創新的低品位資源開發技術在紫金山礦的應用

鄒 凱

(紫金礦冶設計研究院， 福建上杭縣 364200)

創新的低品位資源開發技術在紫金山礦的應用

鄒 凱

(紫金礦冶設計研究院， 福建上杭縣 364200)

紫金山金礦礦床屬次火山熱液金屬硫化物次生富集的成礦類型，礦量達幾億噸，其中可供開發利用的資源占63.1%，屬于含金0.2～0.5 g/t的低品位礦。礦山十分重視運用創新技術對低品位資源的開發與利用，而且獲得了先進的生產技術指標和顯著的規模經濟效益。介紹了礦床賦存的基本特點;闡述了應用綜合技術方法對低品位資源開發利用所取得的創新成果和經驗。通過研究建立低品位資源開發經濟模型和資源評估軟件系統以及強化對礦石質量的嚴格管理，確保了礦床資源的合理開發與利用，使礦山取得了低成本、規模化開采的顯著經濟效益，推動了礦山的持續發展。

紫金山金礦;低品位資源;開發利用;創新技術

0 前言

紫金礦業集團所屬的紫金山金銅礦床，是1980年代探明的特大型有色金屬礦床之一，其中金含量在0.2 g/t以上的低品位礦石資源就有幾億噸，約占可利用的金資源的63.1%。紫金礦業集團從1993年開始，為了充分開發利用低品位金礦資源，組織了大量的技術力量，開展由地質、采礦、選礦和環保等多專業配合的技術攻關研究，并取得了低品位資源開采利用的國內領先、世界先進的成果。礦山經過艱苦創業、滾動發展，已成為國內單體礦山保有可利用儲量最大、采選規模最大、產金量最大、入選礦石品位最低、噸礦處理成本最低、經濟效益最好的中國第一大黃金礦山?，F在，紫金山礦田被列為2011年國家首批40家資源節約與綜合利用示范基地。

1 金礦資源概述

紫金山金礦床屬燕山晚期中酸性斑巖成礦系列的一部分。金礦體產于潛水面以上的氧化帶中，是原生含金銅的硫化物氧化次生富集的產物，其平面及剖面上都呈右行側列分布，礦頭埋深一般在50～80 m左右。礦區西北礦段已探明的金礦體有0，1，2，3等4個。其中主采的1號礦化帶展布于15～12勘探線之間，富集在8～11線，長600 m、寬300～400 m，走向 320°，傾向北東，傾角 40°～50°。礦山的資源量高達幾億噸，金金屬量超百噸，是一個特大型低品位金礦床。

礦物成分比較簡單，其中微晶蝕變石英含量大于90%，地開石及其它粘土礦物占3%，金屬礦物(褐鐵礦等)為3%～5%，還有少量氧化殘余的硫化物(2%～4%)。

在設計開發利用的礦產資源中，金品位為0.2 g/t以上的資源量占到63.1%。礦體具有典型的面狀礦化特征，礦石品位在其中心及裂隙交匯部位處較高，隨礦體賦存標高不同，呈現明顯跳躍式變化的基本規律。一般情況下，礦石的品位變化系數為63%～107%，高低相差5～20倍，最高可達20余倍。礦石的工業類型為單一次生氧化金礦石，具有易選冶的顯著特點。

2 低品位資源的勘探與評價

礦山在發展中，針對勘探程度偏低等問題，大力開展了成礦機理和規律特征的研究，并實施與生產探礦資料結合的分析方法，獲得了對礦床資源的新認識和技術成果，從而為礦產的資源查定控制與開采利用提供了重要依據。

2.1 資源開發利用的地質技術

2.1.1 礦床特征與成礦規律研究

通過成礦理論研究，更加明確了礦區內主要礦體的賦存部位與相關因素的關系，糾正了認為紫金山金礦體垂直剖面上出現的上金下銅現象，主要不是原生礦化分帶，而是氧化分帶的看法，確定了金的后期礦化作用與火山熱液期后的火山熱泉有重要關系，從而有效地指導了地質工程實施以及露、坑開采的生產技術工作。礦山通過井巷、硐室及鉆孔等工程手段，保證了探礦工程40 m×40 m的網度，符合了正規勘探的Ⅱ類和Ⅲ類要求，使可控制礦體儲量達到總儲量的80%以上，同時糾正了認為970 m標高以上范圍無礦體的看法，深化了對礦體資源規律與前景的認識。

2.1.2 勘探增儲夯實資源基礎

礦山自20世紀開始，耗資幾千萬元，投入工程量近3萬余米，鉆探數千米，并廣泛采集礦樣8000余個，全面開展了低品位礦提金試驗及礦巖磨片分析，為充分開發利用低品位資源提供了技術依據。

編制完成的《西北礦段金礦勘探報告》和《金銅礦床西北礦段勘探補充及儲量計算報告》，順利通過了專家評審，后經國土資源部核準認定，紫金山金礦床屬特大型金礦床，探明可提供利用的金金屬儲量超過百噸，平均品位1.238 g/t左右，與原先的詳查結果相比增儲24倍。這一研究與勘探成果，獲得國家經貿委黃金科技進步特等獎。

2.2 低品位資源的評價技術

2.2.1 編制低品位資源的評價系統軟件

在低品位資源的開發利用中，緊密結合礦山生產經營成本實際，運用經濟地質理論，研制開發了與國際接軌的IDS儲量計算與評價軟件系統。

IDS儲量計算系統基本原理特點是不同于傳統方法，它把礦體中各部位的平均品位看成是空間位置的函數，按如下要求進行計算:

(1)將儲量計算范圍劃分為大小一致的地段;

(2)對每塊地段的平均品位進行估值，依據可利用地段品位影響范圍內的樣品來估算塊段品位;

(3)計算大于等于不同邊界品位的塊段儲量之和，即為總儲量，并根據不同的入選品位及儲量，形成品位－噸位圖。

實踐表明，軟件的應用對礦山資源的評價和開采指導作用是十分明顯的。當采用大規模露采邊界品位為0.5 g/t指標圈定礦體時，原來的礦化描述為帶狀礦化帶現象變得模糊，取而代之的是個礦化以強硅化為中心的一個垂向構造控制帶。礦山臺階高度12 m，嚴格與IDS資源評價軟件系統的塊段保持一致;生產中以炮孔巖粉樣品作為二次圈定礦體的依據，效果良好。多年來的統計結果表明，儲量隨生產而不斷變化的情況基本符合礦山實際，資源開發呈現穩定態勢，數字化系統把紫金山低品位金礦資源動態管理技術提高到一個創新的水平。

2.2.2 建立資源開發評價的經濟模式

礦山為適應低品位資源開發利用的新形勢要求，運用市場化經濟規律和技術經濟法則，運用黃金價格市場的杠桿調節作用，建立起了切實的經濟模式，指導了低品位資源的開發利用，并創造了好效益。

(1)遵循經濟法則更新礦床工業指標。在市場經濟條件下，低品位資源的開采存在激烈競爭的實際問題，傳統的計劃經濟時期規定的礦床工業指標已落后于礦業發展要求，更不是評價礦床資源開發利用的唯一依據，只有應用生產技術經濟與市場價格結合的體系指標來規范采礦計劃，才能使礦山贏得主動，達到對低品位資源利用的最大化、成本最低化和經濟效益顯著化的目標。隨著生產技術的提高和成本的降低，礦山對計劃經濟年代規定的邊界品位進行了合理修正，把最初的邊界品位由1 g/t調整到0.5 g/t，然后又再降到0.2 g/t的現行生產計劃指標。這樣以來，礦山相對增加了數千萬噸的低品位資源利用量，既利于延長礦山壽命，又促進了礦山的持續發展。

(2)最低礦石工業品位確定。從礦山生產經營角度上說，保持生產盈虧平衡應該是最基本的要求。根據這一原則，通過合理的計算確定，用成本價格法確定礦床最低工業品位，有利于提高礦山的生產技術經濟水平，獲得更好的經濟效益。礦山運用如下公式計算，確定最低工業品位:

式中:α——最低工業品位，%;

β——精礦品位，%;

C——原礦綜合成本，包括采、剝、選、運成本、管理費及資源稅等;

D——單位精礦價格，元/t;

K——選冶綜合回收率，%;

ρ——采礦貧化率。

根據礦山情況，運用上式計算出生產礦石的最低工業品位，然后再結合資源控制要求，并按尾礦品位的實際指標，最終確定紫金山金礦最低工業品位指標為≥0.2 g/t。多年來，礦山依據成本控制法并結合實際，取得了資源開發規?；б婧徒涷灒苿恿说V山的跨越式發展。目前，礦山生產能力為10萬t/d左右，最低入選品位為0.2 g/t，年利潤數億元，使低品位金礦資源的開發利用與保護控制技術達到了國際領先水平。

(3)從廢石中回收低品位資源的技術。礦山一年的剝離總量在3000萬m3左右，如能從中回收部分含金廢石，效益是可想而知的。通過對具有圍巖礦化程度高，礦巖含量＞0.2 g/t和全巖礦化的礦床特性研究，并調查分析了依據穿孔巖粉樣單一因素界定排棄廢石量的不科學性后，總結出了“挑塊品位分級法”，使廢石中的低品位資源得到了較為合理的回收。“挑塊品位分級法”操作簡單，只要運用露采生產中鏟裝作業的小鏟斗反向挖掘機，對礦巖的大小塊進行挑塊分裝，就可在剝離排土的過程中實現從廢石中進行低品位資源的回收。保守估計，礦山在多年的實際工作中，每年能從廢石中回收100萬t以上的低品位礦石量，創收數百萬元的經濟效益。

3 低品位礦床資源開采與管理技術

3.1 資源的規模效益開采

礦山的生產方式經過了資本與技術積累的早期階段，并從那時起就決策了因地制宜、總體規劃、分步實施、滾動發展的遠景規劃。本世紀初，紫金山礦的開采方式從地采順利轉型為露天開采，充分利用露天作業所具有的可運用高效采掘、運輸設備，勞動生產效率高，生產成本較低和勞動條件較好等顯著優勢，獲得了對低品位金資源開采的顯著規模經濟效益?，F在，露天開采的生產能力可達10萬t/d以上，超過轉型前生產能力的20倍，年利潤超過10億元。

3.2 陡幫開采技術應用

露采生產的前期，為了減少剝離費用，嚴格控制低品位資源開發成本，并通過理論探索和生產技術實踐，不斷取得經驗，緊密結合具體的開采條件，正確選擇了生產單組合臺階數3～5個;工作平臺寬35～60 m;安全平臺寬15 m，臺階坡面角75°，工作幫坡角為31°等有效而合理的技術要素，使陡幫開采技術應用的水平不斷提高，從而加快了由地采向露天開采轉型過渡的順利銜接，促進了規模生產能力的形成。

實踐認為，通過陡幫開采工藝，也就是露天采場剝巖段陡工作幫作業，避開剝巖高峰，均衡生產剝采比，從而提高了礦山的效益，保證了采礦場的生產能力，礦山生產量得到了不斷攀升，有效地加快了低品位金資源開發利用的進程。礦山應用此技術，減少表土剝離量超過3000萬m3，少支出財務費用數千萬元。

3.3 優化境界，回采貧礦資源

在保穩定求發展的思想理念指導下，礦山生產中，多次對露采的境界設計進行優化，擴采了大量的貧礦資源，使低品位金礦資源的開發利用更加合理，達到可持續發展的戰略要求。僅2002年的露采設計方案中，把地質詳查報告中Ⅰ—2號礦化帶的NE邊緣礦體納入境界內，就比礦業公司的早期方案新增了(0.7 g/t以上的品位)礦石量1272.4×104t，金金屬量13335.37 kg;比設計院方案增加礦石量2806.41×104t，金金屬量 28155.14 kg，取得了低品位資源開發利用的明顯效果。

3.4 嚴格的礦巖管理技術

礦山在生產中，針對低品位礦體在生產平臺上的分布特點，編制了一套嚴格的礦巖管理技術操作辦法，控制了礦石在鏟裝運排工藝過程中的貧化損失，提高了資源回收利用效率。通過對施工作業的礦巖分采分爆、分裝分運、爆堆礦量校核、待排巖土淘洗抽查等多種辦法和技術，達到了對礦巖質量合格的嚴格規定。同時，對露采生產中外包工程隊的施工要求，實行了礦巖警戒區限的量化規定，并體現獎罰分明的制度約束力。通過這些綜合的技術管理措施，保證了外排廢石的品位 ＜0.2 g/t的標準規定。

3.5 市場化運作模式的露采工程建設

在露天開采的生產中，引進了市場化競爭的運營機制，保證了生產過程的良性循環。礦山將采礦工程外包，不僅節約了大量的設備投入和資金籌備，而且實現了對低品位資源開采的規模效益。各工程承包公司具有大量的工程設備及專業隊伍和管理技術優勢，能根據礦山生產的需要，靈活進行計劃性調節，解決生產中陡幫開采管理要求相對較高的困難和問題，保證了設備能力的充分發揮，體現其在露采規模化生產中的有效作用。

在低品位金資源的開發利用中，礦山還應用了諸如采空區處理和防塌陷等多種技術，確保了生產作業的安全與持續，為取得露天開采的顯著規模效益提供了技術保障。

4 結論

紫金山礦在低品位金礦資源的開發利用中，實施了科學興礦戰略，采用有效的綜合創新技術和新工藝，使品位控制、生產成本、規模效益等各種技術指標達到了世界先進水平。為完成礦業集團所賦予的“新一輪創業”任務，必須進一步加強科技創新、體制創新和管理創新，不斷強化先進技術的應用，在礦業的開發中取得新突破、新成績，全面促進低品位金礦資源的開發利用技術的提升，為礦業的發展做出新貢獻。

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2011－06－13)

鄒 凱(1941－)，男，江西信豐人，教授級高工，享受國務院特殊津貼，長期從事采礦和礦山地壓控制技術的科研工作。