（北方銅業(yè)股份有限公司垣曲冶煉廠，山西垣曲 043700）

垣曲冶煉廠為了響應(yīng)國家淘汰落后產(chǎn)能、工藝、設(shè)備的產(chǎn)業(yè)政策，2011年進行處理500kt/a多金屬礦綜合捕集回收技術(shù)改造，改造工程依托原有垣曲冶煉廠、北方銅業(yè)本部及附近礦山的現(xiàn)有設(shè)施和資源，在垣曲冶煉廠原址上拆除重建，通過對冶煉工藝的改造，達到節(jié)能減排、提升產(chǎn)能，形成完善優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。改造工程冶煉工藝流程采用“富氧底吹熔池熔煉-轉(zhuǎn)爐吹煉-陽極爐精煉-電解精煉-熔煉渣和吹煉渣選礦”流程，主要設(shè)備有：底吹熔煉爐一臺，規(guī)格為φ4.8×20m；轉(zhuǎn)爐3臺，規(guī)格為φ3.6×8.8m；陽極爐2臺，規(guī)格200t/臺（φ3.6×11.5m）。

受原冶煉廠區(qū)場地及地形條件所限，精礦儲存場地選在火車站西貨場位置，距冶煉廠區(qū)約2km，高差80m，中間隔一座山，且要橫跨過鐵路線，運輸難度大。在本次設(shè)計中，垣曲冶煉廠從節(jié)約投資、降低運行成本、減少環(huán)境污染等方面進行了充分論證，對精礦上料運輸系統(tǒng)進行了優(yōu)化設(shè)計，投產(chǎn)后運行穩(wěn)定，取得明顯的效果。

1 上料系統(tǒng)簡介

垣曲冶煉廠的精礦庫建在火車站西貨線的南側(cè)，主要是對三礦及外購的銅精礦、金精礦及其它含銅物料進行計量、儲存和拌料。在精礦倉內(nèi)經(jīng)抓斗拌料后，運送至廠房內(nèi)的中間料倉，經(jīng)漏斗下料，由1～4#定量給料機計量后，倒運至管式皮帶輸送機上。1～4#定量給料機既可單獨工作，也可全部開啟，給料量由計算機設(shè)定。

管式皮帶輸送機運送至配料廠房精礦倉，根據(jù)底吹熔煉爐對精礦成分的要求，經(jīng)過核算后將來自原料倉的混合銅精礦、渣精礦、細(xì)煙灰、煤、石英石和返料由抓斗式橋式起重機分別抓入配料倉中，六種物料經(jīng)過5～10#定量給料機計量配料后，由6#皮帶輸送機運至底吹爐廠房爐頂料倉；精礦配料系統(tǒng)有3臺配料用定量給料機，根據(jù)精礦種類，可多臺同時運行。

2 優(yōu)化設(shè)計

精礦上料運輸?shù)奈锪蠟榫V，物料粒度0.074mm大于90%，密度1.8～2.0t/m3，含水8%～10%，精礦傳統(tǒng)的遠距離輸送一般采用普通皮帶運輸，根據(jù)高差和距離需要設(shè)立若干中間轉(zhuǎn)運站，本項目如采用傳統(tǒng)皮帶運輸，中途需要4個轉(zhuǎn)運站，土建投資大，運行成本高。

根據(jù)精礦物料特性，設(shè)計一般采用座式敞開式圓盤給料機連接漏斗，給皮帶運輸機給料，本工程對給料機和精礦遠距離運輸進行了設(shè)計優(yōu)化。

圖1 上料系統(tǒng)形象連接圖

圖2 管式皮帶機的示意

表2 精礦定量給料機的主要設(shè)備性能

2.1 管式皮帶輸送機

精礦遠距離輸送優(yōu)化設(shè)計選用了管式皮帶輸送機。管式皮帶輸送機是近二十年新興的物料輸送技術(shù)，是由呈六邊形布置的輥子強制膠帶裹成邊緣互相搭接成的圓管皮帶用于輸送物料的一種新型帶式輸送機。它的關(guān)鍵設(shè)備是采用耐久、剛性適度、質(zhì)量可靠的專用管狀輸送皮帶和高性能的托輥組。管狀帶式輸送機具有以下優(yōu)點：遠距離輸送不需要設(shè)立中間轉(zhuǎn)運站；可以應(yīng)對復(fù)雜的自然地形，可以按照自然地形進行上升、下降和轉(zhuǎn)彎運輸，最大輸送傾角可以達到30°；運輸過程為全封閉管狀運輸，物料不會散落和飛揚等優(yōu)點，有效防止物料的損失和環(huán)境的污染。

垣曲冶煉廠的管式皮帶機起點在精礦庫，終點在配料廠房，長約1908米，輸送量為250t/h，最大輸送量為300t/h，由四川自貢生產(chǎn)，其儀控系統(tǒng)采用DCS控制系統(tǒng)，將精礦由精礦庫輸送至廠區(qū)的配料倉。管式皮帶的主要特性見表1。

2.2 精礦輸送給料直接采用定量給料機

原設(shè)計精礦采用抓斗-漏斗-圓盤給料機-定量給料機-上料主皮帶送至爐頂料倉，設(shè)計優(yōu)化去掉了圓盤給料機，精礦漏斗直接連接定量給料機給料。設(shè)計優(yōu)化了漏斗下部的變徑管和溜管，確保精礦穩(wěn)定給料，且精礦壓在定量給料機皮帶上，不會影響定量給料機的正常運行。

定量給料機的示意如下圖3：

圖3 定量給料機安裝示意圖

表1 管式皮帶機主要特性

精礦倉采用4臺定量給料機，配料廠房采用3臺定量給料機運輸精礦，縮短運輸流程，降低了精礦倉和配料廠房的高度，可減少建設(shè)投資成本。定量給料機的主要特性見表2。

3 優(yōu)化前后比較

3.1 投資成本

（1）管狀帶式輸送機

按照原設(shè)計的采用普通皮帶運輸機從精礦倉到配料倉，中途需要4個轉(zhuǎn)運站，全程需要封閉皮帶廊，其轉(zhuǎn)運站、皮帶系統(tǒng)、皮帶廊、通風(fēng)、照明、土建、安裝等共計費用為2538萬（不包括監(jiān)控系統(tǒng)）。

采用管式皮帶運輸精礦，機長度為1908m，皮帶使用鋼絲繩芯膠帶，包括設(shè)備混凝土基礎(chǔ)，工程總費用1370萬元。

通過分析對比，優(yōu)化設(shè)計使用管式皮帶運輸機，設(shè)備整機由專業(yè)廠家總包設(shè)計安裝，設(shè)備附帶鋼結(jié)構(gòu)檢查走道，土建只需設(shè)備混凝土基礎(chǔ)，不需要皮帶廊和轉(zhuǎn)運站，節(jié)約建設(shè)投資約1000萬元，且建設(shè)周期短，施工難度小。

（2）圓盤給料機

從上料系統(tǒng)流程可以看出，垣曲冶煉廠優(yōu)化設(shè)計在配置上減少了7臺φ2000圓盤給料機，每臺設(shè)備費用按8萬元計算，節(jié)約投資56萬元 。φ2000圓盤給料機設(shè)備高度為800mm，加設(shè)備基礎(chǔ)200mm，總高1m，相應(yīng)精礦倉廠房和配料廠房比優(yōu)化后整體要高1m，建設(shè)投資增加300萬元。

因此，設(shè)計優(yōu)化后建設(shè)期投資可節(jié)約1356萬元。

3.2 運行成本

原設(shè)計的采用普通皮帶運輸機需要4個轉(zhuǎn)運站，每條皮帶75kW電機，至少需要4個定員；管式皮帶機采用160 kW電機3臺，變頻調(diào)速，只需要2個巡檢工人。按8h工作制度計算，（160 kW/臺×3臺×80%-75 kW/臺×4臺）×8h×330d×0.46元/ kWh =10.2萬元，定員增加2人×5萬元/a=10萬元，運行費用基本持平。

每臺圓盤給料機22kW，7臺全年運行用電費用為32.72萬元，分別為精礦倉4臺，8h工作制度，22 kW/臺×4臺×8h×330d×0.46元/ kWh =10.68萬元；配料廠房3臺，24h工作制度，按22h/d計算，22 kW/臺×3臺×22h×330d×0.46元/ kWh =22.04萬元。

另外，管式皮帶機封閉運輸減少物料運輸?shù)袈涞膿p耗和轉(zhuǎn)運落料點揚塵損失；減少圓盤給料機，減少一次精礦轉(zhuǎn)運，均可以提高金屬回收率，同時減少工人勞動強度。

設(shè)計優(yōu)化后，每年可節(jié)約運行費用（含制造費）約40萬元。

4 結(jié)語

綜述，垣曲冶煉廠技改工程通過對上料系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，大幅降低了建設(shè)投資和運行成本，同時有利于提高金屬回收率，降低工人勞動強度，減少環(huán)境污染等方面均有明顯的效益，為同類冶煉企業(yè)的優(yōu)化設(shè)計提供了一定的借鑒意義。