蘭營(yíng)徐采場(chǎng)掛幫礦回收經(jīng)濟(jì)性分析

徐繼業(yè)

(攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司設(shè)計(jì)研究院)

攀枝花鐵礦蘭營(yíng)徐采場(chǎng)是西南地區(qū)大型露天鐵礦山采場(chǎng)之一，設(shè)計(jì)原礦開(kāi)采規(guī)模為700萬(wàn)t/a，是攀鋼集團(tuán)主要鐵礦石原料供應(yīng)基地。礦區(qū)占地面積為3.7 km2，從西至東分蘭山、營(yíng)盤(pán)山和徐家山3個(gè)礦段。礦區(qū)于1965年底基建剝離，1970年2 月投產(chǎn)，以蘭營(yíng)徐采場(chǎng)目前境界內(nèi)結(jié)存的礦石資源量及原礦開(kāi)采規(guī)模，該采場(chǎng)將于2021年左右閉坑。

蘭營(yíng)徐采場(chǎng)露天開(kāi)采境界外賦存大量的掛幫礦和深部礦石資源，為了提高礦業(yè)公司資源綜合利用率、延長(zhǎng)露天礦山服務(wù)年限，在當(dāng)前鐵精礦市場(chǎng)行情下，開(kāi)展掛幫礦回收經(jīng)濟(jì)性分析有利于公司下一步對(duì)蘭營(yíng)徐采場(chǎng)掛幫礦綜合利用決策做出正確判斷，有利于公司可持續(xù)發(fā)展的資源保障。

1 開(kāi)采現(xiàn)狀

蘭營(yíng)徐采場(chǎng)目前采用露天開(kāi)采方式，新水平準(zhǔn)備在營(yíng)徐采場(chǎng)礦巖交界處的礦石中開(kāi)溝，向上、下盤(pán)推進(jìn)，隨著采場(chǎng)的下降，為了便于巖石破碎站的移設(shè)，逐漸變?yōu)樵谙卤P(pán)開(kāi)溝，向上盤(pán)推進(jìn)。

采場(chǎng)作業(yè)水平主要為1 240，1 225及1 210 m共3個(gè)水平，各生產(chǎn)水平的礦石由4.6，7.6 m3電鏟裝入60，100 t級(jí)自卸汽車(chē)運(yùn)往設(shè)在采場(chǎng)上盤(pán)P8～P13勘探線(xiàn)間1 300 m水平新建的振動(dòng)放礦站，經(jīng)振動(dòng)放礦機(jī)將礦石裝入80 t礦車(chē)，由150 t電機(jī)車(chē)牽引，經(jīng)密蘭隧硐運(yùn)往選礦廠(chǎng)；剝離的廢石主要由7.6，10 m3電鏟裝入100 t級(jí)自卸汽車(chē)運(yùn)往巖石破碎站，經(jīng)膠帶運(yùn)輸至朱礦鐵路排土場(chǎng)。

2 掛幫礦資源分布及儲(chǔ)量

掛幫礦體是指露天底以上，露天境界內(nèi)開(kāi)采礦體在境界外延伸的部分礦體。露天開(kāi)采的礦山一般都存在掛幫礦體，根據(jù)其賦存部位分為上盤(pán)、下盤(pán)、端幫和露天底以下(多個(gè)露天底的開(kāi)采境界)掛幫礦體4種[1]。根據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料,露天開(kāi)采結(jié)束后,殘留在露天境界周?chē)牡V量占開(kāi)采總儲(chǔ)量的5%～16%[2]。

2.1 掛幫礦資源分布

蘭營(yíng)徐采場(chǎng)1 120 m水平以上掛幫礦資源北東起于P1線(xiàn)，南西自P19線(xiàn)止于F211斷層，主要分布在蘭山西端幫、上盤(pán)及露天底正下方，北幫資源量極少，且呈零星分布。礦體長(zhǎng)約1 800 m，呈東西向展布，傾向北西，傾角約55°。蘭營(yíng)徐采場(chǎng)露天境界外掛幫礦體分布見(jiàn)圖1。

圖1 蘭營(yíng)徐采場(chǎng)露天境界外掛幫礦體分布

2.2 掛幫礦資源量

蘭營(yíng)徐采場(chǎng)露天開(kāi)采終了境界外保有工業(yè)礦石(Fe1+Fe2+Fe3)資源量(331+332+333)為18 791萬(wàn)t，平均地質(zhì)品位為T(mén)Fe 31.97%，低品位礦石(MFe)資源量(331+332+333)為7 382萬(wàn)t，平均地質(zhì)品位為T(mén)Fe 17.37%。其中1 120 m水平以上掛幫礦工業(yè)礦石(Fe1+Fe2+Fe3)資源量(331+332+333)為6 506.71萬(wàn)t，平均地質(zhì)品位為T(mén)Fe 32.05%，占境界外工業(yè)礦石資源總量的34.6%；低品位礦石(MFe)資源量(331+332+333)為3 631.39萬(wàn)t，平均地質(zhì)品位為T(mén)Fe 17.19%，占境界外低品位礦石資源總量的49.2%。掛幫礦資源量詳見(jiàn)表1。

3 掛幫礦回收經(jīng)濟(jì)性分析

國(guó)內(nèi)外對(duì)于掛幫的開(kāi)采方式一般有再擴(kuò)大境界露天開(kāi)采、露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采和露天-露天轉(zhuǎn)地下聯(lián)合開(kāi)采3種[3]，掛幫礦資源回收應(yīng)遵循工程投資省、基建短、投產(chǎn)快、生產(chǎn)成本低的原則，從而實(shí)現(xiàn)掛幫礦開(kāi)采的經(jīng)濟(jì)效益最大化[4]。本文僅對(duì)單獨(dú)采用露天開(kāi)采或地下開(kāi)采2種方式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析。

表1 蘭營(yíng)徐采場(chǎng)掛幫礦資源量

注：蘭營(yíng)徐采場(chǎng)礦石品位是采用1955年3月8日四川省礦產(chǎn)儲(chǔ)量委員會(huì)川儲(chǔ)發(fā)(1955)05號(hào)文下達(dá)的工業(yè)指標(biāo)，其中工業(yè)礦石是指TFe品位不小于20%的礦石，低品位礦石是指TFe品位為15%～19.99%的礦石。

3.1 掛幫礦開(kāi)采成本

3.1.1 露天開(kāi)采成本

掛幫礦露天開(kāi)采全成本C1主要由平均剝采比NP決定，其計(jì)算公式為

C1=A+BNp,

(1)

式中,A為礦石生產(chǎn)成本，元/t；B為巖石剝離成本，元/t；Np為露天開(kāi)采平均剝采比，t/t。

3.1.2 地下開(kāi)采成本

根據(jù)《蘭營(yíng)徐采場(chǎng)掛幫礦開(kāi)采可行性研究》及結(jié)合尖山采場(chǎng)掛幫礦地下開(kāi)采實(shí)際生產(chǎn)成本，其地下開(kāi)采成本為80元/t。

3.1.3 精礦成本

根據(jù)蘭營(yíng)徐采場(chǎng)掛幫礦各品級(jí)礦石地質(zhì)品位、開(kāi)采方式及密地選礦廠(chǎng)實(shí)際選鐵、選鈦相關(guān)指標(biāo)，各品級(jí)礦石采出品位及鐵精礦、鈦精礦選比見(jiàn)表2。

表2 掛幫礦采出礦石品位及選比

注：表中MFe品級(jí)規(guī)格礦選比分別為1.64，1.72 t/t。

采用露天或地下開(kāi)采方式回采不同品級(jí)掛幫礦石，其鐵精礦成本為

M=(C1+C2+C3)T+C4+D,

(2)

式中,C1為原礦采礦成本，元/t；C2為原礦選礦加工成本，元/t；C3為原礦資源補(bǔ)償費(fèi)，元/t；C4為精礦資源稅，元/t；T為選鐵比，t/t；D為精礦其他費(fèi)用，元/t。

蘭營(yíng)徐采場(chǎng)采用露天、地下開(kāi)采方式回采不同品級(jí)掛幫礦石生產(chǎn)鐵精礦、鈦精礦成本結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 各開(kāi)采方式不同品級(jí)礦石生產(chǎn)鐵精礦、鈦精礦成本計(jì)算結(jié)果

3.2 掛幫礦開(kāi)采方式界限分析

掛幫礦是采用露天擴(kuò)幫開(kāi)采方式還是采用地下開(kāi)采方式的界限主要為經(jīng)濟(jì)合理剝采比(Nj)，經(jīng)濟(jì)合理剝采比是指露天開(kāi)采在經(jīng)濟(jì)上最大允許的剝采比,是一個(gè)理論的極限值，是確定露天礦最終境界的重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的依據(jù)，其大小直接影響到露天開(kāi)采和地下開(kāi)采所占比例以及礦產(chǎn)資源的利用程度[5]。

目前經(jīng)濟(jì)合理剝采比的確定方法主要有原礦成本比較法、精礦成本比較法、儲(chǔ)量盈利比較法和價(jià)格法[6]。根據(jù)各種方法的適用條件和礦山企業(yè)實(shí)際情況，采用以精礦產(chǎn)品計(jì)算的價(jià)格法和儲(chǔ)量盈利比較法計(jì)算經(jīng)濟(jì)合理剝采比，取小值。

根據(jù)本次確定的計(jì)算方法，其經(jīng)濟(jì)合理剝采比計(jì)算公式為

ML1+ML2(TL1/TL2)≤MY1+MY2(TL1/TL2) ,

(3)

ML1[ηL/(1-eL)]/TL1+ML2[ηL/(1-eL)]/TL2≤MD1[ηD/(1-eD)]/TD1+MD2[ηD/(1-eD)]/TD2,

(4)

式中,ML1、MD1為露天、地下開(kāi)采鐵精礦生產(chǎn)成本，元/t;TL1、TD1為露天、地下開(kāi)采選鐵比，t/t;ML2、MD2為露天、地下開(kāi)采鈦精礦生產(chǎn)成本，元/t；TL2、TD2為露天、地下開(kāi)采選鈦比，t/t；MY1、MY2為鐵精礦、鈦精礦銷(xiāo)售價(jià)格，元/t；ηL、ηD為露天、地下開(kāi)采回采率，%；eL、eD為露天、地下開(kāi)采廢石混入率，%。

以開(kāi)采蘭營(yíng)徐采場(chǎng)掛幫礦工業(yè)礦石為條件，將表3中相關(guān)數(shù)據(jù)代入得經(jīng)濟(jì)合理剝采比為6.81 t/t,表明蘭營(yíng)徐采場(chǎng)掛幫礦若采用露天擴(kuò)幫方式開(kāi)采，則圈入境界內(nèi)巖礦剝采比不應(yīng)大于6.81 t/t，否則就需采用地下開(kāi)采方式。

3.3 掛幫礦回收礦石品級(jí)經(jīng)濟(jì)性分析

3.3.1 露天開(kāi)采

采用露天開(kāi)采方式單獨(dú)回采Fe3品級(jí)礦石，從經(jīng)濟(jì)性角度應(yīng)滿(mǎn)足以下條件：

ML3+ML4(TL3/TL4)≤MY1+MY2(TL3/TL4) ,

(5)

Ns>0 ,

(6)

式中,ML3、ML4為露天開(kāi)采條件下單獨(dú)考慮Fe3回收生產(chǎn)鐵精礦、鈦精礦成本，元/t;TL3、TL4為露天開(kāi)采條件下單獨(dú)考慮Fe3回收時(shí)的選鐵比、選鈦比，t/t;MY1、MY2為鐵精礦、鈦精礦銷(xiāo)售價(jià)格，元/t；Ns為生產(chǎn)剝采比，t/t。

將表3中單獨(dú)開(kāi)采Fe3品級(jí)礦石成本代入計(jì)算得出0

采用露天開(kāi)采方式單獨(dú)回采MFe品級(jí)礦石，從經(jīng)濟(jì)性角度應(yīng)滿(mǎn)足以下條件：

ML5≤MY3,

(7)

Ns>0 ,

(8)

式中,ML5為露天開(kāi)采條件下單獨(dú)考慮MFe回收生產(chǎn)規(guī)格礦成本，元/t;MY3為規(guī)格礦預(yù)期銷(xiāo)售價(jià)格，元/t，Ns為生產(chǎn)剝采比，t/t。

將表3中單獨(dú)開(kāi)采MFe品級(jí)礦石成本代入上述方程組無(wú)解，說(shuō)明露天擴(kuò)幫單獨(dú)回采MFe不具有經(jīng)濟(jì)效益。要使露天擴(kuò)幫單獨(dú)開(kāi)采MFe具有經(jīng)濟(jì)效益，其生產(chǎn)的規(guī)格礦銷(xiāo)售價(jià)格應(yīng)不低于30元/t。

3.3.2 地下開(kāi)采

采用地下開(kāi)采方式單獨(dú)回采Fe3品級(jí)礦石，從經(jīng)濟(jì)性角度應(yīng)滿(mǎn)足以下條件：

MD3+MD4(TD3/TD4)≤MY1+MY2(TD3/TD4) ,

(9)

式中,MD3、MD4為地下開(kāi)采條件下單獨(dú)考慮Fe3回收生產(chǎn)鐵精礦、鈦精礦成本，元/t;TD3、TD4為地下開(kāi)采條件下單獨(dú)考慮Fe3回收時(shí)的選鐵比、選鈦比，t/t;MY1、MY2為鐵精礦、鈦精礦銷(xiāo)售價(jià)格，元/t。

將表3中相關(guān)數(shù)據(jù)代入計(jì)算可得604.31元/t≤423.64元/t，該不等式不成立，說(shuō)明地下開(kāi)采條件下單獨(dú)考慮Fe3回收不具備經(jīng)濟(jì)性。

采用地下開(kāi)采方式回收較高品位工業(yè)礦石(Fe1+Fe2)的同時(shí)附采Fe3品級(jí)礦石，從經(jīng)濟(jì)性角度應(yīng)滿(mǎn)足以下條件：

MD5+MD6(TD3/TD4)≤MY1+MY2(TD3/TD4) ,

(10)

式中,MD3、MD4為地下開(kāi)采條件下附采Fe3回收生產(chǎn)鐵精礦、鈦精礦成本，元/t;TD3、TD4為地下開(kāi)采條件下單獨(dú)考慮Fe3回收時(shí)的選鐵比、選鈦比，t/t;MY1、MY2為鐵精礦、鈦精礦銷(xiāo)售價(jià)格，元/t。

將表3中相關(guān)數(shù)據(jù)代入計(jì)算可得425.43元/t≤423.64元/t，該不等式不成立，說(shuō)明地下開(kāi)采條件下附采Fe3不具備經(jīng)濟(jì)性。

3.4 掛幫礦回收具有經(jīng)濟(jì)效益的市場(chǎng)價(jià)格分析

3.4.1 露天開(kāi)采

采用露天開(kāi)采方式回采掛幫礦的市場(chǎng)價(jià)格應(yīng)滿(mǎn)足以下條件：

MT1+MT2(TL1/TL2)≥ML1+ML2(TL1/TL2) ,

(11)

式中,MT1、MT2為露天開(kāi)采條件下掛幫礦回收鐵精礦、鈦精礦銷(xiāo)售價(jià)格，元/t；ML1、ML2為露天開(kāi)采鐵精礦、鈦精礦生產(chǎn)成本，元/t;TL1、TL2為露天開(kāi)采選鐵比、選鈦比，t/t。

當(dāng)MT1、MT2及擴(kuò)幫境界內(nèi)平均剝采比Np使不等式0.98MT1+0.107MT2≥191.24+31.5Np成立時(shí)，即說(shuō)明掛幫礦具備了露天開(kāi)采的市場(chǎng)價(jià)格條件。含折合后的鐵精礦價(jià)格與平均剝采比的關(guān)系曲線(xiàn)見(jiàn)圖2。

圖2 含折合后的鐵精礦價(jià)格與平均剝采比的關(guān)系曲線(xiàn)

以鐵精礦、鈦精礦產(chǎn)品現(xiàn)行銷(xiāo)售價(jià)格(鐵精礦220元/t、鈦精礦555元/t)代入計(jì)算得出Np≤2.66 t/t，即說(shuō)明在現(xiàn)價(jià)市場(chǎng)價(jià)格條件下若剝采比小于2.66 t/t，蘭營(yíng)徐采場(chǎng)掛幫礦采用露天開(kāi)采方式具有經(jīng)濟(jì)效益。

3.4.2 地下開(kāi)采

采用地下開(kāi)采方式回采掛幫礦的市場(chǎng)價(jià)格應(yīng)滿(mǎn)足以下條件：

MT3+MT4(TD1/TD2)≥MD1+MD2(TD1/TD2) ,

(12)

式中,MT3、MT4為地下開(kāi)采條件下掛幫礦回收鐵精礦、鈦精礦銷(xiāo)售價(jià)格，元/t；MD1、MD2為地下開(kāi)采鐵精礦、鈦精礦生產(chǎn)成本，元/t;TD1、TD2為地下開(kāi)采選鐵比、選鈦比，t/t。

當(dāng)MT3、MT4使不等式(0.98MT3+0.107MT4)≥430.13成立時(shí)，即說(shuō)明掛幫礦具備了地下開(kāi)采的市場(chǎng)價(jià)格條件。

以鐵精礦、鈦精礦產(chǎn)品現(xiàn)行銷(xiāo)售價(jià)格代入計(jì)算可得274.99≥430.13，不等式不成立；以產(chǎn)品預(yù)測(cè)價(jià)格(鐵精礦340元/t、鈦精礦680元/t)代入計(jì)算得405.96≥430.13，不等式也不成立，說(shuō)明在現(xiàn)行市場(chǎng)價(jià)格和預(yù)測(cè)市場(chǎng)價(jià)格條件下采用地采方式回收蘭營(yíng)徐采場(chǎng)掛幫礦都不具有經(jīng)濟(jì)效益。如要采用地下開(kāi)采方式回收蘭山采場(chǎng)掛幫工業(yè)礦石資源，在鐵精礦340元/t、鈦精礦680元/t銷(xiāo)售價(jià)格條件下，其回采的礦石資源品級(jí)主要為較高品位的礦石(Fe1+Fe2)，若要附采一部分Fe3品級(jí)的工業(yè)礦石，將表3中相關(guān)數(shù)據(jù)代入式(12)計(jì)算可得TD1≤2.2 t/t。根據(jù)密地選礦廠(chǎng)現(xiàn)有選礦指標(biāo)可知，地下開(kāi)采回采礦石(Fe1+Fe2+Fe3)資源的綜合地質(zhì)品位TFe不低于32.56%。

4 結(jié) 論

(1)蘭營(yíng)徐采場(chǎng)1 120 m水平以上掛幫礦工業(yè)礦石(Fe1+Fe2+Fe3)資源量為6 507萬(wàn)t；低品位礦石(MFe)資源量3 631萬(wàn)t，該部位掛幫礦資源量大，對(duì)延長(zhǎng)礦山服務(wù)年限，保障公司攀枝花本部礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

(2)在鐵精礦340元/t、鈦精礦680元/t市場(chǎng)價(jià)格條件下，蘭營(yíng)徐采場(chǎng)掛幫礦露天擴(kuò)幫開(kāi)采的經(jīng)濟(jì)合理剝采比為6.81 t/t，在目前開(kāi)采技術(shù)條件下只能采用露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采方式回收該部位掛幫礦資源。

(3)在鐵精礦340元/t、鈦精礦680元/t市場(chǎng)價(jià)格條件下，露天擴(kuò)幫單獨(dú)回采Fe3品級(jí)礦石其經(jīng)濟(jì)合理剝采比小于3.07 t/t時(shí)具有經(jīng)濟(jì)效益,地下開(kāi)采不論是單獨(dú)回采還是與較高品位工業(yè)礦石(Fe1+Fe2)附采都不具有經(jīng)濟(jì)效益，如要隨較高品位工業(yè)礦石一起附采其中一部分，要求回采的工業(yè)礦石平均地質(zhì)品位TFe不低于32.56%。

(4)無(wú)論是在現(xiàn)行市場(chǎng)價(jià)格還是在預(yù)測(cè)市場(chǎng)價(jià)格條件下,采用地下開(kāi)采方式回收蘭營(yíng)徐采場(chǎng)掛幫礦都不具有經(jīng)濟(jì)效益，公司要實(shí)施蘭營(yíng)徐采場(chǎng)掛幫礦露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采工程，鐵精礦、鈦精礦市場(chǎng)價(jià)格應(yīng)維持在360元/t和800元/t左右水平。

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