近十年來溶液萃取／濕法冶金工藝取得長足進展，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值。
艾爾·阿卜拉( El Abra)銅礦是一個很好的例子。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同一些國際公司開始論證礦山的運輸系統(tǒng)方案。早期的論證認(rèn)為汽車運輸方案不大可行。
隨著設(shè)計研究再次深入，一些公司對礦物運輸系統(tǒng)提出了礦石經(jīng)破碎和中間處理再運到堆浸場兼造堆，生產(chǎn)能力達(dá)到．150kt/d(16.5萬短噸／日)的方案建議。設(shè)備供應(yīng)商選定后，對從采場到細(xì)碎廠的
輸送機系統(tǒng)又進行了研究：鑒于采場附近地形陡峭和海拔太高而決定將細(xì)碎廠和堆浸場建在采場東邊15km外海拔3 400m的地方。
1994年7月設(shè)備供應(yīng)商組織了一個由加州舊金山(San Francisco，CA)工程設(shè)計室領(lǐng)導(dǎo)的小組開始工程的概念設(shè)計，在這期間由于設(shè)計小組的全力投入使工作完成出色，敞開式連續(xù)運輸?shù)膽?yīng)用大大推進了設(shè)計成功。
1、運輸系統(tǒng)概述
艾爾·阿卜拉礦的礦石搬運系統(tǒng)由越野膠帶輸送機、浸堆堆造以及礦渣清理排棄系統(tǒng)組成。越野膠帶將經(jīng)粗碎的礦石運到粗礦堆場。
旋回破碎機產(chǎn)出- 300mm的物料由帶式給料機向越野膠帶裝載，生產(chǎn)能力8.5kt/h。越野膠帶由3段組成：101膠帶輸送機長約500m，提升20m；102膠帶輸送機長約5 000m，下放80m；103膠帶輸送機長約9 500m，下放510m。從粗礦堆裝取的礦石分3路平行進入細(xì)碎達(dá)到- 19mm粒徑，經(jīng)過緩沖礦倉再進入回轉(zhuǎn)窯，在其中進行加酸熟化處理后輸送到堆浸場。
2、浸堆堆筑系統(tǒng)
連續(xù)一間斷式堆浸設(shè)計適合于該礦礦石性質(zhì)和搬運量很大的工作條件。堆浸系統(tǒng)包含一條沿中軸線布置的膠帶廊道，其中有為堆浸場進、出料的膠帶輸送機各一條。廊道兩邊是經(jīng)襯砌、有足夠大造堆面積的堆浸場，長l600m，寬400m，系統(tǒng)兩端留出可供設(shè)備通行的半圓形場地。
造堆輸送系統(tǒng)包括一條2200m長的膠帶輸送機和跨立于其中可沿軌道自行的輪式卸料車，以及一條450m長可移動履帶式堆筑輸送機。經(jīng)酸熟化的礦石從膠帶輸送機運入，經(jīng)卸料車裝到堆筑輸送機上。移動式堆筑輸送機可在廊道兩邊堆筑8 ~10m高的浸堆。該設(shè)備采用高卸、按順時針后退方式在襯墊場上造堆。
堆浸耗時達(dá)100天。被浸除完的礦渣需從堆場清走以便新礦石運來繼續(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；②履帶式集料膠帶；③205外運膠帶（附軌式承料漏斗）；④206移置式廢渣輸送機（附軌式自行卸料車）；⑤履帶式排土機。
斗輪式挖取機以前進或后退運動正對襯墊挖取礦渣并向履帶式多級集料膠帶裝載，再將料卸入205膠帶上的移動漏斗。礦渣從205膠帶轉(zhuǎn)運到206移置式膠帶，通過軌式卸料車轉(zhuǎn)至具有60m臂長的排土機排棄。
排土機可向上排料也可向下排料。206膠帶輸送機長2. 2km。該膠帶尾部可沿圓弧轉(zhuǎn)動大約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。廢渣排棄系統(tǒng)按9. 5kt/h的能力設(shè)計，卸載車和受料漏斗都是自行式的。
排土機有一條長60m的卸載臂和一條長60m的連接橋，它的懸臂可將礦渣卸至渣堆的底腳，礦渣從排土機臂上高卸下來砸在堆體的底腳附近有助于其穩(wěn)定，這對于地震高發(fā)區(qū)防止滑塌是很重要的。排土機為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，是用于露天礦山的定型產(chǎn)品。
僅僅斗輪式挖取機和標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品稍不相同，為盡可能簡化結(jié)構(gòu)，省去其水平回轉(zhuǎn)機構(gòu)而僅作俯仰擺動。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，生產(chǎn)能力可調(diào)至9. 5kt/h。斗輪臂裝有自動調(diào)平裝置，其作用是使斗輪臂上輸送機保持水平而不受堆浸襯墊傾斜影響。
濾浸襯墊上的設(shè)備——移動式堆筑輸送機，移動式集料膠帶和斗輪式挖取機——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)計之初對大多數(shù)輸送機即決定采用標(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)動機作為單元件拆卸和更換。
3、設(shè)計斟酌
膠帶輸送機帶寬的最終選定頗費心思，越野膠帶輸送機中的第三條是很長的下放運輸膠帶，對帶寬起決定作用。基于運輸帶上的大荷重，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)電動機配多級啟動電阻可使輸送機平穩(wěn)啟動。輸送機都是多機驅(qū)動。206輸送機所需動力最大，裝有6臺900kW的驅(qū)動機，其中4臺在頭部2臺在尾部。
4、103下運膠帶
103下放式越野膠帶是運輸設(shè)備中最值得注意的長距離膠帶。這條膠帶處于發(fā)·電運行狀態(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。
這條膠帶的下游沒有其它膠帶相接而是直接從空中向粗礦堆卸載，這對于它的停車制動時間很長是至關(guān)重要的。又因為粗礦堆有約27m長的卸載范圍，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。膠帶輸送機尾站位于最高點，裝有4臺1 800kW電動機。
驅(qū)動裝置呈直角布置，由可接直流電制動的繞線電動機和雙出軸直角傳動減速機組成。軸一端通過剛性聯(lián)軸器和膠帶滾筒相聯(lián)，另一軸端裝配直徑2.5m的制動盤，盤上有3副制動閘。制動閘為驅(qū)動裝置的一個整裝部件以方便維修。
制動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。膠帶輸送機的邏輯控制系統(tǒng)(PLC)電源也接有獨立的UPS系統(tǒng)。電動機的運行轉(zhuǎn)速1000rpm。應(yīng)用動力制動將電動機轉(zhuǎn)速降到約200rpm，然后再施機械制動使輸送機完全停下來并閘死。
最不利情況是：外部電源中斷，同時用于直流制動的UPS系統(tǒng)也出故障，而膠帶輸送機又處于滿負(fù)荷、低阻力狀態(tài)。這種情況如果發(fā)生，不得不依靠機械制動閘使輸送機在全速下停止，過程時間80s左右。該過程發(fā)熱是很大問題。根據(jù)輸送機的載荷不同。12個安裝閘塊中需810個參加工作。
工業(yè)試驗是在用一臺2 400kW的直流電動機來帶一套整裝驅(qū)動機的情況下進行的。制動器在各種不同速度條件下施閘，與此同時通過測量直流電動機的拖拽功率來計算閘盤實際摩擦系數(shù)。在制動開始和末尾測量制動盤的溫度。在全速狀態(tài)下持續(xù)時間100s的制動反復(fù)多次，測試結(jié)果如下：
①閘與盤平均摩擦系數(shù)比預(yù)計的稍低，隨溫度在0. 32~0.37之間變化（達(dá)不到0.4，但摩擦系數(shù)降低不致出問題因為還有備用閘塊）。
②即使溫度達(dá)到450℃，摩擦系數(shù)還可保持在0.3左右。
③兩天的全速機械制動試驗下來閘盤磨損量小于0. 1mm。
利用該套試驗設(shè)備還進行了動力制動試驗，電阻的耐熱性能是重要的試驗項目之一。結(jié)果在120s的制動時間中電阻溫度未超過設(shè)計值。
關(guān)于輸送機的啟動和制動，分析研究了大量技術(shù)問題，其中最不利的是輸送機滿負(fù)荷條件的啟動。PLC把向下運輸?shù)妮d荷條件都設(shè)置在程序中，輸送機可在滿負(fù)荷條件下自行執(zhí)行啟動。啟動的第一步是機械閘一個接著一個打開，輸送機緩慢自溜加速，待電動機轉(zhuǎn)速達(dá)到150—200mm后，加入直流電轉(zhuǎn)入電控——調(diào)節(jié)電流值使輸送機沿著控制轉(zhuǎn)矩變化的時間／速度曲線攀升到滿速。在此刻，電動機轉(zhuǎn)接到交流電控制，運行尚在不穩(wěn)定狀態(tài)。啟動過程應(yīng)力求最大限度地減小轉(zhuǎn)矩突變和負(fù)荷沖擊。舉例說明：假若機械閘同時打開，轉(zhuǎn)矩變化就是100%，將導(dǎo)致設(shè)備全線的動力波沖擊；而如果12個閘中一次只松開一個，轉(zhuǎn)矩變化則很小，從而使膠帶波動最小。這種減小沖擊的基本設(shè)計思想對輸送機的啟動和制動都適用。
膠帶是影響設(shè)備的關(guān)鍵部件，老慮到膠帶的動載荷率達(dá)到50%以上，這里選擇了世界上強度最高的ST6800型膠帶。
決定膠帶的動載荷強度的試驗曾在漢諾維大學(xué)進行，這種試驗在70年代已完善，從那時起就建立了高強度膠帶動載荷試驗標(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)計和直徑的選擇已予特別對待。驅(qū)動滾筒直徑為2. 5m，這樣在最大運行張力時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，膠帶過渡段很長，尤其T1段（圖11中兩驅(qū)動滾筒間之膠帶段，譯者按）很長(約有20m)都是有利于保護膠帶的配置。在膠帶的面層和底層布有橫向筋以增強膠帶的使用壽命，這樣下來預(yù)計膠帶的使用壽命為17年左右。
影響膠帶壽命的重要因素最數(shù)裝載方式，對于裝載具有堅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這些物料，裝載環(huán)節(jié)的設(shè)計要小心周到，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，但長時運行后導(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墊層而后大塊落在其上。
3條越野膠帶輸送機的裝載點都采用如圖14的模式設(shè)計。裝載設(shè)備的位置可以調(diào)整并能夠很快地拆下和裝上。這一特點容易實現(xiàn)工廠修理和簡化更換操作，同時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、溜槽或指狀閘門等。
5、結(jié)語
艾爾·阿卜拉銅礦的礦石運輸系統(tǒng)設(shè)計構(gòu)思新穎，富有特色。因為它必須滿足特殊的運行要求——很大的運輸量，還有崎嶇的地形、地震和惡劣的氣候條件，在概念設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計過程中不得不經(jīng)受各種挑戰(zhàn)。盡管為了減小風(fēng)險，已盡可能選用現(xiàn)成的、經(jīng)過試驗和實踐考驗的設(shè)備，但該系統(tǒng)采用的許多特殊措施推進了現(xiàn)行工藝技術(shù)的發(fā)展。
