運用方案優選法實現低品位金礦石的利用
——以福州王厝金礦為例

秦 嫻, 孫 亮

(1.中國冶金地質總局 中南局,湖北 武漢 430081; 2.湖北省地質實驗測試中心,湖北 武漢 430034)

運用方案優選法實現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.中國冶金地質總局 中南局,湖北 武漢 430081; 2.湖北省地質實驗測試中心,湖北 武漢 430034)

從地質角度出發,采用3種指標方案對礦床資源量分別進行圈算,經方案法對比,認為“Ⅰ方案”為最值，其所圈定的礦體較連續、厚度較穩定、資源利用率較高,更利于礦山開采。

方案法;低品位礦床;工業指標

按照《巖金礦地質勘查規范》[1]中,低品位礦石是指:相對于巖金礦規范中介于邊界品位和工業品位之間的一般工業品位指標的低品位礦石(以往成表外礦石)。根據巖金礦規范中的概念,如果是對低品位礦石進行開采的話,企業可能虧損。但規范推薦的一般指標只是一種滯后的參考指標,無法考慮目前金礦價格走勢和目標礦床的特征,正是有此懷疑,本文才對金礦低品位礦石利用進行技術經濟論證[2],通過論證來了解金礦低品位礦石利用在經濟上是否可行。

目標礦區位于福建省建甌市城區北東向政和—大埔深大斷裂帶北段東側與北西向浦城—寧德火山噴發帶之東坑火山盆地南緣交匯地帶,新老地層交接分布,斷裂發育,燕山期巖漿多期侵入,王厝礦區處于坳中隆與火山盆地復合之有利區域部位,成礦條件十分有利。本文指導思想是:在保證礦床開采可獲得一定經濟效益的前提下,適當降低工業指標,以便充分利用現有礦山資源,擴大生產規模。調低品位指標的前提是技術上可行、經濟上合理。

1 研究目的

隨著科學技術和生產的發展,人類對礦產資源的需求量與日俱增,地球上蘊藏的有限的不可再生的礦產資源就會過早枯竭,同時找礦難度越來越大,找到富礦的機會愈來愈少,但隨著選礦技術的進步,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越來越受到重視[3-5]。本文的研究目的是厘定合理的工業指標,充分利用日益稀缺的礦產資源。

2 研究思路

中國現有黃金礦產地2 000多處,金礦地質資源具有大礦少、規模小、品位低、資源分散的特點。到2011年底,獨立金礦保有儲量約為4 265 t,但可采儲量僅1 912 t,按年產黃金200 t、國際資源利用率70%計算,這些可采儲量服務年限僅6.6年,全國有2/3的黃金礦山資源危機,絕大部分礦山處于寅吃卯糧的狀況,不少企業因缺乏資金無力開展技術革新和深部勘探而閉礦,造成了國家資產和資源的嚴重損失。而王厝礦床是一個中型規模的礦床,該礦床平均品位為2.87 g/t,對于國家《巖金礦地質勘查規范》工業指標中礦床的平均品位為Au 4.5～5.5 g/t的要求來說,該金(銀)礦床品位很低。因此通過科技創新和技術改造,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”,從而增加礦產資源總量,保護生態環境;可以加快礦產資源替代,降低礦產資源消耗,推動中國礦產資源利用方式從粗放型向集約型轉變,走資源節約型發展道路,使有限資源發揮最大的經濟效益[6]。

3 工程實例

以福州王厝金礦[7]為例,通過分析對金礦低品位礦床進行初步技術經濟評價,以期獲得技術與經濟達到最佳結合的方案。首先應該在野外地質調查基礎上詳細分析被評價的金礦地質特征并確定資源估算工業指標后,從當前金礦產品市場形勢出發,通過分析礦區外部建設條件和現有礦山現實可行的采選技術條件,結合已有的可采儲量設計,運用方案法進行對比,從而優選出最佳方案。

3.1 礦山建設方案

3.1.1 擴大企業生產規模,改變生產方式

礦床中資源量的多少、礦體的形態決定著礦山企業生產規模和生產方式,例如福建紫金山金礦[8]的礦床規模本屬于中小型,并認為僅適宜于小規模簡易坑采。但通過工業試驗和經濟論證,將最低工業品位降到Au 0.5 g/t,使原來43個工業礦體合并成4個,礦床規模達到了138.2 t,平均品位1.23 g/t,開采方式也由地下坑采轉變為大規模露天開采和機械化坑采相結合。至2003年,日處理礦石量達到3萬t/d。增大實際利用低品位資源近千萬噸礦石,成為國內規模最大的黃金礦山。

3.1.2 改變傳統的勘查理念

一般來講,礦床中不同空間位置上的礦化強度有所差異,如果這種差異較大,預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,可使廣大地質工作者從整個成礦帶的成礦規律入手,綜合分析評價全區成礦特點,通過對礦體分布規律的清晰認識,從而綜合評價礦床的資源潛力。

3.1.3 擴大礦床規模,規則礦體形態

就像福建紫金山金礦[8]按一般工業指標圈定的礦體較小,僅適宜于小規模簡易坑采,但按新指標擴大礦床規模,圈定的礦體更適宜于大規模機械化生產,便于開采。

3.2 礦床開采技術條件及經濟指標

先判斷所評價的礦體,礦床開采技術條件屬于何種類型,根據不同類型來設計開采方法并確定采礦回收率、貧化率和可采資源量,計算出生產能力和服務年限,同時根據選礦工藝流程確定選礦技術指標,最后評價出采用的技術經濟指標。

3.2.1 采礦方法及相關技術指標的確定

礦區位于拗中隆與火山盆地復合的有利區域部位,成礦條件十分有利。礦區構造線方向以北東—北東東向為主,它控制了區內巖體侵入、火山噴發、熱液蝕變及含礦破碎蝕變帶的展布方向,礦區褶皺和斷裂構造均較發育。根據礦床地形特征及礦體產出特征,選用平硐溜井開拓方案,根據礦體厚度較小、產狀較陡以及現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,設計采礦回收率85%,貧化率20%。

3.2.2 可采資源量

可采資源量計算結果見表1。

表1 可采資源量計算結果表Table 1 Results of recoverable resources

3.2.3 服務年限[9]

按經濟合理服務年限確定生產能力:

式中:G——生產能力(萬t/a);Qk——可采礦石資源量總數;η——采礦回收率85%;ρ——礦石貧化率20%;T——礦山合理服務年限,一般中型金屬礦山合理服務年限為16～23 a,本評價取T=20 a,則對于方案Ⅰ,按公式計算生產能力為:

考慮該礦山最低開采規模要求。最后確定生產能力規模為235 t/d,即年生產能力為7萬t,按上述公式的變換式,礦山服務年限為:

3.3 礦床工業指標制定

3.3.1 制定方法選擇

工業指標的制定有多種方法可供選擇,根據被評價礦床現有的資料,擬選擇方案法[10]和價格法[11],具體做法是:先采用方案法,即從地質角度出發,采用不同的指標方案對礦床資源量分別進行圈算,然后對圈算結果進行對比,看哪一套方案圈定的礦體較連續、厚度較穩定、資源利用率較高,更有利于礦山開采,同時礦石質量不致過低,通過綜合對比選擇其中較優者作為方案法推薦指標;第二步是采用價格法,即從經濟角度出發,對方案法推薦指標進行經濟論證,如果經濟上可行,則可推薦該指標為礦床的正式工業指標。

3.3.2 方案對比

《巖金礦地質勘查規范》推薦的工業指標為:邊界品位1～2 g/t，最低工業品位2.5～4.5 g/t，礦床平均品位4.5～5.5 g/t。

金銀礦產品市場價格行情如表2。

表2 金銀礦產品市場價格表Table 2 Market price of gold-silver deposit products

注:表內產品價格是指黃金、白銀冶煉產品金屬錠的純金屬價格,對于礦山企業選礦生產的精礦產品,同樣按所含純金屬計價,但 須按冶煉產品單價打折計價,計價系數一般為0.70～0.90,具體取決于精礦產品的金、銀品位情況及其他有益、有害組分的含量情況。

由表2統計結果,可看出黃金、白銀的市場價格是逐年攀升,故規范推薦的品位指標顯然過高,不宜采用。

(1) 對比方案確定。擬采用三套品位指標進行方案對比。顯然參加對比的方案指標宜低于規范推薦的品位指標,同時指標差距不宜過大。結合相鄰礦山[12]生產實際情況,確定對比方案如表3。

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

表3 品位指標對比方案表Table 3 Schedule of comparison scheme of grade index

表4 不同方案圈算結果對比表Table 4 Contrast table of ring results in different schemes

(3) 方案法推薦指標。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,礦體的連續性也較好,因此確定“方案Ⅰ”為推薦指標不僅有利于資源充分利用,而且也有利于礦山開采。但同時,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“方案Ⅰ”進行經濟論證。

3.4 經濟論證

以上按方案法對比確定的推薦指標方案Ⅰ,從有利資源充分利用及有利礦山開采角度,固然是最佳方案,但只是通過價格法驗證其經濟上的可行性,方可確認為正式推薦指標。

3.4.1 按價格法驗證的技術思路[13]

(1) 驗證邊界品位的技術思路。邊界品位是以最大限度利用礦產資源為主要目的,對位于礦體邊部樣品的最低品位要求,因此,對邊界品位礦石不存在盈利要求,但其產品價值不得小于相應的直接生產成本。

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——選礦產品價格(元/g金屬);C采——采礦成本(元/t礦石);C選——選礦成本(元/t礦石)。

根據相鄰政和上山崗金礦[14]對比資料: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,設計采礦回收率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。產品主要計價元素為Au,次為Ag;選礦試驗樣送福建環閩地質礦產測試有限公司進行實驗室流程選礦試驗,試驗獲得的浮選選別指標如表5。

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

注:試驗條件為原礦磨至-200目含量60%,尾礦水返用量80%。

根據選礦試驗按推薦的選礦工藝流程所獲得的選礦指標,本評價擬采用較穩妥的指標數字,即選礦回收率:Au 90%、Ag 88%。

將本礦床技術經濟評價實際采用的參數數值代入公式,計算得:

對照推薦指標(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值未參加計算,故可認為該指標方案在經濟上是可以接受的。

(2) 驗證最低工業品位的技術思路。最低工業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),對礦體每個估算塊段平均品位的最低要求。因此,最低工業品位所形成的產品價值除了支付產品生產成本外,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——最低工業品位(g/t);C總——每噸礦石總成本費用(元/t礦石);K——靜態投資收益率(%);R——每噸礦石的償還成本(元/t礦石);其他參數意義同前。

參照相鄰礦山的實際成本數據,并結合本項目的具體情況,確定噸礦石固定資產投資額為200元左右,考慮到物價上漲等因素,本評價取220元,則固定資產投資總額為220×6=1 320(萬元)。本評價的采礦成本為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; 折舊費總額按固定資產投資總額1 320萬元,折舊年限按礦山服務年限20年,折舊方法按年限平均法,不計殘值回收,則每噸礦石折舊費為:1 320÷20÷6=11(元/t礦石),綜上,總成本費用(C總)=70+90+90+11=261(元/t礦石)。

其他參數數值選取同前。

對照推薦指標(方案Ⅰ)的最低工業品位要求Au=2 g/t,基本屬于上式(α工≥2.06 g/t)所要求的范圍,故可認為該指標方案在經濟上是可接受的。

(3) 驗證礦床平均品位要求的技術思路。技術思路與驗證最低工業品位的技術思路一致,但對合理收益(K)提出更高要求,即按最低工業品位合理收益的2倍(K=2×10%),以便從整體上提高項目的經濟可行性及抗風險能力。

式中：α總——礦床平均品位;K——20%;其他同前。

對照推薦指標(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,故可認為方案Ⅰ指標能夠滿足礦床經濟評價的總體要求。

4 結語

以上三套品位指標,經方案法對比,認為“Ⅰ方案”指標圈算的礦體較連續,是有利于資源利用和礦山開采的最佳方案。該指標價格法驗證,說明在經濟上也是可行的。因此,可以推薦“Ⅰ方案”指標作為本礦床資源估算的正式工業指標。

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(責任編輯：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、巖石學、礦床學專業，從事技術管理工作。E-mail:378837907@qq.com

TD982

A

1671-1211(2015)02-0212-05

數字出版網址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20150204.1046.019.html 數字出版日期:2015-02-04 10:46