冶金矿山选矿厂模块化工艺设计研究.pdf

第 3 4卷 第 6期 有 色 冶 金 设 计 与 研 究 2 0 1 3年 1 2 月 冶金矿山选矿厂模块化工艺设计研究 胡坤琛． 李大浪 f 中国瑞林工程技术有限公司， 江西南 昌 3 3 0 0 3 1 1 [ 摘要] 根据选矿厂的工艺， 结合结构特点， 对选矿厂模块化工艺设计可行性、 必要性及优势进行 了探讨， 分析了选择三维设计软件作为模块化设计手段的优势， 以及三维模型设计完成后， 确定的模块切割基本原则。 [ 关键词] P A M； P l a n t s p a c e ； 选矿厂； 模块化设计 ； 三维设计 ； 模块切割 中图分类号 T D 9 2 8 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 4 4 3 4 5 2 0 1 3 0 6 0 0 7 2 0 3 Re s e a r c h o n M o d u l a r i z a t i o n P r o c e s s De s i g n o f M e t a l l u r g y a n d M i n e Co n c e n t r a t o r HU S h e n c h e n ． L I Da l a n g C h i n a N e ri n E n g i n e e ri n g C o ． ， L t d ． ， N a n c h a n g ， J i a n g x i 3 3 0 0 3 1 ， C h i n a Ab s t r a c t Ac c o r d i n g t o p r o e e s s a n d s t r u c t u r e c h a r a c t e ri s t i c s o f c o n c e n t r a t o r ，t h e p a p e r d i s c u s s e s f e a s i b i l i t y ，n e c e s s i t y a n d a d v a n t a g e o f c o n c e n t r a t o r mo d u l a r i z a t i o n p r o c e s s d e s i g n ，a n a l y z e s t h e a d v a n t a g e o f s e l e c t i n g 3 D d e s i g n s o ft a s mo d u l a r i z a t i o n d e s i g n t o o l ，me a n wh i l e ，a c c o r d i n g t o p r o c e s s a n d s t ruc t u r e c h a r a c t e ris t i c s o f c o n c e n t r a t o r ，t h e p a p e r d e t e r mi n e s b a s i c p rin c i p l e s o f mo d u l e c u t t i n g a f t e r c o mp l e t i o n o f 3 D mo d u l e d e s i g n ． Ke y wo r d s P AM； P l a n t s p a c e ； c o n c e n t r a t o r ； mo d u l a r i z a t i o n d e s i g n ； 3 D De s i g n ； mo d u l e c u t t i n g 1 选矿厂模块化建设模式概况 选矿厂设计是冶金矿 山建设中极其重要的关键 环节． 优选的设计方案对节约投资、 保证质量、 建成 投产后迅速达到设计规模、 取得经济效益都起着决定 性的作用。 过去矿 山建设一般采用现场建设模式。 即 设计、 现场平基及基础施工、 设备及厂房安装、 施工 收尾。 由于大多数选矿厂建设规模偏小 ， 且多处于山区 的边缘地区．交通相对便利。劳动力成本低． 现场建设 周期较长闼此传统的选矿厂设计模式可以满足上述 矿山建设的施工要求。 然而， 随着矿产资源开发利用 的深化， 原矿品位 日趋降低， 选矿厂生产规模不断增 大．新勘探出的矿床多出现在深远的山区、 沙漠及海 外。 这些矿区往往基础设施差、 气候不利，且受到劳动 力成本上升， 环保要求高， 及国外政治风险因素等的 影响。导致项 目建设周期过长， 建造成本高， 建设质量 难以控制。 因此， 传统的选矿厂现场建设模式已不能 满足新环境下矿山建设 的要求 。 针对矿山建设 的新 特点， 近年来逐 步兴起了一种模块化建设模式， 能较 好地解决上述问题 。 通常。 模块化建设模式包含几个大 的步骤， 即模 块化设计 、 现场平基及基础施工、 预组装模块 P r e A s s e m b l v Mo d u l 的异地建造 、 模块现场安装 、 施工 收尾。 其与传统设计最大的不同在于，设计环节采用 了模块化设计理念。 即将工厂按照一定 的工艺和结构 要求拆分成若干个具有特定功能的子模块 将这些子 模块按照设计要求在离岸港口的制造工厂进行预组 装。再通过海洋和陆地运输将全厂子模块运送到工程 所在地进行组合， 在完成管道连接、 结构固定和一些 辅助的工作量之后，构成一个完整的工厂，从而以最快 的速度投入试车和运行， 节省项目投资，缩短建设周 期『11 。 作为现代大型工程设计的方法之一， 模块化设 计已经从理念转变为较成熟的设计方法。 下文将争 f 对选 收稿 13 期 2 0 1 3 1 0 1 1 基金项 目 中国中冶重大科技专项项目冶金工程模块化建造技术，项 目 编号 0 0 1 2 0 1 2 0 0 5 。 作者简介 胡砷琛 1 9 8 2 一 ， 男，工程师， 主要从事矿物加工工程专业设计与研究工作。 第 6期 冶金矿 山选矿厂模块化工艺设计研究 ． 7 3． 矿厂的工艺特点重点对选矿厂模块化设计进行浅析。 2 模块化设计手段 2 ． 1 三维设计趋势 精确设计、 精确建造是工程项目 顺利建成并经济 可靠运行的基础。 从工程角度看．选矿厂是建筑结构、 管道、 电气、 设备等大量元素的集合， 所建设的项 目 不仅庞大。 而且还牵涉到诸多专业间的协作[2 - 3] 。 传统 的二维设计无法实时反映各元素间的实际位置。 更 不能进行各元素间的碰撞检查。 对于选矿厂模块化设 计来说 ， 二维设计无法保证模块的准确性， 待模块建 造完成并运输到现场后，一旦出现差错将会造成巨大 的损失， 因此寻求新的设计手段成为了当务之急。 随着三维设计软件的发展 工程项目采用全新的 协同三维设计模 式已成为工程咨询行业发 展的趋 势。三维工厂设计管理系统软件可高效地设计和管 理工厂的各专业元素， 凭借其实时的可视化模型、 精 确的尺寸控制、 多专业协同设计及碰撞检查等方面的 巨大优势， 能使模块化设计变得更加直观和精确可靠。 因此构建全厂的三维数字化模型是进行模块化设计 的必要手段 。 当前工 厂没汁行业的三维设计软件主要有 3 种系 统． 即英国A V E V A公司开发的 P D MS 、 美国I n t e r a p h 公司开发的P D S 基于 M i c r o s t a t i o n 和 S m a r t P l a n t 、 美 国 B e n t l e y公 司 的 P l a n t S p a c e 基 于 Mi c r o s t a t i o n 和 A u t o P L A N T 基于 A u t o C A D 。 本文所述的三维软件设 计平台是基于美国 B e n t l e y 公司的 P l a n t S p a c e 系统。 图 1 所示为某选矿厂三维模型。 图 1 某选矿厂三维模型 2 ． 2 三维设计软件的优势 采用三维设计软件进行设计具有以下优势 1 1 协 同设计。与传统二维设计不同，三维设计的组织方式 是服务器协同工作模式， 即所有专业的设计在同一个 服务器、 同一个模型空间内进行。 大大减少了设计过 程中的人为错误。 2 1 统一的数据中心。 三维设计的所 有数据是唯一 的。 并 由数据库 自动更新管理 ． 能保证 模型中的数据是唯一正确的。 3 1 碰撞干涉检查。 通过 建立三维模型， 能在项 目还没有建设时， 就已经在电 脑中形成了与真实工厂完全一致的模型。在模型中 可以自动检查各类设备、 结构、 管道的碰撞问题。 避 免工程损失。 4 切割成子模块。 从全厂的三维模型中 按照设计要求切割出不同的子模块， 并可在模型中进 行模拟切割和拼装，完全模拟真实的模块化安装过程。 只要模型正确， 就能保证模块化设计的准确性。 5 1 提高 业主管理水平。 通过三维工程设计 ， 业主可以得到完整 的工厂模型极 大地方便了今后的生产、 培训等管理。 通过三维设计软件的协同设计， 不仅能提高设计 效率， 提升设计质量， 还能缩短设计周期， 提高设计的 准确性，保证全厂模块安全地运输到工程现场． 并按照 设计要求进行准确的拼装 。 3 模块化切割原则 三维模型设计完成后’模块的拆分是一个非常复 杂的过程， 需要综合考虑模块的功能完整 、 结构稳定 、 运输可行以及尽可能减少现场再安装工作量。 当然， 在进行三维设计之时就可根据模块化切割原则合理 地布置设备、 钢构等部件 以便之后的模块化设计更 加顺利 。 选矿厂通常包括破碎车间、碎石堆场 、磨矿车 间、 浮选车间、 精矿浓密机、 尾矿浓密机 、 药剂制备储 存等区域翻 。 由于设备、 工艺配置差别较大元法有_个 统一的原则来拆分这些模型。 根据选矿厂的工艺和结 构特点， 确定 了模块切割的三个基本原则 1 3 2 艺完 整性原则。 在可能的情况下， 应尽量组成一个独立完 整的工艺单元进行运输， 以减少模块间的接口。且可 以对模块进行初步的调试。 2 1 结构稳定性原则。 所有 的模块必须安全地运抵现场． 这就需要 比正常的设计 考虑更多的结构稳定性问题， 比如加强厂房立柱、 平 台以及柱间支撑等。 因为除模块 自身的稳定性外，还 要考虑内陆运输和海上运输等额外的因素．在运输中 需要根据每个 块的特点提出加固方案。3 1紧凑运输 原则。 对于一些安装简单、 规则的通用设备_尽可能将它 们合并到一个模块来运输，而不管它处于什么区域。这 样均有利于减少全厂的模块数量， 降低运输成本[6 1。 在充分考虑上述原则的前提下。根据运输条件确 定的模块大小及重量上限进行模型拆分。总体 【 讲， 整 个选矿厂可分为六种类型的预组装模块 P A M 1 1 第