提高低品位礦產資源開發利用效益的思考

王雪峰

摘 要：結合低品位銅鉬礦石礦體賦存條件和礦產品市場價格等因素，采用產品成本比較法確定經濟合理剝采比，采用平面比較法確定境界剝采比，降低成本，提高礦山服務年限。探索引起損失、貧化的主要因素，確定優先在礦巖接觸帶的礦石中布置開段溝，明顯降低礦石損失與貧化率。調整劑生石灰用量和水玻璃添加量，降低了原料單耗，縮減了成本，有效控制了尾礦性質，提高濃密機的運轉效率。從而進一步提高低品位銅鉬礦石的露天開采率、選礦回收率、綜合利用水平，提高經濟效益和環境效益。

關鍵詞：低品位；銅鉬礦；采選工藝；效益

中圖分類號：F12 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2014）24-0069-03

隨著目前銅鉬礦山高強度的開采，低品位銅鉬礦石的開發利用越來越重要。但目前低品位銅鉬礦露天開采和選礦回收技術造成了資源的大量浪費和開采成本的大幅度提升，因此優化露天開采技術和選礦回收工藝就成了提高資源利用效率的關鍵因素。本文結合某地區低品位銅鉬礦山生產實際，提出提高低品位銅鉬礦石露天開采技術和選礦回收工藝的優化方案，提高低品位銅鉬礦石的露天開采率、選礦回收率和綜合利用率，降低企業的生產成本，增加經濟社會效益，使礦山走上合理開發與可持續發展的道路。

一、礦床地質特征

（一）礦體形態與規模

礦體為隱伏礦體，礦體主要賦存于白堊紀火山巖—粗面質角礫凝灰巖、石英粗面巖和流紋巖中。其成礦與堿性火山活動密切相關，為火山熱液細脈浸染型（斑巖型）。在粗面質火山巖中的捕虜體（如流紋巖、流紋斑巖）及后期侵入的細粒輝綠巖、花崗斑巖、石英斑巖中也見銅鉬礦化，有些構成礦體的一部分。

礦體呈不規則的長扁豆狀，平面呈略向北突出的弧形，走向自西向東變化為40.74°～105°，傾向NW或NE，傾角54°～74°，控制礦體延長大于780m，平均寬140m，延深推斷大于480m。平均品位Mo0.075%，銅含量較低，不夠工業品位，工業礦體位于礦體中間，平均寬100m，平均品位Mo0.095%。從600m～700m標高水平投影圖上看礦體均呈扁豆狀，中部寬180m～250m，兩邊窄75m～90m，兩端有分枝現象。在勘探線剖面上，礦體形態各異，多數上寬下窄。

（二）礦石物質成分、結構及構造

礦石金屬礦物中主要為黃鐵礦、輝鉬礦、黃銅礦和閃鋅礦；非金屬礦物中含量最多的為石英，其次是長石、絹云母和白云母（見表1）。

礦石具自形晶結構、半自形晶結構、殘余結構、交代溶蝕結構，在礦石中輝鉬礦以六邊形晶體產出，黃銅礦以他形粒狀或不規則狀產出。礦石具浸染狀構造、斑狀構造、脈狀構造。

礦石自然類型主要為粗面質角礫凝灰巖型銅鉬礦石和細粒輝綠巖型銅鉬礦石；礦床成因類型為次火山熱液細脈浸染型銅鉬礦床；工業類型為產于粗面質角礫凝灰巖中的脈狀銅鉬礦床。

礦體中銅鉬礦化比較均勻，品位變化不大。工業礦體中鉬品位介于0.074%～0.117%之間，個別樣品可達0.45%；銅品位介于0.01%～0.06%之間。

122b類型塊段鉬平均品位0.095%，品位變化系數15%。333類型塊段鉬平均品位0.094%，品位變化系數20%。2S22類型塊段鉬平均品位0.043%，品位變化系數6%。

二、露天開采范圍確定

（一）開采條件

礦區屬于中低山丘陵區，最高點海拔876.2m，最低山谷海拔590m，相對高差286.2m，局部地段切割較深，區內樹木較少。區內沖溝較發育，但河谷不多，山坡坡度一般在20～50度之間。

本區屬大陸季風氣候，降水量較少，平均年降水量421mm。由于年降水量少，植被不甚發育，地形坡度較大，大氣降水對地下水的補給有限，大部分以地表逕流方式流失，本區水文地質較為簡單。

礦體走向北東40°，傾向北西，傾角86°，礦體走向長度大于780m，平均寬度140m，呈上部窄，下部寬，延深大于480m，礦石硬度系數f=10～12，礦體中等穩固。

礦體賦存于石英粗面巖與流紋巖之間的粗面質凝灰巖中，巖石飽和抗壓強度20.33～73.69MPa，飽和抗拉強度3.35～8.86MPa。巖石完整，堅硬，穩固性較好，局部地段巖石節理裂隙發育，并偶見構造破碎帶。

（二）露天開采境界確定

1.境界圈定

設計在圈定露天境界時考慮了如下原則。

（1）遵循境界剝采比小于等于經濟合理剝采比的原則來圈定露天境界[1]

由于礦體走向長度較短，露天采場的兩個端幫剝離量占的比重較大。用常規的地質剖面法不能正確確定境界剝采比的實質，設計采用平面比較法[2]來確定境界剝采比。

Nk===3.865

式中：S—露天采場地表境界內礦巖水平投影總面積，m2；Sp—露天采場底和邊幫上礦石水平投影總面積，m2；Nk—境界剝采比。

經計算，境界剝采比為3.865。

（2）經濟合理剝采比的計算

采用產品成本比較法[3]計算經濟合理剝采比，以露天開采和地下開采原礦石單位成本相等為基礎，即：

Nj=

式中：Nj—經濟合理剝采比，噸/噸；c—地下開采每噸礦石成本，元；a—露天開采每噸礦石成本，元；b—露天開采每噸巖石剝離成本，元。

其中：c、a、b均為礦山生產的實際指標，分別取c=40元/噸；a=6.36元/噸；b=6.6元/噸。

Nj==4.29元/噸

根據上述計算可以看出，境界剝采比比經濟合理剝采比小0.425。由于礦體厚大，埋藏較深，適易采用分期開采方式，500m標高為本次優化設計開采的露天采場底標高。

2.露天采場結構參數endprint

礦體賦存于粗面斑巖與流紋巖之間的粗面質凝灰巖中，巖石均屬中等以上穩固。礦區氣候干燥，水文地質條件簡單，巖石整體性好，無斷層，但上部巖層風化較深，因沒有力學試驗報告，故參照類似礦山的資料[4]確定，最終邊幫角應分別控制在：上盤42°，下盤45°，兩端幫45°以內。

3.最終邊幫組成及邊幫參數

由于地質勘查工作第Ⅱ階段已經結束，深部礦體賦存狀態較完整，本次設計采用露天開采方式，此次設計露天采場底標高為500m。500m標高以上境界內的礦石量可滿足礦山生產19年以上。

根據礦體賦存條件，綜合上下盤及兩端幫巖石的穩固性、露天采場的開采深度、邊幫存在的年限等因素，設計確定的露天采場邊幫參數如下：

（1）臺階高度：14m

（2）最終臺階坡面角：65°（地表部分45°～52°）

（3）工作臺階坡面角：70°

（4）安全平臺寬：4m

（5）清掃平臺寬：10m（每兩個安全平臺設一個清掃平臺）

（6）運輸道路寬度：15m

（7）最小回頭曲線半徑：20m

（8）運輸道路縱坡度：8%

（9）最小工作平臺寬度：45m

4.露天采礦場最終參數

露天采場在696m標高以上為山坡露天礦，在696m水平以下為深凹露天礦，采場封閉圈在696m水平標高，總出入溝口設在696m水平和682m水平（見表2）。

（三）采礦損失、貧化

根據礦體賦存條件，本采區內礦體夾層較少，礦體傾角較陡，礦體厚大且走向較短。引起損失、貧化的主要因素是礦巖接觸帶在開采過程中的損失與貧化問題，如果掌握好礦巖接觸帶的分采環節，可大大降低礦石損失與貧化率。因此優先在礦巖接觸帶的礦石中布置開段溝，即在礦體上盤布置開段溝，分別向礦體下盤、巖石上盤垂直走向方向推進。

在礦巖接觸帶中挖掘時，應嚴格要求分采，盡可能地減少礦石的損失。經嚴格對比計算，結合目前國內特大型、大型露天礦類似礦山的實踐經驗[5]，設計確定礦山的礦石損失率為3%，廢石混入率為3%。

采場內礦石最小可采厚度為2m，夾石剔除厚度為4m。

根據礦石的地質品位與選定的損失、貧化指標，采場的出礦品位即：

鉬：a′=（1-r）a+ra″

式中：a′—采出礦石品位，%

r—礦石貧化率，%（取3%）

a″—圍巖品位，%（取零品位）

a—采區礦石地質品位，%（取0.072%）

計算得，a′=（1-0.03）×0.072%=0.0698%，比原來設計的采礦方法采出礦石品位提高了25.6%。

三、選礦廠生產工藝優化

為了提高低品位礦石的回收利用率，需要對選礦廠生產流程優化。

（一）選礦廠生產流程存在的問題

（1）浮選系統運行不穩定，浮選礦漿pH值和浮選濃度波動顯著。調整劑的大量使用和添加量的不穩定是造成這一問題的根源。

（2）尾礦沉降特性與礦漿的pH關系密切，而礦漿pH值的波動將直接影響尾礦的沉降速度。

（3）藥劑制度復雜，調整劑種類多、加入量大。

（4）捕收劑售價高，加重了企業的成本負擔。

（5）尾礦產率高，尾礦中伴生有用組分的綜合回收率低。

（二）根據選礦試驗研究得到的結論

（1）調整劑的優化試驗表明，使用MC作為捕收劑時，取消粗掃選的調整劑是可行的。

（2）捕收劑試驗研究的結果表明，0#或-10#柴油取代MC作為鉬礦物的捕收劑是完全可行的。

（三）調整方案

（1）針對調整劑用量大的現狀，將調整劑生石灰用量由3.5 kg/噸原礦降低到3.0 kg/噸原礦，降低生產成本。

（2）原流程中水玻璃添加量偏大，造成尾礦壓縮層濃度偏小和尾礦流動性增大，不利于尾礦庫干灘的形成。將水玻璃添加量由1.5 kg/噸原礦降低到1.0 kg/噸原礦，既降低了原料單耗，縮減了成本，又有效控制了尾礦性質，提高濃密機的運轉效率，保證了尾礦庫的正常運行。

四、經濟效益及社會環境效益分析

鉬是作為一種不可再生資源，在中國國民經濟中占有重要地位，同時也是關系國計民生的戰略物資。鉬資源的高效開發利用，對促進中國經濟發展具有的經濟效益和戰略意義。采用該技術方法，9個月回收利用低品位礦石124.1萬噸（其中已加工利用72萬噸），折合鉬精礦量583.4噸；通過選礦工藝及選礦廠生產流程優化，使選礦綜合金屬回收率由原來的75.52%提高到目前的81.78%；采場最終開采境界線將回縮近130米，減少剝離量約480余萬m3，按2012年平均剝離單價20.95元/m3計算，節約剝離工程費用10 056萬元。

五、小結

低品位銅鉬礦露天開采及選礦技術工藝優化后，在很大程度上提高了鉬金屬的綜合回收率，減少了剝離工程量，降低了開采成本，其經濟社會效益明顯。但由于開采效率的提高，需要加快補充勘探工作速度，增加122b類基礎儲量的比例，降低投資的風險性。

參考文獻：

[1] 高永濤，吳順川.露天采礦學[M].長沙：中南大學出版社，2010.

[2] 王德勝，龔敏.露天礦山臺階中深孔爆破開采技術[M].北京：冶金工業出版社，2007.

[3] 陳曉青.金屬礦床露天開采[M].北京：冶金工業出版社，2010.

[4] 李紅零，吳仲雄.中國金屬礦開采技術發展趨勢[J].有色金屬（礦山部分），2009，（1）：9-10.

[5] 楊國春.采礦實用技術叢書—礦床露天開采[M].北京：化學工業出版社，2009.

[責任編輯 陳丹丹]endprint

礦體賦存于粗面斑巖與流紋巖之間的粗面質凝灰巖中，巖石均屬中等以上穩固。礦區氣候干燥，水文地質條件簡單，巖石整體性好，無斷層，但上部巖層風化較深，因沒有力學試驗報告，故參照類似礦山的資料[4]確定，最終邊幫角應分別控制在：上盤42°，下盤45°，兩端幫45°以內。

3.最終邊幫組成及邊幫參數

由于地質勘查工作第Ⅱ階段已經結束，深部礦體賦存狀態較完整，本次設計采用露天開采方式，此次設計露天采場底標高為500m。500m標高以上境界內的礦石量可滿足礦山生產19年以上。

根據礦體賦存條件，綜合上下盤及兩端幫巖石的穩固性、露天采場的開采深度、邊幫存在的年限等因素，設計確定的露天采場邊幫參數如下：

（1）臺階高度：14m

（2）最終臺階坡面角：65°（地表部分45°～52°）

（3）工作臺階坡面角：70°

（4）安全平臺寬：4m

（5）清掃平臺寬：10m（每兩個安全平臺設一個清掃平臺）

（6）運輸道路寬度：15m

（7）最小回頭曲線半徑：20m

（8）運輸道路縱坡度：8%

（9）最小工作平臺寬度：45m

4.露天采礦場最終參數

露天采場在696m標高以上為山坡露天礦，在696m水平以下為深凹露天礦，采場封閉圈在696m水平標高，總出入溝口設在696m水平和682m水平（見表2）。

（三）采礦損失、貧化

根據礦體賦存條件，本采區內礦體夾層較少，礦體傾角較陡，礦體厚大且走向較短。引起損失、貧化的主要因素是礦巖接觸帶在開采過程中的損失與貧化問題，如果掌握好礦巖接觸帶的分采環節，可大大降低礦石損失與貧化率。因此優先在礦巖接觸帶的礦石中布置開段溝，即在礦體上盤布置開段溝，分別向礦體下盤、巖石上盤垂直走向方向推進。

在礦巖接觸帶中挖掘時，應嚴格要求分采，盡可能地減少礦石的損失。經嚴格對比計算，結合目前國內特大型、大型露天礦類似礦山的實踐經驗[5]，設計確定礦山的礦石損失率為3%，廢石混入率為3%。

采場內礦石最小可采厚度為2m，夾石剔除厚度為4m。

根據礦石的地質品位與選定的損失、貧化指標，采場的出礦品位即：

鉬：a′=（1-r）a+ra″

式中：a′—采出礦石品位，%

r—礦石貧化率，%（取3%）

a″—圍巖品位，%（取零品位）

a—采區礦石地質品位，%（取0.072%）

計算得，a′=（1-0.03）×0.072%=0.0698%，比原來設計的采礦方法采出礦石品位提高了25.6%。

三、選礦廠生產工藝優化

為了提高低品位礦石的回收利用率，需要對選礦廠生產流程優化。

（一）選礦廠生產流程存在的問題

（1）浮選系統運行不穩定，浮選礦漿pH值和浮選濃度波動顯著。調整劑的大量使用和添加量的不穩定是造成這一問題的根源。

（2）尾礦沉降特性與礦漿的pH關系密切，而礦漿pH值的波動將直接影響尾礦的沉降速度。

（3）藥劑制度復雜，調整劑種類多、加入量大。

（4）捕收劑售價高，加重了企業的成本負擔。

（5）尾礦產率高，尾礦中伴生有用組分的綜合回收率低。

（二）根據選礦試驗研究得到的結論

（1）調整劑的優化試驗表明，使用MC作為捕收劑時，取消粗掃選的調整劑是可行的。

（2）捕收劑試驗研究的結果表明，0#或-10#柴油取代MC作為鉬礦物的捕收劑是完全可行的。

（三）調整方案

（1）針對調整劑用量大的現狀，將調整劑生石灰用量由3.5 kg/噸原礦降低到3.0 kg/噸原礦，降低生產成本。

（2）原流程中水玻璃添加量偏大，造成尾礦壓縮層濃度偏小和尾礦流動性增大，不利于尾礦庫干灘的形成。將水玻璃添加量由1.5 kg/噸原礦降低到1.0 kg/噸原礦，既降低了原料單耗，縮減了成本，又有效控制了尾礦性質，提高濃密機的運轉效率，保證了尾礦庫的正常運行。

四、經濟效益及社會環境效益分析

鉬是作為一種不可再生資源，在中國國民經濟中占有重要地位，同時也是關系國計民生的戰略物資。鉬資源的高效開發利用，對促進中國經濟發展具有的經濟效益和戰略意義。采用該技術方法，9個月回收利用低品位礦石124.1萬噸（其中已加工利用72萬噸），折合鉬精礦量583.4噸；通過選礦工藝及選礦廠生產流程優化，使選礦綜合金屬回收率由原來的75.52%提高到目前的81.78%；采場最終開采境界線將回縮近130米，減少剝離量約480余萬m3，按2012年平均剝離單價20.95元/m3計算，節約剝離工程費用10 056萬元。

五、小結

低品位銅鉬礦露天開采及選礦技術工藝優化后，在很大程度上提高了鉬金屬的綜合回收率，減少了剝離工程量，降低了開采成本，其經濟社會效益明顯。但由于開采效率的提高，需要加快補充勘探工作速度，增加122b類基礎儲量的比例，降低投資的風險性。

參考文獻：

[1] 高永濤，吳順川.露天采礦學[M].長沙：中南大學出版社，2010.

[2] 王德勝，龔敏.露天礦山臺階中深孔爆破開采技術[M].北京：冶金工業出版社，2007.

[3] 陳曉青.金屬礦床露天開采[M].北京：冶金工業出版社，2010.

[4] 李紅零，吳仲雄.中國金屬礦開采技術發展趨勢[J].有色金屬（礦山部分），2009，（1）：9-10.

[5] 楊國春.采礦實用技術叢書—礦床露天開采[M].北京：化學工業出版社，2009.

[責任編輯 陳丹丹]endprint

礦體賦存于粗面斑巖與流紋巖之間的粗面質凝灰巖中，巖石均屬中等以上穩固。礦區氣候干燥，水文地質條件簡單，巖石整體性好，無斷層，但上部巖層風化較深，因沒有力學試驗報告，故參照類似礦山的資料[4]確定，最終邊幫角應分別控制在：上盤42°，下盤45°，兩端幫45°以內。

3.最終邊幫組成及邊幫參數

由于地質勘查工作第Ⅱ階段已經結束，深部礦體賦存狀態較完整，本次設計采用露天開采方式，此次設計露天采場底標高為500m。500m標高以上境界內的礦石量可滿足礦山生產19年以上。

根據礦體賦存條件，綜合上下盤及兩端幫巖石的穩固性、露天采場的開采深度、邊幫存在的年限等因素，設計確定的露天采場邊幫參數如下：

（1）臺階高度：14m

（2）最終臺階坡面角：65°（地表部分45°～52°）

（3）工作臺階坡面角：70°

（4）安全平臺寬：4m

（5）清掃平臺寬：10m（每兩個安全平臺設一個清掃平臺）

（6）運輸道路寬度：15m

（7）最小回頭曲線半徑：20m

（8）運輸道路縱坡度：8%

（9）最小工作平臺寬度：45m

4.露天采礦場最終參數

露天采場在696m標高以上為山坡露天礦，在696m水平以下為深凹露天礦，采場封閉圈在696m水平標高，總出入溝口設在696m水平和682m水平（見表2）。

（三）采礦損失、貧化

根據礦體賦存條件，本采區內礦體夾層較少，礦體傾角較陡，礦體厚大且走向較短。引起損失、貧化的主要因素是礦巖接觸帶在開采過程中的損失與貧化問題，如果掌握好礦巖接觸帶的分采環節，可大大降低礦石損失與貧化率。因此優先在礦巖接觸帶的礦石中布置開段溝，即在礦體上盤布置開段溝，分別向礦體下盤、巖石上盤垂直走向方向推進。

在礦巖接觸帶中挖掘時，應嚴格要求分采，盡可能地減少礦石的損失。經嚴格對比計算，結合目前國內特大型、大型露天礦類似礦山的實踐經驗[5]，設計確定礦山的礦石損失率為3%，廢石混入率為3%。

采場內礦石最小可采厚度為2m，夾石剔除厚度為4m。

根據礦石的地質品位與選定的損失、貧化指標，采場的出礦品位即：

鉬：a′=（1-r）a+ra″

式中：a′—采出礦石品位，%

r—礦石貧化率，%（取3%）

a″—圍巖品位，%（取零品位）

a—采區礦石地質品位，%（取0.072%）

計算得，a′=（1-0.03）×0.072%=0.0698%，比原來設計的采礦方法采出礦石品位提高了25.6%。

三、選礦廠生產工藝優化

為了提高低品位礦石的回收利用率，需要對選礦廠生產流程優化。

（一）選礦廠生產流程存在的問題

（1）浮選系統運行不穩定，浮選礦漿pH值和浮選濃度波動顯著。調整劑的大量使用和添加量的不穩定是造成這一問題的根源。

（2）尾礦沉降特性與礦漿的pH關系密切，而礦漿pH值的波動將直接影響尾礦的沉降速度。

（3）藥劑制度復雜，調整劑種類多、加入量大。

（4）捕收劑售價高，加重了企業的成本負擔。

（5）尾礦產率高，尾礦中伴生有用組分的綜合回收率低。

（二）根據選礦試驗研究得到的結論

（1）調整劑的優化試驗表明，使用MC作為捕收劑時，取消粗掃選的調整劑是可行的。

（2）捕收劑試驗研究的結果表明，0#或-10#柴油取代MC作為鉬礦物的捕收劑是完全可行的。

（三）調整方案

（1）針對調整劑用量大的現狀，將調整劑生石灰用量由3.5 kg/噸原礦降低到3.0 kg/噸原礦，降低生產成本。

（2）原流程中水玻璃添加量偏大，造成尾礦壓縮層濃度偏小和尾礦流動性增大，不利于尾礦庫干灘的形成。將水玻璃添加量由1.5 kg/噸原礦降低到1.0 kg/噸原礦，既降低了原料單耗，縮減了成本，又有效控制了尾礦性質，提高濃密機的運轉效率，保證了尾礦庫的正常運行。

四、經濟效益及社會環境效益分析

鉬是作為一種不可再生資源，在中國國民經濟中占有重要地位，同時也是關系國計民生的戰略物資。鉬資源的高效開發利用，對促進中國經濟發展具有的經濟效益和戰略意義。采用該技術方法，9個月回收利用低品位礦石124.1萬噸（其中已加工利用72萬噸），折合鉬精礦量583.4噸；通過選礦工藝及選礦廠生產流程優化，使選礦綜合金屬回收率由原來的75.52%提高到目前的81.78%；采場最終開采境界線將回縮近130米，減少剝離量約480余萬m3，按2012年平均剝離單價20.95元/m3計算，節約剝離工程費用10 056萬元。

五、小結

低品位銅鉬礦露天開采及選礦技術工藝優化后，在很大程度上提高了鉬金屬的綜合回收率，減少了剝離工程量，降低了開采成本，其經濟社會效益明顯。但由于開采效率的提高，需要加快補充勘探工作速度，增加122b類基礎儲量的比例，降低投資的風險性。

參考文獻：

[1] 高永濤，吳順川.露天采礦學[M].長沙：中南大學出版社，2010.

[2] 王德勝，龔敏.露天礦山臺階中深孔爆破開采技術[M].北京：冶金工業出版社，2007.

[3] 陳曉青.金屬礦床露天開采[M].北京：冶金工業出版社，2010.

[4] 李紅零，吳仲雄.中國金屬礦開采技術發展趨勢[J].有色金屬（礦山部分），2009，（1）：9-10.

[5] 楊國春.采礦實用技術叢書—礦床露天開采[M].北京：化學工業出版社，2009.

[責任編輯 陳丹丹]endprint