近十年來(lái)溶液萃取／濕法冶金工藝取得長(zhǎng)足進(jìn)展，這種與堆浸技術(shù)相結(jié)合的工藝已使得那些大型低品位氧化銅礦床具有開采價(jià)值。
艾爾·阿卜拉( El Abra)銅礦是一個(gè)很好的例子。該礦位于智利北部，南距卡拉瑪(Calama) 70km，海拔標(biāo)高約4 000m。智利國(guó)家銅公司( Codelco)于1994年6月將礦山51%股份賣給了塞浦路斯礦物公司(Cyprus Minerals)，智利國(guó)家銅公司保留了其余股份。
1993年塞浦路斯方面和該工程的工程師會(huì)同一些國(guó)際公司開始論證礦山的運(yùn)輸系統(tǒng)方案。早期的論證認(rèn)為汽車運(yùn)輸方案不大可行。
隨著設(shè)計(jì)研究再次深入，一些公司對(duì)礦物運(yùn)輸系統(tǒng)提出了礦石經(jīng)破碎和中間處理再運(yùn)到堆浸場(chǎng)兼造堆，生產(chǎn)能力達(dá)到．150kt/d(16.5萬(wàn)短噸／日)的方案建議。設(shè)備供應(yīng)商選定后，對(duì)從采場(chǎng)到細(xì)碎廠的
輸送機(jī)系統(tǒng)又進(jìn)行了研究：鑒于采場(chǎng)附近地形陡峭和海拔太高而決定將細(xì)碎廠和堆浸場(chǎng)建在采場(chǎng)東邊15km外海拔3 400m的地方。
1994年7月設(shè)備供應(yīng)商組織了一個(gè)由加州舊金山(San Francisco，CA)工程設(shè)計(jì)室領(lǐng)導(dǎo)的小組開始工程的概念設(shè)計(jì)，在這期間由于設(shè)計(jì)小組的全力投入使工作完成出色，敞開式連續(xù)運(yùn)輸?shù)膽?yīng)用大大推進(jìn)了設(shè)計(jì)成功。
1、運(yùn)輸系統(tǒng)概述
艾爾·阿卜拉礦的礦石搬運(yùn)系統(tǒng)由越野膠帶輸送機(jī)、浸堆堆造以及礦渣清理排棄系統(tǒng)組成。越野膠帶將經(jīng)粗碎的礦石運(yùn)到粗礦堆場(chǎng)。
旋回破碎機(jī)產(chǎn)出- 300mm的物料由帶式給料機(jī)向越野膠帶裝載，生產(chǎn)能力8.5kt/h。越野膠帶由3段組成：101膠帶輸送機(jī)長(zhǎng)約500m，提升20m；102膠帶輸送機(jī)長(zhǎng)約5 000m，下放80m；103膠帶輸送機(jī)長(zhǎng)約9 500m，下放510m。從粗礦堆裝取的礦石分3路平行進(jìn)入細(xì)碎達(dá)到- 19mm粒徑，經(jīng)過(guò)緩沖礦倉(cāng)再進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯，在其中進(jìn)行加酸熟化處理后輸送到堆浸場(chǎng)。
2、浸堆堆筑系統(tǒng)
連續(xù)一間斷式堆浸設(shè)計(jì)適合于該礦礦石性質(zhì)和搬運(yùn)量很大的工作條件。堆浸系統(tǒng)包含一條沿中軸線布置的膠帶廊道，其中有為堆浸場(chǎng)進(jìn)、出料的膠帶輸送機(jī)各一條。廊道兩邊是經(jīng)襯砌、有足夠大造堆面積的堆浸場(chǎng)，長(zhǎng)l600m，寬400m，系統(tǒng)兩端留出可供設(shè)備通行的半圓形場(chǎng)地。
造堆輸送系統(tǒng)包括一條2200m長(zhǎng)的膠帶輸送機(jī)和跨立于其中可沿軌道自行的輪式卸料車，以及一條450m長(zhǎng)可移動(dòng)履帶式堆筑輸送機(jī)。經(jīng)酸熟化的礦石從膠帶輸送機(jī)運(yùn)入，經(jīng)卸料車裝到堆筑輸送機(jī)上。移動(dòng)式堆筑輸送機(jī)可在廊道兩邊堆筑8 ~10m高的浸堆。該設(shè)備采用高卸、按順時(shí)針后退方式在襯墊場(chǎng)上造堆。
堆浸耗時(shí)達(dá)100天。被浸除完的礦渣需從堆場(chǎng)清走以便新礦石運(yùn)來(lái)繼續(xù)堆浸。礦渣清理與排棄系統(tǒng)（圖3）由如下部分組成。
①斗輪式挖取機(jī)；②履帶式集料膠帶；③205外運(yùn)膠帶（附軌式承料漏斗）；④206移置式廢渣輸送機(jī)（附軌式自行卸料車）；⑤履帶式排土機(jī)。
斗輪式挖取機(jī)以前進(jìn)或后退運(yùn)動(dòng)正對(duì)襯墊挖取礦渣并向履帶式多級(jí)集料膠帶裝載，再將料卸入205膠帶上的移動(dòng)漏斗。礦渣從205膠帶轉(zhuǎn)運(yùn)到206移置式膠帶，通過(guò)軌式卸料車轉(zhuǎn)至具有60m臂長(zhǎng)的排土機(jī)排棄。
排土機(jī)可向上排料也可向下排料。206膠帶輸送機(jī)長(zhǎng)2. 2km。該膠帶尾部可沿圓弧轉(zhuǎn)動(dòng)大約1800，在該范圍內(nèi)不須再添置設(shè)備即可堆筑能容10億t（lGt，1.1G短噸）的廢渣場(chǎng)。廢渣排棄系統(tǒng)按9. 5kt/h的能力設(shè)計(jì)，卸載車和受料漏斗都是自行式的。
排土機(jī)有一條長(zhǎng)60m的卸載臂和一條長(zhǎng)60m的連接橋，它的懸臂可將礦渣卸至渣堆的底腳，礦渣從排土機(jī)臂上高卸下來(lái)砸在堆體的底腳附近有助于其穩(wěn)定，這對(duì)于地震高發(fā)區(qū)防止滑塌是很重要的。排土機(jī)為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，是用于露天礦山的定型產(chǎn)品。
僅僅斗輪式挖取機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品稍不相同，為盡可能簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，省去其水平回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)而僅作俯仰擺動(dòng)。它一次沿礦堆挖取1m深的料，當(dāng)挖取到頭后，設(shè)備抬起再沿礦堆邊緣后退。行走履帶和斗輪都用可調(diào)速的液壓驅(qū)動(dòng)，生產(chǎn)能力可調(diào)至9. 5kt/h。斗輪臂裝有自動(dòng)調(diào)平裝置，其作用是使斗輪臂上輸送機(jī)保持水平而不受堆浸襯墊傾斜影響。
濾浸襯墊上的設(shè)備——移動(dòng)式堆筑輸送機(jī)，移動(dòng)式集料膠帶和斗輪式挖取機(jī)——均采用全球定位系統(tǒng)(GPS)控制，定位精度約50mm。該系統(tǒng)可使斗輪挖取機(jī)準(zhǔn)確地按預(yù)編程序沿著渣堆邊線工作。如果衛(wèi)星定位系統(tǒng)不能工作還有備用系統(tǒng)跟上。
在設(shè)計(jì)之初對(duì)大多數(shù)輸送機(jī)即決定采用標(biāo)準(zhǔn)的、經(jīng)證明適合露天礦使用的零部件。所有安裝構(gòu)件采用可移動(dòng)式或自帶腳墩( pontoon)安裝以使基礎(chǔ)工程量最小，并便于地震后設(shè)備重新校位。驅(qū)動(dòng)裝置900kW，用剛性聯(lián)軸器和滾筒連接呈直角布置。成套組裝的驅(qū)動(dòng)機(jī)作為單元件拆卸和更換。
3、設(shè)計(jì)斟酌
膠帶輸送機(jī)帶寬的最終選定頗費(fèi)心思，越野膠帶輸送機(jī)中的第三條是很長(zhǎng)的下放運(yùn)輸膠帶，對(duì)帶寬起決定作用。基于運(yùn)輸帶上的大荷重，決定采用較窄帶寬——1600mm，和帶速5.85m/s。即使膠帶單位長(zhǎng)度上的載荷減輕了些，但仍須采取特別結(jié)構(gòu)以應(yīng)付繁重工作。
滑環(huán)電動(dòng)機(jī)配多級(jí)啟動(dòng)電阻可使輸送機(jī)平穩(wěn)啟動(dòng)。輸送機(jī)都是多機(jī)驅(qū)動(dòng)。206輸送機(jī)所需動(dòng)力最大，裝有6臺(tái)900kW的驅(qū)動(dòng)機(jī)，其中4臺(tái)在頭部2臺(tái)在尾部。
4、103下運(yùn)膠帶
103下放式越野膠帶是運(yùn)輸設(shè)備中最值得注意的長(zhǎng)距離膠帶。這條膠帶處于發(fā)·電運(yùn)行狀態(tài)，其反饋電能的大小和溫度與載荷條件有關(guān)，每小時(shí)最大可達(dá)6 000kW。由于地形限制它含有半徑10 000m的水平轉(zhuǎn)彎，其中還有幾處豎向彎曲。
這條膠帶的下游沒(méi)有其它膠帶相接而是直接從空中向粗礦堆卸載，這對(duì)于它的停車制動(dòng)時(shí)間很長(zhǎng)是至關(guān)重要的。又因?yàn)榇值V堆有約27m長(zhǎng)的卸載范圍，必須將103膠帶的卸載頭部做成可伸縮的。
拉緊重錘絞車張緊系統(tǒng)經(jīng)折返導(dǎo)繞設(shè)在粗礦堆附近的地面上，水平張緊滑車行程大于30m。膠帶輸送機(jī)尾站位于最高點(diǎn)，裝有4臺(tái)1 800kW電動(dòng)機(jī)。
驅(qū)動(dòng)裝置呈直角布置，由可接直流電制動(dòng)的繞線電動(dòng)機(jī)和雙出軸直角傳動(dòng)減速機(jī)組成。軸一端通過(guò)剛性聯(lián)軸器和膠帶滾筒相聯(lián)，另一軸端裝配直徑2.5m的制動(dòng)盤，盤上有3副制動(dòng)閘。制動(dòng)閘為驅(qū)動(dòng)裝置的一個(gè)整裝部件以方便維修。
制動(dòng)用直流電接自蓄電池組。如果外部斷電，蓄電池組電源(UPS)是不中斷的。膠帶輸送機(jī)的邏輯控制系統(tǒng)(PLC)電源也接有獨(dú)立的UPS系統(tǒng)。電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速1000rpm。應(yīng)用動(dòng)力制動(dòng)將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降到約200rpm，然后再施機(jī)械制動(dòng)使輸送機(jī)完全停下來(lái)并閘死。
最不利情況是：外部電源中斷，同時(shí)用于直流制動(dòng)的UPS系統(tǒng)也出故障，而膠帶輸送機(jī)又處于滿負(fù)荷、低阻力狀態(tài)。這種情況如果發(fā)生，不得不依靠機(jī)械制動(dòng)閘使輸送機(jī)在全速下停止，過(guò)程時(shí)間80s左右。該過(guò)程發(fā)熱是很大問(wèn)題。根據(jù)輸送機(jī)的載荷不同。12個(gè)安裝閘塊中需810個(gè)參加工作。
工業(yè)試驗(yàn)是在用一臺(tái)2 400kW的直流電動(dòng)機(jī)來(lái)帶一套整裝驅(qū)動(dòng)機(jī)的情況下進(jìn)行的。制動(dòng)器在各種不同速度條件下施閘，與此同時(shí)通過(guò)測(cè)量直流電動(dòng)機(jī)的拖拽功率來(lái)計(jì)算閘盤實(shí)際摩擦系數(shù)。在制動(dòng)開始和末尾測(cè)量制動(dòng)盤的溫度。在全速狀態(tài)下持續(xù)時(shí)間100s的制動(dòng)反復(fù)多次，測(cè)試結(jié)果如下：
①閘與盤平均摩擦系數(shù)比預(yù)計(jì)的稍低，隨溫度在0. 32~0.37之間變化（達(dá)不到0.4，但摩擦系數(shù)降低不致出問(wèn)題因?yàn)檫�有備用閘塊）。
②即使溫度達(dá)到450℃，摩擦系數(shù)還可保持在0.3左右。
③兩天的全速機(jī)械制動(dòng)試驗(yàn)下來(lái)閘盤磨損量小于0. 1mm。
利用該套試驗(yàn)設(shè)備還進(jìn)行了動(dòng)力制動(dòng)試驗(yàn)，電阻的耐熱性能是重要的試驗(yàn)項(xiàng)目之一。結(jié)果在120s的制動(dòng)時(shí)間中電阻溫度未超過(guò)設(shè)計(jì)值。
關(guān)于輸送機(jī)的啟動(dòng)和制動(dòng)，分析研究了大量技術(shù)問(wèn)題，其中最不利的是輸送機(jī)滿負(fù)荷條件的啟動(dòng)。PLC把向下運(yùn)輸?shù)妮d荷條件都設(shè)置在程序中，輸送機(jī)可在滿負(fù)荷條件下自行執(zhí)行啟動(dòng)。啟動(dòng)的第一步是機(jī)械閘一個(gè)接著一個(gè)打開，輸送機(jī)緩慢自溜加速，待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到150—200mm后，加入直流電轉(zhuǎn)入電控——調(diào)節(jié)電流值使輸送機(jī)沿著控制轉(zhuǎn)矩變化的時(shí)間／速度曲線攀升到滿速。在此刻，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)接到交流電控制，運(yùn)行尚在不穩(wěn)定狀態(tài)。啟動(dòng)過(guò)程應(yīng)力求最大限度地減小轉(zhuǎn)矩突變和負(fù)荷沖擊。舉例說(shuō)明：假若機(jī)械閘同時(shí)打開，轉(zhuǎn)矩變化就是100%，將導(dǎo)致設(shè)備全線的動(dòng)力波沖擊；而如果12個(gè)閘中一次只松開一個(gè)，轉(zhuǎn)矩變化則很小，從而使膠帶波動(dòng)最小。這種減小沖擊的基本設(shè)計(jì)思想對(duì)輸送機(jī)的啟動(dòng)和制動(dòng)都適用。
膠帶是影響設(shè)備的關(guān)鍵部件，老慮到膠帶的動(dòng)載荷率達(dá)到50%以上，這里選擇了世界上強(qiáng)度最高的ST6800型膠帶。
決定膠帶的動(dòng)載荷強(qiáng)度的試驗(yàn)曾在漢諾維大學(xué)進(jìn)行，這種試驗(yàn)在70年代已完善，從那時(shí)起就建立了高強(qiáng)度膠帶動(dòng)載荷試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。
由于膠帶張力T達(dá)到2 600kN(265tf)，滾筒載荷最大將到4 414kN(450tf)。滾筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和直徑的選擇已予特別對(duì)待。驅(qū)動(dòng)滾筒直徑為2. 5m，這樣在最大運(yùn)行張力時(shí)其與襯套的壓力控制在0. 98MPa(10kgf/cm2)的安全值以下。大的滾筒直徑，膠帶過(guò)渡段很長(zhǎng)，尤其T1段（圖11中兩驅(qū)動(dòng)滾筒間之膠帶段，譯者按）很長(zhǎng)(約有20m)都是有利于保護(hù)膠帶的配置。在膠帶的面層和底層布有橫向筋以增強(qiáng)膠帶的使用壽命，這樣下來(lái)預(yù)計(jì)膠帶的使用壽命為17年左右。
影響膠帶壽命的重要因素最數(shù)裝載方式，對(duì)于裝載具有堅(jiān)硬棱邊粗碎后塊度還達(dá)300mm礦石的膠帶更是如此。膠帶在高速度下載運(yùn)這些物料，裝載環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)要小心周到，防止砸壞膠帶是重要的，細(xì)小的劃傷和缺痕不總是看得見，但長(zhǎng)時(shí)運(yùn)行后導(dǎo)致膠帶損壞。為了使這種損傷降低到最小而設(shè)置了條篩，先讓細(xì)料在膠帶上形成保護(hù)墊層而后大塊落在其上。
3條越野膠帶輸送機(jī)的裝載點(diǎn)都采用如圖14的模式設(shè)計(jì)。裝載設(shè)備的位置可以調(diào)整并能夠很快地拆下和裝上。這一特點(diǎn)容易實(shí)現(xiàn)工廠修理和簡(jiǎn)化更換操作，同時(shí)可按需要采用其他形式的漏斗——根據(jù)物料性質(zhì)采用小倉(cāng)、溜槽或指狀閘門等。
5、結(jié)語(yǔ)
艾爾·阿卜拉銅礦的礦石運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)思新穎，富有特色。因?yàn)樗仨殱M足特殊的運(yùn)行要求——很大的運(yùn)輸量，還有崎嶇的地形、地震和惡劣的氣候條件，在概念設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程中不得不經(jīng)受各種挑戰(zhàn)。盡管為了減小風(fēng)險(xiǎn)，已盡可能選用現(xiàn)成的、經(jīng)過(guò)試驗(yàn)和實(shí)踐考驗(yàn)的設(shè)備，但該系統(tǒng)采用的許多特殊措施推進(jìn)了現(xiàn)行工藝技術(shù)的發(fā)展。
