剛果（金）某銅鈷濕法冶煉改擴建工程總圖設計實踐和分析

李軍超

（金誠信礦山工程設計院有限公司，北京 100000）

剛果（金）是世界上最重要的銅鈷金屬生產國之一，銅鈷礦山尤其是氧化礦山數量眾多，多為中、大型規模，其配套的加工廠一般采用浮選工藝或濕法冶煉工藝，由于氧化礦的選礦回收率和產率指標較低、且波動較大，隨著銅鈷濕法冶煉技術在剛果（金）的普及，新建氧化礦加工廠主要采用濕法冶煉工藝，并對一些采用浮選工藝的加工廠進行濕法冶煉改造。如何根據企業的發展需要，結合濕法冶煉廠的特點和廠區現狀，對銅鈷濕法冶煉改擴建工程進行合理的總圖設計，使得新舊設施之間形成一個統一的整體，為生產、生活創造良好的條件，是設計者需要著重考慮的問題。

1 項目概況

項目位于現有選礦廠附近，距離剛果（金）銅礦帶城市之一利卡西市區約26km，現有進廠道路與盧本巴?！票R韋齊的公路相通，交通便利。

區內屬丘陵地形，沖溝發育，海拔高程在1310m～1370m間，相對高差在60m左右。區內植被茂盛，多年平均降雨量1200mm以上，屬于亞熱帶氣候。旱季，風力很強，主導風向為東南風；雨季，風力轉弱。主導風向為西北和西南風。

選礦廠于2012年底建成竣工并于2013年1月開始投料試生產，主要處理銅鈷尾礦和氧化礦，處理規模達到4000t/d，由于銅回收率長期低于設計回收率，加之當時銅價位于低位，選礦廠于2015年底停產?，F有廠區主要生產設施包括一套粗碎+半自磨系統、兩套浮選系統、精礦濃密和壓濾車間，以及配套的尾礦庫、輔助生產設施、辦公和生活營地。

本次銅鈷濕法冶煉改擴建工程主要對半自磨車間、濃密和壓濾車間進行改造，新增浸出車間、萃取電積車間、沉鈷車間，并相應新建或改擴建配套設施，改擴建設計規模為年產4000t粗制氫氧化鈷、10000t電銅。

2 銅鈷濕法冶煉項目特點

銅鈷濕法冶煉項目規模主要根據原料來源量確定，產品主要為電銅和粗制氫氧化鈷，主要消耗的輔助材料為硫酸，單系列規模一般為1萬～10萬t/a電銅，粗制氫氧化鈷規模主要由原料含鈷品位確定，規模適應性強，未來擴展的可能性大。

浸出、萃取、沉銅工序對應的料液池是整個濕法冶煉工藝的調蓄銜接環節，關系到生產的穩定，其必需容積一定要保證，具備條件的盡量做大。

項目涉及到的管線種類繁多，包括各種礦漿、料液、水、壓縮空氣和電纜，將近30種，日常管線維護量大。

銅鈷濕法冶煉項目特點可主要歸納為：擴展可能性大、料液池容積大、管線維護量大。

3 總平面布置

3.1 總平面布置原則

（1）符合企業總體布置的設想，滿足生產工藝流程的要求，方便與現有設施聯系；

（2）預留一定的發展空間；

（3）充分考慮場地地形特點，盡量減少土方工程量；

（4）采用合適的運輸方式，合理布置運輸線路，達到物流線路短捷，作業方便；

（5）水、電等各類輔助設施的布置盡量靠近負荷中心；

（6）滿足相關規范要求的間距[1]。

3.2 冶煉廠總平面布置

冶煉廠按生產工序和物料流向將廠區劃分為備料區、浸出區、料液池區、銅生產區、鈷生產區、動力區、倉庫機修區、辦公區、尾渣區和預留發展區10個功能區，其中倉庫機修區和辦公區為利舊區域。

（1）備料區：本項目銅鈷礦原料有兩個來源，一部分來源為自有銅鈷原礦，另一部分來源為外購氧化礦。根據選礦廠現場情況，破磨設施利舊，僅在現有破磨區域北部新增石灰石磨礦車間。

（2）浸出區：包括酸浸車間（包含除鐵、沉銅）、酸浸變電所、硫酸罐區、液體二氧化硫儲罐，以及脫水和洗滌壓濾車間，除脫水和洗滌壓濾車間利用現有脫水廠房改造之外，其余設施位于備料區北側。

（3）料液池區：包括含銅粗料液池、含銅清料液池、沉銅后液池和萃余液池，位于浸出區北側，場地內自然沖溝區域。

（4）銅生產區：包括萃取車間、電積車間、萃取劑倉庫、煤油和柴油儲罐，位于料液池區北側。

（5）鈷生產區：包括沉鈷車間、脫水壓濾車間、鈷產品晾曬場、車間變電所等，布置在銅生產區的西側、沉銅后液池的北側。

（6）動力區：包括廠區總變電站、空壓機站、成品庫房，布置在鈷生產區的西側，靠近主出入口。

（7）尾渣區：根據主導風向和附近場地地形情況，尾渣庫布置在冶煉廠西南側，對廠區影響較小。

（8）預留發展區：廠區內預留了發展用地，位于銅、鈷生產區的北部，包括預留部分，本次規劃廠區內最終規模可達年產9000t粗制氫氧化鈷、25000t電銅。

4 豎向設計

（1）豎向布置

結合工藝流程和自然地形采用臺階式豎向布置形式，廠區內新建功能區共分為四個主要臺階。其中：①動力區臺階規劃標高為1336～1342m；②銅、鈷生產區臺階規劃標高為1330m～1334m；③料液池臺階規劃為池頂標高1327m～1330m；④浸出區臺階規劃標高為1330m～1336m。

料液池總容積達4萬多方，為減少挖放量，將料液池布置在場地內自然沖溝區域，此舉減少挖方工程量近將近2萬多方。

萃取車間主體為不銹鋼的萃取、反萃、洗滌溶液池，池子高度1.5m左右，池子平臺高度3.5m左右，常規布置方案為鋼平臺+雨棚，而萃取區域最大填方深度達4m多，采用常規布置方案需要對填方進行分層壓實，平臺支柱還要采用深基礎，這種方式工期長和投資高。根據車間特點，結合場地地形，將萃取車間平臺改為土堤平臺，雨篷由不銹鋼溶液池集成，此舉大大減少了萃取車間的鋼筋混凝土和鋼結構用量，縮短了工期。

（2）雨水排除

廠區上游的雨水經廠界西部、北部的截水明溝排至廠區東側小河。根據廠區內豎向臺階布置，各臺階沿道路兩側布置明溝，明溝與道路交叉處采用暗溝，雨水匯集到廠內東西方向的排水干溝后集中排往廠區東側小河。

為減少對環境的污染，浸出區、銅生產區、鈷生產區等生產區可能產生污染的重點裝置周圍均設有內部雨水溝和積液坑，收集之后泵入對應的料液池或生產系統。

5 綜合管架

（1）各類管線

本項目涉及各類管道共計27種，最大管徑560mm，其他管徑處于50mm～250mm之間，管道介質主要為礦漿、料液、硫酸、二氧化硫、水、壓縮空氣。管道路由跨越備料區、浸出區、料液池區、銅生產區、鈷生產區、動力區和尾渣區。

（2）綜合管架

生產期間管道維護工作量很大，尤其是礦漿管道，為便于維護和管理，除管徑560mm的管道直埋之外，其余管道布置在綜合管架內。

綜合管架位于各功能區與毗鄰的道路之間，方便管道銜接和維護，在總平面布置時統籌考慮綜合管架用地寬度。

根據管架載荷，結合當地鋼結構加工能力，綜合管架采用桁架形式。根據各類管道路由分布集中情況，共設置A、B兩類管架斷面，寬度分別為2m、1.2m，距路面最小凈空高度5m，部分僅供人行區段最小凈空高度2.5m。A類管架長約520m，B類管架長約1150m。

6 結語

銅鈷濕法冶煉項目總圖設計是一個復雜的系統工程，由多個功能分區組成，各功能分區通過生產流程又緊密地結合在一起，還要考慮現場氣候、地形情況和項目特點，總圖設計對企業的經濟效益、社會效益均有直接的影響[2]。

銅鈷濕法冶煉改擴建工程總圖設計需要重點解決如下問題：①與現有設施的銜接問題。處理好與現有設施的銜接和協調，能夠利用的盡量利用，能夠靠近的盡量靠近，使新舊設施形成聯系緊密的有機統一體[2]。②項目特點分析。分析得到濕法冶煉項目擴展可能性大、料液池容積大和管線維護量大的特點，總圖設計時采取針對性的措施。③豎向設計結合地形和車間特點，因地制宜采用對應的結構形式或布置方式，最大限度減少土建工程量和降低投資。④管線綜合問題。分析項目涉及到的各種管道材質、管徑和介質，根據管架載荷大小和管道路由分布集中情況，選擇合適的管架結構類型、橫斷面和最小凈空。