刚果（金）Deziwa 铜钴矿湿法冶炼工程总图设计

石 薇

（中国瑞林工程技术股份有限公司，江西南昌 330038）

刚果（金）是一个铜、钴矿资源丰富的国家，境内有世界上最大的铜、钴资源富集区。 相关资料显示，以科卢韦齐、 利卡西和卢本巴希等城市为中心的加丹加铜矿带的铜矿储量达55 000 kt（金属量），钴矿储量3 600 kt（金属量），拥有大量地表露头及浅埋品位高达2%以上的氧化铜钴矿石。

Deziwa 铜钴矿采矿权属范围33.05 km2，矿权内包括两个矿床，分别为主矿床和东矿床。品位较高的主矿床作为本次开采对象，东矿床作为延长矿山服务年限或扩大生产规模的备用资源。 Deziwa 铜钴矿是新建的采、选、冶联合工程，矿石年生产规模4 500 kt，服务年限为17 年。 露天开采的高位矿经破碎、搅浸、湿法冶金等工艺得出最终产品，低品位矿暂时堆存。 设计产能为年产阴极铜80 kt，氢氧化钴含钴9.3 kt（最大产能）。该工程总图设计包括厂址选择及总体布置、总平面及竖向布置、内外部运输等主要内容。

1 厂址选择及总体布置

铜钴矿工程涉及的范围广、物流量大、工艺复杂、工业场地众多，往往需要进行多个厂址方案的比较，方可确定最终的总体布置方案。

总体布置的指导思想和主要依据如下：1)充分利用现有的地形地貌等自然条件和现有公用设施进行布置，为工业生产创造有利条件，节省建设投资和生产成本；2）在满足生产需要前提下，尽量少占地，减少场地平基填挖方工程量，节约投资；3）尽可能减少矿岩运输距离，同时注意物流顺向，避免不必要的反向运输及二次搬运； 4）符合防火、防爆、安全、卫生、交通运输等有关规范规程及总图规范要求；5）满足各种防护距离的要求，从总体布局上为生产创造一个安全卫生环境，保护生态环境。

Deziwa 铜钴矿厂址内容主要有选冶工业场地、排土场、低品位矿堆场、尾矿库和炸药库的选址。 其可用地范围为矿权范围和租赁用地。 租赁用地为前期厂址选择时由于矿权范围内场地不够，后经业主与多方协调租赁使用的场地。 整个项目可用地面积约33.05 km2。 矿区北部有N39 公路和铁路穿过，矿区南部为卢阿拉巴河，矿区西侧为较密集的居民点，矿区东侧为Mutanda 矿。

矿床的位置及赋存条件决定了采场的位置，主矿体露天采场位于整个矿区的中部偏西， 东矿床露天采场位于主矿床东侧。 Deziwa 铜钴矿由于废石剥离和矿石运输量大，因此排土场、低品位堆场、选冶工业工业及采矿工业场地，应尽可能靠近露天采场布置，减少物料运输成本。考虑地形、工艺方案、物料运输及近远期规划等因素，将选冶工业场地布置于主矿体露天采场东南部一处地势平缓的场地上。 综合考虑各因素条件，认为该厂址为最优厂址：1）采矿工业场地为采场服务，应尽量靠近露天采场布置。该厂址在主矿体露天采场北部，距离近，原矿运输短，靠近矿石出入沟口，方便车辆加油、维修及对露天采场的管理。2）地形相对平缓，场地平整土方量及边坡防护工程量小，厂区布置紧凑。3）由于尾矿库占地面积大，受用地范围及其他因素限制，仅矿区南侧的租赁用地可作为尾矿库的选址。 因此该厂址距离尾矿库距离近，尾矿输送距离短。

除上述选址优势外，在选厂选址和进行总体布置时还需要充分考虑以下因素：1）考虑未来东露天矿体开采，选厂距离东露天矿体距离也应尽量靠近，缩短原矿运输距离，同时场地要相对宽阔，后期扩建空间较大。 2）考虑到后期东矿体的开发及低品位矿的利用，将低品位矿堆场布置于主矿体露天采场的东北部，作为临时堆场，后期低品位矿运走利用后该场地可作为东矿体前期排土场，在主矿体采场闭坑前使用。 3）主矿体由于废石量大，设计2 个排土场，东部排土场位于露天采场的东北部，紧邻低品位矿堆场东侧布置，西部排土场位于露天采场的西南部。4）炸药库的位置要保证与各工业场地有足够的安全间距,同时方便炸药运往采场。 综合比较之后，炸药库布置于东部排土场南侧的一处山包后，新建道路与运矿道路相接。 整个布置在遵循总体布置原则下，结合该项目的实际情况，兼顾近远期规划，物流顺畅短捷。 整个项目总体布置见图1。

图1 Deziwa 铜钴矿总体布置

2 总平面布置及竖向布置

总体布置方案确定后，在各工业场地的厂址范围内，综合考虑地形、工程地质、水文地质、生产工艺流程、内外运输等各个因素，确定各工业场地总平面布置。总平面布置遵循的基本原则如下：1）满足各场地之间交通便捷及场地内部工艺流程顺畅的要求，并为生产的管理便利创造条件；2）减少动力设施能量输送的损失，使设施布置接近负荷中心，动力运输距离经济合理；3）因地制宜，充分利用地形，为物料重力输送及场地防洪、排水创造良好条件；4）采用有效的运输方式，合理布置运输线路，使货流及人流线路短捷，作业方便。

Deziwa 铜钴矿选冶工业场地总平面布置方案要点如下：

1）针对工艺流程，确定物料运输方向、各车间之间的联系、车间对高差的要求、车间对地基承载力的要求等。 Deziwa 铜钴矿湿法冶炼工艺流程为开采出来的高品位矿石经过配矿、粗碎、SABC 流程（半自磨+顽石破碎+球磨）、浸前浓密、搅拌浸出、CCD 逆流洗涤等工艺得到搅拌浸出液，再经萃取、电积、萃余液除铁、沉钴、干燥等一系列工艺得到最终产品。因此，整个总平面布置尽量按照物料走向布置，避免物流折返。

2）充分利用自然地形，合理划分台阶，满足工艺对高差的要求，尽可能利用重力流运输物料；对地基承载力要求高的车间尽可能落于挖方地段。场地北部有1 处山包，可充分利用山包满足粗碎车间19.25 m的高差。 其余场地较为平缓，平均坡度约2.6%，从北至南逐渐降低。粗碎车间、中间矿堆，磨矿车间、搅拌浸出车间、逆流洗涤车间、高低铜富液池可顺地势高差采用台阶式由北至南依次布置。 整个选矿工段从粗碎车间至溶液池车间相对高差22.5 m。萃取车间、电积车间依次布置于高、低铜富液池南侧，搅拌浸出液输送距离近；溶液池区布置于萃取车间和电积车间东侧，便于车间之间溶液交换；钴生产系统布置于溶液池区北部，低铜萃余液泵送至中和出铁车间，经一段沉钴、二段沉钴、除镁车间、干燥压滤车间，得到最终成品。整个冶炼工段分三级台阶，相对高差8.3 m。主体车间布置完后，利用剩余地块合理地布置各辅助生产设施。

3）进行合理的功能分区，划分主次路网，梳理交通运输流。 “二横二竖”的主干路网和多条次干道将整个厂区划分成：选矿区域、冶炼区域、沉钴工段、仓库区、机修区域等多个区域，功能分区明显，物流顺畅。

综上，总平面布置既需要本着工艺流程顺畅、运输便捷、管理维修方便的原则，做到功能分区合理，同时还需要兼顾安全、消防、环保等要求，符合有关技术规程规范的要求，在此不做详细论述。选冶工业总平面布置图见图2。

图2 Deziwa 铜钴矿选冶炼工业场地总平面

3 内外部运输

1）外部运输。 外部运输主要有成品（阴极铜和粗制氢氧化钴）的运出和生产所需的生产材料、备品备件的运入。 年外部运输最大总量为543.1 kt/a。 其中，最大年运出总量为99.1 kt/a，最大年运入总量为444.0 kt/a。 根据当地的实际情况，大宗外部运输计划全部委托社会运能运输，小量零星货物由自有车辆运输。

2）内部运输。 内部运输主要有高品位矿石由露天采场通过汽车运输至配矿场；低品位矿石由露天采场通过汽车运至低品位矿堆场；废石由露天采场通过汽车运至排土场；生产所需的备品备件从综合仓库到车间、成品从车间到仓库等的运输，均采用自有车辆运输。 最大内部运输总量约27 000 kt/a。

3）内外部运输线路标准。 矿区北部的N39 公路是矿区与外部的主要交通要道，人员进出及物资运输均通过该道路完成。新建2 条进厂道路：东北道路与西南道路与该道路接通，确保厂区物资运输顺畅。东北道路作为矿石运输主要道路， 按露天矿山二级道路设计，路面宽度18 m，路面结构由上至下分别为3 cm 砂砾磨耗层、20 cm 厚泥结碎石面层、30 cm厚混铺块碎石基层、15 cm 未筛分碎石垫层、E0≥30 MPa 土基。西南道路作为人员及物料进出的主道路，按露天矿山二级道路设计，路面宽度12~18 m，路面结构由上至下分别为3 cm 砂砾磨耗层、20 cm 厚泥结碎石面层、20 cm 厚混铺块碎石基层、15 cm 未筛分碎石垫层、E0≥30 MPa 土基。 场内道路分为两种类型。 选冶工业场地至尾矿库、炸药库、配矿堆场等的道路，为节约成本，采用泥结碎石路面。 道路等级为露天矿山三级，路面宽度4～20 m 不等。 路面结构由上至下分别为3 cm 砂砾磨耗层、20 cm 厚泥结碎石面层、20 cm 厚混铺块碎石基层、15 cm 未筛分碎石垫层、E0≥30 MPa 土基。 选、冶工业场地和生活区内的道路采用沥青路面， 根据道路的不同功能分为主干道、次干道、支道、车间引道等，路面宽度由7 ～12 m 不等。 路面结构自上而下分别是：1.5 cm 沥青表面处置、30 cm 泥灰结碎砾石或级配碎砾石掺灰基层、20 cm 未筛分碎石下基层、15 cm 天然砂砾垫层、E0≥30 MPa 土基。

4 结语

总图设计是一个复杂性、 综合性的系统工程，特别是在项目前期，总图专业需要比其他专业先行一步，优先完成工程的初步选址和总图布置方案，在满足业主和当地政府有关部门的要求和规程规范的前提下，结合当地建设条件，贯彻合理布局、优化设计的基本原则，使单位土地面积上所产生的经济效益达到最大。