對丹江口市銀洞山超貧(鈦)磁鐵礦床工業指標的建議

徐立中，王小敏，黃家凱，唐 卓，黃桂珍，楊樹暄

(湖北省地質調查院，湖北武漢 430034)

對丹江口市銀洞山超貧(鈦)磁鐵礦床工業指標的建議

徐立中，王小敏，黃家凱，唐 卓，黃桂珍，楊樹暄

(湖北省地質調查院，湖北武漢 430034)

通過經營數據分析與論證，提出湖北銀洞山鐵礦床工業指標，供同類礦床勘查和資源開發利用評價時參考。

巖漿晚期分異;超貧鐵礦;鈦磁鐵礦;工業指標;建議

0 引言

銀洞山鐵礦經多年勘查和開采實踐結果證明，該礦床是一個礦體埋藏淺、易采、易選、生產成本較低、礦床規模較大(＞7億t)的基性—超基性巖漿晚期分異型超貧(TFe 10% ～20%)(鈦)磁鐵礦床［1］。礦石品位雖低，但易采、選冶性能好，生產成本低，是一個具有較大潛在經濟價值的鐵礦床。與銀洞山鐵礦類似的鐵礦在鄂西北地區分布面積較廣，礦床(點)多，資源潛力巨大。

由于目前國內對該類型鐵礦床的工程控制程度、礦石質量要求等尚無正式規范，據此，筆者根據選礦試驗和礦山多年經營數據，結合礦床特點，考慮技術上可行和經濟上合算，本著充分利用鐵礦資源和保護環境的原則，同時借鑒遼西地區和河北承德的開發經驗，特擬定本礦床工業指標，供地質勘查和資源開發利用評價參考。

1 礦床特征

1.1 礦體特征

該區輝石巖體系由巖漿在深部分異演化后多次侵入而成，是(鈦)磁鐵礦化的成礦母巖。巖體呈北西向展布，長5 600 m，寬 150 ～2 080 m，總面積 7.6 km2。按全鐵14%，二氧化鈦＞5%可圈出7個礦體。礦體長300～1 380 m，寬30 ～680 m;平均品位 TFe 14.94%，品位(TFe)變化系數1.93%;TiO25.53%。礦體鉛直厚度39.88 ～258.06 m，厚度變化系數45.53%。礦體品位變化均勻，但厚度變化較大。

礦體形態規整，在橫剖面上呈半圓形，底部近似鍋底，在縱剖面上底部呈一不對稱的鍋底形。

1.2 礦石特征

1.2.1 礦物組分

礦石為鈦磁鐵礦輝石巖，灰綠—深灰綠色，海綿隕鐵結構，稀疏浸染狀構造。

礦石中主要礦石礦物為鈦磁鐵礦、鈦鐵礦及白鈦石，少量褐鐵礦、赤鐵礦;主要脈石礦物為輝石，次為普通角閃石、透閃石、陽起石、綠泥石、蛇紋石、方解石、白云石、黃鐵礦，少量斜長石、黑云母、綠簾石、榍石、金紅石、尖晶石、黃銅礦、斑銅礦等。主要礦物鈦磁鐵礦含量在14% ～15.31%之間，鈦鐵礦3.52% ～4.00%，白鈦石1% ～1.21%，黃鐵礦0.0% ～0.2%，脈石占80%(體積比)。礦石化學成分見表1。

表1 礦石化學成分一覽表Table 1 Chemical composition of ore

1.2.2 主要礦物嵌布特征

鈦磁鐵礦 主要為固溶體分解形成的磁鐵礦—鈦鐵礦微細連晶體，在不同物理條件下形成格狀、網狀、板狀結構，主晶為磁鐵礦，客晶為鈦鐵礦，多為半自形—他形晶粒狀，粒度不均，粒徑一般為0.1～1.00 mm，最大者可達2～4 mm，尚有少量粒狀磁鐵礦，具半自形—它形晶粒狀，粒徑0.03～0.07 mm。

鈦鐵礦 為本區主要的鈦礦物，與鈦磁鐵礦鑲嵌產出或呈連晶體共生在一起，呈稀疏浸染狀分布于礦石中。以粒狀、格狀、板狀、網脈狀等四種基本形狀產出，以粒狀鈦鐵礦為主，含量占70%，多數為中粒狀，粒徑0.1～1.0 mm，格狀、板狀及網脈狀的鈦鐵礦占30%，粒徑0.01 ～0.07 mm。

白鈦石 為本區另一種主要含鈦礦物。以隱晶質或細微晶質的榍石為主的集合體，主要為鈦鐵礦，鈦磁鐵礦蝕變而成。粒徑部分在0.1 mm以下，部分在0.2 ～0.06 mm 之間。

硫化物 主要為黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦，礦石中含量甚少，以細小的星點狀晶粒產出，粒徑0.01～0.02 mm。

單斜輝石 自形—半自形晶粒狀，常被陽起石、透閃石、黑云母、綠泥石、蛇紋石等交代，并明顯地受鈦磁鐵礦，鈦鐵礦的熔蝕。粒徑1 mm左右，含量占80%。

前三種主要的鐵鈦礦物中，鈦磁鐵礦、鈦鐵礦為自輝石結晶之后同時自巖漿中晶出的產物，白鈦石為鈦磁鐵礦、鈦鐵礦蝕變后的產物，三者往往共生在一起。

1.2.3 主要有用組分的含量、賦存狀態及變化規律

鐵 以單礦物的形式出現，主要的含鐵礦物為鈦磁鐵礦，少量赤鐵礦、褐鐵礦、碳酸鐵。本區純鈦磁鐵礦含量約為68%。

輝石巖中鈦磁鐵礦分布較均勻，全鐵品位變化系數為1.93%。

根據磁性鐵系統組合分析資料統計計算，mFe與TFe相關系數為0.9。

總體上講，礦體磁性鐵含量平均6.98%。深部磁性鐵的含量高于地表。詳見表2。

表2 Ⅰ號礦體磁鐵礦含量及占有率統計表Table 2 Statistical table of magnetite content and occupation rate

鈦 鈦主要以單礦物形式(鈦鐵礦、白鈦石)賦存在礦石中，其次鈦磁鐵礦及脈石礦物含部分鈦(表3)。

TiO2含量變化不大，一般含量在4.5%以上，平均含量5.53%。

表3 鈦物相分析結果表Table 3 Results table of titanium phase analysis 單位:%

1.2.4 主要有害組分的含量、賦存狀態及其變化

礦石中主要有害組分為S、P。

硫 主要以硫化物的形式存在，主要礦物為黃鐵礦，黃銅礦等。硫含量變化在0.008% ～2.74%之間，平均含量0.271%。

磷 主要以磷灰石出現，磷含量變化在0.032% ～0.497%之間，平均 0.161%。

雖然礦石中兩種有害元素含量均高于允許含量(S≤0.15%、P≤0.15%)，但精礦中硫、磷含量均很低，其中S含量僅0.01%，P含量僅0.011%，均在允許含量之內。

1.2.5 礦石類型劃分

礦石自然類型，按組成礦石的主要礦物劃分為“鈦磁鐵礦石”。

礦石的工業類型，根據《鐵、錳、鉻礦地質勘查規范》(DZ/T0200－2002)中標準屬“需選鐵礦石”。依據mFe對TFe的占有率(表2)，劃分為“弱磁性鐵礦石”。

根據試驗分析結果，按鐵精礦(MgO+CaO)/(SiO2+Al2O3)比值劃分，分別為0.42 和 0.79，為酸性或半自熔性礦石。

2 礦石加工選冶性能

經武鋼礦山研究所選礦試驗結果，原礦 TFe 15.96%，采用“粗磨拋尾后，粗精礦細磨選鐵加振擊細篩，再磨工藝流程”，獲得TFe 57.71%的鐵精礦，回收率63.57%。目前區內有同類礦山四個，采用兩段磨礦、兩段磁選(弱磁)選礦工藝流程，生產經營狀況良好。由此可以看出，銀洞山超貧磁鐵礦選別條件好，工藝成熟，無技術難題障礙。

3 礦床開采技術條件簡述

銀洞山含鐵輝石巖中礦體寬度及厚度均較大，部分礦石直接裸露地表，適宜露天開采。礦體圍巖均為含礦母巖―含鈦磁鐵礦輝石巖，其結構構造、礦物成分與礦石基本一致。擬采礦體均處于當地侵蝕基準面以上，地形有利于自然排水。礦床充水主要含水層富水性差，地下水補給條件不好。礦區地形地貌條件簡單，地層巖性單一，地質構造簡單，巖體結構以塊狀結構和層狀結構為主，巖石穩定性相對較好，不易發生礦山型地質災害。礦區附近無污染源，地表水、地下水水質良好，礦巖和廢巖不易分解出有害組分，礦區地質環境質量良好。礦區水文地質屬簡單類型、工程地質條件和環境地質條件屬中等類型。礦山開采的不良工程地質現象為局部崩塌、落石，但規模小，對礦床開采影響較小。

綜合礦區水文地質、工程地質和環境地質條件，確定礦床開采技術條件屬中等礦床(Ⅱ)。

4 工業指標的確定

4.1 工業指標確定的原則［2］

(1)根據國家與地方對鐵礦的急需。

(2)結合礦床特點，最大限度地保護和充分利用礦產資源。

(3)保證礦體圈定的合理性和完整性，以利于礦產開發和提高資源利用率。

(4)保證礦山開采技術上可行和經濟上合理，提高經濟效益。

(5)利于資源綜合研究、綜合評價及綜合利用。

4.2 工業指標確定的依據

(1)根據北京中寶信資產評估有限公司和長沙有色冶金設計研究院，提供的《湖北省丹江口銀洞山鐵礦評估報告》(2006年)和《湖北省丹江口市銀洞山礦區銀洞山礦段鈦磁鐵礦資源開發利用方案》(2006年)。

(2)參考國內河北和遼寧同類礦床開采實踐數據。

4.3 工業指標確定的方法

根據銀洞山礦床的具體情況，此次工業指標的確定方法是以方案法為主，輔以價格法、概率統計法，對該礦床的工業指標進行分析論證。

4.3.1 價格法

價格法是根據從礦石中精選1 t鐵精礦的生產成本不得超過鐵精礦產品的市場價的原則，來計算確定礦床的最低工業品位。其計算如下:

式中:a低——最低工業品位(%);βx——鐵精礦產品的品位 57.71%;Cx——處理1 t礦石的采、選、冶綜合生產成本61.06元/t;Px——選精礦市場售價420元/t(2009 年);εx——選精礦回收率 63.57%;r——采礦貧化率1.68%(圍巖混入率5%，圍巖 TFe 10%);rx——選精礦產率 17.58%。

上述計算結果獲得最低工業品位為13.42%，以最低工業品位值為準，從樣品品位與樣品數量間的相依關系圖中(圖1)，當面積 S1=S3時，邊界品位可＜10.00%，實際礦區單樣最低品位大于此值，另據類比法，要求邊界品位大于或等于尾礦品位的1.5～2倍，本區尾礦品位在5% ±，故邊界品位取值10.00%，最低工業品位取14.00%。當市場價格降低100元/t精礦時，最低工業品位需要提高4%左右(取17%)，若市場價格上漲100元/t精礦時，最低工業品位可降低2.5%左右(取11%)。

4.3.2 概率統計法

取4-11線礦段內鐵品位10.14% ～18.21%之間的全部樣品共673個。根據統計學原理，當已確定最低工業品位指標，求邊界品位值，其可靠程度是較高的。下列求法是在已確定最低工業品位指標為14.00%的情況下，來求邊界品位值，其步驟:

(1)將鐵品位在10.14% ～18.21%的全部樣品673個，按1.00%為基本間距劃分出9個樣品區間，求出各區間樣品的累計數及累計頻率(表4)。

表4 樣品數及頻率統計表Table 4 Statistical table of number of samples and frequency

(2)以樣品品位為縱坐標，累計樣品數為橫坐標，用MAPGIS在作一直角坐標系。根據各區間樣品的累計數，對應各區間樣品的品位中值求出9個點，將這9個點園滑地連接起來，即組成“樣品品位與樣品數量的相關關系圖”(圖1)。

(3)以最低工業品位14.00%作一條平行于X軸的直線與所作曲線交于一點，以該點為基點試求最低工業品位值，使得面積S1=S3相應坐標的Y值即為所求的邊界品位值。

(4)由圖1可知，當面積S1=S3時，邊界品位值可＜10%，這不符合實際，又根據本區尾礦品位、國內同類礦床生產經驗和本礦山實際情況，故取10.00%為最低工業品位14.00%的前提下相對應的礦床邊界品位值。

圖1 樣品品位與樣品數量相關關系圖Fig.1 Correlations between the grade and the number of the samples

4.3.3 方案法

方案法根據價格法(從礦石中精選1 t鐵精礦的生產成本不得超過鐵精礦產品的市場售價原則)計算結果所取得的最低工業品位值(13.42%)為依據，取最低工業品位值14.00%(此值＞13.42%)作為一方案的最低工業品位值，以14.00%為準用概率統計法求得相對應的邊界品位值可＜10.00%，結合實際情況，取10.00%為一方案的邊界品位值;在獲得一方案邊界品位和最低工業品位值二項品位指標的基礎上，根據本礦床特點，結合國內同類礦床工業指標擬出二方案的二項品位指標(邊界品位:12%;最低工業品位:15%);將原礦床工業指標(礦權人自定)作為第三方案(邊界品位:13%;最低工業品位:14%)。并根據這三個方案的指標分別進行礦體圈定和儲量估算，以及各項技術經濟指標的比較(表5)。

5 工業指標建議

本礦床工業指標建議以方案法為主，價格法和概率統計法從不同角度為方案法提供工業指標依據和可信度。筆者根據價格法、概率統計法所求得的最低工業品位值(14.00%)、邊界品位值(10.00%)和武鋼礦山研究所選礦礦樣礦石品位值(15.68%)為依據，擬定出一方案的二項品位指標(邊界品位:10%;最低工業品位:14%)，再根據礦床地質特點和國內同類礦山生產情況擬出二方案(邊界品位:12%;最低工業品位:15%)、三方案(邊界品位:13%;最低工業品位:14%)，經各方案對比結果，歸納出下述特點。

一方案 ①圈定礦體形態完整、無夾石，便于開發利用;②礦段平均品位14.44%(此值小于試驗樣原礦品位15.68%);③資源利用率高(100%)，達到充分利用礦產資源的目的(比一、三方案增加2 614～705千t礦石量);④剝采比小，單位礦石采選成本低、服務年限長;⑤經濟效益估較二、三方案差;⑥擴大礦床、礦區規模，使資源得到最大限度的利用。

二方案 ①礦體形態完整性比其它方案稍差，局部出現夾石體，開采難度均大于一、三方案;②資源利用率比其它方案減少5%～7%，減少鐵礦石量1 909～2 614千t;③單位礦石的采選成本比其它方案稍有提高，服務年限比其它方案縮短3.2～2.4年;④經濟效益估算比一、三方案提高37.59% ～0.49%(2 609.5～68萬元);⑤償還貸款年限比一、三方案縮短1.8～0.3 年。

表5 銀洞山鐵礦區工業指標方案對比表Table 5 Comparisons between industrial indicators scheme in Yindongshan iron ore

三方案 ①礦體形態較完整，夾石體比二方案減少，比一方案開采難度增大;②資源利用率比一方案減少2%;③單位礦石的采選成本比一方案稍有提高，服務年限比一方案少1.5年;④經濟效益估算比一方案提高36.92%(3 718萬元)，比二方案減少0.49%(68萬元);⑤償還貸款年限比一方案縮短1.5年，比二方案延長0.3年。

從上述三個方案所具有的特點進行比較，在運用開發經濟效益論證的基礎上，即技術上可行和經濟上合算，本著能充分利用鐵礦資源和方便開采的原則，保證礦山有較好的經濟效益，并盡可能降低剝采比等原則，我們認為一方案較佳，故建議采用工業指標如下:

礦石質量標準 ①邊界品位TFe≥10%，mFe≥6%;②塊段最低工業品位TFe≥14%，mFe≥8%。

礦床開采技術條件指標 ①可采厚度≥4 m(鉛直厚度);②夾石剔除厚度≥4 m;③露天平均剝采比≤0.5∶1;④采場最終邊坡角≤60°;⑤最低開采標高:一般為當地最低侵蝕基準面，地形低緩的礦區凹陷深度一般不超過50 m;⑥爆破安全距離≥400 m;⑦選礦比6∶1 ～10∶1。

6 結語

銀洞山鐵礦床礦體埋藏淺、易采、易碎、易磨、易選、采選生產成本較低。鐵品位雖然較低，但規模較大，磁選速度快，選礦回收率較高。經礦山開發生產經營實踐證明，具有良好的經濟效益和社會效益。因此，將是一個具有巨大潛在經濟價值的鐵礦床。本礦床工業指標建議的提出，是建立在礦石選冶性能研究和礦山生產經營實際經濟效益的基礎上來進行的，方法正確、數據可靠，其結果具有代表性，所建議的工業指標可作為該類型礦床地質勘查評價之用，此建議是否合理，有待于實踐去驗證和修正。

［1］ 王世軍.承德超貧磁鐵礦的開發與評價［J］.資源·產業，2004，6(5):14－16.

［2］ 徐立中.對鄂西北地區吳家梁式海相火山巖型低品位磁鐵礦工業指標的建議［J］.科技創新導報，2011，208(28):45 －47.

(責任編輯:陳文寶)

Suggestion on the Industrial Index of Yindongshan Extremely Barren(titanium)Magnetic Ore Deposit in Danjiangkou City of Hubei Province

XU Lizhong，WANG Xiaomin，HUANG Jiakai，TANG Zhuo，HUANG Guizhen，YANG Shuxuan
(Hubei Geological Survey，Wuhan，Hubei430034)

Yindongshan iron ore，which is located in the northwest of Hubei province，is a extremly barren(titanium)magnetic ore deposit of late basic-ultrabasic magmatic differentiation type.With analysis and argument of the data of the ore deposit，the authors discussed above，this paper issues the industry index of this kind of ore deposit to be referenced for similar ore prospecting and the resource exploration.

late magmatic differentiation;extremely barren iron ore;(titanium)magnetic ore;industry index;suggestion

P618.31

A

1671－1211(2014)02－0220－05

2013－05－14;改回日期:2013－08－29

徐立中 (1957－)，男，教授級高級工程師，地質礦產專業，從事地質找礦工作。E－mail:xnxulizhong@sina.com

book=224,ebook=298