三道莊露天礦礦產(chǎn)工業(yè)指標(biāo)優(yōu)化*

何亞清 張新光 楊建敏 陳鳳群 黃 超

(洛陽欒川鉬業(yè)集團(tuán)股份有限公司)

充分利用有限的礦產(chǎn)資源，合理開發(fā)低品位和伴生礦產(chǎn)資源，走可持續(xù)發(fā)展之路，是洛鉬集團(tuán)發(fā)展的長期戰(zhàn)略。近年來，洛鉬集團(tuán)在“浮鉬尾礦中綜合回收白鎢工藝技術(shù)”上獲得重大突破，并建起了30 000 t/d白鎢回收選礦廠，加之鎢鉬等有色金屬價格的持續(xù)走高，原有的工業(yè)指標(biāo)已不適應(yīng)當(dāng)前的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件。為提高礦產(chǎn)資源利用水平和效率，建設(shè)河南欒川鉬鎢鐵資源綜合利用示范基地，增加企業(yè)發(fā)展后勁，實現(xiàn)礦山可持續(xù)開采，急需進(jìn)行三道莊露天礦礦產(chǎn)工業(yè)指標(biāo)優(yōu)化研究，最終達(dá)到優(yōu)化礦山開采境界的目的。

1 三道莊鉬礦地質(zhì)資源概況

三道莊礦區(qū)是一個典型的鉬鎢共生礦山，主礦體為一厚度很大的似層狀礦體，在其上、下部位有少數(shù)零星小礦體分布。礦體規(guī)模為巨大型，沿走向長度大于1 420 m，沿傾向長度大于1 120 m，厚度一般80～150 m，最大厚度可達(dá)364.56 m，礦體厚大且分布集中、品位較高、表土覆蓋層薄，適宜露天大規(guī)模開采。

詳勘報告采用冶金工業(yè)部［76］冶色字第331號文下達(dá)的工業(yè)指標(biāo)圈連礦體:Mo邊界品位≥0.030%，最低工業(yè)品位≥0.060%，最小可采厚度2 m，夾石剔除厚度4 m。伴生組分WO3資源儲量估算在鉬工業(yè)礦體內(nèi)進(jìn)行，平均品位≥0.060%者參加資源儲量估算，＜0.060%者不再估算伴生鎢資源儲量。國家儲委審查批準(zhǔn)的儲量見表1。

2 工業(yè)指標(biāo)優(yōu)化的原則

礦產(chǎn)工業(yè)指標(biāo)是評價礦床工業(yè)價值、圈定礦體、估算礦產(chǎn)資源/儲量的依據(jù)［2］，也是合理開發(fā)利用礦產(chǎn)資源，確定可采范圍和指導(dǎo)開采的主要依據(jù)。制定工業(yè)指標(biāo)的原則主要有:①最大限度地合理利用礦產(chǎn)資源;②技術(shù)上的可行和經(jīng)濟(jì)上的合理;③保證礦體的完整性;④隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和采、選、冶技術(shù)的改善，根據(jù)原料供需變化、產(chǎn)品價格的變動等因素適時調(diào)整工業(yè)指標(biāo)，保證礦產(chǎn)工業(yè)指標(biāo)的動態(tài)性。工業(yè)指標(biāo)的優(yōu)化是在地質(zhì)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)綜合論證資料的基礎(chǔ)上，通過多方案的比較、分析，根據(jù)整體效益最優(yōu)化的原則，找出最優(yōu)的工業(yè)指標(biāo)方案［3］。

表1 三道莊鉬礦儲量匯總［1］

3 露天礦工業(yè)指標(biāo)優(yōu)化過程［4］

3.1 鉬鎢當(dāng)量折算系數(shù)的確定

三道莊露天礦礦石中主要有價成分為鉬(Mo)，伴生有用組分為白鎢(WO3)。根據(jù)近10 a鉬精礦和鎢精礦價格的統(tǒng)計分析，預(yù)測未來鉬精礦的期望價為114 962元/t(47%鉬精礦)、鎢精礦的期望價為137 995元/t(65%鎢精礦)，三道莊地區(qū)選礦統(tǒng)計鉬的回收率為84%，鎢的回收率為67%，綜合考慮精礦價格和回收率2大主要影響因素，計算出鉬、鎢當(dāng)量折算系數(shù)為

3.2 優(yōu)化方案的確定

本次工業(yè)指標(biāo)優(yōu)化選取6種方案，分別為邊界品位0.02%、最低工業(yè)品位0.05%指標(biāo)下的單鎢25方案、單鉬25方案、鎢鉬當(dāng)量25方案和邊界品位0.03%、最低工業(yè)品位0.06%指標(biāo)下的單鎢36方案、單鉬36方案、鎢鉬當(dāng)量36方案。

3.3 鉆孔樣品的組合

露天開采在垂直方向上是以臺階為開采單元的，一旦臺階的參考標(biāo)高和臺階高度被確定，沿臺階高度無論品位如何變化，基本無法進(jìn)行選別開采。因此，在1個臺階高度內(nèi)采用不同的取樣品位是毫無意義的。本次礦體圈定共導(dǎo)入鉆孔數(shù)據(jù)131個，先根據(jù)給定的邊界品位及最小工業(yè)品位，分別標(biāo)明工業(yè)礦及低品位礦的界線，再根據(jù)臺階高度進(jìn)行樣品組合，樣品組合系統(tǒng)流程見圖1。

3.4 繪制地質(zhì)剖面圖

根據(jù)鉆孔內(nèi)工業(yè)礦及低品位礦的礦體界線，在地質(zhì)專業(yè)人員的指導(dǎo)下，用計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)進(jìn)行礦體圈定連接，根據(jù)確定方案下工業(yè)指標(biāo)和各地質(zhì)勘探線在平面圖中的剖切位置，每個方案共圈定9個橫剖面。

3.5 保有地質(zhì)儲量計算

根據(jù)所建立的礦床模型，計算各方案現(xiàn)狀條件下保有地質(zhì)礦量、金屬量和品位(見表2)。

圖1 樣品組合系統(tǒng)流程

表2 各方案保有地質(zhì)儲量結(jié)果匯總

從表2可以看出，采用鎢鉬當(dāng)量的方式進(jìn)行統(tǒng)計分析，大大提高了礦體的完整性，礦石的平均品位也有顯著提高，因此采用鎢鉬當(dāng)量的方法來綜合優(yōu)化鉬、鎢2種礦體的開采境界十分有必要，并能合理地利用礦產(chǎn)資源和達(dá)到更好的經(jīng)濟(jì)效益。

3.6 技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)

主元素Mo和伴生組分WO3按未來市場預(yù)測價格，采剝成本、選礦成本、采選技術(shù)指標(biāo)參照欒川地區(qū)已有大型礦山的實際情況選取，稅費按照國家有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。擬定的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)如表3。

表3 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)

3.7 露天境界邊坡參數(shù)

根據(jù)礦區(qū)邊坡巖體穩(wěn)定性分析，設(shè)計確定采場邊坡參數(shù):臺階高度:12 m;終了并段臺階高度:24 m;終了臺階坡面角:75°;清掃運輸平臺寬度:10.5 m;運輸?shù)缆穼挾?16.5 m;最終邊坡角:30 000 t/d前期境界為50°，終了境界東北角為50°，其余地段邊坡角為53°。

3.8 工業(yè)指標(biāo)與露采境界優(yōu)化

L－G圖論法是具有嚴(yán)格數(shù)學(xué)邏輯的最終境界優(yōu)化方法，只要給定價值模型，在任何情況下都可以求出總價值最大的最終開采境界，是目前確定最優(yōu)露天開采境界的有效而可靠的方法，包括惠特爾、趙與金(以及皮卡德與史密斯在內(nèi)的多位研究人員運用這一理論解決露天礦優(yōu)化開采的若干問題。目前，隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，國內(nèi)外研究工作者開發(fā)了一系列用于解決、實現(xiàn)露天境界優(yōu)化的軟件包，將各種優(yōu)化設(shè)計算法程序化，使優(yōu)化設(shè)計更加簡潔、快速。本優(yōu)化采用SURPAC采礦設(shè)計境界優(yōu)化軟件，以市場預(yù)測的鉬、鎢售價范圍及采礦生產(chǎn)成本、選礦生產(chǎn)成本、選礦回收率、邊界品位和最終邊坡角等為基礎(chǔ)進(jìn)行了露天開采境界優(yōu)化設(shè)計。從表4可以看出，鉬鎢36方案，資源凈值和稅后總利潤最大，為最優(yōu)露天開采境界方案。

表4 優(yōu)化方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比

3.9 優(yōu)化方案對比

2004年，長沙有色冶金設(shè)計研究院根據(jù)當(dāng)時預(yù)測的鉬精礦價格，對三道莊30 000 t/d露采境界進(jìn)行了一次優(yōu)化，其優(yōu)化主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表5。從表中可以看出:鉬鎢36優(yōu)化境界方案比2004年長沙院單鉬優(yōu)化境界方案增加可采鉬鎢礦石量139 865 t，服務(wù)年限增加14 a。因此，鉬鎢36優(yōu)化境界方案為最優(yōu)露天開采境界。

表5 優(yōu)化最終境界比較

4 結(jié)論

通過上述露天礦工業(yè)指標(biāo)優(yōu)化，三道莊露天礦共利用鉬鎢礦石570 515 kt，綜合利用鉬鎢總金屬量918 528.44 t，比2004年長沙院單鉬優(yōu)化境界方案增加可采鉬鎢礦石量139 865 t，增加綜合利用鉬鎢總金屬量15 1971 t，服務(wù)年限增加14 a，整體上達(dá)到了充分利用礦產(chǎn)資源的目的。

對于鎢鉬共生礦床，采用鎢鉬當(dāng)量品位指標(biāo)的方法，并以資源凈值和稅后總利潤為準(zhǔn)則，綜合考慮鉬鎢價格、選礦回收率及采選成本來綜合優(yōu)化鉬、鎢2種礦體的開采境界，能起到更合理地利用礦產(chǎn)資源的作用，并能創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

［1］ 河南省地質(zhì)局第一地質(zhì)調(diào)查隊.河南省欒川縣三道莊礦區(qū)鉬鎢礦詳細(xì)勘探地質(zhì)報告［R］.鄭州:河南省地質(zhì)局第一地質(zhì)調(diào)查隊，1980.

［2］ DZ/T0214—2002 銅、鉛、鋅、銀、鎳、鉬礦地質(zhì)勘查規(guī)范［S］.北京:中華人民共和國國土資源部，2002.

［3］ 王金花，等.礦山項目投資可行性研究與經(jīng)濟(jì)評價實用手冊［M］.合肥:安徽文化音像出版社，2003.

［4］ 西安建筑科技大學(xué)，洛鉬集團(tuán).三道莊露天礦綜合開采技術(shù)優(yōu)化研究報告［R］.西安:西安建筑科技大學(xué)，2012.