某低品位鈦鐵礦綜合工業指標的探討

鄭茂興,周 健

(山東聯創礦業設計有限公司, 山東濟南 250101)

某低品位鈦鐵礦綜合工業指標的探討

鄭茂興,周 健

(山東聯創礦業設計有限公司, 山東濟南 250101)

根據某鈦鐵礦的樣品數據,通過對鈦鐵礦礦體特征、礦石質量的分析,就低品位鈦鐵礦綜合工業指標進行探討。采用地質學統計方法對鈦鐵礦樣品進行統計并提出礦石質量指標的初選方案,結合開采技術條件指標確定出3個工業指標比選方案。采用數字礦山軟件計算出不同方案條件下礦石儲量、夾石量,對礦體形態進行分析,結合經濟效益和投資效益,選擇最優方案為工業指標。研究成果進一步拓展了礦山工業指標確定的理論方法,對同類條件下低品位鈦鐵礦綜合工業指標的確定具有較好的借鑒意義。

低品位;鈦鐵礦;工業指標

0 引 言

隨著社會經濟水平及科學技術的不斷發展,鋼材的種類不斷增多,作為煉鋼新原料的鈦鐵混合粉也越來越受到鋼鐵企業的青睞,尤其是近年選礦技術的發展,鈦鐵混合粉加工技術已經變得越來越成熟,選礦成本也在逐步降低,在這種條件下,鈦鐵礦資源的綜合利用引起了人們的重視。原本一些品位低的鈦鐵礦石,隨著市場行情的好轉也變得具有一定經濟開采價值。目前,對于鈦、鐵伴生的低品位的鈦鐵礦,無法按現有磁鐵礦的單一礦種地質勘查規范界定工業指標,同時,對于這類低品位的伴生性鈦鐵礦石,國內尚無統一規定對鈦、鐵的綜合工業指標進行界定[1-3]。基于此,本文采用地質統計學原理,提出工業指標比選方案并經綜合技術經濟比較,最終對某低品位鈦鐵礦工業指標進行了論證。

1 工程概況

1.1 礦體特征

該鈦鐵礦體賦存在中元古代楊家寨單元內,平面形態呈不規則的透鏡狀產狀較穩定。賦礦層內部巖性單一,主要礦化巖石為輝長巖,鈦和鐵共存其中,相互交生,礦化巖體主要為Ⅰ號巖體、Ⅱ號巖體。

Ⅰ號礦(巖)體走向120°左右,傾向210°,傾角30°～50°,沿走向長度586m。礦體最厚為117.45 m,最薄為6.30m,平均厚度47.62m;TFe最高品位13.98%,最低品位8.34%,平均11.48%,變化系數6.13%;mFe最高品位7.05%,最低品位1.33%,平均3.06%,變化系數19.28%;TiO2最高品位4.8%,最低品位2.4%,平均3.45%,變化系數8.75%。

Ⅱ號礦(巖)體產狀變化較大,走向110°左右,傾向200°,傾角30°～50°,沿走向長度498m。礦體最厚為102.90m,最薄為22.88m,平均厚度45.17 m,自西向東厚度逐漸變大。TFe最高品位13.48%,最低品位8.75%,平均11.17%,變化系數6.22;mFe最高品位6.48%,最低品位1.45%,平均3.06%,變化系數20.26%;TiO2最高品位4.29%,最低品位2.47%,平均3.27%,變化系數10.83%。

1.2 礦石質量及結構

礦石中的金屬礦物以磁鐵礦為主,次為鈦鐵礦,另有少量黃鐵礦、黃銅礦等,非金屬礦物主要為斜長石、角閃石、黑云母,少量石英、磷灰石、碳酸鹽礦物等。

礦石中主要有用組分為TiO2、mFe,TiO2最高品位為4.8%,最低品位2.47%,mFe最高品位為7.05%,最低品位1.33%,其他組分V2O5含量0.06%～0.10%,平均0.07%,SiO2含量41.73%～45.62%,平均44.05%,含量基本穩定;S含量0.02%～0.27%,平均為0.19%;P含量0.99%～1.76%,平均1.28%。

礦石結構為中粗粒柱狀變晶結構,定向結構。礦石構造較為簡單,以塊狀構造為主,碎裂狀構造次之。

2 礦石開采與加工利用設想

結合地質部門初步提交的資料,鈦鐵礦資源量約在1500～2500萬t之間。根據礦體產狀要素、空間展布形態、夾層和覆蓋層的分布狀態,確定開采方式為露天開采,生產規模100萬t/a,采用橫向采剝方法自上而下水平分層臺階開采,并貫徹執行“采剝并舉,剝離先行”的原則。

產品方案為TFe≥45%,TiO2≥15%的鈦鐵混合粉。破碎流程主要采用兩段一閉路的破碎流程,選礦流程主要采用兩段磨礦—階段磨選—細篩再磨的全磁選流程。

3 工業指標推薦

3.1 工業指標初選

礦石的工業指標包括礦石質量指標和開采技術條件指標兩部分[3-5],礦石質量指標一般指開采品位指標即邊界品位、工業品位,而開采技術條件指標包括可采厚度、夾石剔除厚度、最低開采標高、露天邊坡角、剝采比等。

3.1.1 質量指標

在進行品位統計時,一般根據樣品品位的最大值與最小值分布范圍,按等間隔劃分區間來比較分析確定合理品位指標[5]。考慮到本礦為鈦鐵伴生礦產,且單獨鈦、鐵均達不到工業利用的標準,因此,本次按鈦鐵的綜合工業品位進行劃定。

為確保工業品位,最大限度地利用礦產資源,利用地質學統計學對鈦鐵礦樣品進行統計,見表1。結合國內類似礦山的生產經驗,本次將品位區間值劃為0.5%,分別按TiO2＋mFe的工業品位P≥5%、5.5%、6%、6.5%、7%,并根據實際樣品品位數據,結合工業品位利用圖解法反推邊界品位,形成5個質量指標方案初步進行比選。方案1:工業品位P≥5%,邊界品位P′≥0.6%。基本將所有的樣品所涵蓋的礦石劃入了工業儲量,礦石品位過低,選礦難度大,成本過高,企業難以盈利。初選不合理,直接排除。方案2:工業品位P≥5.5%,邊界品位P′≥2.5%。資源量大,僅少量樣品劃入廢石,礦體連續性好。初選部分合理,繼續比選。方案3:工業品位P≥6.0%,邊界品位P′≥5.0%。資源量大,約25%的樣品劃入廢石,礦體連續性較好。初選較合理,繼續比選。方案4:工業品位P≥5.5%,邊界品位P′≥5.9%。儲量受到一定影響,約一半的樣品劃入廢石,礦體連續性受到一定影響。初選部分合理,繼續比選。方案5工業品位P≥7%,邊界品位P′≥6.7%。資源量過少,約80%的樣品劃入廢石,造成大量資源的損失,所形成的礦體都是零散、間斷性礦體,破壞了礦體的連續性、完整性。初選不合理,直接排除。

隨著邊界品位的提高,礦石儲量減少,但其平均品位卻在提高,入選品位的高低對經濟效益的影響是明顯的,是影響經濟效益的指標之一。因此,初選方案2～4各有優缺點,需進一步比較。

表1 鈦鐵礦樣品品位頻數頻率統計

3.1.2 開采技術指標

參考《鐵、錳、鉻礦地質勘查規范》(DZ/T0200－2002)中規定,鐵礦最低可采厚度指標的參數值一般≥2～4m,而該鈦鐵礦I號礦體厚度6.90～71.45 m,Ⅱ號礦體厚度22.80～102.90m,屬較厚礦體,推薦最小開采厚度為≥4m。

參考《鐵、錳、鉻礦地質勘查規范》(DZ/T 0200－2002)中規定,鐵礦夾石剔除厚度≥1～2m,而該鈦鐵礦夾石在礦體比較發育,呈透鏡狀產出,厚度從1.9～58.8m不等,推薦夾石剔除厚度為≥2m。

3.2 工業指標的主要比選方案

結合對礦石質量指標及開采技術條件指標,最終擬定3個比選方案進行技術經濟比較,見表2。

表2 工業指標比選方案

3.3 方案對比

采用Dimine軟件建立礦床地質模型的基礎,用克里格法計算出不同方案下礦石儲量、夾石量,并進行經濟效益和投資效益比較,選擇最優方案為工業指標。

3.3.1 礦體形態對比

根據初步確定的3種工業指標方案,利用Dimine軟件建立了不同邊界品位下礦體模型,見圖1。

圖1 礦體地質模型

由圖1可以看出,方案1的礦體連續性最好,基本無夾石,圈定的礦體儲量最多,最有利于集中規劃、統一開采,但是其平均品位較低,僅為5.9%;方案2礦體開始出現夾石,但礦體連續性仍較好,在一定程度上仍能夠集約化開采,平均品位有所提高,約6.51%;方案3,礦體出現大量夾石,礦體連續性較差,尤其是Ⅱ號礦體,基本無開采價值,但其平均品位較高,約6.63%。

3.3.2 綜合經濟比較

根據不同方案的工業儲量、品位、廢石量、服務年限、資源利用等情況,對各方案進行綜合技術經濟效益分析,見表4。

方案1對鈦鐵礦資源的利用程度最好,保證了礦體的完整性及連續性,但由于其平均品位較低,影響了其技術經濟方面的優勢;方案2各項指標較好,雖資源利用程度較方案一稍低,但是經濟效益卻是最優,在企業將來的生產中抵抗風險能力最強;方案3資源利用程度最低,經濟效益也最差,顯然是非常不合理的一個方案。

3.4 工業指標論證結果

根據以上分析,推薦方案二作為鈦鐵礦的工業指標,并將相應開采技術指標結合設計規劃進一步完善,確定以下工業指標:

(1)礦石質量:邊界品位:TiO2＋mFe≥5%;

工業品位:TiO2＋mFe≥6%。

(2)開采技術條件:礦石最小可采厚度≥4m;夾石剔除厚度≥2m;剝采比≤2∶1(m3/m3);最低開采標高:I礦體＋72m,Ⅱ礦體＋88m;最終邊坡角:I礦體≤50°,Ⅱ礦體≤46°;開采底盤最小寬度≥20m;爆破安全距離≥200m。

表4 綜合效益分析

4 結 語

(1)通過建立地質模型并對各方案綜合分析,得出方案2(邊界品位:TiO2＋mFe≥5%;工業品位:TiO2＋mFe≥6%)的礦床工業利用價值均優于其它兩個方案,其具有較好的贏利空間;圈定的礦體形態規整、厚大、整體連續性良好,沒有無礦天窗和規模較大的夾層,為礦床開采工藝的實施奠定了良好的基礎;圈定工業儲量相對較多,充分利用了國家礦產資源。

(2)對于低品位鈦鐵礦,采用TiO2＋mFe綜合工業品位對礦石質量進行界定在低品位伴生礦產中具有極大借鑒意義。

(3)考慮到工業指標易受采選成本、市場情況的影響,建議隨著采選技術進步和鈦鐵混合粉價格的波動做好指標的動態評價研究工作,在資源合理利用的前提下確保綜合效益。

[1]DZ/T0200－2002.鐵、錳、鉻礦地質勘查規范[S].

[2]郝太平,提云生,趙雪朋,等.資源儲量分類與工業指標使用中存在問題的實例分析[J].礦產勘查,2012,3(3):404-409.

[3]徐立中,王小敏,黃家凱,等.對丹江口市銀洞山超貧(鈦)磁鐵礦床工業指標的建議[J].資源環境與工程,2014,28(2): 220-224.

[4]李 靜.雙尖山銀多金屬礦礦床綜合工業指標的應用[J].有色礦冶,2016,32(5):52-55.

[5]王運敏.現代采礦手冊[M].北京:冶金工業出版社,2011.

2017-05-03)

鄭茂興(1985－),男,山東濟寧人,碩士,工程師,主要從事礦山開采、采空區治理、礦山壓力控制等方面的設計與研究工作,Email:star486＠163.com。