剛果（金）某銅鈷礦廠的總圖設計實踐

〔摘 要〕以剛果（金）某銅鈷礦氧化礦工程為例，闡述了該項目二期氧化礦工程的總體布置方案，包括廠址選擇、平面及豎向布置、道路運輸等方面的設計特點。該項目總圖設計本著因地制宜的原則，利用地形高差優化工藝流程、減少運輸成本、優化場地排水能力，做到了功能分區緊湊合理、豎向布置連貫清晰、道路運輸順暢高效。分析了內外部運輸的具體情況和特點，特別是礦石和廢石的運輸距離和運輸量，對道路結構和改擴建需求進行了說明。分析認為，大型有色礦山總體設計應結合當地政策和業主需求進行廠址選擇；對工業場地進行科學合理的一次規劃、分期建設。

〔關鍵詞〕廠址選擇；總圖設計；功能分區；豎向布置；道路運輸

中圖分類號：TD212; F424.1 " 文獻標志碼：B" 文章編號：1004-4345（2024）05-0045-04

Practice and analysis on General Layout Design of a Copper-cobalt Mine Project in D.R.Congo

LIU Yang

（China Nerin Engineering Co.， Ltd.， Nanchang， Jiangxi 330038， China）

Abstract" Taking a copper-cobalt and oxidized mine project in the Democratic Republic of the Congo （DRC） as an example， the overall layout plan of the second phase oxide project was expounded， including site selection， layout and vertical design， road transportation and other aspects. The general layout design of the project is based on the principle of adapting measures to local conditions， using the terrain height difference to optimize the process， reducing transportation costs， and optimizing the drainage capacity of the site， so as to achieve compact and reasonable functional partitions， coherent and clear vertical design， smooth and efficient road transportation. The specific situation and characteristics of internal and external transportation were analyzed， especially the transportation distance and transportation volume of ore and waste rock. The road structure and reconstruction and expansion were explained. According to the analysis， the overall design of large-scale non-ferrous mines should be based on local policies and the needs of clients for site selection. Scientific and reasonable one-time planning and phased construction of industrial sites shall be carried out.

Keywords" site selection; general layout design; functional partition; vertical design; road transportation

剛果（金）是一個銅、鈷礦資源較豐富的國家，境內有世界上最大的銅、鈷資源富集區。相關資料顯示，以科盧韋齊、利卡西和盧本巴希等城市為中心的加丹加銅礦帶的銅礦儲量達5 500萬t（金屬量），鈷礦儲量達360萬t（金屬量），且存在大量地表露頭及淺埋品位在2%以上的氧化銅鈷礦石。

位于剛（果）金某礦區的銅鈷礦一期工程已于2016年建成投產。隨著剛果（金）關于銅精礦和成品銅出口政策的變動和濕法冶煉技術在當地的普及，該礦區于2017年啟動了銅鈷礦二期工程。二期工程分為氧化礦工程和硫化礦工程，本文主要分析二期氧化礦礦區內的道路運輸以及選礦和濕法冶煉系統的總圖設計。

1" "項目概況

該礦區位于剛果（金）上加丹加省利卡西市北西方向25 km的坎博韋鎮，與利卡西市區有約30 km的碎石公路相通，礦區內有多條簡易碎石道路可供中小型車輛通行，內外交通較便利。礦區面積為9.35 km2，整個礦區南部地勢較高，多為山峰和較深的山谷，尾礦庫和礦體主要分布在該區域；北部地勢較低，地形坡度較緩，分布有多條較淺的沖溝，生活營地和工業場地主要集中在該區域。礦區氣候屬于熱帶草原氣候，旱季主要吹較強勁的東南風，雨季主要吹西北風/西南風，風力較弱。

該礦區一期工程為采選聯合工程，以南Ⅱ礦體為開采對象，已于2016年5月建成投產，采、選處理原礦規模為990 kt/a。二期氧化礦為采、選、冶聯合工程，以北礦體、主礦體西段、東Ⅱ礦體、卡茲比茲礦體為開采對象，原礦處理能力為990 kt/a。原礦經露天開采后，通過破碎、磨礦、浸出、浸前脫水及逆流洗滌等工藝得到浸出液，浸出液再經萃取、電積、鈷生產系統，最終生產出標準陰極銅（產量為20 kt/a）和粗制氫氧化鈷（產量為2 kt/a），服務年限為18 a。

2" "總體布置方案

根據礦區生產要求，該項目露天采場、選冶工業場地及其他附屬設施為新建，采礦工業場地利用一期現有設施；對一期已建的排土場進行改擴建，并選址新建尾礦庫；對一期已有的總降站、炸藥庫、污水處理系統、供水、供電等輔助設施進行改擴建。

總體布置的指導思想和主要依據包括：1）充分利用現有地形地貌等自然條件，有序規劃、合理布置，為工業生產創造有利條件，節省建設投資和生產成本；2）在滿足生產工藝的前提下，盡量少占地，減少場地平基填挖方工程量，節約投資；3）盡可能縮礦巖運輸距離，同時注意物流順向，避免不必要的反向運輸及二次搬運；4）根據本項目所在地的特殊要求，力求將所有工程設施布置在已取得的采礦權范圍內，避免壓礦[1-5]。

該項目二期氧化礦礦體主要集中分布在礦區東南側（卡茲比茲礦體除外），各個礦體根據品位和規模的不同，開采順序也有所不同。考慮到礦石和廢石的運輸成本占總運營成本的比重較大，因此將排土場盡量靠近礦體布置，以減少廢石運輸距離，并通過對開采順序和時間的優化，對已開采完畢的露天礦坑重新作為排土場利用，以降低新建排土場的安全風險。

整個礦區內地形以山嶺重丘為主，平緩地形較少且分散，一期選礦工業場地位于礦區正北側，地形較緩，且已預留了二期用地，因此將二期選冶工業場地緊挨一期選礦工業場地東南方向布置。該廠址具有以下優勢：1）一期與二期合并建設，便于礦區的統一運營與管理；2）該廠址與二期擬開采的各個礦體均有已建成的運礦道路連接，交通條件優越；3）該廠址地形平緩，土方工程量較少，適合作為選礦和濕法冶煉工業場地。此外，尾礦庫的選址應盡量選在山谷這類溝壑地帶，以便利用現狀地形，減少筑壩方量；同時，注意避開現有工業場地和預留的工業場地，保持足夠的安全距離。礦區總體布置見圖1。

3" "總平面及豎向布置特點

該礦區的總平面布置原則為：1）滿足工藝流程，合理利用場地高差，減少物料運輸的動能損耗；2）主要生產設施靠近負荷中心，減少動力輸送過程中的能量損失；3）因地制宜，為場地排水防洪創造條件；4）合理布置運輸線路，使廠區內物流人流運輸線路短捷順暢。二期氧化礦選冶場地總平面布置見圖2。

3.1" 功能分區

功能分區要求緊湊、合理，因地制宜，保持工藝流程的暢通。使用功能相同或相關聯的分區應相鄰布置。該工業場地由原礦堆場和粗碎工業場地、選礦工業場地、冶煉工業場地構成，由硫酸存儲場地、綜合倉庫、精礦倉庫、各生產車間的變配電所構成輔助生產區，此外還有行政辦公及機修區、廠前區（主要用作停車場和臨時堆場）等。

新建的原礦堆場和選礦工業場地分別與一期現狀的原礦堆場和選礦工業場地平行相鄰布置，從而使一、二期工程的功能分區達到集中統一，節省用地，便于管理，避免物流交叉往復。CCD（逆流洗滌車間）和溶液池作為選礦、冶煉工業場地的樞紐，加之整體的工藝流程方向為從西向東，因此將CCD和溶液池布置于選礦工業場地和冶煉工業場地之間。該布局既保證了工藝流程的暢通，又明確了各分區之間的空間關系，使工藝流程和總平面布置達到有機統一，一目了然。

由于本項目用地受限較大，各功能分區在總平面布置時需充分考慮地形的限制因素。例如，在原礦堆場和硫酸存儲區之間有一條沖溝，為節省用地和保證事故池有效容積最大化，在滿足原礦堆場和硫酸存儲區的用地需求條件下，根據占地形狀和大小將事故池設計為不規則四邊形。從總體布置來看，事故池的布置使該工業場地各功能分區更加協調美觀，在保證有效容積的同時也避免了土地浪費。

3.2" 豎向布置

該項目所處位置地形為山嶺重丘，西側為一期工程的原礦堆場，南側為礦區的運礦道路，東側為當地居民的墳地，北側為已建的一期選礦工業場地。因此，該項目用地受限。

本項目的豎向布置原則為：功能分區內部采用平坡式布置，各個分區之間采用臺階式布置銜接。本項目地形特點為西北高、東南低，且由高到低地形呈扇形發散狀。加之整個工藝流程方向為從西向東，場地標高由高到低依次為選礦工業場地—CCD—溶液池—萃取、電積，工藝流程方向、物料輸送方向和地勢降低方向基本一致，溶液池至萃取、電積的料液可以通過重力自流輸送，減少了物料運輸中的能源損耗。在劃分場地臺階時，選礦工業場地、行政辦公及機修區與一期已建場地相鄰，因此場地標高與一期現狀場地基本一致。廠前區需要銜接礦區運輸道路，冶煉工業場地靠近東側的墳地，因此這兩個分區的場地標高基本與原始地形一致。其余分區則根據地形地勢和相關聯分區銜接，這種做法避免大填大挖，在保證場地豎向布置連貫、清晰的前提下，節省了土石方量。場地豎向布置詳見圖3、圖４。

3.3" 場地雨水收集

根據該場地的功能分區布置，CCD和溶液池位于原始地形的分水脊線上，因此以CCD和溶液池為場地匯水的分界線，分為兩部分排放。分水線北側的各分區依靠分區內的明溝收集雨水，向北側的現狀沖溝排放。分水線南側填方區域較多（主要集中在廠前區），匯水面積較大，并且進場道路橫穿南側的現狀沖溝，因此分水線南側的雨水需要各分區先收集再集中排放，并且集中排放的排水明溝截面面積也要大于各分區排水明溝截面面積。

3.4" 交通物流規劃

該場地各功能分區的位置劃定了場地路網，各分區的豎向布置保證了場地路網的連貫性。本項目只留有一個出入口，位于場地南側。以該出入口為起點，連貫南北形成該場地的主干路，該主干路將整個工業場地分為兩部分，冶煉工業場地位于主干路東側，選礦工業場地、硫酸存儲區和溶液池位于主干路西側，冶煉工業場地主要有陰極銅板和粗制氫氧化鈷的成品外運，而主干道西側有硫酸、備品備件、藥劑的運入，因此由主干路向東西各分區延伸出次干路、支路，以滿足各分區物流運輸需求。二期氧化礦選冶廠物流運輸示意見圖5。

4" "內外部運輸

外部運輸主要包括成品（陰極銅和粗制氫氧化鈷）的運出和生產所需的生產材料、備品備件的運入。外部運輸最大總量為14.59萬t/a。其中，最大運出總量為3.16萬t/a，最大運入總量為11.43萬t/a。外部運輸量詳見表1。

內部運輸主要有：1）各礦體開采出的礦石運至原礦堆場，采用自卸汽車運輸；2）各礦體產生的廢石運至排土場，采用自卸汽車運輸；3）選冶廠內部生產所需的備品備件從綜合倉庫到車間，成品從車間到倉庫等的運輸，采用自有車輛運輸；4）浸出渣從CCD5的底流泵輸送至尾礦庫，采用管道運輸。其中，礦石和廢石的運輸比重占內部運輸總運輸量的絕大部分，礦石和廢石最大年運量為1 332.16萬t/a，生產末期最小年運量僅為116.18萬t/a，年運量波動較大。

由于礦區各礦體較為分散，露天采坑、排土場、廠區之間的運輸距離對項目投資及運營成本影響較大。因此，對于二期氧化礦的地表礦石及廢石的運輸距離有必要進行說明。表2列出了露天采坑至廠區原礦堆場的運輸距離。因為各礦體開采順序不同，露天采坑至排土場的運輸距離根據排放對象的變化而變化，表3詳細說明了礦山服務年限內各露天采坑至不同排土場的運輸距離。

該礦區的路面結構主要由泥結碎石路面面層和未篩分碎石基層組成，這主要是由剛果（金）當地水泥等原材料稀缺、價格昂貴所導致，另外也和礦區內的作業環境欠佳、礦車載重較大、路面養護成本較高有關。泥結碎石路面優勢在于成本較低、取材方便，即采礦廢石經簡單處理可直接作路面基層和面層使用，運礦、運廢道路可“隨修、隨補”。根據二期氧化礦工程的運礦、運廢需求，除在礦區內各個礦體之間新建運礦道路外，還需從遠處的卡茲比茲礦體處新建長度約10 km的外部道路連接至選冶工業場地，該道路除滿足運礦需求外，還需滿足礦區周圍居民的交通出行需求。為了方便礦區的統一協調管理，避免無關車輛進入礦區，對礦區外部道路進行改擴建，使其與現有礦區道路相連，形成一圈外部環路，達到內外通達的目的。

5" "結語

總圖設計是一個綜合性、前瞻性、多元性的復雜系統工程，通過對剛果（金）某銅鈷礦氧化礦工程的分析，總結以下經驗：1）了解當地政策，結合業主需求，盡可能準確進行廠址選擇和建設規劃；2）對于礦山類工程，特別是地形較為復雜時，要盡可能利用地勢高差，優化工藝流程；3）充分應利用大型礦山類項目周期長、分期開采的特點，對尾礦庫、排土場這類工業場地做好一次規劃，分期建設，利用采空區、開采完畢的露天采坑處理廢石和尾礦。

參考文獻

[1] 石薇.剛果（金）Deziwa 銅鈷礦濕法冶煉工程總圖設計[J].有色冶金設計與研究， 2019， 40（6）：51-53.

[2] 李軍超.剛果（金）某銅鈷濕法冶煉改擴建工程總圖設計實踐和分析[J].世界有色金屬，2020（10）：10-11.

[3] 田陽.總圖運輸設計在廠礦企業升級改造中的作用分析[J].世界有色金屬，2019 （9）：285-286.

[4] 蘇高飛.山地風象對礦山總圖布置的影響研究[J].現代礦業，2022，38 （10）：104-107.

[5] 宋順利.廠址選擇、地質工程與總圖布置[J].中華建設，2020 （7）：76-77.