廣西大廠礦區選礦廠廠房鋼結構的應用及前景

蒙華清

（廣西華錫集團股份有限公司再生資源分公司，廣西 南丹 547205）

廣西大廠礦區選礦廠廠房鋼結構的應用及前景

蒙華清

（廣西華錫集團股份有限公司再生資源分公司，廣西 南丹 547205）

隨著國內外鋼結構技術的發展走向成熟，使用范圍廣，大廠礦區選礦廠房結構將逐漸由單一的全封閉混凝土結構發展到多樣化的鋼結構，其發展潛力巨大，前景廣闊，將覆蓋整個大廠。

選礦廠；廠房；鋼結構；潛力；前景；可觀

廣西南丹大廠鎮境內礦產資源豐富，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資源優勢，大廠鎮境內形成了以采、選、冶為龍頭。本世紀50年代，相繼涌現出長坡選礦廠、巴里選礦廠和砂坪選礦廠等三個大中型選礦廠，其廠房結構都是采用單一的全封閉混凝土結構。隨著國內外鋼結構技術的發展走向成熟，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構。本文將從環境地理條件、交通狀況、鋼材料及鋼結構使用、廠房的投資和鋼結構優勢等方面對大廠鎮礦區選礦廠鋼結構的應用及前景進行闡述與分析。

1 環境地理條件

1.1氣候條件

大廠礦區屬中低山地形，海拔標高710～1008m，相對高差一般為100～150m左右，最大298m。屬亞熱帶氣候區，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，地區差異和垂直差異明顯，具有高原山區的氣候特點和變化規律。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、霜凍等災害性天氣出現頻繁，局部地區風、澇災害也常有出現。總的說是冬寒冷、夏溫熱，春秋涼爽（春暖遲、秋冷早），霜期較短。

1.2生產環境

選礦廠大多都是濕式選礦，生產現場濕氣重、水分高，鋼結構在水的作用下容易被腐蝕。加上選礦廠生產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，與鋼材接觸會發生各種化學反應，從而加快了鋼結構的腐蝕速度，影響鋼結構的使用壽命。

雖然大廠礦區氣候條件、生產環境較為惡劣，影響使用壽命和廠房的服務年限，但是隨著防腐技術發展，可以根據環境不同，采用不同的防腐措施，從而達到延長鋼結構的使用壽命和廠房的服務年限的目的。

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；礦區內的選礦廠已建混凝土公路與大廠鎮相通。

廣西南丹大廠礦區交通運輸十分便利，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　大廠礦區地理位置圖

3 鋼材料及鋼結構使用

3.1鋼材料的歷史發展

鋼鐵材料的產生歷史悠久，可以追溯到4000年前。當代的鋼鐵材料的內涵與3500年前的鋼鐵材料相比已經發生了根本性的變化，與19世紀后期以Bessemer煉鋼技術為代表的近代鋼鐵生產技術所生產的鋼鐵材料相比也發生了顯著的變化。在歐洲，目前汽車上應用的鋼鐵材料80%均為近10年來所研制開發生產的新型鋼鐵材料（工業化國家的汽車行業是鋼鐵材料的主要用戶）。同時，正由于鋼鐵材料屬于傳統材料，處于工業化發展階段的國家將由于發展需要而不斷建設投產形成新的生產能力，而處于后工業化社會的鋼鐵發達國家的過剩生產能力也希望繼續發揮作用，因而在鋼鐵材料的生產質量和技術性能方面的競爭將非常激烈，因此，鋼鐵材料的高技術化是其市場競爭和科學技術進步的必然發展趨勢。

此外，目前國內生產使用的多數鋼鐵材料的使用性能和技術指標均有了進一步提高，絕大多數鋼鐵材料的潔凈度和均勻度有所提高。新世紀的高層建筑、深層地下和海洋設施、大跨度重載橋梁、輕型節能汽車、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、航空航天設備、兵器裝備、高速鐵路、核工業生產設備、水電和火電能源設施等領域都大范圍使用鋼材料。

3.2我國現有鋼材料

鋼是由生鐵經過冶煉、鑄錠、軋制、熱處理等工藝過程生產而成的。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、鎮靜鋼、半鎮靜鋼和特殊鎮靜鋼；（2）按化學成分分類可分為：碳素鋼和合金鋼；（3）按有害雜質含量分類可分為：普通鋼、優質鋼、高優質鋼和特級優質鋼；（4）按用途分類可分為：結構鋼、工具鋼和特殊鋼。說明鋼材種類繁多，在建造廠房時根據自身情況可以多向選擇，能夠滿足廠房設計要求和經濟要求，讓我們的錢財充分發揮出最大的作用，少花冤枉錢，少“張冠李戴”。

3.3鋼結構的發展情況

3.3.1鋼結構在國外的發展

目前，發達國家鋼結構建筑呈現出用途廣泛和用鋼量大的特點，鋼結構的優越性已經從先進國家的實際應用中得到肯定。鋼結構廣泛應用于高層、超高層建筑，大跨度和大空間建筑，量大面廣的中小型工業、商業、社區、文教衛生等建筑，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構。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。鋼結構的廣泛應用，拉動了建筑用鋼量的不斷增長。在美國、日本等發達國家，鋼結構用鋼量已占到鋼產量的 30%以上，鋼結構建筑面積占總建筑面積約40%以上。

3.3.2鋼結構在國內的發展

在鋼鐵、船舶制造，高鐵建設中，我國已躍居世界第一，正在努力向鋼結構第一大國前行。 改革開放30多年來，我國經濟取得飛速發展，我國已經成為一個經濟大國，將向經濟強國邁進。未來我們的國家、我們的企業在發展過程中，將面臨更大的挑戰。企業在擴張規模的同時，更要注重提升控制力和核心技術創新能力。更應當注重堅持以科學發展觀為指導，轉變發展方式，拓展視野，進而推動中國鋼結構行業持續、健康、快速地發展。

3.4鋼結構的應用案例

隨著鋼結構的發展，國內外各種領域都使用了鋼結構，尤其是房屋、道路和工業廠房的應用已相當成熟。

3.4.1國外鋼結構應用案例

如日本千葉縣43 層、高180M的NEC大樓，該建筑內部布置大開口和大空間庭院，其巨型結構是由四根巨型結構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，其結構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和抗推剛度，其中“巨響梁”產生了巨大的“螺旋箍”效應。

如世界上最大的室內體育館是美國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，是當今最有發展前途的一種新型空間結構。

3.4.2國內鋼結構應用案例

我國自1949年全國解放后，鋼結構就在大跨重型工業廠房、大型公共建筑和高聳結構中得到了應用。尤其是近20年來，鋼結構更加廣泛應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各種類型的建筑鋼材，同時鋼材生產的新技術、新工藝、新產品日益也增多，如彩鋼壓型板、彩鋼復合板、彩鋼扣板、拱形廠房及彩鋼制品等的生產，使建筑結構充滿現代化時代氣息，實際證明鋼結構建筑在我國更具有廣闊的發展前景。

我國80年代建成的11幢高層建筑鋼結構最高為208米；90年代以來正在建造或設計的高層建筑鋼結構共約72幢，最高的達420米（已建）和460米（設計）。

最近在大連興建的高度 200米高層建筑鋼結構的遠洋大廈鋼結構，設計、制造、安裝和材料全部是由國內承擔和供應的。

3.4.3大廠選礦廠廠房鋼結構應用案例

隨著鋼結構的技術成熟和廣泛應用，大廠礦區的選礦廠廠房也采用鋼結構。如廣西華錫集團再生資源分公司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構形式。

4 選礦廠廠房占總投資比例對比（混凝土與鋼結構）

國家工業時期，選礦廠設計照搬前蘇聯建廠模式，將將所有選礦設備框起來，出現“深基重蓋，肥梁胖柱”，選礦廠廠房在選廠建設投資中占有相當大的比例，據統計，當時有的已占50%以上，最少的也有30%左右，見表1。

表1　20世紀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1座600t/d規模的尾礦在回收金屬的選礦廠，在吸取前人和現代選礦廠建設理念的基礎上，選廠廠房采用全鋼結構，其所占投資比例僅為5%。2013年大廠礦區廣西華錫集團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構形式，占投資總額為3%。說明選礦廠廠房采用鋼結構大大降低了土建建設成本。

5 鋼結構的優勢明顯

鋼結構在當近建筑業中的占重要地位，是由鋼結構的優勢所必然形成的。鋼結構建筑呈現5大優勢：

（1）質量好。鋼管混凝土柱子充分合理利用了鋼和混凝土的料特性，提高相應的強度來縮小截面，其抗壓、抗側彎強度，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勢，梁柱的斷面可以縮小 50%以上，因此，輕型房屋鋼結構的用鋼量比混凝土結構的用鋼量下降15%左右，混凝土減少50%，人工費用下降75%，運費下降75%，基礎處理費下降20%～30%。雖然輕型房屋鋼結構采用的合金鋼的價格要比普通鋼高，復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鋼筋混凝土體系下降5%～15%。

（3）自重輕。采用輕質的各種材料，組成高強、防火、防水、絕熱、隔音、節能的復合墻體，替代傳統的粘土磚和其它笨重的砌體材料。采用輕型鋼結構體系，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。采用輕型房屋鋼結構體系，不需要現場綁扎鋼筋，不需要制作模板，樓板現澆混凝土時，不需要臨時支撐，這樣，可以大大地加快施工現場的拼裝速度。因此，輕型房屋鋼結構體系的建設周期，可以比傳統結構模式縮短 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。鋼結構及其配套技術的相應部件，絕大部分可以工廠化制作，實現產品化。鋼結構住宅的材料，具有可再生利用性、可改造性。

隨著鋼結構技術的成熟和使用范圍廣泛，大廠礦區選礦廠廠房鋼結構的應用是必然，只是時間而已。如果能在防腐措施加以保護和研究，鋼結構在大廠礦區的應用和發展潛力巨大，前景廣闊。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，為鋼結構的發展提供更多的機會，鋼結構取代混凝土結構的新局面即在眼前。

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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

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1008-1151(2015)09-0044-03

2015-08-12

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