1、中國水泥工業(yè)概況
中國水泥工業(yè)已有～百多年歷史，1950年全國水泥產(chǎn)量132萬t，1980年水泥產(chǎn)量增至7986萬t，但絕大部分是用技術(shù)落后、產(chǎn)量低、能源消耗大、環(huán)境污染嚴重、勞動生產(chǎn)率低的立窯和傳統(tǒng)的濕法窯生產(chǎn)的。上世紀70年代國外出現(xiàn)了新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)，我國隨之開展此項技術(shù)的科研、開發(fā)和設(shè)計。通過近30年的努力，新型干法預(yù)分解窯生產(chǎn)線得到不斷提高和完善，我國開發(fā)的2000t/d級、2500t/d、3200t/d、5000t/d級生產(chǎn)線已全面成熟，不論從技術(shù)水平，還是單位噸水泥投資，以及生產(chǎn)成本均明顯優(yōu)于立窯，因此進入21世紀，出現(xiàn)了新型生產(chǎn)線大發(fā)展，2004年，我國預(yù)分解窯生產(chǎn)線492條，其水泥產(chǎn)量3.15億t，水泥總產(chǎn)量高達9.732億t，占世界水泥產(chǎn)量的38, 8%，是世界最大水泥產(chǎn)量的國家，為世界水泥產(chǎn)量排名第二的印度的4倍。1950—2005年中國和世界水泥產(chǎn)量見表1。
2、中國水泥石灰石礦山及外部運輸方式概況
上世紀80年代前，由于水泥工廠規(guī)模較小，與其配套的主要原料礦山——石灰石礦規(guī)模也較小，大多年產(chǎn)量在80萬t以下。當時的礦山開采設(shè)備技術(shù)落后，勞動生產(chǎn)率低，穿孔設(shè)備大多為手持式鑿巖機和低風(fēng)壓的潛孔鉆機，采掘設(shè)備為行走和調(diào)動不靈活的機械式挖掘機，開拓運輸系統(tǒng)大多采用箕斗運輸、斜坡臺車、串車提升等落后方式，其礦石外部運輸（從礦山至工廠）大多采用窄軌電機車、架空索道和汽車運輸?shù)取?br />
隨著大型預(yù)分解窯生產(chǎn)線的發(fā)展，石灰石礦山規(guī)模成倍甚至數(shù)倍增加（現(xiàn)在最大礦山采礦規(guī)模已達800多萬噸），工作面的穿孔、采掘、運輸設(shè)備也向著大型化、液壓化方向發(fā)展。大中型石灰石礦山穿孔設(shè)備采用全液壓、高風(fēng)壓鉆機，采掘設(shè)備采用大型液壓挖掘機、輪式裝載機等，運輸設(shè)備采用較大噸位的自卸汽車。礦石外部運輸方式采用輸送量大、運營成本低、管理方便的膠帶輸送機。
3、中國石灰石礦外部運輸現(xiàn)狀
隨著中國水泥產(chǎn)量的迅猛增加，水泥用石灰石需求量也飛速增加，2004年為11.7億噸。近幾年中國水泥用石灰石礦量見表2。
如何將如此巨大的石灰石量從礦山運至工廠，這涉及到投資、運輸成本、環(huán)境保護、資源有效利用等諸多方面，是值得研究的問題。目前，中國石灰石礦外部運輸方式有以下幾種：
3.1無礦山的水泥企業(yè)礦石來源
在中國現(xiàn)存的絕大部分小型水泥企業(yè)及近幾年新建的個別大中型水泥企業(yè)，無自營的石灰石礦山，以外購礦石來滿足工廠對石灰石原料的需要。這部分礦石由農(nóng)民組織的農(nóng)運車、拖拉機等運至工廠。
3.2有礦山的小型水泥企業(yè)礦石運輸方式
在中國有一些小型水泥企業(yè)，有自營的石灰石礦山，其礦石外部運輸方式大多為載重汽車，個別用窄機電機車和架空索道。
3.3大中型水泥企業(yè)礦石運輸方式
在中國，大部分大中型水泥企業(yè)有自營的石灰石礦山，其礦石外部運輸方式隨礦山至工廠運輸距離不同而異，有自卸汽車、膠帶輸送機及火車等運輸方式。
4、目前普遍存在的主要問題及對策
中國絕大部分小型水泥企業(yè)石灰石原料來源依靠民采民運，最近幾年投產(chǎn)的大型水泥生產(chǎn)線的原立窯企業(yè)和一些民營的水泥企業(yè)，在水泥廠建設(shè)中，不做礦山設(shè)計，不對礦山作任何投入，也依靠民采民運石灰石。這些民采礦點，礦石無序開采，大多采用高臺段人工鑿巖爆破的開采方法，生產(chǎn)效率低、安全隱患大、資源浪費嚴重、環(huán)境遭到嚴重破壞：這種民運方式，車輛嚴重超載，路況差，到處塵土飛揚，嚴重破壞了生態(tài)環(huán)境。因此，建議在礦山生態(tài)環(huán)境治理與礦山安全生產(chǎn)方面，政府應(yīng)加大整治力度，杜絕民采民運這種落后的開采運輸方式。
我國的礦產(chǎn)資源是有限的，據(jù)統(tǒng)計，目前已初步探明的石灰石儲量為542億t，可開采利用的約為250億t。水泥用石灰石再加上相關(guān)行業(yè)所用石灰石，在不遠的將來即會出現(xiàn)資源枯竭的嚴重問題�，F(xiàn)在我們在工程建設(shè)中已深深感到：水泥廠的規(guī)模越建越大且建設(shè)得越來越多，而好的礦山是越來越難找，地質(zhì)條件好、儲量大、交通方便的礦山在我國東中部地區(qū)已越來越少見。顯然，除加大地質(zhì)勘察工作的力度，增加礦石儲量外，對現(xiàn)存資源的合理開發(fā)利用、礦進行正常的規(guī)劃開采運輸設(shè)計也非常重要，要堅決制止民采民運這種嚴重浪費資源的現(xiàn)象。加強環(huán)境治理，確保水泥企業(yè)持續(xù)發(fā)展及建設(shè)“節(jié)約型建材工業(yè)”。
5、礦石外部運輸最佳的設(shè)計方案和實踐
通過多年的礦山及礦石外部運輸設(shè)計工作，我認為當?shù)V山至工廠運輸距離小于2～3km時，采用自卸汽車運輸方式為最佳方案，公路路面最好為砼或瀝青路面，且做好道路保養(yǎng)工作；以減少輪胎消耗，降低運輸成本。當?shù)V山至工廠運距大于2～3km，最佳方案采用膠帶輸送機，這是由于膠帶輸送機可實現(xiàn)大運量、長距離輸送，且具有綜合運輸成本低(～般為0. 3～0. 35元/t. km)、維護簡單、操作人員少等特點。當?shù)V山至工廠間地形復(fù)雜，地面建、構(gòu)筑物較多時，可采用平面拐彎膠帶輸送機或管狀膠帶輸送機。
下面介紹我們設(shè)計的幾個案例：
5.1陜西奏嶺水泥公司礦石外部輸送方式
5.1.1該礦山及礦石外部輸送概況
陜西秦嶺水泥公司（原耀縣水泥廠）石灰石礦山于1960年投產(chǎn)，規(guī)模為年產(chǎn)礦石60萬t，礦山至工廠距離約4km，1978年礦山擴建為100萬t/a，礦石外部運輸系統(tǒng)為架空索道。1991年礦山規(guī)模擴建為175萬t/a，礦石外部運輸系統(tǒng)為膠帶輸送機，同時原架空索道也輸送部分礦石。200年隨著工廠6#窯的建成，礦山開采規(guī)模達270萬t/a，原膠帶輸送機經(jīng)過提速及加大帶強等方面的改造，滿足了礦石外部運輸?shù)囊�。同時，由于原架空索道從國家級文物保護單位“藥王山”中間穿過，對藥王山的風(fēng)景和石刻起到了破壞作用，隨著人們保護文物意識的加強，架空索道予以停運和拆除。2003年銅川項目上馬，該礦山規(guī)模猛增至480萬t／a，原膠帶機運輸系統(tǒng)不能滿足擴建要求，需另建一套礦石運輸系統(tǒng)。
5.1.2礦石外部運輸方式擴建方案由于該礦山至工廠間地形較復(fù)雜，且中間有國家級文物保護單位“藥王山”，經(jīng)過我們比較分析，提出了兩個技術(shù)上可行經(jīng)濟上合理的礦石運輸方案，即多條膠帶機轉(zhuǎn)載運輸方案和一條平面拐彎的膠帶機運輸方案，兩方案比較見表3．
通過比較知，方案二充分利用了地形條件，繞過了藥王山，保護了文物，又省去了四個轉(zhuǎn)載站，環(huán)節(jié)少，操作人員少，又利于環(huán)境保護；由于總功率少了280kW，節(jié)省了電能，降低了礦石運輸成本。因此，設(shè)計采用平面拐彎膠帶機運輸方案，其技術(shù)性能為：驅(qū)動方式采用尾部雙驅(qū)動(2×280kW)，膠帶機帶強2000N/mm;平面最小轉(zhuǎn)彎半徑400m，為保證轉(zhuǎn)彎處膠帶不跑偏，轉(zhuǎn)彎段托輥布置形式采用45°槽角，且內(nèi)曲線抬高；拉緊裝置采用先進可靠的液壓自動拉緊方式。
5.2太鋼洪子峪礦山石灰外部運送方案
5. 2.1 礦山概況
洪子峪石灰石礦山是太原鋼鐵集團公司150萬t不銹鋼項目的配套礦山，該礦山位于太原市杏花嶺區(qū)中澗河鄉(xiāng)，距太原市12km。礦山年產(chǎn)原礦300萬t，破碎加工生產(chǎn)石灰石成品礦(粒徑10～40mm) 195萬t，山上設(shè)有焙燒石灰石系統(tǒng)，生產(chǎn)的石灰需從礦山運至山下的成品倉，其運距約為4. 5km。
5.2.2石灰運輸方案
從山上至山下成品倉間地形非常復(fù)雜，溝壑縱橫，沿線有太鋼大型養(yǎng)雞場、石灰加工廠、破碎系統(tǒng)等建、構(gòu)筑；沿線還有森林和果樹林等。輸送的物料為生石灰，物理特性為性脆、易碎，其容重為0. 93t／m3，物料粒徑為10～40mm，要求輸送過程中盡量少產(chǎn)生粒徑<10mm的粉礦。
根據(jù)該項目地形和輸送物料的特點，設(shè)計提出兩個輸送方案。方案一為采用三條膠帶輸送機轉(zhuǎn)載運輸方案，膠帶機寬800mm，帶速1.6m/s（因石灰易碎，帶速不宜過高）；方案二為采用一條管狀膠帶輸送機，管徑中250mm，帶速1.8m/s，水平長度4330m。兩方案比較見表4。
兩方案技術(shù)特點如下：
采用普通膠帶機初期基建投資較低，設(shè)備均為成熟的國產(chǎn)設(shè)備，在物料輸送過程中呈敞開狀態(tài)，有利于物料的散熱；因普通膠帶機的技術(shù)特點決定了膠帶機通廊建設(shè)占地面積較大，其不能完全避讓溝壑、林區(qū)、建筑物等，建設(shè)用地補償較大，征地會影響建設(shè)的進度；由于運輸?shù)奈锪蠟樯遥斔瓦^程中對周邊環(huán)境造成的污染面積大，需要增加環(huán)保投資，在使用過程中會增加由于污染導(dǎo)致的賠償費用；因普通膠帶機提升角度有限，為達到設(shè)計技術(shù)要求，在輸送線路上有隧道工程，并架設(shè)高支架，增加了一定的施工難度。
采用管狀帶式輸送機一是實現(xiàn)密閉輸送物料，物料在輸送過程中不飛揚、不散落、不泄漏，實現(xiàn)了無害化輸送，保證了物料輸送不受環(huán)境和氣候的影響，保護了環(huán)境，同時減少環(huán)境污染發(fā)生的賠償費用；二是實現(xiàn)空間曲線輸送，線路可繞過建筑物、森林和耕地，適用于在復(fù)雜地形布置和建設(shè)輸送線路，工藝布置簡單；三是輸送過程中不設(shè)置轉(zhuǎn)運站，減少輸送物料的破碎率：四是運行穩(wěn)定，安全性能高。缺點是初期基建投資較高；由于輸送環(huán)境密閉，需要控制物料的裝料溫度。
綜合考慮，該項目設(shè)計采用管狀膠帶機輸送方案。
6、結(jié)論
礦石外部運輸最佳方式為：當?shù)V山至工廠運輸距離小于2～3km時，采用機動靈活，投資較少的自卸汽車運輸方式，當?shù)V山至工廠運距大于2～3 km時，采用運輸成本低、管理方便的膠帶機運輸方式。當?shù)V山至工廠間地形復(fù)雜，且地面建，構(gòu)筑物較多時，可采用具有綜合經(jīng)濟效益和環(huán)保效益的平面拐彎膠帶輸送機或管狀膠帶輸送機。
另外，當?shù)V山擴建時，若原來礦石外部運輸采用膠帶輸送機，在其廊道允許條件下，可考慮將新建的膠帶機加到原來膠帶機上，形成一個廊帶雙層輸送方式，這樣可以節(jié)省大量的土建費用，節(jié)約土地，加快項目建設(shè)。此方式已成功應(yīng)用于吉林亞泰水泥公司和浙江桐廬三獅水泥公司等項目的礦石外部運輸上，取得了很好的經(jīng)濟效益。
