运输分析在某大型有色工业基地总体规划中的应用

高晓军

(中国恩菲工程技术有限公司， 北京 100038)

运输分析在某大型有色工业基地总体规划中的应用

高晓军

(中国恩菲工程技术有限公司， 北京 100038)

某大型有色工业基地的总体规划涉及多个项目，运输物料种类多，运输量大，运输方式多样，运输线路布置复杂。在总体规划设计过程中，从运输分析入手，对各种主要物料的运输方案进行分析和论证，指导总体规划的设计。

有色工业基地； 总体规划； 运输分析

0 前言

工业企业总体规划，是对构成企业的各个组成部分或设施进行总的布置和规划，是工程设计和建设的一个重要阶段。影响总体规划的因素很多，其中满足生产使用功能是一个基本要求，而物料运输也是非常重要的一个方面。企业运输系统象纽带一样，将企业内外联系、内部各生产车间联系为一个整体。

企业运输按使用地点一般可分为外部运输和内部运输两类。外部运输是企业为运入原料、燃料及各种辅料或运出成品、半成品及废料而发生的运输过程；内部运输是企业内部各车间、仓库之间，原、辅料各种材料、半成品、成品的运输过程。

企业常用的运输方式有水路运输、铁路运输、道路运输、胶带运输、管道运输等。几种运输方式的特点详见表1。

表1 企业常用的几种运输方式的特点

外部运输方式及运输线路，一般可根据企业运输要求、地区交通状况、地形地质条件以及经济性等因素决定。

企业内部运输方式和线路布置，会对企业总体规划产生重大影响，是确定建厂用地、交通干道走向、各车间相互位置的重要因素，例如不同的运输方式占地面积相差很大，采用铁路运输比其他运输方式用地明显增加；短捷的物料运输方向直接影响相关厂房的相互位置和间距等。

有些历史长久的大型企业，多次改扩建后出现了一些运输折返、交叉拥堵等问题，不仅增加了运输成本，问题严重时还会影响正常生产。因此，对大型企业而言物料运输是一项重要工作，运输方案的研究在企业总体规划中也是一项重要内容。

运输分析是根据物料的属性和运输量，在一定区域内对物料的运输方式、运输线路、运输的经济性、环境影响等进行综合分析论证，从而确定一个运输顺畅、经济合理的运输方案的过程。

本文结合某大型有色工业基地总体规划，从运输分析的角度入手，对企业的总体运输方案进行分析论证，对主要物料运输方式和线路方案的选择进行了探讨。

1 项目概况

某大型有色工业基地地处我国沿海地区的某工业开发区，用地面积6 km2，东西长3 km，南北宽2 km，其北部是陆地，南部是海域，项目前期主要利用陆地区域，约3 km2。

根据企业的发展规划，该工业基地拟建成10万t/a镍金属、60万t/a铜金属的生产基地，项目建设按照统筹规划、分期建设的原则实施，一期工程由40万t/a矿铜、20万t/a镍铁项目以及配套的公辅项目组成；二期将再建一套镍铁项目并新建普镍、再生铜冶炼项目；后期发展以产品深加工以及铜镍产业链的相关项目为主。

2 项目外部交通

基地东北向约3 km有一座小城镇，该小镇向西北约30 km是一座地级城市，再向北约150 km是一座省会城市，目前地级城市和省会城市之间有高速公路、铁路相连。项目地周围已有道路通达，交通便利。

2.1 铁路

项目地附近已有地方支线铁路在建设，该支线铁路向西北与国家干线铁路网接轨，其技术标准为：1435准轨，工业企业Ⅰ级。目前铁路已铺轨至厂区以北约5 km处，拟建的M车站位于厂区东北约2.5 km。

2.2 道路

项目地四周均有规划道路，西侧是A道，东侧是B道，北侧是C路，南侧是D路，目前基地南部还是海域，D路近期不可能建设，南面隔D路是规划的港口区。

基地东侧的B道已通至厂区以北约1 km处，该道路连接附近小城镇，直通地级城市中心，并与高速公路衔接，该道路是开发区对外联系的一条主要通道，沥青混凝土路面，双向4车道；基地西侧的A道已基本建成，可通至厂区。

2.3 水路

项目地附近的地级城市是地处沿海的港口城市，海运业非常发达，具有20万t级及以下的多个码头，可为基地的物料转运提供服务。另外，为了满足基地生产对海外物料的运输需求，项目地西南面约4 km处，已经规划20万t级的海运码头。

3 外部运输对基地总体规划的影响

3.1 水路运输

基地生产原料中全部的红土矿和大部分铜精矿、煤均来自国外，运输量约526万t/a。基地地处沿海地区，可充分利用当地成本低廉的水路运输条件。

规划的20万t级海运码头位于基地西南面约4 km处，从码头卸下的物料，还有4 km的距离才能进入基地，在近期不考虑大规模填海的情况下，在海上架设运矿胶带是适宜的选择，这是因为胶带运输不仅能承担大运量的散料运输任务，而且成本较低，同时运输胶带进入原料堆场可以直接和堆料机对接。

在基地总体规划中，将红土矿堆场、铜精矿仓布置在基地的西南部，方便海运胶带的接入。

3.2 铁路运输

根据市场调查，国产铜精矿的运入,镍铜产品、部分硫酸的运出，运距较远，结合运输地附近的交通条件，拟采用运输成本较低的铁路运输方案，运输量约268万t/a。

在基地总体规划中，拟建铁路从基地的东北角引入基地，接轨于基地东北方向约2.5 km的M车站。铁路工厂站布置在基地的北部边缘地带。尽量避免基地内铁路和公路、铁路和人流的交叉干扰。

铁路工厂站，结合用地、装卸货位等因素，设计为一站两场形式，总长度近3000 m，与基地东西向的用地长度相当，这种布置与基地东西向横列式总体布局的形式相适应。

3.3 道路运输

基地四周均有规划道路，但是南面是海域，南面的规划路近期不会建设，而基地北部布置了铁路站场，为了避免公路与铁路站场交叉，此方向不适合布置主要道路出入口。因此，基地能利用的外部道路主要是东面的B道和西面的A道。

由于居住区在基地东北方向，为方便职工上下班和企业对外联系，在总体规划中将厂前区布置在厂区东部，并在厂前区北侧附近设置主要人流出入口，面向B道开设，与主要人流出入口相对应的12号路成为基地主要人流通道。

为避免人流、物流的交叉干扰，同时为厂前区创造清洁的环境，将主要运输出入口布置在厂区西面、面向A道开设。在总体规划中，将红土矿堆场、铜精矿仓北侧的20号路设计为主要运输通道，该道路直通向西与A道连接，并相应设置主要物流出入口。

4 内部运输

基地一期工程的内部运输主要是镍铁冶炼区、矿铜冶炼区的内部运输。镍铁冶炼的生产连续性强，红土矿的运输量大，选择运输效率高、与生产环节衔接好的胶带运输作为其主要运输方式，这里不再赘述。本节将重点探讨矿铜冶炼区的内部运输。

4.1 物料运输与总体规划

矿铜冶炼是将铜精矿经过熔炼、电解等工序生产出电解铜成品的生产过程。在总体规划中，为了很好地组织生产，根据各工序生产功能和性质的不同，将矿铜冶炼区分为6个功能分区，分别是铜精矿仓、矿产铜熔炼、铜电解、制酸、渣选矿、贵金属分区。

矿铜冶炼主要物料流程见图1。

图1 矿铜冶炼主要物料流程

图1可知，铜精矿仓送来的铜精矿在熔炼厂房经过生产加工分别产出铜阳极板、含二氧化硫的烟气、铜熔炼渣。铜阳极板进一步运送至电解厂房生产电解铜成品；含二氧化硫烟气输送至制酸系统产出硫酸；熔炼渣运送至送渣选矿进一步回收铜精矿。因此，铜熔炼是整个物料运输的核心环节，处于整个生产布局的中心地位。

在总体规划中，将矿产铜熔炼分区布置在场地中部，并根据物料流程，以生产联系方便、运输顺畅短捷、兼顾环境影响的原则确定铜电解、渣选矿、制酸分区的相互位置。矿铜冶炼区的总体规划详见图2。

图2 矿铜冶炼区总体规划图

铜精矿仓兼顾外部铜精矿的运入和方便向铜熔炼供矿，布置在主要运输通道(20号路)的南侧、与矿铜熔炼分区一路之隔。

铜阳极板在铜熔炼厂房的东侧运出，将铜电解(阳极板堆场)对应布置在其东侧；二氧化硫烟气从铜熔炼厂房的南侧产出，由管道输送至制酸分区，将制酸分区布置在铜熔炼的东侧、铜电解的南侧；铜熔炼渣从熔炼厂房的北侧产出，将渣选矿(渣缓冷场)对应布置在铜熔炼厂房的北侧。

贵金属分区接收电解产出的阳极泥，进一步提炼贵金属，将贵金属分区布置在电解的南侧。

铜成品库和硫酸库(含装卸设施)靠近铁路工厂站布置，方便铁路运输作业。

4.2 物料运输方案

铜精矿仓和铜熔炼厂房之间的精矿运输，约200万t/a，属于大运量的散料运输，采用冶炼厂常用的胶带运输方式。

铜阳极板的运输，常见的运输方式是道路叉车运输和平板车运输。叉车的装载量小，装卸作业简单，与生产衔接好，适合于短距离的阳极板运输，如果距离较远，叉车运输不经济，应选择平板车运输+叉车装卸的方式。

在总体规划中铜熔炼和阳极板堆场之间仅一路之隔，运距很短，阳极板选择道路叉车运输。需要注意的是，本项目的阳极板运输量达40万t/a，即使采用目前载重量较大的8 t叉车运输，在批量运输期间，作业也非常繁忙，由于运输线路与铜熔炼和阳极板堆场之间的9号路直接交叉，因此阳极板的运输会对9号路的交通造成严重影响。实际生产中集中运输阳极板期间，经常使用隔离装置将9号路局部封闭，这样优先保证了阳极板运输的顺畅、高效，同时也避免了运输交叉产生的安全隐患。

铜熔炼渣的运输，属于高温危险货物运输，采用专用道路渣罐车运输。

二氧化硫烟气的输送，采用气体管道运输；硫酸的输送，属于腐蚀性液体运输，采用防腐蚀的液体管道运输；电解铜成品的运输，运距稍远，采用道路平板车运输+叉车装卸的方式。

5 铜熔炼渣的运输

运输方式：铜熔炼渣从熔炼主厂房运送至渣缓冷场，在运输过程中仍是熔融状态，属于高温危险货物运输，传统上一般采用铁路渣罐车运输，近年来，随着道路渣罐车技术的发展，道路渣罐车的热渣运输在国内铜冶炼厂得到极大的应用和推广，道路渣罐车相对铁路渣罐车运输具有初期投资省、用地面积小、装卸作业简单、灵活性强的优点。因此本项目铜熔炼渣采用道路渣罐车的运输方式。

运输车辆：道路渣罐车是渣罐运输的专用车辆，本项目选用的车辆长×宽×高=11.8 m×4.8 m×4.65 m，自重60 t，额定总重130 t，最小转弯半径8.5 m。配合以12 m3的渣罐，每罐铜熔炼渣重约30 t。铜熔炼渣运输量约120万 t/a，一般240 t/h，最大270 t/h，平均运距330 m，车辆往返一次约13～15 min(含装卸作业时间)，由此计算运输次数8～9次/h，正常生产中需要2辆渣罐车同时作业，此外还考虑一辆渣罐车检修备用，因此共配备3辆道路渣罐车。

运输道路：铜熔炼渣的运输有两个特点，一是属于高温危险货物的运输，车辆应按特定线路行驶；二是道路渣罐车的油耗大，运输成本高，应尽量缩短运输距离。

在总体规划中，将渣缓冷场布置在铜熔炼厂房的北侧，间距约120 m，设置了渣罐车的专用道路，专用道路和熔炼厂房的出口直线对接，运输距离最短；同时为保证运输安全，道路两侧及渣包车的作业区域全部用护栏封闭。

本项目中渣包车专用道路设计为重型钢筋混凝土路面，双车道路面宽16 m，道路纵坡≯3%，道路中心转弯半径15 m。

道路交叉：渣包车专用道路和基地12号路有一处交叉，如果采用平交路口，会存在两个问题：一、渣包车平均每3 min穿越一次12号路，而12号路是基地的主干路，承担基地主要人流和部分物流的运输任务，交通量较大，交叉运输的相互干扰较多；二、道路渣包车在侧向存在很大的视线盲区，而且装载的是高温液体，在运输过程中可能出现喷溅现象，可能对周围设施造成损坏，因此平交路口存在很大的安全隐患。即使设置交通灯等安全装置，其实际作用也有限，主要是对道路车辆、行人的管理难度很大。

如果采用立交方案，虽然增加投资约800万元，但是可以彻底解决线路交叉带来的安全隐患，保证两条路长期通行顺畅。

经多次论证比较，本项目渣包车专用道路和12号路的交叉处采用了立交方案，该方案优先保证道路渣包车的运输顺畅，将12号路从渣包车专用道路的上方通过。

降雨对渣包车运输的影响：项目所在地区降雨量很大，降雨经常会导致铜熔炼渣的高温熔体发生“放炮”现象，为避免事故发生，在熔炼厂房出口附近设置遮雨棚，雨天时渣包临时存放在这里，待铜熔炼渣表面结成硬壳后再运输。

6 铁路装卸线的布置

铁路运输量约268万t/a，其中运入货物是铜精矿、烟煤；运出货物是铜渣尾矿、电解铜、镍铁成品、硫酸。这些货物分别来自6个不同的功能分区。传统的铁路设计,一般将铁路线路直接通至各功能分区，货物在各分区直接装铁路，没有转运环节，可以充分发挥铁路运输成本低的优势。铁路线路布置(示意)如图3所示。

但是图3中的铁路线路布置过于分散，会对基地总体规划产生不利影响，主要表现在：

a、铁路线路对场地造成切割，不利于总体规划的紧凑布置，不利于企业生产的组织和管理；

b、受铁路线路分隔场地的影响，以及线路转弯处产生难以利用的扇形场地，导致项目用地面积增加，土地利用率降低。

c、铁路和道路产生多处交叉，不可避免地相互影响，降低运输效率，而且存在交通安全的隐患。

图3 铁路直通功能分区的线路布置图(示意)

从现代企业的发展来看，随着企业生产规模扩大和运输量的巨幅增加，铁路线路分隔场地带来的弊端日趋严重并被逐步认识，随着各种自动化和无轨运输方式的发展，企业内部铁路线路呈现明显减少的趋势。在本项目中，采取以下措施优化铁路线路布置(详见图2)：

a、货物的装卸线尽量靠近铁路站场并平行布置，一方面方便铁路生产的组织，缩短铁路连接线的长度，另一方面避免了铁路线的分散布置，有效减少了铁路和道路、人流的交叉。

b、在基地北部的铁路站场设一座翻车机，由铁路运入的铜精矿、烟煤，经翻车机卸下并转载于一条运矿胶带上，胶带沿5号路布置，将铜精矿、煤分别送至基地南部的储仓。

c、在总体规划中，镍铁和渣选矿分区位于铁路站场南面，将镍熔炼厂房、渣过滤厂房临靠铁路站场南侧布置，铁路线直通厂房内。

d、将铜成品库、硫酸库从铜电解、制酸分区分离，布置在铁路站场的南侧，装车线靠近铁路站场并平行布置。

7 结语

企业运输方案，是总体规划的重要组成部分，对于大型工业基地而言，由于涉及多个项目，其运输物料种类多，运输量大，运输方式多样，运输线路的布置复杂。在运输方案的设计过程中面对问题繁多复杂。因此在项目总体规划中，更要加强运输方案的研究和论证，为物料运输的顺畅、短捷创造条件，特别是要尽量避免物料折返运输、运输线路交叉干扰，从而降低运输成本，提高企业经济效益。

[1] 廖祖裔等.工业建筑总平面设计[M].北京：中国建筑工业出版社，1982.

[2] 沈志云等.交通运输工程学[M].北京：人民交通出版社，2003.

[3] 中国冶金建设协会.工业企业总平面设计规范[M].北京：中国计划出版社，2012.

Applicationoftransportationanalysisingeneralplanningofanonferrous-metalindustrialbase

GAO Xiao-jun

The general planning of a large nonferrous-metal industrial base covers several sub-projects, featuring with various types of materials, large traffic volume, varied methods & complex transport lines. In the course of general planning design, the designers starts with transportation analysis, then studies and discusses carefully the transportation plan of the main materials to provide guidance for general planning.

nonferrous-metal industrial base; general planning; transportation analysis

TF08

B

1672-6103(2017)06-0052-06

高晓军(1968—)， 男， 河北井陉人， 工学学士， 高级工程师， 从事总图设计与运输专业的设计工作。

2017-07-26