廣西大廠礦區(qū)選礦廠廠房鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用及前景

蒙華清

（廣西華錫集團(tuán)股份有限公司再生資源分公司，廣西 南丹 547205）

廣西大廠礦區(qū)選礦廠廠房鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用及前景

蒙華清

（廣西華錫集團(tuán)股份有限公司再生資源分公司，廣西 南丹 547205）

隨著國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展走向成熟，使用范圍廣，大廠礦區(qū)選礦廠房結(jié)構(gòu)將逐漸由單一的全封閉混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展到多樣化的鋼結(jié)構(gòu)，其發(fā)展?jié)摿薮螅熬皬V闊，將覆蓋整個大廠。

選礦廠；廠房；鋼結(jié)構(gòu)；潛力；前景；可觀

廣西南丹大廠鎮(zhèn)境內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，尤其錫礦最為豐富，被譽為“中國錫都”。此外，銻礦資源全國第一；鉛、鋅保有儲量在全國名列前茅；銦保有儲量獨占世界鰲頭；金、銀、鎢等稀有金屬的儲量也頗為可觀。依附這一獨特的礦產(chǎn)資源優(yōu)勢，大廠鎮(zhèn)境內(nèi)形成了以采、選、冶為龍頭。本世紀(jì)50年代，相繼涌現(xiàn)出長坡選礦廠、巴里選礦廠和砂坪選礦廠等三個大中型選礦廠，其廠房結(jié)構(gòu)都是采用單一的全封閉混凝土結(jié)構(gòu)。隨著國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展走向成熟，使用方便、范圍廣，近期修整、改造和新建的選礦廠廠房大都采用了鋼結(jié)構(gòu)。本文將從環(huán)境地理條件、交通狀況、鋼材料及鋼結(jié)構(gòu)使用、廠房的投資和鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)勢等方面對大廠鎮(zhèn)礦區(qū)選礦廠鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用及前景進(jìn)行闡述與分析。

1 環(huán)境地理條件

1.1氣候條件

大廠礦區(qū)屬中低山地形，海拔標(biāo)高710～1008m，相對高差一般為100～150m左右，最大298m。屬亞熱帶氣候區(qū)，年平均氣溫17℃，雨量充沛，年降雨量1200～1500mm，每年5～9月份為雨季。氣候多樣，地區(qū)差異和垂直差異明顯，具有高原山區(qū)的氣候特點和變化規(guī)律。其特點是氣溫低、雨量多、光照少、南北氣候差異很大，干旱、冰雹、低溫、霜凍等災(zāi)害性天氣出現(xiàn)頻繁，局部地區(qū)風(fēng)、澇災(zāi)害也常有出現(xiàn)。總的說是冬寒冷、夏溫?zé)幔呵餂鏊ù号t、秋冷早），霜期較短。

1.2生產(chǎn)環(huán)境

選礦廠大多都是濕式選礦，生產(chǎn)現(xiàn)場濕氣重、水分高，鋼結(jié)構(gòu)在水的作用下容易被腐蝕。加上選礦廠生產(chǎn)中使用大量的浮選藥劑，如硫酸銅、硫酸、黃藥等。這些浮選藥劑大都是具有腐蝕性，與鋼材接觸會發(fā)生各種化學(xué)反應(yīng)，從而加快了鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕速度，影響鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命。

雖然大廠礦區(qū)氣候條件、生產(chǎn)環(huán)境較為惡劣，影響使用壽命和廠房的服務(wù)年限，但是隨著防腐技術(shù)發(fā)展，可以根據(jù)環(huán)境不同，采用不同的防腐措施，從而達(dá)到延長鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命和廠房的服務(wù)年限的目的。

2 交通狀況

南丹縣位于西南公路 210國道和黔桂鐵路交叉點上，西南出海大通道成都—重慶—貴陽—南寧—柳州—北海二級公路貫城而過；國家重點工程龍灘水電站的前期工程南丹—天峨二級公路也已建成。

大廠礦區(qū)北至南丹縣城45km，東至河池市86km，均有三級以上公路相通；礦區(qū)內(nèi)的選礦廠已建混凝土公路與大廠鎮(zhèn)相通。

廣西南丹大廠礦區(qū)交通運輸十分便利，便于各種鋼材的運輸。在建造廠房時，從外地購買的各種鋼材都能及時到位，不影響施工速度和工期。

圖1　大廠礦區(qū)地理位置圖

3 鋼材料及鋼結(jié)構(gòu)使用

3.1鋼材料的歷史發(fā)展

鋼鐵材料的產(chǎn)生歷史悠久，可以追溯到4000年前。當(dāng)代的鋼鐵材料的內(nèi)涵與3500年前的鋼鐵材料相比已經(jīng)發(fā)生了根本性的變化，與19世紀(jì)后期以Bessemer煉鋼技術(shù)為代表的近代鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)所生產(chǎn)的鋼鐵材料相比也發(fā)生了顯著的變化。在歐洲，目前汽車上應(yīng)用的鋼鐵材料80%均為近10年來所研制開發(fā)生產(chǎn)的新型鋼鐵材料（工業(yè)化國家的汽車行業(yè)是鋼鐵材料的主要用戶）。同時，正由于鋼鐵材料屬于傳統(tǒng)材料，處于工業(yè)化發(fā)展階段的國家將由于發(fā)展需要而不斷建設(shè)投產(chǎn)形成新的生產(chǎn)能力，而處于后工業(yè)化社會的鋼鐵發(fā)達(dá)國家的過剩生產(chǎn)能力也希望繼續(xù)發(fā)揮作用，因而在鋼鐵材料的生產(chǎn)質(zhì)量和技術(shù)性能方面的競爭將非常激烈，因此，鋼鐵材料的高技術(shù)化是其市場競爭和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的必然發(fā)展趨勢。

此外，目前國內(nèi)生產(chǎn)使用的多數(shù)鋼鐵材料的使用性能和技術(shù)指標(biāo)均有了進(jìn)一步提高，絕大多數(shù)鋼鐵材料的潔凈度和均勻度有所提高。新世紀(jì)的高層建筑、深層地下和海洋設(shè)施、大跨度重載橋梁、輕型節(jié)能汽車、石油開采和長距離油氣輸送管線、大型儲存容器、工程機械、精密儀器、船舶艦艇、航空航天設(shè)備、兵器裝備、高速鐵路、核工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備、水電和火電能源設(shè)施等領(lǐng)域都大范圍使用鋼材料。

3.2我國現(xiàn)有鋼材料

鋼是由生鐵經(jīng)過冶煉、鑄錠、軋制、熱處理等工藝過程生產(chǎn)而成的。鋼材的種類繁多，為便于選用，常從不同角度加以分類，如：（1）按冶煉時脫氧程度不同分類可分為：沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼；（2）按化學(xué)成分分類可分為：碳素鋼和合金鋼；（3）按有害雜質(zhì)含量分類可分為：普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高優(yōu)質(zhì)鋼和特級優(yōu)質(zhì)鋼；（4）按用途分類可分為：結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊鋼。說明鋼材種類繁多，在建造廠房時根據(jù)自身情況可以多向選擇，能夠滿足廠房設(shè)計要求和經(jīng)濟(jì)要求，讓我們的錢財充分發(fā)揮出最大的作用，少花冤枉錢，少“張冠李戴”。

3.3鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展情況

3.3.1鋼結(jié)構(gòu)在國外的發(fā)展

目前，發(fā)達(dá)國家鋼結(jié)構(gòu)建筑呈現(xiàn)出用途廣泛和用鋼量大的特點，鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性已經(jīng)從先進(jìn)國家的實際應(yīng)用中得到肯定。鋼結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于高層、超高層建筑，大跨度和大空間建筑，量大面廣的中小型工業(yè)、商業(yè)、社區(qū)、文教衛(wèi)生等建筑，以及大部分的低層非居住型建筑中。在歐洲、美洲、日本、臺灣等地，廠房興建全部采用鋼結(jié)構(gòu)。在美國，大約70%的非民居和兩層及以下的建筑，均采用輕鋼架體系。鋼結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用，拉動了建筑用鋼量的不斷增長。在美國、日本等發(fā)達(dá)國家，鋼結(jié)構(gòu)用鋼量已占到鋼產(chǎn)量的 30%以上，鋼結(jié)構(gòu)建筑面積占總建筑面積約40%以上。

3.3.2鋼結(jié)構(gòu)在國內(nèi)的發(fā)展

在鋼鐵、船舶制造，高鐵建設(shè)中，我國已躍居世界第一，正在努力向鋼結(jié)構(gòu)第一大國前行。 改革開放30多年來，我國經(jīng)濟(jì)取得飛速發(fā)展，我國已經(jīng)成為一個經(jīng)濟(jì)大國，將向經(jīng)濟(jì)強國邁進(jìn)。未來我們的國家、我們的企業(yè)在發(fā)展過程中，將面臨更大的挑戰(zhàn)。企業(yè)在擴(kuò)張規(guī)模的同時，更要注重提升控制力和核心技術(shù)創(chuàng)新能力。更應(yīng)當(dāng)注重堅持以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，拓展視野，進(jìn)而推動中國鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)持續(xù)、健康、快速地發(fā)展。

3.4鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用案例

隨著鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展，國內(nèi)外各種領(lǐng)域都使用了鋼結(jié)構(gòu)，尤其是房屋、道路和工業(yè)廠房的應(yīng)用已相當(dāng)成熟。

3.4.1國外鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用案例

如日本千葉縣43 層、高180M的NEC大樓，該建筑內(nèi)部布置大開口和大空間庭院，其巨型結(jié)構(gòu)是由四根巨型結(jié)構(gòu)柱和四個巨型的空間桁架梁組成的巨型空間桁架體系。

如德國法蘭克福 1997年建成的商業(yè)銀行新大樓，63298.74M，也是歐洲最高的一棟超高層建筑。該建筑平面為邊長60M的等邊三角形，其結(jié)構(gòu)體系是以三角形頂點的三個立框筒為“巨型柱”，通過八層樓高的鋼框架為“巨型梁”連接而圍成的巨型筒體系，具有極好的整體效應(yīng)和抗推剛度，其中“巨響梁”產(chǎn)生了巨大的“螺旋箍”效應(yīng)。

如世界上最大的室內(nèi)體育館是美國1996年奧運會的主體育館棗亞特蘭大體育館（擬橢圓形平面，186M×235M），采用的是張拉整體體系的屋蓋，主要由索、桿、膜組成，是當(dāng)今最有發(fā)展前途的一種新型空間結(jié)構(gòu)。

3.4.2國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用案例

我國自1949年全國解放后，鋼結(jié)構(gòu)就在大跨重型工業(yè)廠房、大型公共建筑和高聳結(jié)構(gòu)中得到了應(yīng)用。尤其是近20年來，鋼結(jié)構(gòu)更加廣泛應(yīng)用于土木工程的公共建筑中，比如沈陽桃仙國際機場屋蓋，北京天文館新館工程等，我國目前不僅能生產(chǎn)各種類型的建筑鋼材，同時鋼材生產(chǎn)的新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品日益也增多，如彩鋼壓型板、彩鋼復(fù)合板、彩鋼扣板、拱形廠房及彩鋼制品等的生產(chǎn)，使建筑結(jié)構(gòu)充滿現(xiàn)代化時代氣息，實際證明鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國更具有廣闊的發(fā)展前景。

我國80年代建成的11幢高層建筑鋼結(jié)構(gòu)最高為208米；90年代以來正在建造或設(shè)計的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)共約72幢，最高的達(dá)420米（已建）和460米（設(shè)計）。

最近在大連興建的高度 200米高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)洋大廈鋼結(jié)構(gòu)，設(shè)計、制造、安裝和材料全部是由國內(nèi)承擔(dān)和供應(yīng)的。

3.4.3大廠選礦廠廠房鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用案例

隨著鋼結(jié)構(gòu)的技術(shù)成熟和廣泛應(yīng)用，大廠礦區(qū)的選礦廠廠房也采用鋼結(jié)構(gòu)。如廣西華錫集團(tuán)再生資源分公司2013年新實施的“巴里和長坡尾礦分選分送工程”和“銅坑井下雜礦回收流程工程”，廠房都采用了全鋼結(jié)構(gòu)形式。

4 選礦廠廠房占總投資比例對比（混凝土與鋼結(jié)構(gòu)）

國家工業(yè)時期，選礦廠設(shè)計照搬前蘇聯(lián)建廠模式，將將所有選礦設(shè)備框起來，出現(xiàn)“深基重蓋，肥梁胖柱”，選礦廠廠房在選廠建設(shè)投資中占有相當(dāng)大的比例，據(jù)統(tǒng)計，當(dāng)時有的已占50%以上，最少的也有30%左右，見表1。

表1　20世紀(jì)90年代前中國選礦廠土建占選廠總投資比例

最近在某地建設(shè)1座600t/d規(guī)模的尾礦在回收金屬的選礦廠，在吸取前人和現(xiàn)代選礦廠建設(shè)理念的基礎(chǔ)上，選廠廠房采用全鋼結(jié)構(gòu)，其所占投資比例僅為5%。2013年大廠礦區(qū)廣西華錫集團(tuán)再生資源分公司新實施的“巴里和長坡尾礦分選分送工程”和“銅坑井下雜礦回收流程工程”，廠房都是采用全鋼結(jié)構(gòu)形式，占投資總額為3%。說明選礦廠廠房采用鋼結(jié)構(gòu)大大降低了土建建設(shè)成本。

5 鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢明顯

鋼結(jié)構(gòu)在當(dāng)近建筑業(yè)中的占重要地位，是由鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢所必然形成的。鋼結(jié)構(gòu)建筑呈現(xiàn)5大優(yōu)勢：

（1）質(zhì)量好。鋼管混凝土柱子充分合理利用了鋼和混凝土的料特性，提高相應(yīng)的強度來縮小截面，其抗壓、抗側(cè)彎強度，均比混凝土柱高1.5倍，大大增加了抗強震的能力；克服了傳統(tǒng)建筑中的“肥梁胖柱”的弊病，增大了有效空間。

（2）造價低。由于鋼包混凝土的共同作用與互補優(yōu)勢，梁柱的斷面可以縮小 50%以上，因此，輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的用鋼量比混凝土結(jié)構(gòu)的用鋼量下降15%左右，混凝土減少50%，人工費用下降75%，運費下降75%，基礎(chǔ)處理費下降20%～30%。雖然輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)采用的合金鋼的價格要比普通鋼高，復(fù)合墻體的價格要比砌體墻高得多，但這些造價與降價的費用相抵，總體投資還是比傳統(tǒng)鋼筋混凝土體系下降5%～15%。

（3）自重輕。采用輕質(zhì)的各種材料，組成高強、防火、防水、絕熱、隔音、節(jié)能的復(fù)合墻體，替代傳統(tǒng)的粘土磚和其它笨重的砌體材料。采用輕型鋼結(jié)構(gòu)體系，混凝上用量可降低50%，房屋整體重量比混凝土建筑重量下降75%。

（4）施工周期短。采用輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)體系，不需要現(xiàn)場綁扎鋼筋，不需要制作模板，樓板現(xiàn)澆混凝土?xí)r，不需要臨時支撐，這樣，可以大大地加快施工現(xiàn)場的拼裝速度。因此，輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)體系的建設(shè)周期，可以比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式縮短 50%～75%，可以大大縮短投資資金的占用周期，提高資金的使用效率。

（5）可再利用。鋼結(jié)構(gòu)及其配套技術(shù)的相應(yīng)部件，絕大部分可以工廠化制作，實現(xiàn)產(chǎn)品化。鋼結(jié)構(gòu)住宅的材料，具有可再生利用性、可改造性。

隨著鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的成熟和使用范圍廣泛，大廠礦區(qū)選礦廠廠房鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用是必然，只是時間而已。如果能在防腐措施加以保護(hù)和研究，鋼結(jié)構(gòu)在大廠礦區(qū)的應(yīng)用和發(fā)展?jié)摿薮螅熬皬V闊。加上隨著老混凝土廠房的老化和使用年限的限制，大廠選礦廠的舊廠房將不斷整修更新，為鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展提供更多的機會，鋼結(jié)構(gòu)取代混凝土結(jié)構(gòu)的新局面即在眼前。

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[8] 張鳳生.再生資源分公司銅坑井下雜礦回收工程可行性研究報告[R].河池:華錫設(shè)計院,2013.

Guangxi Dachang ore dressing plant of steel structure application and prospect

with the development of steel structure technology at home and abroad to mature, the use of a wide range of Dachang ore dressing plant, the structure will be gradually by the steel structure to the development of diversified fully enclosed concrete structure of a single, its development potential, prospects, will cover the whole of Dachang.

Mineral processing factory; workshop; steel structure, potential; prospects; considerable

TD92

A

1008-1151(2015)09-0044-03

2015-08-12

蒙華清（1986－），男，廣西環(huán)江人，供職于廣西華錫集團(tuán)股份有限公司再生資源分公司，從事技術(shù)管理工作。