广西大厂矿区选矿厂厂房钢结构的应用及前景

蒙华清

（广西华锡集团股份有限公司再生资源分公司，广西 南丹 547205）

广西大厂矿区选矿厂厂房钢结构的应用及前景

蒙华清

（广西华锡集团股份有限公司再生资源分公司，广西 南丹 547205）

随着国内外钢结构技术的发展走向成熟，使用范围广，大厂矿区选矿厂房结构将逐渐由单一的全封闭混凝土结构发展到多样化的钢结构，其发展潜力巨大，前景广阔，将覆盖整个大厂。

选矿厂；厂房；钢结构；潜力；前景；可观

广西南丹大厂镇境内矿产资源丰富，尤其锡矿最为丰富，被誉为“中国锡都”。此外，锑矿资源全国第一；铅、锌保有储量在全国名列前茅；铟保有储量独占世界鳌头；金、银、钨等稀有金属的储量也颇为可观。依附这一独特的矿产资源优势，大厂镇境内形成了以采、选、冶为龙头。本世纪50年代，相继涌现出长坡选矿厂、巴里选矿厂和砂坪选矿厂等三个大中型选矿厂，其厂房结构都是采用单一的全封闭混凝土结构。随着国内外钢结构技术的发展走向成熟，使用方便、范围广，近期修整、改造和新建的选矿厂厂房大都采用了钢结构。本文将从环境地理条件、交通状况、钢材料及钢结构使用、厂房的投资和钢结构优势等方面对大厂镇矿区选矿厂钢结构的应用及前景进行阐述与分析。

1 环境地理条件

1.1气候条件

大厂矿区属中低山地形，海拔标高710～1008m，相对高差一般为100～150m左右，最大298m。属亚热带气候区，年平均气温17℃，雨量充沛，年降雨量1200～1500mm，每年5～9月份为雨季。气候多样，地区差异和垂直差异明显，具有高原山区的气候特点和变化规律。其特点是气温低、雨量多、光照少、南北气候差异很大，干旱、冰雹、低温、霜冻等灾害性天气出现频繁，局部地区风、涝灾害也常有出现。总的说是冬寒冷、夏温热，春秋凉爽（春暖迟、秋冷早），霜期较短。

1.2生产环境

选矿厂大多都是湿式选矿，生产现场湿气重、水分高，钢结构在水的作用下容易被腐蚀。加上选矿厂生产中使用大量的浮选药剂，如硫酸铜、硫酸、黄药等。这些浮选药剂大都是具有腐蚀性，与钢材接触会发生各种化学反应，从而加快了钢结构的腐蚀速度，影响钢结构的使用寿命。

虽然大厂矿区气候条件、生产环境较为恶劣，影响使用寿命和厂房的服务年限，但是随着防腐技术发展，可以根据环境不同，采用不同的防腐措施，从而达到延长钢结构的使用寿命和厂房的服务年限的目的。

2 交通状况

南丹县位于西南公路 210国道和黔桂铁路交叉点上，西南出海大通道成都—重庆—贵阳—南宁—柳州—北海二级公路贯城而过；国家重点工程龙滩水电站的前期工程南丹—天峨二级公路也已建成。

大厂矿区北至南丹县城45km，东至河池市86km，均有三级以上公路相通；矿区内的选矿厂已建混凝土公路与大厂镇相通。

广西南丹大厂矿区交通运输十分便利，便于各种钢材的运输。在建造厂房时，从外地购买的各种钢材都能及时到位，不影响施工速度和工期。

图1　大厂矿区地理位置图

3 钢材料及钢结构使用

3.1钢材料的历史发展

钢铁材料的产生历史悠久，可以追溯到4000年前。当代的钢铁材料的内涵与3500年前的钢铁材料相比已经发生了根本性的变化，与19世纪后期以Bessemer炼钢技术为代表的近代钢铁生产技术所生产的钢铁材料相比也发生了显著的变化。在欧洲，目前汽车上应用的钢铁材料80%均为近10年来所研制开发生产的新型钢铁材料（工业化国家的汽车行业是钢铁材料的主要用户）。同时，正由于钢铁材料属于传统材料，处于工业化发展阶段的国家将由于发展需要而不断建设投产形成新的生产能力，而处于后工业化社会的钢铁发达国家的过剩生产能力也希望继续发挥作用，因而在钢铁材料的生产质量和技术性能方面的竞争将非常激烈，因此，钢铁材料的高技术化是其市场竞争和科学技术进步的必然发展趋势。

此外，目前国内生产使用的多数钢铁材料的使用性能和技术指标均有了进一步提高，绝大多数钢铁材料的洁净度和均匀度有所提高。新世纪的高层建筑、深层地下和海洋设施、大跨度重载桥梁、轻型节能汽车、石油开采和长距离油气输送管线、大型储存容器、工程机械、精密仪器、船舶舰艇、航空航天设备、兵器装备、高速铁路、核工业生产设备、水电和火电能源设施等领域都大范围使用钢材料。

3.2我国现有钢材料

钢是由生铁经过冶炼、铸锭、轧制、热处理等工艺过程生产而成的。钢材的种类繁多，为便于选用，常从不同角度加以分类，如：（1）按冶炼时脱氧程度不同分类可分为：沸腾钢、镇静钢、半镇静钢和特殊镇静钢；（2）按化学成分分类可分为：碳素钢和合金钢；（3）按有害杂质含量分类可分为：普通钢、优质钢、高优质钢和特级优质钢；（4）按用途分类可分为：结构钢、工具钢和特殊钢。说明钢材种类繁多，在建造厂房时根据自身情况可以多向选择，能够满足厂房设计要求和经济要求，让我们的钱财充分发挥出最大的作用，少花冤枉钱，少“张冠李戴”。

3.3钢结构的发展情况

3.3.1钢结构在国外的发展

目前，发达国家钢结构建筑呈现出用途广泛和用钢量大的特点，钢结构的优越性已经从先进国家的实际应用中得到肯定。钢结构广泛应用于高层、超高层建筑，大跨度和大空间建筑，量大面广的中小型工业、商业、社区、文教卫生等建筑，以及大部分的低层非居住型建筑中。在欧洲、美洲、日本、台湾等地，厂房兴建全部采用钢结构。在美国，大约70%的非民居和两层及以下的建筑，均采用轻钢架体系。钢结构的广泛应用，拉动了建筑用钢量的不断增长。在美国、日本等发达国家，钢结构用钢量已占到钢产量的 30%以上，钢结构建筑面积占总建筑面积约40%以上。

3.3.2钢结构在国内的发展

在钢铁、船舶制造，高铁建设中，我国已跃居世界第一，正在努力向钢结构第一大国前行。 改革开放30多年来，我国经济取得飞速发展，我国已经成为一个经济大国，将向经济强国迈进。未来我们的国家、我们的企业在发展过程中，将面临更大的挑战。企业在扩张规模的同时，更要注重提升控制力和核心技术创新能力。更应当注重坚持以科学发展观为指导，转变发展方式，拓展视野，进而推动中国钢结构行业持续、健康、快速地发展。

3.4钢结构的应用案例

随着钢结构的发展，国内外各种领域都使用了钢结构，尤其是房屋、道路和工业厂房的应用已相当成熟。

3.4.1国外钢结构应用案例

如日本千叶县43 层、高180M的NEC大楼，该建筑内部布置大开口和大空间庭院，其巨型结构是由四根巨型结构柱和四个巨型的空间桁架梁组成的巨型空间桁架体系。

如德国法兰克福 1997年建成的商业银行新大楼，63298.74M，也是欧洲最高的一栋超高层建筑。该建筑平面为边长60M的等边三角形，其结构体系是以三角形顶点的三个立框筒为“巨型柱”，通过八层楼高的钢框架为“巨型梁”连接而围成的巨型筒体系，具有极好的整体效应和抗推刚度，其中“巨响梁”产生了巨大的“螺旋箍”效应。

如世界上最大的室内体育馆是美国1996年奥运会的主体育馆棗亚特兰大体育馆（拟椭圆形平面，186M×235M），采用的是张拉整体体系的屋盖，主要由索、杆、膜组成，是当今最有发展前途的一种新型空间结构。

3.4.2国内钢结构应用案例

我国自1949年全国解放后，钢结构就在大跨重型工业厂房、大型公共建筑和高耸结构中得到了应用。尤其是近20年来，钢结构更加广泛应用于土木工程的公共建筑中，比如沈阳桃仙国际机场屋盖，北京天文馆新馆工程等，我国目前不仅能生产各种类型的建筑钢材，同时钢材生产的新技术、新工艺、新产品日益也增多，如彩钢压型板、彩钢复合板、彩钢扣板、拱形厂房及彩钢制品等的生产，使建筑结构充满现代化时代气息，实际证明钢结构建筑在我国更具有广阔的发展前景。

我国80年代建成的11幢高层建筑钢结构最高为208米；90年代以来正在建造或设计的高层建筑钢结构共约72幢，最高的达420米（已建）和460米（设计）。

最近在大连兴建的高度 200米高层建筑钢结构的远洋大厦钢结构，设计、制造、安装和材料全部是由国内承担和供应的。

3.4.3大厂选矿厂厂房钢结构应用案例

随着钢结构的技术成熟和广泛应用，大厂矿区的选矿厂厂房也采用钢结构。如广西华锡集团再生资源分公司2013年新实施的“巴里和长坡尾矿分选分送工程”和“铜坑井下杂矿回收流程工程”，厂房都采用了全钢结构形式。

4 选矿厂厂房占总投资比例对比（混凝土与钢结构）

国家工业时期，选矿厂设计照搬前苏联建厂模式，将将所有选矿设备框起来，出现“深基重盖，肥梁胖柱”，选矿厂厂房在选厂建设投资中占有相当大的比例，据统计，当时有的已占50%以上，最少的也有30%左右，见表1。

表1　20世纪90年代前中国选矿厂土建占选厂总投资比例

最近在某地建设1座600t/d规模的尾矿在回收金属的选矿厂，在吸取前人和现代选矿厂建设理念的基础上，选厂厂房采用全钢结构，其所占投资比例仅为5%。2013年大厂矿区广西华锡集团再生资源分公司新实施的“巴里和长坡尾矿分选分送工程”和“铜坑井下杂矿回收流程工程”，厂房都是采用全钢结构形式，占投资总额为3%。说明选矿厂厂房采用钢结构大大降低了土建建设成本。

5 钢结构的优势明显

钢结构在当近建筑业中的占重要地位，是由钢结构的优势所必然形成的。钢结构建筑呈现5大优势：

（1）质量好。钢管混凝土柱子充分合理利用了钢和混凝土的料特性，提高相应的强度来缩小截面，其抗压、抗侧弯强度，均比混凝土柱高1.5倍，大大增加了抗强震的能力；克服了传统建筑中的“肥梁胖柱”的弊病，增大了有效空间。

（2）造价低。由于钢包混凝土的共同作用与互补优势，梁柱的断面可以缩小 50%以上，因此，轻型房屋钢结构的用钢量比混凝土结构的用钢量下降15%左右，混凝土减少50%，人工费用下降75%，运费下降75%，基础处理费下降20%～30%。虽然轻型房屋钢结构采用的合金钢的价格要比普通钢高，复合墙体的价格要比砌体墙高得多，但这些造价与降价的费用相抵，总体投资还是比传统钢筋混凝土体系下降5%～15%。

（3）自重轻。采用轻质的各种材料，组成高强、防火、防水、绝热、隔音、节能的复合墙体，替代传统的粘土砖和其它笨重的砌体材料。采用轻型钢结构体系，混凝上用量可降低50%，房屋整体重量比混凝土建筑重量下降75%。

（4）施工周期短。采用轻型房屋钢结构体系，不需要现场绑扎钢筋，不需要制作模板，楼板现浇混凝土时，不需要临时支撑，这样，可以大大地加快施工现场的拼装速度。因此，轻型房屋钢结构体系的建设周期，可以比传统结构模式缩短 50%～75%，可以大大缩短投资资金的占用周期，提高资金的使用效率。

（5）可再利用。钢结构及其配套技术的相应部件，绝大部分可以工厂化制作，实现产品化。钢结构住宅的材料，具有可再生利用性、可改造性。

随着钢结构技术的成熟和使用范围广泛，大厂矿区选矿厂厂房钢结构的应用是必然，只是时间而已。如果能在防腐措施加以保护和研究，钢结构在大厂矿区的应用和发展潜力巨大，前景广阔。加上随着老混凝土厂房的老化和使用年限的限制，大厂选矿厂的旧厂房将不断整修更新，为钢结构的发展提供更多的机会，钢结构取代混凝土结构的新局面即在眼前。

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[8] 张凤生.再生资源分公司铜坑井下杂矿回收工程可行性研究报告[R].河池:华锡设计院,2013.

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

蒙华清（1986－），男，广西环江人，供职于广西华锡集团股份有限公司再生资源分公司，从事技术管理工作。