新安縣青石溝鋁土礦體特征及其概略技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

馮陽(yáng)光，睢棟超

(1.河南省有色金屬礦產(chǎn)探測(cè)工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450000； 2.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局 第六地質(zhì)大隊(duì)，河南 鄭州 450000； 3.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局 第一地質(zhì)大隊(duì)，河南 鄭州 450000)

鋁土礦作為國(guó)家的一種重要戰(zhàn)略資源，其勘探開(kāi)發(fā)得到了愈來(lái)愈多的關(guān)注。近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鋁土礦石在許多工業(yè)領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用性，合理地開(kāi)發(fā)鋁土礦資源，能夠帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。青石溝鋁土礦已被列入河南省重點(diǎn)勘察的對(duì)象之一。

為了查明青石溝鋁土礦9號(hào)礦體賦存情況，根據(jù)礦區(qū)的地質(zhì)情況，開(kāi)展鋁土礦地質(zhì)研究和工程測(cè)量。采用經(jīng)濟(jì)計(jì)算與綜合分析相結(jié)合的評(píng)價(jià)方法，對(duì)該礦床進(jìn)行概略技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，其結(jié)果可為新安縣青石溝鋁土礦由地質(zhì)研究轉(zhuǎn)入地質(zhì)詳查的決策依據(jù)，其概略技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的方法或模式可供地質(zhì)同行在評(píng)價(jià)類似鋁土礦時(shí)參考。

1 地質(zhì)研究情況

1.1 礦區(qū)地質(zhì)概況

礦區(qū)出露地層由老到新依次為下古生界奧陶系中統(tǒng)馬家溝組上部，上古生界石炭系上統(tǒng)本溪組、太原組和二疊統(tǒng)山西組及下石盒子組的一部分。大部分地區(qū)為第四系黃土、耕植層和古黃河階地砂礫層掩蓋，地層出露不連續(xù)。礦區(qū)地層總體呈現(xiàn)出由北西指向東南的單斜狀，在西南側(cè)南窯溝和馬凹之間存在寬度大于2 m的正斷層。

1.2 研究方法

首先開(kāi)展1∶5000地形測(cè)量、地質(zhì)修測(cè)以及1/2 000勘探線剖面測(cè)量，然后通過(guò)地質(zhì)鉆探手段及系統(tǒng)取樣工程，對(duì)區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的礦體進(jìn)行中深部加密控制，通過(guò)水文鉆探基本查明礦區(qū)的水文地質(zhì)情況。

1.3 工作布置

(1)工作布置原則。礦床屬沉積型鋁土礦床，位于背斜的軸脊線部位，為第Ⅱ勘查類型[1]。從礦區(qū)實(shí)際出發(fā)，在勘查許可證所允許的三維空間內(nèi)，合理選用布置勘查工程。遵循由表及里，由近到遠(yuǎn)、由淺入深，循序漸進(jìn)，以鋁土礦為主，綜合勘查、綜合評(píng)價(jià)的原則。

(2)工程間距。根據(jù)《鋁土礦、冶鎂菱鎂礦地質(zhì)勘查規(guī)范》(DZ/T 0202—2002)中有關(guān)鋁土礦第Ⅱ勘探類型工程間距要求，控制的工程間距為：沿走向200 m，沿傾向100 m。

1.4 工程測(cè)量控制

根據(jù)測(cè)區(qū)實(shí)際需要和滿足研究礦區(qū)的設(shè)計(jì)要求，在測(cè)區(qū)內(nèi)布設(shè)了4個(gè)點(diǎn)的GPS E級(jí)網(wǎng)，按GPS一級(jí)標(biāo)識(shí)規(guī)格制作預(yù)制標(biāo)石，上端15 cm×15 cm，下端20 cm×20 cm，標(biāo)石高為60 cm，如圖1所示。對(duì)4個(gè)GPS點(diǎn)和2個(gè)等級(jí)控制點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，其平差結(jié)果的各項(xiàng)精度指標(biāo)為距離中誤差最大值為3.2 mm，最弱邊相對(duì)誤差1∶844 27(限差1∶30 000)，坐標(biāo)中誤差最大值為3.7 mm，滿足規(guī)范對(duì)E級(jí)網(wǎng)的要求[2]。以鉆探程為主要控制手段，此次施工鉆孔26個(gè)，其中鋁土礦見(jiàn)礦孔11個(gè)，礦心采取率82%～85%，平均83.7%，全部大于等于80%。

圖1 GPS一級(jí)預(yù)制標(biāo)石Fig.1 GPS primary marker stone

2 青石溝鋁土礦體特征

2.1 礦石結(jié)構(gòu)

礦石結(jié)構(gòu)按礦物的結(jié)晶特征進(jìn)行劃分，多呈他形柱狀晶粒結(jié)構(gòu)、自形或半自形晶粒結(jié)構(gòu)、泥晶或隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)等。按礦物顆粒形態(tài)劃分，礦石呈礫屑狀、砂(粒)狀、蜂窩狀、豆鮞狀和致密狀結(jié)構(gòu)。青石溝鋁土礦石的典型結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 砂狀結(jié)構(gòu)鋁土礦礦石和致密狀鋁土礦礦石照片F(xiàn)ig.2 Photos of sandy structure bauxite ore and dense bauxite ore

2.2 礦石構(gòu)造

區(qū)內(nèi)礦石主要構(gòu)造類型為塊狀、半定向、定向?qū)訝顦?gòu)造，如圖3所示。

圖3 區(qū)內(nèi)礦石的主要構(gòu)造類型Fig.3 Main structural types of ore in the area

2.3 礦石的礦物成分及礦物特征

礦石主要礦物為一水硬鋁石，次要礦物為高嶺石、伊利石。微量礦物有綠泥石、赤鐵礦、針鐵礦、銳鈦礦、金紅石、埃洛石、電氣石、鋯英石、方解石、石英等，一水硬鋁石為64.8%，高嶺石為12.0%，伊利石為4.4%，葉綠泥石為4.0%，赤鐵礦為4.5%，針鐵礦為5.0%，銳鈦礦為2.0%，金紅石為0.7%。

一水硬鋁石以他形粒狀為主，粒度多在10 μm左右，多數(shù)晶粒之間緊密鑲嵌，構(gòu)成致密的集合體，少部分與其他礦物(黏土礦物)相膠結(jié)[3]。高嶺石多呈細(xì)小的碎片狀，片長(zhǎng)在5 μm以下，以集合體或分散膠結(jié)形式與一水硬鋁石共生，也有的和一水硬鋁石共同組成某些豆鮞的核心，少量呈較為粗大鱗片狀，有的疊成彎曲的扇形體。伊利石呈細(xì)長(zhǎng)的葉片狀，往往按一定方向排列形成集合體，少部分呈散狀在一水硬鋁石礦物中。綠泥石呈細(xì)微的葉片狀，片長(zhǎng)多在2～3 μm，分散于一水硬鋁石等礦物中，極少富集成團(tuán)，含量少，結(jié)晶細(xì)小。鐵質(zhì)礦物主要包括赤鐵礦和針鐵礦2種。赤鐵礦含量很少，個(gè)別礦石中發(fā)現(xiàn)有分散狀細(xì)小的球粒。部分地段的礦石中鐵質(zhì)礦物含量較高，在礦石中呈浸染狀產(chǎn)出，部分在蜂窩孔隙內(nèi)聚集成集合體團(tuán)粒。鈦質(zhì)礦物包括TiO2的2種同質(zhì)異相變體銳鈦礦和金紅石，這2種礦物在礦石中都以分散顆粒狀存在。銳鈦礦晶體多呈短柱狀和不規(guī)則粒狀，粒度變化很大，大者可超過(guò)0.1 mm，小者小于1 μm。

2.4 礦石的化學(xué)成分

由于鋁土礦的礦物組合相對(duì)比較復(fù)雜，據(jù)礦區(qū)樣品分析資料，除有益的Al2O3成分外，還含有SiO2、Fe2O3、S、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O等有害元素和雜質(zhì)。其中，Al2O3和SiO2的比值(A/S)決定了生產(chǎn)氧化鋁的生產(chǎn)工藝[4-5]，因而是評(píng)價(jià)鋁土礦的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，如圖4所示，礦區(qū)樣品的化學(xué)分析結(jié)果見(jiàn)表1。

圖4 鋁土礦Al2O3和SiO2的比值Fig.4 Ratio of Al2O3 and SiO2 of bauxite

表1 礦區(qū)樣品的化學(xué)分析結(jié)果Tab.1 Chemical analysis results of mine samples

高鋁礦石中，F(xiàn)e2O3含量較低，因礦體埋深不大(圖5)，硫含量也不高，一般低于1%。其他雜質(zhì)含量甚微，平均K2O為0.510%，Na2O為0.042%，CaO為1.590%，MgO為0.320%，CO2為1.440%，TiO2為3.080%。

圖5 鋁土礦的埋深占比Fig.5 Proportion of buried depth of bauxite

3 概略技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

作為國(guó)家急需的礦產(chǎn)資源，本文以鋁土礦為研究對(duì)象，進(jìn)行概略技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，計(jì)算出其潛在的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[6-8]。

(1)可采儲(chǔ)量為60.31萬(wàn)t。

(2)生產(chǎn)規(guī)模及礦山服務(wù)年限。目前，礦山的生產(chǎn)規(guī)模為10萬(wàn)t/a，礦石貧化率為10%，其服務(wù)年限為7年。

(3)經(jīng)濟(jì)效益分析。①現(xiàn)金流入。考慮鋁土礦近5年平均售價(jià)100元/t，年平均銷售收入1 000萬(wàn)元。②現(xiàn)金流出。現(xiàn)金流出的主要內(nèi)容包括年生產(chǎn)成本、年礦產(chǎn)資源稅、年礦產(chǎn)資源補(bǔ)償費(fèi)、年增值稅、年城建及教育費(fèi)附加、年市場(chǎng)交易費(fèi)和所得稅，年平均成本為639.81萬(wàn)元。③年平均利潤(rùn)為360.19萬(wàn)元。④投資利潤(rùn)率。投資利潤(rùn)率為年平均利潤(rùn)額與投資總額的比值，為75.04%。⑤投資回收期。考慮礦山的建設(shè)周期為1.0年，投資回收期為2.1年。⑥投資收益率。投資收益率為投資回收期的倒數(shù)，為47.62%。

(4)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。經(jīng)計(jì)算，新安縣青石溝鋁土礦開(kāi)發(fā)可獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益，其年平均利潤(rùn)可達(dá)360.19萬(wàn)元，投資利潤(rùn)率為75.04%，投資償還期為2.1年，投資收益率為47.62%，遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)鋁土礦參考基準(zhǔn)收益率10%的指標(biāo)，說(shuō)明投資效果較好。由于該區(qū)處在新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的抬升階段，黃河及其區(qū)內(nèi)支流不斷下切，原來(lái)形成大小沖積扇的第四系黃土上升為河谷階地，導(dǎo)致區(qū)內(nèi)干旱缺水，地表植被較薄，林木覆蓋率低，經(jīng)地表雨水沖刷，小規(guī)模的坍塌、滑坡時(shí)有發(fā)生。礦山的建設(shè)需進(jìn)行選址的可行性研究，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性和壓礦情況作出評(píng)估。對(duì)礦山廢渣，工業(yè)廢料要定點(diǎn)堆放，并進(jìn)行妥善處理。

4 結(jié)論

本文以新安縣青石溝鋁土礦為研究對(duì)象，開(kāi)戰(zhàn)了地質(zhì)研究研究，并對(duì)其概略技術(shù)經(jīng)濟(jì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

(1)礦區(qū)地層總體呈現(xiàn)出由北西指向東南的單斜狀，在西南側(cè)南窯溝和馬凹之間存在寬度大于2 m的正斷層。

(2)礦石多呈他形柱狀晶粒結(jié)構(gòu)、自形或半自形晶粒結(jié)構(gòu)、泥晶或隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，呈礫屑狀、砂(粒)狀、蜂窩狀、豆鮞狀和致密狀結(jié)構(gòu)。

(3)礦石主要礦物為一水硬鋁石，次要礦物為高嶺石、伊利石。微量礦物有綠泥石、赤鐵礦、針鐵礦、銳鈦礦、金紅石、埃洛石、電氣石、鋯英石、方解石、石英等。

(4)新安縣青石溝鋁土礦開(kāi)發(fā)投資效果較好，其年平均利潤(rùn)可達(dá)360.19萬(wàn)元，投資利潤(rùn)率為75.04%，投資償還期為2.1年，投資收益率為47.62%。

(5)由于該區(qū)內(nèi)干旱缺水，地表植被較薄，林木覆蓋率低，經(jīng)地表雨水沖刷，小規(guī)模的坍塌、滑坡時(shí)有發(fā)生，礦山的建設(shè)需進(jìn)行選址的可行性研究，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性和壓礦情況作出評(píng)估。