德兴铜矿三期工程的设计特点.pdf

2 0 0 1 年 1月 第 3 0眷第 1 期 有色矿山 Nc a l f e r r o M i n e s J a n． ， 2 0 01 vo l 3 0 No． 1 德 兴铜 矿三 期工 程 的设计 特 点 张 丽萍 北 京 有 色冶 金 设计 研 究 总院 ， 北京 1 0 0 0 3 8 【 关■调 ]三期工程 ； 工 程设计； 设计特点 【 摘墨 】从 露天 开 采 、 选矿 与 自动 控 { } j 、 节 能 、 环境 保护 和 资谭 综 合 回收 等 方 面 ． 总 结 德 兴 铜 矿三期工程设计的成功经验 ． 以及取得的经济效益和社会效益。 [ 中田分娄号】TD 2 1 2 [ 文献标识码 】B[ 文章缠号】1 0 0 2 - 8 9 5 1 2 0 0 1 0 1 0 0 5 5 0 3 De s i g n f e a t u r e o f p h a s e 1 ] I e n g i n e e r i n g i n De x i n g Co p p e r Mi n e ZHANG Li ． p i n g Be i j i n g C e n t r a l E gin e e r i n g ＆ Re s e a r c h I n s t i t u t e f o r No n - f e r r o u s Me t a l l u r g i c a l I n d u s t r i e s ， Be i j i n g 1 0 0 0 3 8 ，C h i n a Ke y wo r d s p h a s e 9 1 e n g i n e e r i n g ；e n g i n e e rin g d e s n ；d e s i g n f e a t u r e Ab s t r a c t Ba s e d O n t h e a n a l y s i s o f o p e n - p i t mi n i n g ， b e n e f i c i a t i o n ＆a u t o ma t i c c o n t t x l ， e n e r g y s a y ／ ri g ， en v i r o ml a en t p r o t e c t i o n a n d r e e 叫 r c e c o mp r e he n s i v e u t i l i z s t i o n，t h e s u c c e s s f u l a c h i e v e me nt o f p h a s e 9 1 e n g i n e e r i n g d e s i gn i n De x i ng C o p p e r M i n e ，a n d t h e i r e c o n o mi c a nd s o c i a l e f f e c t s a re s u mme d u p． 德 兴 铜 矿 三 期工 程 是 国 家 “ 七 五 ” 、 “ 八 五 ” 计划 的重点 项 目． 于 1 9 8 6年 1 1月开 工 ， 1 9 9 3 年全部建成。由北京 有色冶金设计研 究总院承担设计 。该设计 吸 收了国 内外有关 单 位的设计 和生产经验与 成果 ； 采用 了 8 0年 代世界水 平 的采 选工 艺 和设 备 ， 运 用 了 国 内 多项 新的科研 成果 ； 设计决 策慎重 ， 凡设计决 定都经多方案技术经济 比较， 推荐 的方案技 术可靠， 经济合理 ； 工艺技术有突破和创新． 在大规模露天开采、 选 矿与 自动控制 、 节能、 环境保护和资源综合回收等方面， 成果显著。 1 露天开采 三期工程露天开采新增 6万 t ／ d生产能 【 收稿 日期 】 2 0 0 0 1 1 0 6 【 作者怖介，张丽萍 1 9 6 2 一 ， 女， 山西祁县人 技术经济高级工程师， 从事工程设计工作。 力， 全矿需保证 9万 t ／ d出矿规模 。为减少 基建剥离量和平衡生产剥采 比， 剥离以陡帮 为 主 、 矿石 开 采 以缓 帮 为主进 行 组 合 台 阶开 采。露天矿 向新建大山选厂供矿 6 万 t ／ d ， 向 原 有泗洲一 、 二选 厂供 矿 3万 t ／ d 。采场破碎 后 的矿石 ， 由两条 长 1 2 5 5 m 宽 1 ． 4 m 的钢 绳 芯胶带输送机 运到 大 山选 厂， 由 5 ． 5 k m 窄轨 铁路送到洒溯选厂。废石运 输。 基建和生产 初 期采 用 1 5 4 t 汽车， 以后根 据需 要改 用汽 车 一 破碎站一胶带机一排土机联合作业。 1 ． 1 采用计算机田定矿体和管理生产 露天矿开 采设 计 中 ， 建 立 了德 兴铜 矿 矿 俸 模型 ， 按 照 地质 统 计 学 原理 和克 里 金 格 方法进行储量计算， 利用联合 圆锥“ 采矿” 技 术和椭圆数学模型， 圈定矿山开采的最佳境 界。在 实际生产中， 运用生产数据不断更新 模型 ， 完成 了德 兴铜 矿 1 9 9 0年 以来的年 采剥 维普资讯 有色矿山 2 0 0 1妊 计划 和 1 9 9 3年 到 开采终 了的全矿 长远规 划 ， 在增 加露天 矿 可采 矿 量和 减少 剥离 量 方 面 ， 取得 了 明显效 果 。 1 ． 2 采 用特大型采 运设备 露天矿开采采用 了世界上 8 O年代 的成 套特大型设备。 主要有 2 5 0 ram牙轮钻机、 1 2 t 装药 车 、 1 6 ． 8 m3电 铲 、 1 5 4 t电 动 轮 汽 车 和 7 0 0 HP推土机 等。 大 型设 备与 一 般设 备 当 时 国产设 备如 1 5 0 mm钻机 、 4 电铲 、 2 7 t 汽 车 相 比较 ， 前 者 的 作 业率 约高 一 倍， 设 备 效 率高 十倍， 作 业 成本 低 3 O％ ～5 O ％， 而 且 采 矿 生 产 主 动 。 1 ． 3 采 用大 型高效运 输系统 1 汽 车一 破 碎站一 斜 井 胶带 机 联 合 运 输 系统 大 山选厂 与采场被高 山阻 隔， 地形 复 杂， 然而矿 石运量大 、 高 差大， 经多方 案比较 ， 设 计在大 断面 斜 井 内安 装 2条 长 1 2 5 5 m、 宽 1 ． 4 m的钢绳 芯 胶 带机 运 输矿 石。该 系统 于 1 9 9 0年底和 1 9 9 4年 分 别投 入 使用 ， 已安全 、 正常生产多 年 ， - 无 论 在 装备 水 平还 是 自动 化 水平均达到 8 O年代末国际先进水平。 2 1 5 4 t汽 车 隧 道废 石 运 输 系统 三 期 工 程基建 剥离量 高达 4 4 0 0万 t ， 而 废 石场 被 两座山阻隔， 若采用盘山公路运输废石， 要绕 行 2 k m 左 右 ， 设 计 掘 2条 长 4 0 0 m、 断 面 8 6 m 的单 向公 路 隧 道， 直通废 石 场， 缩 短 运 距 1 ． 5 k m， 减 少汽 车 爬坡 高度 1 2 0 m， 提 高 了 汽 车运 输效率 ， 大 大 节 省 了运 输费 用 。该 系 统 于 1 9 9 0年 8月投 入 使 用。 运行 一直 正 常 。 节 约基建 费用 3 6 0 0万元， “ 八 五 期 间节约运 费 6 1 o o万元 。 3 大幅度提高窄轨铁路运输能力 为实 现全矿 9万 t ／ d规模 ， 对 原有 7 5 0 ram 轨 距 、 长 5 ． 5 k m 的窄轨 铁路 ， 采 取措 施， 全面 整 修， 使 其运输 能力 由原来 的 3 3 0万 t ／ a 1万 t ／ d 提高 到 9 9 0万 t ／ a 3万 t ／ d ， 满 足 了 洒 洲选 厂的供矿需求。省去新建另一条窄轨铁路， 节约投资 1 5 0 0万 元。 为 窄轨铁路 矿 山大 幅 度提 高运 输能 力探 出一条新路 。 1 ． 4 废石堆存充分考虑环保与资源回收要求 为配合细 菌 堆浸 回收 和 治理 含 铜 废 石 ， 设计 充分 考 虑 了 低 品位 含铜 废 石 的 堆授 要 求 ． 为 取 得 较 高 的 堆 浸 率，尽 可 能 将 含 铜 0． 1 ％--0． 3 ％的低 品位废 石与 含铜 0 ． 1 ％ 的废石及表土分类堆积． 在同一废石场内， 划 分三个 区域 。 其 中 两 个 排 废 石 、 堆 浸 轮 换 使 用， 另一个 专 门排 弃 含 铜 小 于 0． 1 ％ 的废 石 及表土分 类 堆积 。既 满 足 了岩 石 堆存 需要 ， 又为低 品位矿石 的堆浸 创造 了条 件。 2 选矿与 自动控 制 三期 工 程 新增 选 矿 处理 能力 6万 t ／ d 。 主选 厂设在 大 山村 ， 精 矿脱 水 设 在泗 洲庙 地 区。选 矿 采用“ 多碎少 磨” 的碎磨流 程和混合 一 分 离浮选 两段 选别 流 程 ， 井 使 用计 算机 集 散 系统 进行 自动控制 ， 整 体设 计 具 有 国际 先 进 水平 。 大 山选 厂 采 用 的 大 型设 备 有 2 ． 4 m 6 ． 1 m 8 f t x 2 0 f t 重 型 双 层 振 动 筛 、 D2． 1 m 7 f t 超 重 型 圆 锥 破 碎 机 、 05 ． 5 m x 8 ． 5 m 1 8 f t x2 8 f t 大型球 磨机 、 D6 6 0 mm 水力旋 流 器和 3 9 大 型浮选机 。 2． 1 采 用。 多碎少 囊” 碎囊工艺 此工 艺 主要 包 括 采 用 大破 碎 比高 能 破 碎机， 破碎产 品粒度 尽可 能 小 ， 且挤 满给 矿， 发 挥破碎 机最大作 用 ； 加强筛分 作业 ， 最大 限 度除去给料 中的细粒， 保证破碎机有用功率 发 挥 ； 采用破碎 机功率控 制系统 ， 使破 碎机始 终保 持满 负荷 状态 ； 采用大 型新结 梅球磨机 。 提高 系统处 理能 力 及设 备 运转 率 ， 也便 于 生 产管 理 ； 磨矿 回路 采用稳 定化 自动控 制系统 ， 使球磨机给料恒定， 按比例加水 ， 旋流器给矿 砂泵调 速， 控制 液 位， 磨矿 回路 稳定。该工 艺 于 1 9 9 0年 1 2月投 料成 功。 碎磨节能新工艺与普通常规碎磨流程相 比较， 其节能效果有 碎矿工艺单位安装功率 下降 4 3 ％， 电耗下降 2 4 ％； 磨矿给料粒度 由 1 2 ram下降 至 7 ram， 铜 球 消耗 下降 3 0 ％。 电 维普资讯 第 l期 张 丽萍 蒋 兴铜 矿 三 期工 程 的设 计 特 点 耗下降 1 0 ％； 三期工程每年可节省电费 1 1 0 0 万元 ， 钢 球 费 1 3 0 0万 元 。在 相 同 生 产 规 模 下， 设 备数量 少， 配 置紧凑 ． 占地 面积小 ， 自动 控制． 容易操作， 经济效益显著。 2 ． 2 碎磨过程 自动化 和盈产化 开发 应用计 算机 技 术， 首 次 实现 碎 矿过 程的 自动控制和监 视。 生产过 程具 有记录 、 显示 、 打印、 报警等功 能， 为科学 管理 提供可靠数 据 。硬件 系统 利用 P L C远 程功 能， 把 各车 间 配电室子站与集中控制室主机连接成完整的 控 制 系统 。碎 矿系 统设 备 局部 联锁 ， 关 键 设 备圆锥破碎机实行功率控制， 整个系统运转 率 提 高 5 ％ ～ l O％。 对 引进 的大 型球磨 机润 滑系统 的保护 装 置进行 国产 化 开发 ， 采 用 国产的 流 量 、 压 力 、 温度等一次元 件， 采用 P L C构成保护控制系 统 ， 国产 化 率 达 8 O ％。系 统 故 障 明 显 下 降 ， 故 障查找 、 排 除速度 显 著加快 ， 填 补 了国内 同 类 装置 设计生 产的 空 白。采 用国产化元器 件 及技 术， 可 替代进 口， 也 可在 出 口产 品中作 部 件成 套。 经 济及社 会效 益 明显。 2 ． 3 尾矿 库采用 中线法堆坝 新工艺 采 用上游 法 堆坝 设 计 需 建三个 尾 矿 库 ． 应用 尾矿库 中线 法 堆坝 新工 艺 的研 究与应 用 新 成果 ， 少 建 了两 个 尾矿 库， 按 拟 建 的西 源尾矿库基建费计． 可节省基建投资 1 亿元， 减少占地 3 ． 8 9 k m 2 ， 增加库容 0 ． 6 6亿 n ． 减 少附近 村庄移 民 1 5 0 0人 ； 将原二选 厂尾矿提 前送入 西源尾矿库 ， 取 消了 3号 尾矿库 ， 按 当 时价格计 算可 以节省投 资 2 0 0 0万元， 减少 占 地 1 2 0 0 亩 ； 避免了大山选厂尾矿在后期 的压 力输送和分级， 节约建设投资 3 0 0 0万元； 减 步中后期排渗工程费约 1 0 0 0万元 ； 以上合计 节约投 资 1 ． 6亿元 。 同 时． 由于 中线 法 堆坝 安 全性较高 ， 可加大 尾矿 坝的堆筑 高度 ． 解决 了尾矿库高 堆坝 问题 ， 可 少 占农 田和林地 ， 为 细粒 级尾矿 堆坝提供 了一条新途 径。 2 ． 4 选 厂厂房结构 及总平 面布置 新建选 厂工程规 模大 ， 地处 山区， 交 通运 输不 便， 施工 场地 狭 窄 ， 为加 速 建设 进 度 ， 提 高 建筑蘸工 的工 业化 水 平以及减少 建筑 材斟 的运输 量 ， 采 场及 大 山选 厂 的主 要工 业 厂房 采 用钢 结构 ， 外 墙采用 压型铝板 。 总平 面布置 采 用混 合 式 布 置， 具有 物辩 运输 流畅 、 布置 紧 凑 、 项 目集 中 、 占地 面 积少 等优点， 比大开挖 的平 基方案 总挖 方减少 3 7 0万 m3 ， 节省平基 投资约 3 0 0 0万元 。 3 其 它设施 3 ． 1 供电 采用节能 新技术 供 电 系 统设 计 采 用 2 2 0 k V 超 高 压 深 入 负荷中心， 减少编配 电环节， 一级 直接降为 6 k v ， 减少变压器和线路损耗 1 1 0 0 k W， 年节 电 7 8 5万 k w h ， 约 3 0 0万元 i 配 电 系统设 计 改 1 0 ／ 6 k v 两级配 电为 6 k V 一 级 配 电， 减 少 大型 球磨 机同步 电机 和 1 0 ／ 6 k v变 压器 及 配 电装 置 ． 节 约 投 资 1 9 0万 美 元 ； 大 胆 采 用 2 2 0 k V GI S s F 6 组合电器作为供电系统的主 体设备， 找到了不停电检测和补气方法， 保证 了系统的 可靠运 行 ， 减 少 了总 降压 变 电站 的 基本 电费 支 出； 国 内第 一 家采 用 3 5 k v 环 型 配电网络， 用 3 5 ／ 6 ． 3 k v的 2 5 0 0 k V A 移动变 电站 深 入 电 铲 、 钻 机 负 荷 中 心 ， 保 证 采 场 6 0 0 0 k I n 2 采剥工 作 面 内大型 移动设备 的 供 电 电压 质量 。 3 ． 2 环境 保护思路 新 德兴铜矿 的主要 污染源是 矿 山酸性 废水 和选 矿 厂、 尾矿 库 的 碱性 废 水。 三 期选 厂建 在 采场 北部 、 西 源尾 矿 库 的 上游 。 可使选 厂 尾矿 自班入库， 也使选厂偶然产生的各种废 水垒部排入西源尾矿库， 不会 因遇限、 压、 拉 电等情况而造成环境污染。西源尾矿库上游 还建有废石场， 它产生的酸性废水与库 中碱 性废水 自然 中和， 以废浩废， 不仅节省基建投 资， 减步废水 处理 费用 ， 而且环境 效益好 。按 二期工程废 水 处理 站建 设及 运 行成 本 计 算 ， 节约建设费用 1 0 0 0万元 以上， 年节约处理酸 下转 第 4 3两 维普资讯 第 1 期 张 志敏 锦屏磷矿中山主井罐笼辅助提升系统的改造 从 表 l可 以看 出 ， 优 化方 案对 现 有设 施 进行 了最大限度 的利用 。 5 优化 方案的经济效益 采用优化方 案 以 后 ， 产生 了明 显 的经 济 效益 。优化方 案的改造 费用 与常规方案 的改 造 费用 的 比较 见表 2 。 寰 2 改 遗 费 用比较 从 表 2中可 以看 出， 优 化 方 案 可 以 节省 改 造费用 3 5 ． 1 4万元 ， 此外 ， 优化 方案还 产生 了巨大 的 间接 经济效 益 。 由于节省 了 2个 月 的施工 工期 ， 使 矿 井 的停 产 时 间 减少 了两 个 月， 产生的间接经济效益至少为 1 0 0万元。 6 结论 中山主 井罐 笼辅 助提 升系统 通过使提 升 容器轻 型化 、 提 高钢 丝绳 的抗 拉 强度 ， 最大 限 度地利用 了原有 设备 及 设 备 基础 ， 大 大 降低 了提升 系统 改造 的 费用 ， 同时 也 大大 地缩 短 了施工 工期 ， 最 大 限度 地 减少 由于 系 统改 造 带来的间接经 济损失。该系统经过改造后， 已经运行 了 4年 ， 运行 效果 良好 。 目前 我 国很 多矿 山的浅部资 源 已经接 近 枯竭． 需要转 入 深 部 开采 。其提 升 系统 的 状 况或多或少地与锦屏磷矿有相似之处， 锦屏 磷 矿的这 种改造 方法 为其 它矿 山提 升 系统 的 改造提供 了一种可以借鉴的好方法。 [ 参考 文献 】 [ 1 ] ‘ 采矿设计 手册 编 要会． 矿 山机械卷 【 M] ． 北 京 中国建 筑 工 业 出版社 ， 1 9 8 8 ． 【 2 ] 金属 矿 山采矿设 备设计 [ M] ． 北 京 中国冶金 工业 出 版社 ， 1 9 7 7 ． 上接 第 5 7页 性废 水费用 3 6 0万元 以上 。 3 ． 3 含铜靡石综台回收和治理 露 天 开 采 边 界 品位 为 0 ． 3 ％， 境 界 内含 铜 0 ． 1 ％ ～0 ． 3 ％的古 铜废 石有 5 ． 1亿 t ， 含 铜金属近 X 2 0万 t ， 用传统选冶方法难 以经济 回收， 如果 与含铜 0 ． 1 ％ ～0 ． 3 ％的低 晶位 废 石 、 表 土一 起堆 积于废 石场 ， 在细 菌及雨水 的 作 用下 ， 将 产生大量 古重金属 离子 的酸性 水 ， 形成一大 污染 源 。设 计 运用 ‘ 细 菌堆 浸 回收 德兴铜 矿低品位 矿石 中铜 的研究 成 果 ， 用 矿 山 自然产 生的 酸 性水 作 授 出剂 ， 堆 浸含 铜废 石． 直接产出合格 电解铜。初期规模年产 电 铜 2 0 0 0 t ， 远期 年 产 电 铜 5 0 0 O t ， 年 需 酸 性 水 量 占平水年 废石场 酸性 废 水 总量 的 1 ／ 3 。 于 1 9 9 7年 1 1月生产 出第一批 电解 铜 。 细菌废石堆浸不但 消耗酸性废水， 而且 加快 了废 石 中金属 的 浸 出速 度 ， 缩短 了酸性 废 水的产 生年 限 。废 石 堆浸 工艺 投 资少 ， 建 设 工期短 ， 劳 动生 产 率高 ， 生 产 成本 低 ， 环保 效果好 。为我 国铜矿 山二 次资源 的开发利用 走 出一条 新路。 4 结柬语 德兴三 期工程设 计融汇 了国 内外众 多专 家学者的智 慧和 类 似 矿 山的 经 验教 训 ， 有 许 多设计创新与技术突破。这种德兴铜矿含铜 地质品位仅 为 0 ． 4 4 3 ％能 够大 规模经 济 开 采 。它使 我 国矿 山开发水平 向世界 先进行列 迈进了一大步， 也为以后我国矿 山开发技术 和 成套设备 的 出 口打 下 了坚 实基础 。 维普资讯