某高山地区大型矿山选矿厂的厂址选择

高晓军

(中国恩菲工程技术有限公司， 北京 100038)

1 前言

选矿厂厂址选择，就是企业对用于工程建设的厂址进行多方案的比较论证，选出投资省、建设快、运营费用低，具有最佳经济效益、环境效益、社会效益的场地位置。

选矿厂厂址选择是一项综合性很强的工作，除了满足当地规划、用地面积、地形、工程地质的基本要求外，也要考虑物料运输、外部交通、供水、供电、环境保护、企业协作等因素，更要关注厂址的经济性，同时厂址还要避开不适宜建厂的地段。

对于高山地区的大型选矿厂，由于沟谷狭窄、地形陡峭，一般很难找到适宜建设的大面积场地，而且在高山地区建厂往往也意味着巨大的土石方工程量、高昂的建设投资和较高的运输成本，同时还要尽量避免滑坡、垮塌、泥石流、山洪等工程风险，因此在高山地区选择厂址是有一定难度的，也是在工程设计中需要重点关注的一项内容。

对于一座大型露天矿山，选矿厂只是其中的一个组成部分，除了露天采矿场、选矿厂外，露天矿山一般还有粗碎站、采矿工业场地、排土场、炸药库、尾矿库等工业场地，各工业场地之间存在着有机的联系，它们一起协同作业，完成整个矿山的生产任务，各场地的相互位置和联系共同构成了矿山的总体布置。矿山总体布置往往决定着矿山的总体生产、物料流程，其合理性对矿山长期生产的经济效益以及企业的后续发展起到非常重要的作用。

选矿厂承担着将矿石加工成精矿的任务，是矿山总体生产流程的重要环节，也是矿山总体布置的重要组成部分，在进行选矿厂厂址选择的同时，也要关注其上下游生产设施的布置和相关物料的运输方案，以保证矿山总体布置的经济合理。

2 项目概况

某大型铜金属矿山，是一座露天采矿+选矿的工程项目，日处理矿石6万t/d，主产品为铜精矿。矿区的场地组成包括露天采矿场、排土场、采矿工业场地、炸药库、粗碎站、选矿厂、尾矿库、居住区、水源地、防排洪设施等。

矿区地处高山地区，山势雄伟，地形陡峻，悬崖峭壁多见，沟谷切割强烈，矿区海拔标高600～1 900m，山坡地形坡度多在40°以上。

露天采矿场根据矿体的赋存条件，建在南北走向的一条山谷的沟底，沟底北高南低，采场边界范围约2km2，地形标高905～1 250m，采场最深底标高530m。

采矿作业采用传统的电铲装载+矿用卡车运输的方式，剥离的废石由290t电动轮矿用卡车送排土场堆放，开采出的原矿由同样的矿用卡车送至粗碎站，破碎后的矿石通过胶带运输至选矿厂。

选矿厂产出的成品铜精矿通过道路运输外销，产出的尾矿通过管道输送至尾矿库。选矿厂日处理矿石6万t/d，厂区用地面积约2.5×105m2。

3 本项目的主要特点

(1) 矿山地处高山地区，地形陡峭，沟谷狭窄，厂址选择难度较大。

(2) 矿山的生产规模大，选矿厂用地面积大。

(3) 物料的运输量大，而且采场是位于沟底的凹陷型露天矿，矿石要重车上坡运输，运输费用高。

(4) 厂址选择对物料运输的影响大。

4 厂址选择的主要矛盾及解决方案

厂址选择是一项多厂址比较论证的工作，对于本项目选矿厂的厂址选择，应结合项目特点重点关注以下几个问题：①选矿厂的厂址方案；②在矿山总体布置中，选厂的相关联系；③矿石运输方案；④厂址的综合经济比较。

4.1 选矿厂的厂址方案

在场地条件许可的情况下，矿山项目为了尽可能减少矿石运输费用，通常将选矿厂靠近粗碎站、露天采场堑沟口布置。但是对于本项目而言，露天采场是位于沟底的凹陷型露天采场，堑沟口开口于沟底侧边，附近的沟谷狭窄、两侧山坡坡度>40°，不存在大面积适宜建设选矿厂的场地，因此在堑沟口附近布置选矿厂是不现实的，只能在更大的范围内选择厂址[1]。

通过对地形图的研究分析并多次现场勘探，初步确定了两个厂址方案。选厂厂址方案Ⅰ(选厂Ⅰ)位于露天采矿场西北约3.2km的近东西走向的山脊上，厂址和采场之间有山脊相隔，地势相对较平缓，地形标高990～1 030m。选厂厂址方案Ⅱ(选厂Ⅱ)位于露天采矿场西北约1.2km的山脊垭口处，地形相对起伏较大，地形标高1 200～1 270m。两方案的技术条件比较详见表1。

表1 两厂址初步技术条件比较表

由表1的技术条件比较看出，选厂Ⅰ标高比选厂Ⅱ低200m，土石方工程量少430万m3，场地可呈台阶式布置，有利于物料重力输送，可以减少选厂的输送设备投资和运输成本，而且厂址可用地面积和外部交通、供水、供电条件都较好，企业有发展余地。因此，单从选厂的建设条件来看，选厂Ⅰ较优。

4.2 选矿厂的相关联系

选矿厂承担着将矿石加工成精矿的任务，从矿区的总体布置来看，其上游的生产联系是与粗碎站(采场)之间的矿石运输，其下游的生产联系是与尾矿库之间的尾矿输送和尾矿回水。另外还要从职工生活方便的角度考虑和营地的联系。

从整个矿区的矿石运输来看，粗碎站到选矿厂的矿石胶带运输只是其中的一段运输，另一段矿石运输是采场内到粗碎站的矿用卡车运输，粗碎站处于两段运输的交接处，其所处位置的不同会对两段运输带来投资和运输成本的影响[2]。因此，粗碎站的厂址选择也是一项重要内容。

图1 厂址方案图

图1所示为厂址方案图。从采矿场和两个选厂的平面位置来看，粗碎站(粗碎站Ⅰ)宜布置在采场的西北侧，这样可使得粗碎站与选矿厂之间的矿石胶带(胶带Ⅰ、胶带Ⅱ)运输距离最短，胶带穿越山体，敷设在隧洞中。但是该粗碎站位于采场上游山谷一侧，场地标高为980m，相对比在采场下游布置粗碎站来说，采场内矿用卡车的矿石运输费用要增加很多。如果在采场下游布置粗碎站(粗碎站Ⅱ)，可布置在采场东南侧的下游山谷一侧，场地标高为900m，粗碎站Ⅱ相对于上游的粗碎站Ⅰ标高降低了80m，也就意味着，矿用卡车爬高减少80m，平均运距减少1km，这对于降低矿用卡车的运输费用非常有利，但是粗碎站Ⅱ和两个选厂之间有采矿场相隔，运矿胶带(胶带Ⅲ、胶带Ⅳ)需要绕过采场，增加了转运站和矿石胶带的运输距离。

综上所述，粗碎站厂址有两个方案，分别是位于采场上游的粗碎站Ⅰ和位于采场下游的粗碎站Ⅱ，而选矿厂也有两个方案，这样矿区的总体矿石运输方案将产生4个方案。

尾矿输送：在本项目中尾矿库的位置是确定的，它位于选厂Ⅰ北侧的山谷中，两个选厂的尾矿输送都可以实现矿浆自流，但是选厂Ⅰ的输送和回水管道较短；而选厂Ⅱ距尾矿库约2km，高差超过200m，矿浆自流的压力大，中间需设置减压措施，同时尾矿输送和回水管道长，回水高差大、能耗大。由此可见在尾矿输送方面，选厂Ⅰ明显优于选厂Ⅱ。

职工生活的便利性：矿区生活营地位于选厂Ⅰ的西面直距约1.0km，两者之间有进矿道路相连，道路距离约1.5km；而选厂Ⅱ直距西面的营地约3.5km，高差增加了200m，道路距离约8.3km。由此可见选厂Ⅰ与营地之间的道路短捷，职工上下班方便，因此在职工生活的便利性方面，选厂Ⅰ优于选厂Ⅱ。

4.3 矿石运输方案

在露天矿山的总体布置中，大宗物料的运输研究非常重要，这是因为在矿山的生产中，总是有大量的矿石、废石、尾矿需要输送，物料的运输费用在整个矿山的生产成本中占有相当大的比重[3]。

在露天矿山的生产中，由于矿用卡车运输具有极大的灵活性，因此采场内的矿石大多采用矿用卡车运输，但是矿用卡车的运输成本是很高的，特别是对于凹陷型露天矿，由于基本上都是重车上坡，卡车油耗很大，运输成本更高。对于一座新建矿山，一般在满足爆破安全规程的前提下尽量将粗碎站布置在采场堑沟口附近，以减少矿用卡车的运输距离，降低运输费用。有的服务年限较长、分期建设的矿山，后期的粗碎站直接布置在前期形成的采空区内，其目的也是要降低矿用卡车的运输费用。

从粗碎站到选矿厂之间的矿石运输往往采用运输能力大、运输成本低的胶带运输。 在本项目中由于山体的阻隔，部分胶带要敷设在隧洞中。

由于选矿厂和粗碎站各有两个厂址方案，矿区总体的矿石运输系统形成了A、B、C、D共4个方案，分别是：

方案A：选厂Ⅰ+胶带Ⅲ+粗碎站Ⅱ+矿用卡车

方案B：选厂Ⅰ+胶带Ⅰ+粗碎站Ⅰ+矿用卡车

方案C：选厂Ⅱ+胶带Ⅱ+粗碎站Ⅰ+矿用卡车

方案D：选厂Ⅱ+胶带Ⅳ+粗碎站Ⅱ+矿用卡车

4个方案的技术条件比较详见表2。

表2 矿石运输系统主要技术条件比较

需要说明的是方案A和方案D的胶带转运站是根据线路走向布置的；而方案C的转运站是一座接力转运站，在该方案中，选厂Ⅱ和粗碎站Ⅰ之间距离短、高差大，设计胶带坡度已接近极限坡度，同时受电机功率的制约，不能采用一条胶带运输，只能分为两段，而且由于地形坡度陡于胶带坡度，大部分胶带敷设在隧洞中。

从表2技术条件比较看出，每个方案都各有特点，优劣条件各不同，有的胶带高差大，但矿用卡车爬高小；有的胶带爬高小，但运距比较长，另外胶带隧洞的长度差别也很大。在这种情况下，方案的优劣比选需要通过定量的综合经济比较才能做出选择。

4.4 厂址方案的经济比较

针对4个方案，本项目从矿区总体经济性的角度出发，对选矿厂、粗碎站、运矿胶带、采矿设施、尾矿设施的总体可比建设投资和可比运营成本进行比较，采用费用限值法进行经济比较。厂址方案经济比较的结果见表3(具体数据略)。

表3 厂址方案经济比较表

根据优劣排序结果，推荐方案A，即选厂Ⅰ+运矿胶带Ⅲ+粗碎站Ⅱ。

5 结论

在高山地区进行厂址选择，研究和合理利用地形是一项重要的基础工作，也是一个难点，适宜的厂址不仅能大幅减少土石方工程量，避免工程风险，而且也能适应选矿的生产要求，但是仅关注厂址自身的建设条件是远远不够的，更应该关注厂址方案对矿山总体布置和总体经济性的影响，要使得整个矿山的经济效益最大化。

不同项目的厂址选择可能会面临不同的难题，在本项目中矿石运输方案的论证是一个主要矛盾，但是有的选矿厂的厂址选择，矿石运输简单，而尾矿库的位置和尾矿输送方案的论证是难点。在实际工作中，要具体项目具体分析，只要结合项目特点，抓住项目的主要矛盾，进行充分的多方案的技术经济比较，虽然高山地区的厂址选择比较困难，但也能得到合理的结果。