秦 嫻, 孫 亮

(1.中國(guó)冶金地質(zhì)總局 中南局,湖北 武漢 430081; 2.湖北省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心,湖北 武漢 430034)

運(yùn)用方案優(yōu)選法實(shí)現(xiàn)低品位金礦石的利用
——以福州王厝金礦為例

秦 嫻1, 孫 亮2

(1.中國(guó)冶金地質(zhì)總局 中南局,湖北 武漢 430081; 2.湖北省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心,湖北 武漢 430034)

從地質(zhì)角度出發(fā),采用3種指標(biāo)方案對(duì)礦床資源量分別進(jìn)行圈算,經(jīng)方案法對(duì)比,認(rèn)為“Ⅰ方案”為最值，其所圈定的礦體較連續(xù)、厚度較穩(wěn)定、資源利用率較高,更利于礦山開(kāi)采。

方案法;低品位礦床;工業(yè)指標(biāo)

按照《巖金礦地質(zhì)勘查規(guī)范》[1]中,低品位礦石是指:相對(duì)于巖金礦規(guī)范中介于邊界品位和工業(yè)品位之間的一般工業(yè)品位指標(biāo)的低品位礦石(以往成表外礦石)。根據(jù)巖金礦規(guī)范中的概念,如果是對(duì)低品位礦石進(jìn)行開(kāi)采的話,企業(yè)可能虧損。但規(guī)范推薦的一般指標(biāo)只是一種滯后的參考指標(biāo),無(wú)法考慮目前金礦價(jià)格走勢(shì)和目標(biāo)礦床的特征,正是有此懷疑,本文才對(duì)金礦低品位礦石利用進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證[2],通過(guò)論證來(lái)了解金礦低品位礦石利用在經(jīng)濟(jì)上是否可行。

目標(biāo)礦區(qū)位于福建省建甌市城區(qū)北東向政和—大埔深大斷裂帶北段東側(cè)與北西向浦城—寧德火山噴發(fā)帶之東坑火山盆地南緣交匯地帶,新老地層交接分布,斷裂發(fā)育,燕山期巖漿多期侵入,王厝礦區(qū)處于坳中隆與火山盆地復(fù)合之有利區(qū)域部位,成礦條件十分有利。本文指導(dǎo)思想是:在保證礦床開(kāi)采可獲得一定經(jīng)濟(jì)效益的前提下,適當(dāng)降低工業(yè)指標(biāo),以便充分利用現(xiàn)有礦山資源,擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。調(diào)低品位指標(biāo)的前提是技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理。

1 研究目的

隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的發(fā)展,人類對(duì)礦產(chǎn)資源的需求量與日俱增,地球上蘊(yùn)藏的有限的不可再生的礦產(chǎn)資源就會(huì)過(guò)早枯竭,同時(shí)找礦難度越來(lái)越大,找到富礦的機(jī)會(huì)愈來(lái)愈少,但隨著選礦技術(shù)的進(jìn)步,金屬回收率不斷提高,礦山低品位礦利用的可能性日益增大,低品位礦石的利用會(huì)越來(lái)越受到重視[3-5]。本文的研究目的是厘定合理的工業(yè)指標(biāo),充分利用日益稀缺的礦產(chǎn)資源。

2 研究思路

中國(guó)現(xiàn)有黃金礦產(chǎn)地2 000多處,金礦地質(zhì)資源具有大礦少、規(guī)模小、品位低、資源分散的特點(diǎn)。到2011年底,獨(dú)立金礦保有儲(chǔ)量約為4 265 t,但可采儲(chǔ)量?jī)H1 912 t,按年產(chǎn)黃金200 t、國(guó)際資源利用率70%計(jì)算,這些可采儲(chǔ)量服務(wù)年限僅6.6年,全國(guó)有2/3的黃金礦山資源危機(jī),絕大部分礦山處于寅吃卯糧的狀況,不少企業(yè)因缺乏資金無(wú)力開(kāi)展技術(shù)革新和深部勘探而閉礦,造成了國(guó)家資產(chǎn)和資源的嚴(yán)重?fù)p失。而王厝礦床是一個(gè)中型規(guī)模的礦床,該礦床平均品位為2.87 g/t,對(duì)于國(guó)家《巖金礦地質(zhì)勘查規(guī)范》工業(yè)指標(biāo)中礦床的平均品位為Au 4.5～5.5 g/t的要求來(lái)說(shuō),該金(銀)礦床品位很低。因此通過(guò)科技創(chuàng)新和技術(shù)改造,集約利用低品位礦石,提高綜合利用效率,使“小礦變大礦”、“一礦變多礦”、“呆礦變活礦”,從而增加礦產(chǎn)資源總量,保護(hù)生態(tài)環(huán)境;可以加快礦產(chǎn)資源替代,降低礦產(chǎn)資源消耗,推動(dòng)中國(guó)礦產(chǎn)資源利用方式從粗放型向集約型轉(zhuǎn)變,走資源節(jié)約型發(fā)展道路,使有限資源發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益[6]。

3 工程實(shí)例

以福州王厝金礦[7]為例,通過(guò)分析對(duì)金礦低品位礦床進(jìn)行初步技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià),以期獲得技術(shù)與經(jīng)濟(jì)達(dá)到最佳結(jié)合的方案。首先應(yīng)該在野外地質(zhì)調(diào)查基礎(chǔ)上詳細(xì)分析被評(píng)價(jià)的金礦地質(zhì)特征并確定資源估算工業(yè)指標(biāo)后,從當(dāng)前金礦產(chǎn)品市場(chǎng)形勢(shì)出發(fā),通過(guò)分析礦區(qū)外部建設(shè)條件和現(xiàn)有礦山現(xiàn)實(shí)可行的采選技術(shù)條件,結(jié)合已有的可采儲(chǔ)量設(shè)計(jì),運(yùn)用方案法進(jìn)行對(duì)比,從而優(yōu)選出最佳方案。

3.1 礦山建設(shè)方案

3.1.1 擴(kuò)大企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模,改變生產(chǎn)方式

礦床中資源量的多少、礦體的形態(tài)決定著礦山企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)方式,例如福建紫金山金礦[8]的礦床規(guī)模本屬于中小型,并認(rèn)為僅適宜于小規(guī)模簡(jiǎn)易坑采。但通過(guò)工業(yè)試驗(yàn)和經(jīng)濟(jì)論證,將最低工業(yè)品位降到Au 0.5 g/t,使原來(lái)43個(gè)工業(yè)礦體合并成4個(gè),礦床規(guī)模達(dá)到了138.2 t,平均品位1.23 g/t,開(kāi)采方式也由地下坑采轉(zhuǎn)變?yōu)榇笠?guī)模露天開(kāi)采和機(jī)械化坑采相結(jié)合。至2003年,日處理礦石量達(dá)到3萬(wàn)t/d。增大實(shí)際利用低品位資源近千萬(wàn)噸礦石,成為國(guó)內(nèi)規(guī)模最大的黃金礦山。

3.1.2 改變傳統(tǒng)的勘查理念

一般來(lái)講,礦床中不同空間位置上的礦化強(qiáng)度有所差異,如果這種差異較大,預(yù)示著礦床由不同礦化類型的礦石組成或由多期次礦化作用形成的。若將低品位資源納入勘查視野范圍,可使廣大地質(zhì)工作者從整個(gè)成礦帶的成礦規(guī)律入手,綜合分析評(píng)價(jià)全區(qū)成礦特點(diǎn),通過(guò)對(duì)礦體分布規(guī)律的清晰認(rèn)識(shí),從而綜合評(píng)價(jià)礦床的資源潛力。

3.1.3 擴(kuò)大礦床規(guī)模,規(guī)則礦體形態(tài)

就像福建紫金山金礦[8]按一般工業(yè)指標(biāo)圈定的礦體較小,僅適宜于小規(guī)模簡(jiǎn)易坑采,但按新指標(biāo)擴(kuò)大礦床規(guī)模,圈定的礦體更適宜于大規(guī)模機(jī)械化生產(chǎn),便于開(kāi)采。

3.2 礦床開(kāi)采技術(shù)條件及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

先判斷所評(píng)價(jià)的礦體,礦床開(kāi)采技術(shù)條件屬于何種類型,根據(jù)不同類型來(lái)設(shè)計(jì)開(kāi)采方法并確定采礦回收率、貧化率和可采資源量,計(jì)算出生產(chǎn)能力和服務(wù)年限,同時(shí)根據(jù)選礦工藝流程確定選礦技術(shù)指標(biāo),最后評(píng)價(jià)出采用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

3.2.1 采礦方法及相關(guān)技術(shù)指標(biāo)的確定

礦區(qū)位于拗中隆與火山盆地復(fù)合的有利區(qū)域部位,成礦條件十分有利。礦區(qū)構(gòu)造線方向以北東—北東東向?yàn)橹?它控制了區(qū)內(nèi)巖體侵入、火山噴發(fā)、熱液蝕變及含礦破碎蝕變帶的展布方向,礦區(qū)褶皺和斷裂構(gòu)造均較發(fā)育。根據(jù)礦床地形特征及礦體產(chǎn)出特征,選用平硐溜井開(kāi)拓方案,根據(jù)礦體厚度較小、產(chǎn)狀較陡以及現(xiàn)有探礦平硐工程可供利用等有利條件選用淺孔留礦采礦法,設(shè)計(jì)采礦回收率85%,貧化率20%。

3.2.2 可采資源量

可采資源量計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 可采資源量計(jì)算結(jié)果表Table 1 Results of recoverable resources

3.2.3 服務(wù)年限[9]

按經(jīng)濟(jì)合理服務(wù)年限確定生產(chǎn)能力:

式中:G——生產(chǎn)能力(萬(wàn)t/a);Qk——可采礦石資源量總數(shù);η——采礦回收率85%;ρ——礦石貧化率20%;T——礦山合理服務(wù)年限,一般中型金屬礦山合理服務(wù)年限為16～23 a,本評(píng)價(jià)取T=20 a,則對(duì)于方案Ⅰ,按公式計(jì)算生產(chǎn)能力為:

考慮該礦山最低開(kāi)采規(guī)模要求。最后確定生產(chǎn)能力規(guī)模為235 t/d,即年生產(chǎn)能力為7萬(wàn)t,按上述公式的變換式,礦山服務(wù)年限為:

3.3 礦床工業(yè)指標(biāo)制定

3.3.1 制定方法選擇

工業(yè)指標(biāo)的制定有多種方法可供選擇,根據(jù)被評(píng)價(jià)礦床現(xiàn)有的資料,擬選擇方案法[10]和價(jià)格法[11],具體做法是:先采用方案法,即從地質(zhì)角度出發(fā),采用不同的指標(biāo)方案對(duì)礦床資源量分別進(jìn)行圈算,然后對(duì)圈算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,看哪一套方案圈定的礦體較連續(xù)、厚度較穩(wěn)定、資源利用率較高,更有利于礦山開(kāi)采,同時(shí)礦石質(zhì)量不致過(guò)低,通過(guò)綜合對(duì)比選擇其中較優(yōu)者作為方案法推薦指標(biāo);第二步是采用價(jià)格法,即從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā),對(duì)方案法推薦指標(biāo)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)論證,如果經(jīng)濟(jì)上可行,則可推薦該指標(biāo)為礦床的正式工業(yè)指標(biāo)。

3.3.2 方案對(duì)比

《巖金礦地質(zhì)勘查規(guī)范》推薦的工業(yè)指標(biāo)為:邊界品位1～2 g/t，最低工業(yè)品位2.5～4.5 g/t，礦床平均品位4.5～5.5 g/t。

金銀礦產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)格行情如表2。

表2 金銀礦產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)格表Table 2 Market price of gold-silver deposit products

注:表內(nèi)產(chǎn)品價(jià)格是指黃金、白銀冶煉產(chǎn)品金屬錠的純金屬價(jià)格,對(duì)于礦山企業(yè)選礦生產(chǎn)的精礦產(chǎn)品,同樣按所含純金屬計(jì)價(jià),但 須按冶煉產(chǎn)品單價(jià)打折計(jì)價(jià),計(jì)價(jià)系數(shù)一般為0.70～0.90,具體取決于精礦產(chǎn)品的金、銀品位情況及其他有益、有害組分的含量情況。

由表2統(tǒng)計(jì)結(jié)果,可看出黃金、白銀的市場(chǎng)價(jià)格是逐年攀升,故規(guī)范推薦的品位指標(biāo)顯然過(guò)高,不宜采用。

(1) 對(duì)比方案確定。擬采用三套品位指標(biāo)進(jìn)行方案對(duì)比。顯然參加對(duì)比的方案指標(biāo)宜低于規(guī)范推薦的品位指標(biāo),同時(shí)指標(biāo)差距不宜過(guò)大。結(jié)合相鄰礦山[12]生產(chǎn)實(shí)際情況,確定對(duì)比方案如表3。

(2) 不同方案的圈算結(jié)果。按上述三套不同方案對(duì)礦床資源量分別進(jìn)行圈算,圈算結(jié)果對(duì)比情況如表4。

表3 品位指標(biāo)對(duì)比方案表Table 3 Schedule of comparison scheme of grade index

表4 不同方案圈算結(jié)果對(duì)比表Table 4 Contrast table of ring results in different schemes

(3) 方案法推薦指標(biāo)。由表4看出,按方案Ⅰ圈算的礦石資源量最大,分別為“方案Ⅱ”和“方案Ⅲ”的1.29倍和1.84倍,礦體的連續(xù)性也較好,因此確定“方案Ⅰ”為推薦指標(biāo)不僅有利于資源充分利用,而且也有利于礦山開(kāi)采。但同時(shí),按“方案Ⅰ”圈算的礦床Au平均品位較低,分別只有“方案Ⅱ”和“方案Ⅲ”品均品位的94%和85%,因此還需要對(duì)“方案Ⅰ”進(jìn)行經(jīng)濟(jì)論證。

3.4 經(jīng)濟(jì)論證

以上按方案法對(duì)比確定的推薦指標(biāo)方案Ⅰ,從有利資源充分利用及有利礦山開(kāi)采角度,固然是最佳方案,但只是通過(guò)價(jià)格法驗(yàn)證其經(jīng)濟(jì)上的可行性,方可確認(rèn)為正式推薦指標(biāo)。

3.4.1 按價(jià)格法驗(yàn)證的技術(shù)思路[13]

(1) 驗(yàn)證邊界品位的技術(shù)思路。邊界品位是以最大限度利用礦產(chǎn)資源為主要目的,對(duì)位于礦體邊部樣品的最低品位要求,因此,對(duì)邊界品位礦石不存在盈利要求,但其產(chǎn)品價(jià)值不得小于相應(yīng)的直接生產(chǎn)成本。

按此思想建立不等式:

α邊·(1-ρ)·ε·J≥C采+C選

式中:α邊——邊界品位(g/t);ρ——采礦貧化率(%)；ε——選礦回收率(%);J——選礦產(chǎn)品價(jià)格(元/g金屬);C采——采礦成本(元/t礦石);C選——選礦成本(元/t礦石)。

根據(jù)相鄰政和上山崗金礦[14]對(duì)比資料:該礦山位于本礦床以北,直線距離僅3 km,礦體也呈陡傾脈狀,采用淺孔留礦采礦法,設(shè)計(jì)采礦回收率85%,貧化率20%。本礦床特征與之相似,且本礦床礦體頂、底板界線不清晰,肉眼很難判斷,礦石品位較低。綜上對(duì)比,確定本礦床采礦回收率為85%,礦石貧化率為20%。

本礦床礦石工業(yè)類型為金(銀)硫化礦石。礦石主要有用組分為Au,伴生(局部共生)有用組分為Ag和S,三者同體共(伴)生,選礦性能基本一致。產(chǎn)品主要計(jì)價(jià)元素為Au,次為Ag;選礦試驗(yàn)樣送福建環(huán)閩地質(zhì)礦產(chǎn)測(cè)試有限公司進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室流程選礦試驗(yàn),試驗(yàn)獲得的浮選選別指標(biāo)如表5。

表5 推薦流程的試樣浮選選別指標(biāo)Table 5 Flotation test of sample in procedure

注:試驗(yàn)條件為原礦磨至-200目含量60%,尾礦水返用量80%。

根據(jù)選礦試驗(yàn)按推薦的選礦工藝流程所獲得的選礦指標(biāo),本評(píng)價(jià)擬采用較穩(wěn)妥的指標(biāo)數(shù)字,即選礦回收率:Au 90%、Ag 88%。

將本礦床技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)實(shí)際采用的參數(shù)數(shù)值代入公式,計(jì)算得:

對(duì)照推薦指標(biāo)(方案Ⅰ)的邊界品位要求Au=1 g/t,基本屬于上式(α邊≥1.03 g/t)所要求的范圍,考慮到還有伴生銀價(jià)值未參加計(jì)算,故可認(rèn)為該指標(biāo)方案在經(jīng)濟(jì)上是可以接受的。

(2) 驗(yàn)證最低工業(yè)品位的技術(shù)思路。最低工業(yè)品位是以合理的盈利為主要目的(包括投資返本及投資收益),對(duì)礦體每個(gè)估算塊段平均品位的最低要求。因此,最低工業(yè)品位所形成的產(chǎn)品價(jià)值除了支付產(chǎn)品生產(chǎn)成本外,還必須能夠滿足礦山投資返本及合理收益的最低要求[15]。

按此思想建立不等式:

α工·(1-ρ)·ε·J≥C總+K·R

式中:α工——最低工業(yè)品位(g/t);C總——每噸礦石總成本費(fèi)用(元/t礦石);K——靜態(tài)投資收益率(%);R——每噸礦石的償還成本(元/t礦石);其他參數(shù)意義同前。

參照相鄰礦山的實(shí)際成本數(shù)據(jù),并結(jié)合本項(xiàng)目的具體情況,確定噸礦石固定資產(chǎn)投資額為200元左右,考慮到物價(jià)上漲等因素,本評(píng)價(jià)取220元,則固定資產(chǎn)投資總額為220×6=1 320(萬(wàn)元)。本評(píng)價(jià)的采礦成本為70元/t礦石,選礦成本為90元/t礦石,管理成本為90元/t礦石; 折舊費(fèi)總額按固定資產(chǎn)投資總額1 320萬(wàn)元,折舊年限按礦山服務(wù)年限20年,折舊方法按年限平均法,不計(jì)殘值回收,則每噸礦石折舊費(fèi)為:1 320÷20÷6=11(元/t礦石),綜上,總成本費(fèi)用(C總)=70+90+90+11=261(元/t礦石)。

其他參數(shù)數(shù)值選取同前。

對(duì)照推薦指標(biāo)(方案Ⅰ)的最低工業(yè)品位要求Au=2 g/t,基本屬于上式(α工≥2.06 g/t)所要求的范圍,故可認(rèn)為該指標(biāo)方案在經(jīng)濟(jì)上是可接受的。

(3) 驗(yàn)證礦床平均品位要求的技術(shù)思路。技術(shù)思路與驗(yàn)證最低工業(yè)品位的技術(shù)思路一致,但對(duì)合理收益(K)提出更高要求,即按最低工業(yè)品位合理收益的2倍(K=2×10%),以便從整體上提高項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)可行性及抗風(fēng)險(xiǎn)能力。

式中：α總——礦床平均品位;K——20%;其他同前。

對(duì)照推薦指標(biāo)(方案Ⅰ)的礦床平均品位要求Au=2.5 g/t,完全屬于上式(α總≥2.44 g/t)所要求的范圍,故可認(rèn)為方案Ⅰ指標(biāo)能夠滿足礦床經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的總體要求。

4 結(jié)語(yǔ)

以上三套品位指標(biāo),經(jīng)方案法對(duì)比,認(rèn)為“Ⅰ方案”指標(biāo)圈算的礦體較連續(xù),是有利于資源利用和礦山開(kāi)采的最佳方案。該指標(biāo)價(jià)格法驗(yàn)證,說(shuō)明在經(jīng)濟(jì)上也是可行的。因此,可以推薦“Ⅰ方案”指標(biāo)作為本礦床資源估算的正式工業(yè)指標(biāo)。

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(責(zé)任編輯：陳文寶)

QIN Xian1, SUN Liang2
(1.CentralsouthBureauofChinaMetallurgicalGeologyBureau,Wuhan,Hubei430081; 2.HubeiProvinceGeologicalExperimentalTestingCenter,Wuhan,Hubei430034)

Application of Scheme Optimization Method on Realizing Utilization of Low-grade Gold Deposit

Starting from the angle of geology,the paper respectively uses 3 kinds of index scheme for circle algorithm of deposit resources amount.Comparison indicates No.1 plan as the most value,the delineation of orebody is continuous,stable thickness,resource utilization rate is higher.

scheme method; low-grade deposit; industrial index

2014-09-04;改回日期:2015-03-02

秦嫻(1987-)，女，助理工程師，碩士，礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)專業(yè)，從事技術(shù)管理工作。E-mail:378837907@qq.com

TD982

A

1671-1211(2015)02-0212-05

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20150204.1046.019.html 數(shù)字出版日期:2015-02-04 10:46