間到倉庫等的運(yùn)輸，采用自有車輛運(yùn)輸；4）浸出渣從CCD5的底流泵輸送至尾礦庫，采用管道運(yùn)輸。其中，礦石和廢石的運(yùn)輸比重占內(nèi)部運(yùn)輸總運(yùn)輸量的絕大部分，礦石和廢石最大年運(yùn)量為1 332.16萬t/a，生產(chǎn)末期最小年運(yùn)量?jī)H為116.18萬t/a，年運(yùn)量波動(dòng)較大。

由于礦區(qū)各礦體較為分散，露天采坑、排土場(chǎng)、廠區(qū)之間的運(yùn)輸距離對(duì)項(xiàng)目投資及運(yùn)營成本影響較大。因此，對(duì)于二期氧化礦的地表礦石及廢石的運(yùn)輸距離有必要進(jìn)行說明。表2列出了露天采坑至廠區(qū)原礦堆場(chǎng)的運(yùn)輸距離。因?yàn)楦鞯V體開采順序不同，露天采坑至排土場(chǎng)的運(yùn)輸距離根據(jù)排放對(duì)象的變化而變化，表3詳細(xì)說明了礦山服務(wù)年限內(nèi)各露天采坑至不同排土場(chǎng)的運(yùn)輸距離。

該礦區(qū)的路面結(jié)構(gòu)主要由泥結(jié)碎石路面面層和未篩分碎石基層組成，這主要是由剛果（金）當(dāng)?shù)厮嗟仍牧舷∪薄r(jià)格昂貴所導(dǎo)致，另外也和礦區(qū)內(nèi)的作業(yè)環(huán)境欠佳、礦車載重較大、路面養(yǎng)護(hù)成本較高有關(guān)。泥結(jié)碎石路面優(yōu)勢(shì)在于成本較低、取材方便，即采礦廢石經(jīng)簡(jiǎn)單處理可直接作路面基層和面層使用，運(yùn)礦、運(yùn)廢道路可“隨修、隨補(bǔ)”。根據(jù)二期氧化礦工程的運(yùn)礦、運(yùn)廢需求，除在礦區(qū)內(nèi)各個(gè)礦體之間新建運(yùn)礦道路外，還需從遠(yuǎn)處的卡茲比茲礦體處新建長度約10 km的外部道路連接至選冶工業(yè)場(chǎng)地，該道路除滿足運(yùn)礦需求外，還需滿足礦區(qū)周圍居民的交通出行需求。為了方便礦區(qū)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理，避免無關(guān)車輛進(jìn)入礦區(qū)，對(duì)礦區(qū)外部道路進(jìn)行改擴(kuò)建，使其與現(xiàn)有礦區(qū)道路相連，形成一圈外部環(huán)路，達(dá)到內(nèi)外通達(dá)的目的。

5" "結(jié)語

總圖設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性、前瞻性、多元性的復(fù)雜系統(tǒng)工程，通過對(duì)剛果（金）某銅鈷礦氧化礦工程的分析，總結(jié)以下經(jīng)驗(yàn)：1）了解當(dāng)?shù)卣?，結(jié)合業(yè)主需求，盡可能準(zhǔn)確進(jìn)行廠址選擇和建設(shè)規(guī)劃；2）對(duì)于礦山類工程，特別是地形較為復(fù)雜時(shí)，要盡可能利用地勢(shì)高差，優(yōu)化工藝流程；3）充分應(yīng)利用大型礦山類項(xiàng)目周期長、分期開采的特點(diǎn)，對(duì)尾礦庫、排土場(chǎng)這類工業(yè)場(chǎng)地做好一次規(guī)劃，分期建設(shè)，利用采空區(qū)、開采完畢的露天采坑處理廢石和尾礦。

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