淺析釩鈦磁鐵礦礦區(qū)表外礦綜合利用的實(shí)踐

付冠文

(重慶鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司，重慶 400080)

太和鐵礦為攀西地區(qū)四大釩鈦磁鐵礦床之一，已探明的工業(yè)儲(chǔ)量2.35億t，遠(yuǎn)景儲(chǔ)量3.5億t。原采礦設(shè)計(jì)能力為原礦70萬(wàn)t/a，設(shè)計(jì)服務(wù)年限為20年，目前已開采18年，境界內(nèi)可供利用的礦石量已十分有限。

從目前宏觀資源需求看，2005～2010年，國(guó)內(nèi)鐵礦石消費(fèi)需求將呈上升趨勢(shì)，國(guó)際國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)鈦金屬的需求旺盛，國(guó)際市場(chǎng)上釩產(chǎn)品價(jià)格堅(jiān)挺，相應(yīng)的礦石價(jià)格也已經(jīng)開始漲升。國(guó)內(nèi)鐵礦石價(jià)格在2003年10月創(chuàng)新高后，價(jià)格一直維持在較高水平波動(dòng)。攀西地區(qū)釩鈦磁鐵礦由于含較高價(jià)值的鈦礦和釩礦，其釩鈦磁鐵精礦TFe品位≥55.5%價(jià)格約為300～350元/t，鈦精礦TiO2品位≥47.0%的價(jià)格約為500～600元/t。因此，在目前技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，充分回收礦產(chǎn)資源，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

礦石按工業(yè)劃分，一般分為表內(nèi)礦和表外礦。表內(nèi)礦是滿足工業(yè)品位要求的礦石，表外礦是指介于邊界品位和工業(yè)品位之間，被列為工業(yè)上暫時(shí)不能利用的礦石。表外礦是在一定技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下定義的，是個(gè)動(dòng)態(tài)指標(biāo)。隨著選礦工藝技術(shù)水平的提高和礦石價(jià)格的增長(zhǎng)，特別是可供利用的資源條件的限制，對(duì)表外礦的綜合回收利用進(jìn)行實(shí)踐和研究，其現(xiàn)實(shí)意義和緊迫性就顯得尤為重要。

1 太和鐵礦利用表外礦的現(xiàn)狀

在太和鐵礦這么多年的生產(chǎn)中，對(duì)表外礦的利用進(jìn)行了一定的摸索，得出了一些結(jié)論。結(jié)合生產(chǎn)的技術(shù)條件和宏觀條件下礦石價(jià)格因數(shù)，筆者認(rèn)為，表外礦的利用主要存在以下問題：

1.1 表外礦的可選性較差，但有差異

表外礦和表內(nèi)礦的區(qū)別，主要在于含鐵品位的高低差距，相應(yīng)的礦物成分也存在差異。表外礦的選別效果，就選鐵而言，表外礦比表內(nèi)礦差，這是由于礦石中鐵金屬含量有別；但也存在部分表外礦的選鐵效果比有些難選表內(nèi)礦還好的現(xiàn)象。同樣，從選鈦效果來(lái)看，整體上表外礦的含鈦品位比表內(nèi)礦低，造成表外礦的選鈦效果比表內(nèi)礦的差；但從選鈦目的礦物鈦鐵礦的含量分析，部分表外礦中鈦鐵礦相對(duì)含量高，甚至比表內(nèi)礦中的高品位礦石的鈦鐵礦相對(duì)含量還要高些，這就出現(xiàn)了部分表外礦的選鈦效果甚至比表內(nèi)礦要好。

上述表外礦的可選性分析結(jié)論，是基于其礦石的礦物組成、含量和選別試驗(yàn)結(jié)果分析得出的，也表明了表外礦的選礦特性的復(fù)雜性。

1.2 表外礦的礦石類型多樣

表外礦和表內(nèi)礦性質(zhì)相近，僅以含鐵品位的高低區(qū)分，因此表外礦也與表內(nèi)礦礦石類型一致；而不同類型的礦石，其礦物組成不同，含量不同，礦石的選礦性質(zhì)差異也較大，這也會(huì)造成表外礦利用時(shí)的不穩(wěn)定性和復(fù)雜性。

1.3 表外礦中有用礦物綜合回收利用的問題

太和鐵礦在選礦廠選鈦工程完成以前，一直單一回收鐵，對(duì)鈦、鈷、硫等礦物無(wú)力進(jìn)行回收，因此綜合經(jīng)濟(jì)效益不高。在選礦完成改造后，尤其是選鈦工藝流程完成技術(shù)改造后，對(duì)礦石進(jìn)行綜合回收，生產(chǎn)鐵精礦、鈦精礦、鈷硫精礦。從生產(chǎn)實(shí)際看，低品位礦石對(duì)生產(chǎn)鈦精礦、鈷硫精礦相對(duì)有利。在近幾年礦產(chǎn)品價(jià)格維持較高價(jià)位的情況下，可以適當(dāng)增加選礦生產(chǎn)成本，增大選礦比，降低入選礦石品位。通過多回收礦產(chǎn)資源，多生產(chǎn)礦產(chǎn)品來(lái)增加生產(chǎn)總值，從而增加經(jīng)濟(jì)效益。但表外礦能否全部利用，能用的那部分有什么特性？這為表外礦的利用帶來(lái)了較大難度，需要在實(shí)踐中摸索和總結(jié)。

2 表外礦的利用條件和分布狀況

2.1 利用條件

在目前的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，表外礦可以考慮進(jìn)行利用，但表外礦并非能夠全部利用，對(duì)其合理利用是有條件的。具體表現(xiàn)為：①表外礦必須分布在開采境界范圍內(nèi)，這樣無(wú)需增加剝離、運(yùn)輸?shù)荣M(fèi)用，而只需相應(yīng)增加選礦等后續(xù)生產(chǎn)費(fèi)用。②表外礦有較好的選礦性能。③礦山的具體設(shè)備、設(shè)施條件允許，如選礦廠的能力有潛力、尾礦場(chǎng)有足夠的容積等。④技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件允許。

2.2 開采范圍內(nèi)表外礦資源數(shù)量

太和鐵礦自1988年生產(chǎn)自立措施小方案投產(chǎn)以來(lái)，根據(jù)發(fā)展的客觀條件，于2000年又在小方案的基礎(chǔ)上作了擴(kuò)幫延伸方案，2004年又作了原礦300萬(wàn)t/a規(guī)模的方案(中方案)。各方案圈定的礦量見表1。

小方案境界內(nèi)圈定表內(nèi)礦石1068.2萬(wàn)t，表外礦126.5萬(wàn)t。截至2004年，已開采至圈定境界的最底部1734 m標(biāo)高水平，礦石基本采完,只殘留北部暫不能開采的中高品位礦石。2005年已進(jìn)行擴(kuò)幫延伸方案的開采，開采高度降至1722 m標(biāo)高水平，是過渡方案的開采。根據(jù)采場(chǎng)的發(fā)展條件，目前已開始進(jìn)行中方案(300萬(wàn)t/a)的擴(kuò)能改造建設(shè)。中方案圈定礦石量大，表外礦達(dá) 1649.5萬(wàn)t，如能合理利用好這部分表外礦，將產(chǎn)生巨大的效益。

2.3 表外礦的性質(zhì)特點(diǎn)

太和鐵礦屬晚期巖漿分異型礦床，根據(jù)礦石含鐵品位劃分成表內(nèi)、表外礦兩個(gè)工業(yè)類型，本質(zhì)上表內(nèi)、表外礦性質(zhì)相似，只是有用礦物成分含量的差異。對(duì)比表內(nèi)礦，對(duì)表外礦進(jìn)行分類：按脈石礦物和副礦物含量分為長(zhǎng)石型、輝石型、磷灰石型、硫化物型、橄欖石型等五種類型；按構(gòu)造特征分為稀疏侵染狀和條帶狀類型。在實(shí)際生產(chǎn)中，以脈石礦物含量的多少來(lái)劃分其類型。在目前開采的礦區(qū)境界中，以長(zhǎng)石型、輝石型、硫化物型三種為主。對(duì)出露的表外礦取樣進(jìn)行含量和物相分析，同時(shí)也對(duì)表內(nèi)礦中的低品位礦石進(jìn)行取樣，兩者進(jìn)行對(duì)比，礦樣分析結(jié)果見表2。

表2 礦體樣分析結(jié)果表/%

從表2中可以看出，表內(nèi)礦品級(jí)礦石和表外礦品級(jí)礦石礦物組成基本一致，礦物含量相似，只是以TFe的含量來(lái)劃分區(qū)別。因此，表外礦和表內(nèi)礦性質(zhì)相似，可以考慮進(jìn)行利用。對(duì)表外礦的物相分析表明，其有用成分含量，除鐵的含量較低外，另一重要用有用成分TiO2的含量也較高，部分表外礦的TiO2含量甚至超過表內(nèi)礦，這更表明了需對(duì)表外礦進(jìn)行綜合回收利用的必要。因此，根據(jù)表外礦的性質(zhì)特點(diǎn)，可以對(duì)其進(jìn)行回收利用。

2.4 表外礦的選別性能

表外礦能否利用，其中一個(gè)重要的因素是其礦石的選別性能如何，這是表外礦能否合理利用的重要條件。在選礦流程和選礦工藝一定的條件下，礦石的選別性能如何，直接決定選礦生產(chǎn)指標(biāo)，如選礦比、精礦品位、金屬回收率等。這些指標(biāo)決定了選礦生產(chǎn)成本，相應(yīng)也就決定了其經(jīng)濟(jì)效益。因此，對(duì)表外礦的利用，要考慮在技術(shù)上是否可行，經(jīng)濟(jì)上是否合理。根據(jù)試驗(yàn)和生產(chǎn)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，在處于表外礦和表內(nèi)礦之間范圍內(nèi)的礦石，其性質(zhì)相近，選礦效果相差不大。品位過低的表外礦，選礦效果則會(huì)變得很差。因此，攻關(guān)組根據(jù)目前采場(chǎng)出露的表外礦分布情況，對(duì)表外礦中品位略低一些的礦石進(jìn)行了取樣、化驗(yàn)分析，并按生產(chǎn)中配礦條件和配礦安排，進(jìn)行了綜合配礦后的選別試驗(yàn)，其指標(biāo)見表3、表4。

表3 試驗(yàn)配礦樣數(shù)據(jù)表

表4 配礦樣選礦試驗(yàn)結(jié)果/%

在選別試驗(yàn)中，不同的含鐵品位代表了不同礦體中的礦石。利用的表外礦TFe 17.42%，基本為礦區(qū)的表外礦的平均品位略高，具有較高的代表性。試驗(yàn)中，T1樣全部為表內(nèi)礦，其余三個(gè)樣都配比了一定的表外礦。試驗(yàn)表明，在同樣的礦石中，同樣條件下加入一定的表外礦，經(jīng)選別后精礦品位略低一些，產(chǎn)率、回收率相差不大。在不同的礦石中加入一定的表外礦，則差別較大，與表內(nèi)礦的礦石性質(zhì)、選別特性密切相關(guān)。但總體上看，加入一定的表外礦后，可以選別出合格的精礦產(chǎn)品，金屬回收率也比較高。

綜合表外礦的成分含量和選別試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，此次試驗(yàn)利用的表外礦具有較好的選礦性能，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)予以充分利用。

2.5 礦山生產(chǎn)條件

太和鐵礦完成選礦廠技改擴(kuò)能工程后，形成年處理原礦300萬(wàn)t的能力，尾礦場(chǎng)也有足夠的庫(kù)容，這些具體設(shè)備、設(shè)施條件允許對(duì)表外礦進(jìn)行回收利用,不會(huì)增加新的設(shè)備、設(shè)施投入。

2.6 技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件允許

選礦技術(shù)的發(fā)展，尤其是選鈦生產(chǎn)中采用強(qiáng)磁-浮選選鈦工藝流程，充分回收了價(jià)值較高的鈦礦，因此也增加了低品位礦石的價(jià)值。在目前礦石價(jià)格一直維持在較高水平波動(dòng)的情況下，生產(chǎn)礦產(chǎn)品的利潤(rùn)空間較大，相應(yīng)礦產(chǎn)品價(jià)值增大。在這樣的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，可以考慮低品位礦石，尤其是表外礦的綜合回收利用。

3 表外礦利用實(shí)踐

對(duì)表外礦的利用，按以下方法進(jìn)行：

①提高礦產(chǎn)資源綜合利用水平，延長(zhǎng)礦山服務(wù)年限。②增加礦石總量，提高礦山企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

按照表外礦利用計(jì)劃方案，品位在18%以上的表外礦石考慮全部利用，只對(duì)少數(shù)極難選別的這個(gè)區(qū)間的表外礦不利用。品位在18%以下的表外礦石，先了解礦石特性，考慮暫不生產(chǎn)利用，少數(shù)選鈦效果特別好的表外礦可以少量利用。

2005年計(jì)劃入選原礦165萬(wàn)t，實(shí)際入選原礦155萬(wàn)t。上半年，選礦技改擴(kuò)能前，平均入選礦石品位較高，表外礦利用量不大；下半年產(chǎn)能擴(kuò)大，入選礦石品位降低，對(duì)表外礦利用量增加了。

對(duì)表外礦利用的實(shí)施過程：2005年1月開始實(shí)施，于1月份完成礦樣的取制，并開始對(duì)表外礦進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)際利用。8月份完成選別試驗(yàn)。1～6月進(jìn)行18%以上表外礦利用的生產(chǎn)實(shí)施和工業(yè)試驗(yàn)，得出基本結(jié)論。7～10月進(jìn)行15%～18%之間表外礦利用的工業(yè)試驗(yàn)。由于選礦技改和采場(chǎng)作業(yè)空間的限制，于10月底完成該項(xiàng)目。選礦技改后產(chǎn)量擴(kuò)大，逐步加大了對(duì)表外礦利用力度。

通過對(duì)表外礦的原礦性質(zhì)、選別試驗(yàn)進(jìn)行調(diào)查摸索，結(jié)合生產(chǎn)中利用表外礦的實(shí)際情況，對(duì)采場(chǎng)的表外礦特性有了基本的、較為準(zhǔn)確的結(jié)論。表外礦類型為長(zhǎng)石型的，基本是較好選礦，尤其選鐵效果好；表外礦類型為輝石型的，選礦效果較差一些的礦。從采場(chǎng)空間分布上看，北部的選鈦、選鐵效果都比南部好，尤其選鈦效果好；東部比西部的選礦效果好。表外礦品位低于18%，則選礦效果就變差，選比增大，選鈦產(chǎn)量也降低。只在采場(chǎng)中北部有一小區(qū)域，表外礦品位低但選礦效果好。在目前技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，對(duì)品位在18%以上的表外礦，要考慮充分利用，低于18%的礦石暫考慮不利用，需進(jìn)一步摸索工作。

從表外礦選別指標(biāo)分析，由于其選比偏大，用其生產(chǎn)鐵精礦后增加的成本較多，因此單獨(dú)入選是不適合的，需配礦利用多少，是有一定的經(jīng)濟(jì)條件的。

4 效益分析

4.1 經(jīng)濟(jì)效益分析

太和鐵礦近幾年對(duì)表外礦的利用進(jìn)行了實(shí)踐摸索，其經(jīng)濟(jì)效益非常顯著，以其中某一年的利用情況說明。

某年總回收表外礦為8.58萬(wàn)t，平均品位18.54%。尾礦品位按14.96%計(jì)算(實(shí)際尾礦品位要低于此數(shù)值)，選別作業(yè)后品位下降3.58%，按鐵精礦品位55.50%，則1t表外礦可生產(chǎn)出合格鐵精礦0.088t?？偣怖帽硗獾V生產(chǎn)出合格鐵精礦7035.6t，其產(chǎn)值為 7550.4 ╳ 270 =2038608.0 (元)

表外礦分布在開采境界范圍內(nèi)，不需增加剝離、運(yùn)輸?shù)荣M(fèi)用，只需增加選礦等后續(xù)生產(chǎn)費(fèi)用。則選礦的直接生產(chǎn)費(fèi)用比較低，目前約為30.2元/t鐵精礦,同時(shí)表外礦也伴生有鈦礦，選鐵的同時(shí)，其尾礦中的鈦礦可回收為鈦精礦。按目前尾礦中TiO2回收率31%計(jì)算，表外礦中TiO2品位按9.75%，可生產(chǎn)鈦精礦(85800-7035.6)×9.75%×31%/47.0%=5056.2t，產(chǎn)值5056.2×500 =2528100.0 (元)

利用表外礦選鐵、選鈦后，增加的產(chǎn)值為2038608.0+2528100.0=4566708.0(元)

按目前選礦處理原礦的直接成本30.2元/t計(jì)算，入選8.58萬(wàn)t表外礦增加費(fèi)用為：

8.58×30.2=2591160.0(萬(wàn)元)。每噸鈦精礦生產(chǎn)費(fèi)用195.3元計(jì)算，增加費(fèi)用5056.2×195.3=987475.8(元)，總增加費(fèi)用2591160.0+987475.8=3578635.8(元)，利潤(rùn)4566708.0-3578635.8=988072.2(元)。

以上只是對(duì)某年利用的表外礦增加的產(chǎn)值進(jìn)行的計(jì)算。在太和鐵礦實(shí)施的中方案中，圈定的開采境界內(nèi)表外礦量為1649.5萬(wàn)t，約占整個(gè)礦石儲(chǔ)量的20.52%，如能對(duì)這部分表外礦加以合理地利用，將會(huì)有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

4.2 社會(huì)效益分析

(1)對(duì)表外礦的合理回收利用，可以減輕堆放表外礦的土地壓力，有利于排土場(chǎng)的穩(wěn)定。

(2)對(duì)表外礦的合理回收利用，降低了剝采比，提高了開采的經(jīng)濟(jì)效益。

(3)增加礦石總量，延長(zhǎng)了礦山服務(wù)年限，減輕了社會(huì)壓力。

(4)少堆放表外礦，可以減少對(duì)環(huán)境的污染。

(5)金屬鈦、釩屬國(guó)家珍貴資源，即使表外礦中有用成分少，沒有太大的經(jīng)濟(jì)效益，作為國(guó)有企業(yè)也應(yīng)盡可能回收利用。

(6)攀西地區(qū)同類型的釩鈦磁鐵礦石儲(chǔ)量豐富。我們對(duì)釩鈦磁鐵礦表外礦的綜合回收利用取得了一定的基礎(chǔ)資料和經(jīng)驗(yàn)后，將提高礦產(chǎn)資源綜合利用水平。從而可進(jìn)行最低可采工業(yè)指標(biāo)的研究、修訂，這樣可以使同類礦山既考慮了動(dòng)態(tài)收益率，又使國(guó)家可以更多地回收礦產(chǎn)資源。

5 存在的問題

表外礦的利用涉及礦山的資源綜合利用的研究、評(píng)價(jià)和礦床經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的諸多內(nèi)容。本次表外礦利用實(shí)踐技術(shù)攻關(guān)，僅對(duì)開采區(qū)出露的表外礦進(jìn)行了礦樣的化驗(yàn)分析、部分礦石的物相分析、部分礦石的選別試驗(yàn)，以及較大量的生產(chǎn)實(shí)踐(相當(dāng)于工業(yè)試驗(yàn))。缺乏15%～17%之間低品位表外礦的物相分析資料，表外礦的選別試驗(yàn)少，對(duì)利用表外礦缺乏詳細(xì)的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，得出的結(jié)論是比較粗略的、片面的，對(duì)生產(chǎn)有一定的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。在今后長(zhǎng)期的采礦活動(dòng)中，需不斷開展基礎(chǔ)工作，建立各種分析模型。這樣才能全面評(píng)價(jià)表外礦的特性和利用價(jià)值，更充分合理地利用表外礦，充分回收礦產(chǎn)資源。