某高山地區大型礦山選礦廠的廠址選擇

高曉軍

(中國恩菲工程技術有限公司， 北京 100038)

1 前言

選礦廠廠址選擇，就是企業對用于工程建設的廠址進行多方案的比較論證，選出投資省、建設快、運營費用低，具有最佳經濟效益、環境效益、社會效益的場地位置。

選礦廠廠址選擇是一項綜合性很強的工作，除了滿足當地規劃、用地面積、地形、工程地質的基本要求外，也要考慮物料運輸、外部交通、供水、供電、環境保護、企業協作等因素，更要關注廠址的經濟性，同時廠址還要避開不適宜建廠的地段。

對于高山地區的大型選礦廠，由于溝谷狹窄、地形陡峭，一般很難找到適宜建設的大面積場地，而且在高山地區建廠往往也意味著巨大的土石方工程量、高昂的建設投資和較高的運輸成本，同時還要盡量避免滑坡、垮塌、泥石流、山洪等工程風險，因此在高山地區選擇廠址是有一定難度的，也是在工程設計中需要重點關注的一項內容。

對于一座大型露天礦山，選礦廠只是其中的一個組成部分，除了露天采礦場、選礦廠外，露天礦山一般還有粗碎站、采礦工業場地、排土場、炸藥庫、尾礦庫等工業場地，各工業場地之間存在著有機的聯系，它們一起協同作業，完成整個礦山的生產任務，各場地的相互位置和聯系共同構成了礦山的總體布置。礦山總體布置往往決定著礦山的總體生產、物料流程，其合理性對礦山長期生產的經濟效益以及企業的后續發展起到非常重要的作用。

選礦廠承擔著將礦石加工成精礦的任務，是礦山總體生產流程的重要環節，也是礦山總體布置的重要組成部分，在進行選礦廠廠址選擇的同時，也要關注其上下游生產設施的布置和相關物料的運輸方案，以保證礦山總體布置的經濟合理。

2 項目概況

某大型銅金屬礦山，是一座露天采礦+選礦的工程項目，日處理礦石6萬t/d，主產品為銅精礦。礦區的場地組成包括露天采礦場、排土場、采礦工業場地、炸藥庫、粗碎站、選礦廠、尾礦庫、居住區、水源地、防排洪設施等。

礦區地處高山地區，山勢雄偉，地形陡峻，懸崖峭壁多見，溝谷切割強烈，礦區海拔標高600～1 900m，山坡地形坡度多在40°以上。

露天采礦場根據礦體的賦存條件，建在南北走向的一條山谷的溝底，溝底北高南低，采場邊界范圍約2km2，地形標高905～1 250m，采場最深底標高530m。

采礦作業采用傳統的電鏟裝載+礦用卡車運輸的方式，剝離的廢石由290t電動輪礦用卡車送排土場堆放，開采出的原礦由同樣的礦用卡車送至粗碎站，破碎后的礦石通過膠帶運輸至選礦廠。

選礦廠產出的成品銅精礦通過道路運輸外銷，產出的尾礦通過管道輸送至尾礦庫。選礦廠日處理礦石6萬t/d，廠區用地面積約2.5×105m2。

3 本項目的主要特點

(1) 礦山地處高山地區，地形陡峭，溝谷狹窄，廠址選擇難度較大。

(2) 礦山的生產規模大，選礦廠用地面積大。

(3) 物料的運輸量大，而且采場是位于溝底的凹陷型露天礦，礦石要重車上坡運輸，運輸費用高。

(4) 廠址選擇對物料運輸的影響大。

4 廠址選擇的主要矛盾及解決方案

廠址選擇是一項多廠址比較論證的工作，對于本項目選礦廠的廠址選擇，應結合項目特點重點關注以下幾個問題：①選礦廠的廠址方案；②在礦山總體布置中，選廠的相關聯系；③礦石運輸方案；④廠址的綜合經濟比較。

4.1 選礦廠的廠址方案

在場地條件許可的情況下，礦山項目為了盡可能減少礦石運輸費用，通常將選礦廠靠近粗碎站、露天采場塹溝口布置。但是對于本項目而言，露天采場是位于溝底的凹陷型露天采場，塹溝口開口于溝底側邊，附近的溝谷狹窄、兩側山坡坡度>40°，不存在大面積適宜建設選礦廠的場地，因此在塹溝口附近布置選礦廠是不現實的，只能在更大的范圍內選擇廠址[1]。

通過對地形圖的研究分析并多次現場勘探，初步確定了兩個廠址方案。選廠廠址方案Ⅰ(選廠Ⅰ)位于露天采礦場西北約3.2km的近東西走向的山脊上，廠址和采場之間有山脊相隔，地勢相對較平緩，地形標高990～1 030m。選廠廠址方案Ⅱ(選廠Ⅱ)位于露天采礦場西北約1.2km的山脊埡口處，地形相對起伏較大，地形標高1 200～1 270m。兩方案的技術條件比較詳見表1。

表1 兩廠址初步技術條件比較表

由表1的技術條件比較看出，選廠Ⅰ標高比選廠Ⅱ低200m，土石方工程量少430萬m3，場地可呈臺階式布置，有利于物料重力輸送，可以減少選廠的輸送設備投資和運輸成本，而且廠址可用地面積和外部交通、供水、供電條件都較好，企業有發展余地。因此，單從選廠的建設條件來看，選廠Ⅰ較優。

4.2 選礦廠的相關聯系

選礦廠承擔著將礦石加工成精礦的任務，從礦區的總體布置來看，其上游的生產聯系是與粗碎站(采場)之間的礦石運輸，其下游的生產聯系是與尾礦庫之間的尾礦輸送和尾礦回水。另外還要從職工生活方便的角度考慮和營地的聯系。

從整個礦區的礦石運輸來看，粗碎站到選礦廠的礦石膠帶運輸只是其中的一段運輸，另一段礦石運輸是采場內到粗碎站的礦用卡車運輸，粗碎站處于兩段運輸的交接處，其所處位置的不同會對兩段運輸帶來投資和運輸成本的影響[2]。因此，粗碎站的廠址選擇也是一項重要內容。

圖1 廠址方案圖

圖1所示為廠址方案圖。從采礦場和兩個選廠的平面位置來看，粗碎站(粗碎站Ⅰ)宜布置在采場的西北側，這樣可使得粗碎站與選礦廠之間的礦石膠帶(膠帶Ⅰ、膠帶Ⅱ)運輸距離最短，膠帶穿越山體，敷設在隧洞中。但是該粗碎站位于采場上游山谷一側，場地標高為980m，相對比在采場下游布置粗碎站來說，采場內礦用卡車的礦石運輸費用要增加很多。如果在采場下游布置粗碎站(粗碎站Ⅱ)，可布置在采場東南側的下游山谷一側，場地標高為900m，粗碎站Ⅱ相對于上游的粗碎站Ⅰ標高降低了80m，也就意味著，礦用卡車爬高減少80m，平均運距減少1km，這對于降低礦用卡車的運輸費用非常有利，但是粗碎站Ⅱ和兩個選廠之間有采礦場相隔，運礦膠帶(膠帶Ⅲ、膠帶Ⅳ)需要繞過采場，增加了轉運站和礦石膠帶的運輸距離。

綜上所述，粗碎站廠址有兩個方案，分別是位于采場上游的粗碎站Ⅰ和位于采場下游的粗碎站Ⅱ，而選礦廠也有兩個方案，這樣礦區的總體礦石運輸方案將產生4個方案。

尾礦輸送：在本項目中尾礦庫的位置是確定的，它位于選廠Ⅰ北側的山谷中，兩個選廠的尾礦輸送都可以實現礦漿自流，但是選廠Ⅰ的輸送和回水管道較短；而選廠Ⅱ距尾礦庫約2km，高差超過200m，礦漿自流的壓力大，中間需設置減壓措施，同時尾礦輸送和回水管道長，回水高差大、能耗大。由此可見在尾礦輸送方面，選廠Ⅰ明顯優于選廠Ⅱ。

職工生活的便利性：礦區生活營地位于選廠Ⅰ的西面直距約1.0km，兩者之間有進礦道路相連，道路距離約1.5km；而選廠Ⅱ直距西面的營地約3.5km，高差增加了200m，道路距離約8.3km。由此可見選廠Ⅰ與營地之間的道路短捷，職工上下班方便，因此在職工生活的便利性方面，選廠Ⅰ優于選廠Ⅱ。

4.3 礦石運輸方案

在露天礦山的總體布置中，大宗物料的運輸研究非常重要，這是因為在礦山的生產中，總是有大量的礦石、廢石、尾礦需要輸送，物料的運輸費用在整個礦山的生產成本中占有相當大的比重[3]。

在露天礦山的生產中，由于礦用卡車運輸具有極大的靈活性，因此采場內的礦石大多采用礦用卡車運輸，但是礦用卡車的運輸成本是很高的，特別是對于凹陷型露天礦，由于基本上都是重車上坡，卡車油耗很大，運輸成本更高。對于一座新建礦山，一般在滿足爆破安全規程的前提下盡量將粗碎站布置在采場塹溝口附近，以減少礦用卡車的運輸距離，降低運輸費用。有的服務年限較長、分期建設的礦山，后期的粗碎站直接布置在前期形成的采空區內，其目的也是要降低礦用卡車的運輸費用。

從粗碎站到選礦廠之間的礦石運輸往往采用運輸能力大、運輸成本低的膠帶運輸。 在本項目中由于山體的阻隔，部分膠帶要敷設在隧洞中。

由于選礦廠和粗碎站各有兩個廠址方案，礦區總體的礦石運輸系統形成了A、B、C、D共4個方案，分別是：

方案A：選廠Ⅰ+膠帶Ⅲ+粗碎站Ⅱ+礦用卡車

方案B：選廠Ⅰ+膠帶Ⅰ+粗碎站Ⅰ+礦用卡車

方案C：選廠Ⅱ+膠帶Ⅱ+粗碎站Ⅰ+礦用卡車

方案D：選廠Ⅱ+膠帶Ⅳ+粗碎站Ⅱ+礦用卡車

4個方案的技術條件比較詳見表2。

表2 礦石運輸系統主要技術條件比較

需要說明的是方案A和方案D的膠帶轉運站是根據線路走向布置的；而方案C的轉運站是一座接力轉運站，在該方案中，選廠Ⅱ和粗碎站Ⅰ之間距離短、高差大，設計膠帶坡度已接近極限坡度，同時受電機功率的制約，不能采用一條膠帶運輸，只能分為兩段，而且由于地形坡度陡于膠帶坡度，大部分膠帶敷設在隧洞中。

從表2技術條件比較看出，每個方案都各有特點，優劣條件各不同，有的膠帶高差大，但礦用卡車爬高小；有的膠帶爬高小，但運距比較長，另外膠帶隧洞的長度差別也很大。在這種情況下，方案的優劣比選需要通過定量的綜合經濟比較才能做出選擇。

4.4 廠址方案的經濟比較

針對4個方案，本項目從礦區總體經濟性的角度出發，對選礦廠、粗碎站、運礦膠帶、采礦設施、尾礦設施的總體可比建設投資和可比運營成本進行比較，采用費用限值法進行經濟比較。廠址方案經濟比較的結果見表3(具體數據略)。

表3 廠址方案經濟比較表

根據優劣排序結果，推薦方案A，即選廠Ⅰ+運礦膠帶Ⅲ+粗碎站Ⅱ。

5 結論

在高山地區進行廠址選擇，研究和合理利用地形是一項重要的基礎工作，也是一個難點，適宜的廠址不僅能大幅減少土石方工程量，避免工程風險，而且也能適應選礦的生產要求，但是僅關注廠址自身的建設條件是遠遠不夠的，更應該關注廠址方案對礦山總體布置和總體經濟性的影響，要使得整個礦山的經濟效益最大化。

不同項目的廠址選擇可能會面臨不同的難題，在本項目中礦石運輸方案的論證是一個主要矛盾，但是有的選礦廠的廠址選擇，礦石運輸簡單，而尾礦庫的位置和尾礦輸送方案的論證是難點。在實際工作中，要具體項目具體分析，只要結合項目特點，抓住項目的主要矛盾，進行充分的多方案的技術經濟比較，雖然高山地區的廠址選擇比較困難，但也能得到合理的結果。