紫金山低品位銅資源全面利用精細(xì)采礦技術(shù)研究

付 毅，李和平，陳鵬輝

（紫金礦業(yè)集團股份公司，福建 廈門 361101）

低品位礦床就是礦體內(nèi)有用金屬含量較低，利用傳統(tǒng)開采技術(shù)和加工技術(shù)一般難于獲得預(yù)期效益，隨著地球資源的日趨緊張，利用低品位資源成為技術(shù)研發(fā)極為關(guān)切的問題。近年來各資源企業(yè)通過加大生產(chǎn)規(guī)模、大力降低采剝（掘）比和各項材料消耗、降低礦石貧化率和減少礦石運輸及選礦費用等降低采礦成本來加大低品位資源利用率[1-4]。福建紫金山金銅礦根據(jù)自身礦巖實際，創(chuàng)新采用降低邊界品位、精準(zhǔn)品位分布、混爆分裝分運、堆浸與浮選相結(jié)合，形成了一套全新的低品位銅資源利用方法，經(jīng)濟效益非常顯著。

1 邊界品位與資源量關(guān)系研究

礦山資源量與邊界品位存在緊密關(guān)系，通常情況下，降低邊界品位賦存資源量增加。

紫金山為大型低品位斑巖型銅金礦床。為了最大限度利用資源，項目研究將露采最低工業(yè)品位確定在0.15%，與國家相關(guān)規(guī)范所推薦的0.2%為邊界品位、最低工業(yè)品位0.4%相比可增加70萬噸銅金屬。

2 低品位資源高效利用總體方案

2.1 總體利用方案

（1）在礦山設(shè)計工業(yè)指標(biāo)（銅礦邊界品位0.25%，最低工業(yè)品位0.40%）基礎(chǔ)上，根據(jù)紫金山銅礦體分布特征及盈虧平衡分析，將二次圈礦礦石利用邊界品位降低至0.15%，在此基礎(chǔ)上按不同礦石類型及品級進(jìn)行礦體二次圈礦，圈出礦石和廢石及不同品位等級的礦石界線。

（2）采礦作業(yè)按照二次圈礦地質(zhì)模型，以最低的采礦成本，采用分采分爆、混爆分裝、分裝分運等工序，將不同品級的礦石、含礦廢石、廢石運至不同的溜井或廢石堆場。

（3）純廢石和含礦廢石進(jìn)入廢石堆場，進(jìn)行自然堆存、天然堆浸，通過集水池用濕法工藝回收銅。

（4）低于0.25%低品位礦石破碎后進(jìn)入濕法堆浸廠系統(tǒng)采用生物提銅濕法技術(shù)，生產(chǎn)99.99%陰極銅。

（5）高于0.25%屬高品位銅礦石采用“分步優(yōu)先浮銅再選硫”的浮選工藝，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的銅精礦和硫精礦。

2.2 最低工業(yè)品位的確定

通過技術(shù)經(jīng)濟評價確定最低利用邊界品位。

G1 取低利用銅邊界品位；%。

C1 單位礦石地、采、冶直接成本；元/t。

ρ1 濕法回收率：65%。

P1 銅濕法產(chǎn)品計價：元/t。

2.3 濕法與選礦分界品位確定

根據(jù)濕法、選礦作業(yè)回收率和成本差異確定分界品位。

G2 浸選作業(yè)分界品位。

C2 單位礦石地、采、選直接成本；元/t。

ρ2 浮選回收率：90%。

P2 銅精礦產(chǎn)品價格：元/t。

2.4 采場采出品位估計

根據(jù)礦體產(chǎn)狀、臺階高度、礦體平均品位、圍巖品位確定采場臺階出礦品位為：

C2 ：二次圈定礦體平均品位。

CW： 圍巖品位 ；%。

H： 臺階高度；m。

θ：巖礦石安息角(°)。

L2：二次圈定礦體水平厚度(m)。

研究表明，當(dāng)炮孔傾向與開拓方向基本一致時，出礦品位、貧化率、損失率和出礦量等指標(biāo)均與炮孔傾角無關(guān)，而與一次圈定礦體平均品位、水平厚度、礦體傾角、臺階高度、圍巖品位、邊際品位、開拓方向與礦體走向間夾角、巖礦石安息角8 項參數(shù)相關(guān)，其中出礦量還與一次圈定地質(zhì)礦量相關(guān)。

3 低品位資源利用地質(zhì)數(shù)據(jù)庫建立

3.1 單爆堆二次圈礦

炮孔巖粉樣化驗結(jié)果出來后，地質(zhì)人員通過Minis系統(tǒng)獲取炮孔的品位數(shù)據(jù)，整理孔口表、化驗表、測斜表并導(dǎo)入到SURPAC軟件中，利用SURPAC系統(tǒng)的二次開發(fā)模塊，進(jìn)行單爆堆的二次圈礦。二次圈礦結(jié)果包含該爆堆的爆堆編號、爆破日期、爆破方量、爆破單位、金/銅品位數(shù)據(jù)、金/銅礦量數(shù)據(jù)以及礦巖屬性信息和邊界控制點三維坐標(biāo)等信息，相關(guān)信息均保存于地測采三維協(xié)同平臺數(shù)據(jù)庫。

3.2 不同等級品位標(biāo)記

根據(jù)炮孔品位數(shù)據(jù)，將礦巖劃分為7種不同類型，分別用不同的代號和顏色旗幟進(jìn)行區(qū)分。特殊情況下，采用兩種類型旗幟聯(lián)合捆綁標(biāo)識，如含金低銅，采用黃色和紅色雙色旗幟捆扎標(biāo)識。

3.3 現(xiàn)場礦巖劃分

根據(jù)爆堆二次圈礦礦巖劃分界線，結(jié)合測量人員提供的炮孔實測圖，利用測量儀器RTK定好相關(guān)基準(zhǔn)點，輔助現(xiàn)場進(jìn)行放樣標(biāo)識，取樣人員根據(jù)標(biāo)識利用不用顏色的旗幟進(jìn)行劃分。

現(xiàn)場礦巖劃分的準(zhǔn)確性直接影響著采礦的貧化損失率，面對現(xiàn)場礦巖劃分難的局面，地質(zhì)技術(shù)員開展了一系列工作，要求地質(zhì)人員對爆堆礦巖界線復(fù)雜部位、可疑部位和異常部位及時進(jìn)行跟蹤驗證，必要時對爆堆進(jìn)行驗證取樣，并依據(jù)化驗結(jié)果修正礦巖界線，以指導(dǎo)出礦，提高資源利用率。

3.4 生產(chǎn)地質(zhì)模型更新

基于地測采三維協(xié)同平臺，地質(zhì)人員將單日爆破的所有炮孔數(shù)據(jù)整理成孔口表、化驗表、測斜表并導(dǎo)入平臺數(shù)據(jù)庫，通過SURPAC系統(tǒng)二次開發(fā)模塊對工作目錄下所有爆堆一次性處理，對勘查模型進(jìn)行估值并賦礦巖類型，實現(xiàn)了從勘查模型到生產(chǎn)模型的升級，應(yīng)用于礦山短期計劃的編制及繪制現(xiàn)狀面品位分布圖，每日更新一次生產(chǎn)模型。

3.5 SURPAC與卡調(diào)系統(tǒng)的結(jié)合

地質(zhì)人員完成當(dāng)日爆堆二次圈礦后，將所形成的各個爆堆礦巖多邊形線文件導(dǎo)入卡調(diào)系統(tǒng)，卡調(diào)系統(tǒng)自動讀取礦巖多邊形線文件相關(guān)內(nèi)容，包括礦石量、品位、金屬量、廢石方量、工程公司、三維坐標(biāo)等信息，為現(xiàn)場生產(chǎn)作業(yè)安排提供基礎(chǔ)資料。

生產(chǎn)人員根據(jù)所導(dǎo)入的爆堆信息，按生產(chǎn)需求通過卡調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行作業(yè)安排，并實時監(jiān)控作業(yè)情況，隨時調(diào)整作業(yè)安排，并匯總統(tǒng)計出礦量、排渣量等數(shù)據(jù)，及時更新爆堆剩余礦量、廢石量等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)爆堆資源的動態(tài)管理、精細(xì)化利用資源。

4 低品位資源高效利用采礦方案

4.1 關(guān)鍵技術(shù)要求

中低品位礦石采用混爆作業(yè)，依據(jù)大量現(xiàn)場資料，建立爆破后爆堆品位移動規(guī)律，從而在鏟裝前利用不同顏色旗幟對0.15%~0.25%和0.25%以上不同品位區(qū)間進(jìn)行標(biāo)定，對中低高品位進(jìn)行分鏟分裝作業(yè)，不同品位的礦石根據(jù)要求進(jìn)入不同的去向。要按不同品級和配礦要求的在指定地點分別進(jìn)行卸礦。采場設(shè)置低品位專用溜井，低品位礦石經(jīng)采場運至溜井，經(jīng)平硐電機車轉(zhuǎn)運至地表破碎站，達(dá)到合格塊度后運至堆場，進(jìn)行堆浸浸銅作業(yè)。

4.2 穿爆過程管理

穿爆管理人員根據(jù)最新品位現(xiàn)狀圖和臺階品位分布圖，結(jié)合礦體空間分布規(guī)律，在計劃推進(jìn)區(qū)域全部為礦石或廢石的區(qū)域?qū)嵤┓执┓直V巖分布復(fù)雜等不具備分穿分爆的區(qū)域?qū)嵤┗齑┗毂?。廢石區(qū)域孔距、排距分別為6m、5m，礦石區(qū)域孔距、排距分別為5.5m、4.5m，礦石堅硬、裂隙發(fā)育難爆區(qū)域孔距、排距分別為4.8m、3.8m。對于不具備分穿分爆的區(qū)域孔距、排距按照5.5m、4.5m實施混穿混爆，以較少礦石大塊率。

4.3 鏟裝運輸過程管理

露采場0.15%~0.25%的低品位礦石去向主要有濕法溜井，高品位銅礦搭配供礦溜井。爆堆爆破后，地質(zhì)人員將該爆堆str文件導(dǎo)入卡調(diào)爆堆管理數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)自動讀取礦量、品位、所屬工程公司、方位和爆破日期等信息。管理人員在卡調(diào)爆堆管理系統(tǒng)通過篩選相關(guān)條件，可以快速掌握當(dāng)前采場工程公司低品位礦石備礦情況。取樣人員對新爆堆現(xiàn)場插旗，即用不同顏色彩旗區(qū)分高低品位礦石，從而標(biāo)定礦巖分布。生產(chǎn)科片區(qū)管理每班現(xiàn)場復(fù)核，確定爆堆可否作業(yè)狀態(tài)，并在卡調(diào)爆堆數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行狀態(tài)設(shè)定，同時根據(jù)礦巖分布和爆堆環(huán)境確定爆堆中高低品位礦石的開采方向，以便安排生產(chǎn)。

4.4 卡調(diào)系統(tǒng)管控系統(tǒng)應(yīng)用

4.4.1 生產(chǎn)安排制定

根據(jù)生產(chǎn)月度計劃礦量及品位要求，制定相應(yīng)的月度調(diào)礦計劃。現(xiàn)場管理班組根據(jù)選廠生產(chǎn)情況、品位調(diào)控要求，結(jié)合溜井井存和卡調(diào)爆堆管理系統(tǒng)提供的實時生產(chǎn)備礦，按照運距就近原則制定具體的生產(chǎn)安排，將高低品位的礦石進(jìn)行配礦，運送至不同溜井，確保選廠礦量、品位滿足月計劃要求。

4.4.2 調(diào)度指令實施

（1）調(diào)度指令包括鏟裝設(shè)備型號、編號、鏟裝方向和順序、大塊排棄要求、礦石去向、運輸線路等內(nèi)容。

（2）卡調(diào)系統(tǒng)管理人員將生產(chǎn)調(diào)度指令錄入卡調(diào)系統(tǒng)，挖機操作人員按步驟登錄卡調(diào)終端，接收并核對調(diào)度指令無誤后，即開始作業(yè)。

5 現(xiàn)場工業(yè)應(yīng)用結(jié)果

選取2020年1月為例，該月銅礦二次圈定礦石量187.12萬噸，平均品位0.361%，其中品位<0.25%礦石量為39.65萬噸，平均品位0.200%，占比21.19%，全部運往銅礦濕法廠噴淋入堆處理，處理礦石量為44.65萬噸，因濕法噴淋入堆處理是周期性的，分別有3個月、6個月和12個月周期，當(dāng)月礦產(chǎn)陰極銅959.609噸，其余礦石則分別運往銅礦二選廠和銅礦三選廠進(jìn)行浮選處理，合計處理礦石量190.47萬噸，平均品位0.346%，有效利用了低品位礦石資源，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益。

目前銅礦濕法廠的平均入選品位0.21%～0.23%，銅礦浮選廠平均入選品位0.40%～0.43%， 2020年累計露采銅礦累計貧化率3.41%、損失率1.62%；銅礦浮選廠回收率從85%提升至90%，選銅尾礦品位從0.07%降至0.044%；銅礦濕法廠優(yōu)化噴淋制度，降低入堆礦石粒度，入堆品位從0.35%降至0.22%，回收率維持在65%，堆場尾渣品位從0.12%降至0.080%。

6 結(jié)論

紫金山現(xiàn)有低品位礦石約占保有資源量的30%。在礦巖分界十分復(fù)雜的情況下，分別開展了分穿分爆、混穿混爆、炮孔代表性取樣、炮孔RTK輔助插值、地質(zhì)模型自動更新、SURPAC與卡調(diào)系統(tǒng)聯(lián)合開發(fā)等項目，不斷強化低品位礦石的精細(xì)化管理。依托技術(shù)創(chuàng)新和高效管理，低品位礦石源源不斷地高效采出，給企業(yè)和社會帶來了巨大效益。該項技術(shù)通過地、采、選冶利用聯(lián)合攻關(guān)，綜合實現(xiàn)了低品位資源低成本利用，高效益開發(fā)。在國內(nèi)外實現(xiàn)了邊界品位最低、開采品位最低、技術(shù)路線最為先進(jìn)的效果。其中采礦混爆分裝分運方法及低成本采礦為低品位資源利用起到了關(guān)鍵作用。