瑞木紅土鎳礦開采方法的應用與實踐

高智令

（瑞木鎳鈷管理（中冶）有限公司，北京 100028）

1 礦區(qū)簡介

瑞木紅土鎳礦所在地區(qū)屬熱帶氣候，每年11月～4月為雨季，5月～10月為旱季，年平均降雨量4500mm，降雨多集中在雨季，旱季降雨較少。區(qū)內(nèi)地勢相對平緩，山峰最高標高810m，最低標高654m。開采范圍內(nèi)地面坡度大部份在0°～30°，工作坡度相對較緩。

紅土鎳礦由六層組成，分別為腐殖土層、紅色褐鐵礦層、黃色褐鐵礦層、殘積層、含礫石的殘積層及基巖，其中腐殖土和紅色褐鐵礦及部分在開采邊界品位外的黃色褐鐵礦為剝離層，主要開采層位為黃色褐鐵礦層、殘積層和上含礫層。礦區(qū)內(nèi)黃色褐鐵礦層平均厚度7.5m，殘積層為2.0m，含礫殘積層為3.5m。

2 采礦方法介紹

2.1 機械開采

瑞木紅土鎳礦具有埋藏淺，剝采比小，礦石呈層狀分布，風化較好，主開采層位不需要爆破，可直接只用液壓反鏟挖掘機進行開挖裝載。經(jīng)過多年的實踐，目前已形成了一套成熟的開采工藝，即使用推土機和反鏟液壓挖掘機剝離，挖掘機裝載，鉸接式卡車運輸，礦石篩分，水洗出原礦漿后送至下一個工藝系統(tǒng)。具體的開采工藝如圖二所示，各工藝環(huán)節(jié)詳細可參考“某“濕型”紅土鎳礦床開采實踐”一文[1-4]。

2.2 水力開采

水力開采法是借助于水的能量將含礦礦層沖擊崩落，使礦石粉碎分離出來的方法。根據(jù)所使用的水的壓力來源分為兩種，一是把礦體分為階段，利用天然壓力對工作面上的礦物沖刷，在階段最低處開挖溝渠，收集礦物，另外一種是使用經(jīng)過加壓后的水通過水槍對礦物進行沖采，在工作面前方和兩側(cè)開挖集漿溝渠，將礦漿引至主集漿溝后匯集至泵站，進行輸送[5-7]。

水力開采方法采用第二種，即使用清水加壓泵對蓄水池內(nèi)的水進行第一次加壓，送至柴油多級加壓泵，經(jīng)過多級泵二次加壓后通過抗壓橡膠軟管輸送至位于工作面的水槍，加壓水通過水槍實現(xiàn)對礦體的回采，在回采至上含礫礦層時，需要挖掘機進行配合松動礦體。

3 采礦方法的選擇

瑞木紅土鎳礦的開采早期一直沿用是機械開采工藝，水力開采工藝的使用最初旨在克服產(chǎn)能的瓶頸及卡車運距過大的問題，經(jīng)過6年的研究和實踐，水力開采工藝已基本趨于成熟，目前在整個產(chǎn)能所占比重已達到了35%。兩種采礦工藝各有自身的適用范圍，單一的采礦方法都無法滿足生產(chǎn)的需求。

機械采礦工藝是單斗—卡車間斷式生產(chǎn)工藝，采礦生產(chǎn)靈活性強，以采場為生產(chǎn)單元，覆蓋面積較大，根據(jù)現(xiàn)場條件的不同可以任意調(diào)配，配礦靈活，旱季受取水量的制約較小。但其初期一次性投入大，后期設(shè)備維修成本高，隨著采場的擴張，受運距的制約較大，另外，在礦石運輸過程中所承擔的運輸風險較大；

圖1 機械開采采礦工藝流程圖

水力開采是連續(xù)生產(chǎn)工藝，以每個水槍所采工作平臺為一個生產(chǎn)單元，開采設(shè)備簡單，初期投入、后期維護相比傳統(tǒng)采礦要少，但生產(chǎn)能力旱季受取水量的制約較大，雨季期間受大雨影響較大，配礦也不如機械開采靈活。

兩種開采方法最大的區(qū)別在于回采礦體的方法和礦漿生產(chǎn)的環(huán)節(jié)不同，機械開采需要配置洗礦系統(tǒng)造漿，而水力開采是利用水力壓力沖采礦體，在沖采現(xiàn)場實現(xiàn)造漿，省去洗礦工藝環(huán)節(jié)；經(jīng)過實際測算，每生產(chǎn)一噸金屬鎳，水力開采成本較機械開采約300美元，約為機采成本的45%。隨著運輸距離的增加，誰來開采在礦漿輸送和造漿方面的優(yōu)勢會更加顯著。

另外，在生產(chǎn)過程中，通過對雜質(zhì)含量數(shù)據(jù)的分析研究，水力開采雜質(zhì)鎂品位要比傳統(tǒng)的圓筒洗礦法低1.5%。主要原因是在水力開采過程中，易溶的鎂進入液相，使礦漿固相中的鎂變低。

兩種采礦工藝的主要工藝環(huán)節(jié)的區(qū)別詳見表1。

表1 機械和水力開采關(guān)鍵環(huán)節(jié)對比表

目前兩種開采方法都已成熟，在開采方法的選擇上，結(jié)合整個礦山的長遠規(guī)劃，確定機械和水力開采的區(qū)域和產(chǎn)能占比，綜合兩種開采方法的優(yōu)勢和不足，最終確定采用哪種采礦方法。

4 展望

兩種采礦方法在項目中產(chǎn)能比重分別為65%和35%，隨著采區(qū)面積的不斷擴張，機械開采面臨著運距增加，超出鉸接卡車的經(jīng)濟合理運距后，面臨著運輸費用將成非線性增長，設(shè)備數(shù)量的投入，運輸安全風險的提高等問題，鑒于此，可考慮聯(lián)合開采的方案，即將機械開采出的礦石運輸至水力開采一個專門的沖洗平臺進行造漿，以解決運輸距離的問題。

水力開采面臨著雨季期間匯水量大，造成集漿池的溢流，可以通過局部封閉集漿溝渠和在集漿溝渠兩側(cè)設(shè)備截水溝等措施控制和減少外部雨水的匯入；另外針對旱季期間取水量不足的情況，可以設(shè)立回水池，通過利用下游生產(chǎn)系統(tǒng)中的回水作為補充；最后，由于水力開采收到集漿溝的限制，無法完成對礦體的完全回采，可考慮兩種方法聯(lián)合使用，回采水力開采境界外的剩余礦體。