露天開采礦床邊際品位確定的合理性分析

金銅標,洪安娜

(中國瑞林工程技術股份有限公司,江西 南昌 330031)

0 引言

在露天開采可行性研究和礦山設計中,邊際品位的確定是否合理是一個基本問題。對某花崗巖型鋰礦床通過工業指標論證,推薦了相對較優的工業指標,在這個推薦工業指標條件下,礦床開發的經濟效益較優。利用國際上通常使用的礦業軟件對該礦床進行可行性研究,采用與工業指標論證中基本相同的采選成本費用和稅費參數,對邊際品位做了進一步優化。工業指標論證與可行性研究中對邊際品位的優化如果都沒有問題,二者結果應該比較一致。然而,可行性研究優化出了一個比工業指標論證推薦的邊際品位低得多的邊際品位。在這個“優化”的邊際品位條件下,開采礦石量大幅度增加,相應的經濟效益則顯著下降。那么,優化后的露天開采邊際品位是否合理就值得探討。

1 礦床工業指標論證及可行性研究結果簡述

該礦床有用組分Li2O 上富下貧,某咨詢公司按照《礦床工業指標論證技術要求》(DZ/T 0339—2020)在勘查許可范圍內采用工程指標體系,通過3套工業指標方案進行了論證,并推薦了礦床工業指標。地勘單位根據論證推薦的工業指標(方案Ⅱ),圈定開采境界,估算資源量,編制地質勘探報告并經自然資源主管部門的評審備案。此后,咨詢公司以工業指標方案Ⅱ中的工業礦體＋低品位礦體作為礦化體,重新建立地質塊段模型進行相同礦床開采規模的可行性研究。工業指標論證及可行性研究中主要技術經濟指標對比見表1。

表1中,可行性研究方案的開采境界內礦石量大幅度大于工業指標方案Ⅱ的開采境界內礦石量,平均品位下降,年利潤總額、內部收益率、財務凈現值大幅下降。

不同方案的露天開采境界見圖1。圖1中工業指標方案Ⅰ、方案Ⅱ、方案Ⅲ分別以藍色、綠色、紅色表示,可行性研究境界以白色表示(顏色區分見電子版)。圖1中可行性研究境界最大,露天開采境界均采用礦業軟件圈定。工業指標論證方案的露天開采境界的圈定與可行性研究露天開采境界的圈定所不同的是,工業指標論證方案僅以每個方案中的工業礦石作為開采對象,工業礦石之外的部分全部作為廢石處理;而可行性研究露天開采境界以工業指標論證中方案Ⅱ的工業礦體＋低品位礦體作為礦化體,由礦業軟件根據與方案Ⅱ相近的采選指標及成本費用、產品價格參數,優化邊際品位及開采境界。

圖1 某鋰礦不同方案的露天開采境界

Li2O 邊際品位與露天開采境界關系在剖面的表征見圖2。

圖2 礦區某剖面邊際品位Li2 O

通過表1、圖1、圖2中的礦床工業指標論證方案可知,同一個礦床,隨著邊際品位的提高,露天開采境界縮小,可采礦石量減少,采出的礦石平均品位提高,礦山開采規模減小,礦床經濟效益由差變好再變差。

2 可行性研究中露天開采邊際品位的確定

2.1 塊段數據模型資源量

以礦床工業指標論證中方案Ⅱ圈定的工業礦石和低品位礦石作為一個礦化體建立塊段數據模型。

cut-off與露天開采境界關系不同Li2O 邊際品位下,在地質勘探報告估算范圍內的塊段數據模型“資源量”見表2,其中Li2O cutoff=0.38%對應的資源量與地質勘探報告資源量估算的資源量對比見表3。從表3可以看出,兩者比較吻合,因此塊段數據模型(單指標)Li2O cut-off=0.38%資源量基本相當于地質勘探報告(雙指標)的工業礦石資源量。

表2 不同邊際品位下地質勘探報告估算范圍內資源量(探明+控制+推斷)

表3 地質勘探報告估算范圍內塊段數據模型資源量與地質勘探報告資源量對比

2.2 露天境界圈定

采用與工業指標論證方案Ⅱ相近的技術經濟參數(見表4),利用礦業軟件在勘查許可范圍內重新圈出了若干不受地質勘探報告開采境界限制的開采境界,并計算境界內的礦石量及經濟數據,結果見表5。

表4 境界優化技術經濟參數

表5 開采境界礦巖量及經濟數據

表5中的利潤及利潤凈現值的計算條件是可行性研究中把礦山建設的投資作為沉沒成本看待,不考慮礦山今后為維持簡單再生產的更新改造資金,同時也不考慮開采境界內的采礦剝離費用。

在表5中,5號開采境界利潤及利潤凈現值最大,故選5號開采境界為最優開采境界。

2.3 露天境界邊際品位的確定

對于表5中所有開采境界內塊段,可行性研究中計算了盈虧平衡條件下Li2O 邊際品位,以判斷是礦石還是廢石,計算公式如下:

式中,Li2O cut-off為開采境界內Li2O 盈虧平衡品位,%;β精為精礦品位,3%;C支出為抵消其他產品收益后的支出,即C支出=選礦作業成本(55元/t)＋期間費用(40元/t)＋增值稅、銷售稅金及附加(10元/t)長石石英混合料收入(24.57元/t)磁選尾渣收入(0.41 元/t)=80.02 元/t;ρ為采礦貧化率,5%;ε精為精礦選礦回收率,70%;D精為精礦含稅價格,1480元/t 精礦。

計算得到Li2O cut-off=0.24%。

由于塊段數據模型是以Li2O=0.30%為邊界品位的一個礦化體,礦化體內的塊段Li2O 品位一般都大于0.30%,只有礦體內的夾石Li2O 品位小于0.30%,但夾石量少,所以Li2O cut-off=0.24%統計的礦石量128 883 720 t 與Li2O cut-off=0.30%統計的礦石量127 041 270 t差異不大,因此,把5號開采境界內Li2OCut-off=0.30%的資源量作為開采資源量進行經濟評價。5號開采境界內的資源量及設計利用資源量(推斷資源量設計利用系數取0.65)詳見表6。

表6 5號開采境界(未布置道路)內Li2 Ocut-off=0.30%資源量

由表6可知,采礦優化的境界內Li2O cut-off=0.30%設計利用資源量98 432 313 t、Li2O 品位0.403%不僅包含Li2O cut-off=0.38%設計利用工業礦石礦石量59 105 176 t,Li2O 平均品位為0.442%,還包括Li2O 塊段品位0.3%～0.38%的設計利用低品位礦礦石量39 327 137 t,Li2O 平均品位為0.343%。

3 露天開采邊際品位確定的合理性分析

3.1 不同邊際品位境界方案的經濟效益比較

顯然,采用礦業軟件建模并優化境界得到的邊際品位Li2O cut-off=0.24%(由于礦化體邊界Li2O 品位為0.30%,其效果與Li2O cut-off=0.30%相當)與礦床工業指標論證推薦的礦床工業指標相對應的邊際品位Li2O cut-off=0.38%差距較大。在技術經濟參數沒有重大變化的條件下,可行性研究優化得到的開采境界超過了礦床工業指標論證方案Ⅰ的開采境界,更是遠超礦床工業指標論證推薦方案Ⅱ的開采境界。由表1可知,其境界內礦石量為12 704.13萬t,遠大于礦床工業指標論證方案Ⅰ的境界內礦石量8616.10萬t,更是遠大于礦床工業指標論證推薦方案Ⅱ的礦石量5744.49萬t。

對邊際品位Li2O cut-off=0.3%的資源量進行的初步經濟評價,見表1。礦床年利潤總額(未扣除企業所得稅)為7101.28萬元,所得稅后全部投資財務內部收益率為5.98%,全部投資財務凈現值(ic=8%)為－19 145.46萬元,項目不經濟;而礦床工業指標論證推薦的方案(相當于Li2O cut-off=0.38%)開采境界,礦床年利潤總額為8863.44 萬元,所得稅后全部投資財務內部收益率為8.78%,全部投資財務凈現值(ic=8%)為5338.76萬元,項目經濟合理。因此優化的5號開采境界不是最優開采境界,優化的Li2O 邊際品位0.24%或者0.3%也不是最優邊際品位。

實際上,在5號開采境界內,對于塊段Li2O 品位0.30%～0.38%、平均Li2O 品位為0.343%的低品位礦石(圖2中可行性研究露天開采境界內黃色與藍色塊段礦石,顏色區分見電子版),礦石支出128.87元/t(總成本費用118.86元/t＋增值稅、銷售稅金及附加9.33元/t)。在計算塊段Li2O 品位0.30%～0.38%礦石收入之前,先計算出Li2O cutoff為0.38%、平均品位為0.442%、選礦回收率為70.5%的礦石收入為170.91 元/t,得到塊段Li2O品位0.30%～0.38%礦石收入為125.53 元/t,利潤=收入(125.53 元/t)－支出(128.87 元/t)=－3.34元/t,這部分3932.71 萬t“礦石”降低了礦山經濟效益,實際上沒有開采價值。

3.2 利用礦業軟件優化邊際品位及開采境界的問題分析

(1)給定的采選規模、成本費用與開采境界內的資源量不匹配。表4 中的參數,采選規模297萬t/a是對應工業指標論證中方案II境界內設計利用探明＋控制＋推斷資源量礦石量5744.49 萬t;而表5中的1～10號境界礦石量從437.26萬t到1.51億t,相差巨大,與5744.49萬t礦石量相對接近的只有3、4號境界內的礦石量,因此采選規模統一采用297萬t/a不合適,由此推論,采用同一套成本參數進行境界優化也不合適。

(2)預先設定的選礦回收率與境界內的礦石量的平均品位不對應。不同境界內的礦石量不同,Li2O 平均品位也不同。平均品位相差較大時,采用同一選礦回收率不合適。例如,表4中的選礦回收率70%對應工業指標論證中方案II設計利用資源量Li2O 平均品位0.446%,表5中5號境界內礦石Li2O 平均品位為0.395%,推斷資源量乘以設計利用系數后的礦石Li2O 平均品位為0.403%,對應的鋰云母精礦Li2O 品位3%選礦回收率是67.5%,而不是事先設定的70%。

(3)開采境界內Li2O 邊際品位不符合開采礦石的收入等于支出的原則。開采境界內Li2O 盈虧平衡品位計算公式中C支出=選礦作業成本＋期間費用＋增值稅、銷售稅金及附加噸礦長石石英混合料收入-噸礦磁選尾渣收入,沒有包括廢石剝離及采礦外包成本,也沒有包括折舊及攤銷。把礦山建設投資作為沉沒成本,以此計算的“盈虧平衡品位”實際上是臨時堆存品位,不是供礦山項目投資決策使用的礦石邊際品位。所以,根據礦業軟件計算的cut-off統計Li2O 品位0.3%～0.38%的低品位礦石利潤為－3.34元/t,無法盈利。這部分低品位礦石只有在將來礦山成本下降或產品價格提高時,才有經濟效益。

在礦床工業指標論證階段或礦山開發設計階段,僅僅在一個開采境界內對不同邊際品位條件下的經濟分析來確定最優邊際品位也不合理。某咨詢公司在確定了一個露采境界方案后,對同一境界內不同邊際品位對應的采出礦石進行多種邊際品位方案的財務凈現值比較,選擇凈現值最大時的Au 邊際品位0.9 g/t作為礦床露天開采的邊際品位,如圖3所示。某咨詢公司在某露天開采銅礦地質塊段模型基礎上,采用礦業軟件圈定的一個開采境界內,取不同的邊際品位進行礦床工業指標論證的經濟分析的地質資源基礎數據,結果見表7。

圖3 某露天開采金礦不同邊際品位與出礦品位、凈現值的對應關系

表7 某露天開采銅礦礦床工業指標方案開采境界內地質資源及采礦有關參數

將圖3和表7的結果作為邊際品位論證依據同樣是有問題的,因為開采境界一旦固定不變,則礦石與廢石總量固定,較低的邊際品位下的礦石送至選廠可能虧損,但因礦業軟件采用最優邊際品位計算公式中成本費用參數并非全成本費用,造成礦業軟件計算得到這部分礦石為經濟的假象。而對應較高的邊際品位方案,實際上不需要那么大的開采境界。礦業軟件采用最優邊際品位計算公式得出的邊際品位將導致一些原本不需要剝離的廢石或低于邊際品位的資源被設定的境界強制剝離,人為增大剝采比,造成虧損。因此,只在一個開采境界內進行不同邊際品位下的資源量經濟效益比較,只能得到適合該開采境界的邊際品位,但不能證明其開采境界對應的邊際品位就一定最優,即得到的不一定是最優邊際品位。只有礦山生產階段,在已有開采境界不變的前提條件下,根據成本費用、國家稅費政策及產品市場價格的變化,進行不同邊際品位的經濟比較,從中選取合適的邊際品位才有意義。

4 結論

不考慮不同邊際品位下的礦床資源量變化,采用同一套技術經濟參數進行境界優化,所得到的境界及邊際品位未必最優;同樣地,采用同一個境界進行不同邊際品位條件下的經濟效益比較,所得到的境界及邊際品位也未必最優。目前國際上通常使用的礦業軟件往往忽視了不同邊際品位方案資源規模不同的影響,對于成本費用參數的確定也并非全成本費用,使得優化所得到的境界及邊際品位往往不是最優的。

根據不同邊際品位方案下的資源量,設定與之相適應的技術經濟參數,都可以得到一個與之相對應的最優境界,對不同邊際品位方案下的經濟效益進行比較,方可最終確定最優邊際品位。