多金屬礦山開采利用低品位礦石資源經(jīng)濟性分析

吳淑冰，張志貴，陳星明，阿吉五作

(1.西南科技大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院， 四川 綿陽市 621010；2.涼山礦業(yè)股份有限公司拉拉公司， 四川 涼山市 615141)

多金屬礦山開采利用低品位礦石資源經(jīng)濟性分析

吳淑冰1，張志貴1，陳星明1，阿吉五作2

(1.西南科技大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院， 四川 綿陽市 621010；2.涼山礦業(yè)股份有限公司拉拉公司， 四川 涼山市 615141)

采用盈虧平衡法計算，以綜合品位代替單一金屬品位作為礦石開采邊界品位，探討拉拉銅礦開采利用其延伸勘探區(qū)低品位礦石資源的經(jīng)濟性。分析結(jié)果表明：當(dāng)單一金屬品位達不到邊界品位要求時，多金屬礦綜合品位可達到，這可為該礦山綜合回收利用低品位礦石資源、延長露天開采部分服務(wù)年限提供依據(jù)。

多金屬露天礦山;低品位礦石;綜合邊界品位;盈虧平衡法

0 引 言

銅是中國的短缺資源，預(yù)計在今后相當(dāng)長時間內(nèi)只能保持銅金屬產(chǎn)量60萬t/a左右的水平。為了解決可持續(xù)發(fā)展中存在的資源“瓶頸”問題，許多礦山企業(yè)開始把眼光投向低品位資源的開采與利用上面[1]。在現(xiàn)有經(jīng)濟技術(shù)條件下如能利用低品位礦石資源，不僅可以緩解礦山資源危機、延長服務(wù)年限、減輕地質(zhì)勘查壓力，更可促使礦山企業(yè)淘汰落后生產(chǎn)技術(shù)和工藝，積極研究開發(fā)新技術(shù)、新工藝。

以四川涼山州拉拉銅礦落凼礦區(qū)為例。礦山現(xiàn)以露天開采為主，露天采場北部已推進到最終境界，東部、西部屬邊緣礦體。其露天開采上口最高臺階標(biāo)高+2224 m，場底標(biāo)高+1890 m，總深度334 m。+2034 m標(biāo)高以上為山坡露天，采深190 m，下部凹陷露天采深144 m。

該礦山回收利用的礦產(chǎn)資源以銅為主組分，有益伴生組分有：鉬、鈷、鐵、硫、金、銀、稀土、硒、碲、錸、磷11種，其中計價元素有鉬、鈷、鐵、硫、金、銀6種。該礦選廠主要生產(chǎn)銅、鈷、鉬、鐵4種合格精礦，金、銀、硫富集在銅精礦中。礦山生產(chǎn)能力為345萬t/a。按現(xiàn)有開采規(guī)模和資源儲量計算，礦山服務(wù)年限僅4.2 a，屬于嚴(yán)重危機礦山。為延長礦山服務(wù)年限，增強礦石資源供給能力，保證企業(yè)可持續(xù)發(fā)展，礦山對原露天礦周邊探礦權(quán)范圍內(nèi)區(qū)域進行了勘探，探得現(xiàn)有境界外露天部分保有礦石資源1330.13萬t，數(shù)量相當(dāng)可觀。經(jīng)測定，此區(qū)域銅礦石的平均品位為0.36%，而礦山目前開采的銅邊界品位為0.4%，因此，上述境界外的保有儲量按照現(xiàn)在的邊界品位圈定標(biāo)準(zhǔn)是達不到開采利用要求的。由于該礦為多金屬礦，而礦山一直以單一金屬(銅)品位作為開采邊界品位，根據(jù)這一特點，本文試著從綜合品位入手，就這部分礦石資源有無利用價值進行探討。

1 低品位礦石的界定

陳甲斌[2]提到對于多金屬礦山，低品位礦是指在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟條件下，由于主組分礦石品位較低而單獨開采經(jīng)濟虧損的礦體，按品位級別劃分，把經(jīng)濟品位以下、邊界品位以上的資源統(tǒng)稱為低品位礦石。因此，低品位礦石(銅)的上限為經(jīng)濟品位，下限為邊界品位。此種界定方法將礦山的經(jīng)濟技術(shù)結(jié)合起來，較符合礦山實際。根據(jù)高兆奎[3]的研究成果，礦石經(jīng)濟品位是在考慮投資的情況下的品位，在這種情況下礦山企業(yè)的利潤函數(shù)為：

(1)

式中，π為礦山總利潤，元；T為礦山總收益，元；I為礦山投資總額及固定資產(chǎn)投資貸款利息，元；C為總成本，元；IP為每噸礦石的投資額固定資產(chǎn)投資貸款利息，元/t；CP為噸礦石可變成本，元/t；p為礦產(chǎn)品位價格，元/t；Q為礦量，t；y為選礦回收率，%；α為采礦品位，%；ρ為采礦貧化率，%。

兩邊對Q求導(dǎo)并令導(dǎo)函數(shù)為零整理得：

(2)

對于拉拉銅礦，IP為38.38元/t，CP為190.23元/t，p銅為37537.7元/t，y為89.56%，ρ為15%。由公式(2)計算得礦山銅的經(jīng)濟品位為0.8%。陳甲斌[2]等學(xué)者指出，在同品質(zhì)的條件下，尾礦的利用比采礦再選要經(jīng)濟；如果尾礦利用都處于不經(jīng)濟狀態(tài)，則同品位的礦石資源的利用肯定也不經(jīng)濟，且尾礦品位也易獲取，因此用尾礦品位代替邊界品位作為低品位礦石的下限是合理的。根據(jù)礦山選礦廠指標(biāo)，銅尾礦品位為0.05%，因此低品位銅礦資源的下限為0.05%。由此可得，當(dāng)單金屬銅的品位在0.05%～0.8%范圍內(nèi)時為低品位礦石。而該礦山露天延伸勘探區(qū)域銅礦石的平均品位為0.36%，結(jié)合以上界定銅礦石的品位范圍可判斷此區(qū)域礦石資源為低品位礦石資源。

2 低品位礦石綜合邊界品位確定模型

礦山目前只依據(jù)主組分銅的品位來確定整個礦山的邊界品位。然而，該礦石中不僅含有銅，還伴生有相當(dāng)數(shù)量的鉬、鈷等金屬資源。有學(xué)者認(rèn)為，在多金屬礦山中，除主組分金屬外一般都伴生有可回收利用的有益組分，且伴生組分的價值有可能大于主要組分的價值。實際上，在相當(dāng)長一段時間內(nèi)，礦山所屬公司僅靠分選其它伴生金屬就足以支付其所有采選等成本費用，銅金屬則完全成為其凈效益。因此，該礦山目前只以單一金屬銅的邊界品位作為整個礦山的邊界品位的方式顯然是不合理的，現(xiàn)考慮以多金屬(銅、鉬、鈷)的綜合邊界品位作為整個礦山的邊界品位。根據(jù)定義，綜合邊界品位即主組分邊界品位與伴生組分經(jīng)當(dāng)量系數(shù)折算后的品位之和。

在計算當(dāng)量系數(shù)時應(yīng)全面考慮回收成本及選礦回收率等指標(biāo)的影響，在此采用盈利法進行當(dāng)量系數(shù)的計算，即開采伴生組分所能獲得的利潤與折算成主組分后所能獲得的利潤相等[4-5]，即

(3)

則當(dāng)量的主組分品位為：

(4)

由此可得伴生金屬的當(dāng)量系數(shù)為：

(5)

式中，F(xiàn)i為伴生金屬的當(dāng)量系數(shù)；α0i為主要主組分的品位，%；αi為伴生組分的品位，%；p0為主組分精礦的銷售價格，元/t；pi為伴生組分精礦的銷售價格，元/t；c0為主組分的選礦成本，元/t；ci為伴生組分精礦的選礦成本，元/t；y0為主組分的選礦回收率，%；yi為伴生組分的選礦回收率，%。

產(chǎn)值法中礦石的綜合品位計算公式為[6]：

(6)

對于拉拉銅礦，當(dāng)前p鉬為2250元/t·度，p鈷為142111.9元/t，c0為57.3元/t，c鉬為77.3元/t，c鈷為87.3元/t，y鉬為72.58%，y鈷為20.51%，其他參數(shù)取值同前，利用公式(5)計算得出鉬的當(dāng)量系數(shù)為2.19；鈷的當(dāng)量系數(shù)為0.87。由公式(4)可知，0.01%鉬品位相當(dāng)于0.022%的銅品位；0.01%的鈷品位相當(dāng)于0.0089%的銅品位。可見，在低品位多金屬中，伴生金屬經(jīng)濟價值較大，不應(yīng)忽略，當(dāng)以綜合品位評價金屬價值時，伴生金屬品位的高低對低品位礦石是否具有綜合回收價值有一定的影響。延伸勘探區(qū)銅的平均品位為0.36%，鉬的平均品位為0.014%，鈷的平均品位為0.012%，利用公式(6)進行折算可得到0.4%的綜合當(dāng)量品位，與礦山現(xiàn)采用的0.4%邊界品位持平，由此看來，伴生金屬品位決定著低品位礦石的經(jīng)濟效益以及是否能夠開采利用。因此，若在多金屬礦山生產(chǎn)中使用綜合品位，可真正實現(xiàn)對礦產(chǎn)資源的綜合評價、綜合利用，提高礦山的經(jīng)濟效益。

3 低品位礦石的開采利用價值及經(jīng)濟分析

對于某一給定塊段，品位越高，其開采價值就越大。礦山企業(yè)開采某一塊段礦石要能盈利，從塊段中采、選出的礦石產(chǎn)品的價值必須高于其采、選過程中所支付的費用。當(dāng)塊段中采、選出來的礦石產(chǎn)品的價值等于其采、選成本時，礦山企業(yè)收支平衡，此時的開采品位稱為盈虧平衡品位[7]。目前我國大多數(shù)礦山在確定邊界品位時仍使用盈虧平衡法，其計算公式如下：

(7)

推出盈虧平衡品位：

(8)

式中，cm為采礦成本，元/t；cc為選礦成本，元/t；η為精礦品位，%；y為綜合回收率，%。

由于拉拉銅礦對于計價金屬金、銀等的統(tǒng)計不完整，在此僅計算銅、鉬、鈷三種精礦的綜合品位。根據(jù)礦山提供的資料， 2008～2012年該礦山銷售給子公司冶煉廠銅精礦的最低價格為16307.4元/t，最高價格為43969.8元/t，平均價格為37537.7元/t；cm為102.93元/t；cc為57.30元/t；η為24.82%；y為76.13%。將以上相應(yīng)數(shù)據(jù)代入公式(8)并計算得：

(1) 當(dāng)銅精礦價格最低時銅礦石的盈虧平衡品位為0.38%；

(2) 當(dāng)銅精礦價格最高時銅礦石的盈虧平衡品位為0.14%；

(3) 以銅精礦平均價格計算得銅礦石的盈虧平衡品位為0.16%。

由計算結(jié)果知，盈虧平衡品位隨著精礦產(chǎn)品的變化而變化，當(dāng)價格高時可開采品位較低的礦石，反之開采的礦石品位則較高。

根據(jù)公式(6)，當(dāng)銅礦石的平均品位達到0.36%時，其綜合品位可達到0.40%，明顯高于近5年(2008～2012)在價格波動情況下的銅的盈虧平衡品位，由此看來在現(xiàn)有經(jīng)濟技術(shù)條件下以綜合品位作為邊界品位該區(qū)域的低品位礦石是可開采利用。

低品位礦石的伴生金屬在采礦過程中不承擔(dān)采礦成本、企業(yè)管理費、財務(wù)費用和資源稅等，只擔(dān)負(fù)送往選廠過程的運輸費用、選礦成本及銷售費用[8]。就該礦山來說在相當(dāng)長一段時間內(nèi)，所屬公司僅靠分選其它伴生金屬就足以支付其采選等成本費用，銅金屬獲得的效益則完全成為其凈效益。

據(jù)上海金屬網(wǎng)提供的數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明，2008～2012年的銅市場的月均價在27179～73283元/t之間振蕩，5年均價為56032元/t。若精礦粉按金屬噸60%計價，礦石銅品位按延伸勘探查明的平均品位0.36%計，則采出1 t礦石含銅的價格p銅=56032元/t礦石×60%×0.36%×(1-15%)=102.87元/t礦石。該礦山延伸勘探區(qū)資源儲量有1330.135萬t，當(dāng)全部采出時含銅的礦石價值為13.68億元，由此看來，低品位礦石資源具有較高的經(jīng)濟價值，回收利用這部分礦石資源可增加公司的效益。

4 結(jié) 論

(1) 由以上計算結(jié)果可知，在現(xiàn)有經(jīng)濟技術(shù)條件下當(dāng)單一金屬(銅)品位達不到礦山邊界品位指標(biāo)時綜合邊界品位是能達到的。

(2) 利用綜合邊界品位指標(biāo)可為礦山露天開采部分增加1330.135萬t低品位礦石資源，這部分礦石資源可使礦山增加收益13.68億元，按礦山年生產(chǎn)能力345萬t計算，可延長礦山露天開采服務(wù)年限3.8 a。

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2014-08-14)

吳淑冰(1989-),女，廣西南寧人，碩士，研究方向為礦山資源經(jīng)濟，Email:595294936@qq.com。