對(duì)丹江口市銀洞山超貧(鈦)磁鐵礦床工業(yè)指標(biāo)的建議

徐立中，王小敏，黃家凱，唐 卓，黃桂珍，楊樹暄

(湖北省地質(zhì)調(diào)查院，湖北武漢 430034)

對(duì)丹江口市銀洞山超貧(鈦)磁鐵礦床工業(yè)指標(biāo)的建議

徐立中，王小敏，黃家凱，唐 卓，黃桂珍，楊樹暄

(湖北省地質(zhì)調(diào)查院，湖北武漢 430034)

通過經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)分析與論證，提出湖北銀洞山鐵礦床工業(yè)指標(biāo)，供同類礦床勘查和資源開發(fā)利用評(píng)價(jià)時(shí)參考。

巖漿晚期分異;超貧鐵礦;鈦磁鐵礦;工業(yè)指標(biāo);建議

0 引言

銀洞山鐵礦經(jīng)多年勘查和開采實(shí)踐結(jié)果證明，該礦床是一個(gè)礦體埋藏淺、易采、易選、生產(chǎn)成本較低、礦床規(guī)模較大(＞7億t)的基性—超基性巖漿晚期分異型超貧(TFe 10% ～20%)(鈦)磁鐵礦床［1］。礦石品位雖低，但易采、選冶性能好，生產(chǎn)成本低，是一個(gè)具有較大潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值的鐵礦床。與銀洞山鐵礦類似的鐵礦在鄂西北地區(qū)分布面積較廣，礦床(點(diǎn))多，資源潛力巨大。

由于目前國(guó)內(nèi)對(duì)該類型鐵礦床的工程控制程度、礦石質(zhì)量要求等尚無正式規(guī)范，據(jù)此，筆者根據(jù)選礦試驗(yàn)和礦山多年經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)，結(jié)合礦床特點(diǎn)，考慮技術(shù)上可行和經(jīng)濟(jì)上合算，本著充分利用鐵礦資源和保護(hù)環(huán)境的原則，同時(shí)借鑒遼西地區(qū)和河北承德的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，特?cái)M定本礦床工業(yè)指標(biāo)，供地質(zhì)勘查和資源開發(fā)利用評(píng)價(jià)參考。

1 礦床特征

1.1 礦體特征

該區(qū)輝石巖體系由巖漿在深部分異演化后多次侵入而成，是(鈦)磁鐵礦化的成礦母巖。巖體呈北西向展布，長(zhǎng)5 600 m，寬 150 ～2 080 m，總面積 7.6 km2。按全鐵14%，二氧化鈦＞5%可圈出7個(gè)礦體。礦體長(zhǎng)300～1 380 m，寬30 ～680 m;平均品位 TFe 14.94%，品位(TFe)變化系數(shù)1.93%;TiO25.53%。礦體鉛直厚度39.88 ～258.06 m，厚度變化系數(shù)45.53%。礦體品位變化均勻，但厚度變化較大。

礦體形態(tài)規(guī)整，在橫剖面上呈半圓形，底部近似鍋底，在縱剖面上底部呈一不對(duì)稱的鍋底形。

1.2 礦石特征

1.2.1 礦物組分

礦石為鈦磁鐵礦輝石巖，灰綠—深灰綠色，海綿隕鐵結(jié)構(gòu)，稀疏浸染狀構(gòu)造。

礦石中主要礦石礦物為鈦磁鐵礦、鈦鐵礦及白鈦石，少量褐鐵礦、赤鐵礦;主要脈石礦物為輝石，次為普通角閃石、透閃石、陽(yáng)起石、綠泥石、蛇紋石、方解石、白云石、黃鐵礦，少量斜長(zhǎng)石、黑云母、綠簾石、榍石、金紅石、尖晶石、黃銅礦、斑銅礦等。主要礦物鈦磁鐵礦含量在14% ～15.31%之間，鈦鐵礦3.52% ～4.00%，白鈦石1% ～1.21%，黃鐵礦0.0% ～0.2%，脈石占80%(體積比)。礦石化學(xué)成分見表1。

表1 礦石化學(xué)成分一覽表Table 1 Chemical composition of ore

1.2.2 主要礦物嵌布特征

鈦磁鐵礦 主要為固溶體分解形成的磁鐵礦—鈦鐵礦微細(xì)連晶體，在不同物理?xiàng)l件下形成格狀、網(wǎng)狀、板狀結(jié)構(gòu)，主晶為磁鐵礦，客晶為鈦鐵礦，多為半自形—他形晶粒狀，粒度不均，粒徑一般為0.1～1.00 mm，最大者可達(dá)2～4 mm，尚有少量粒狀磁鐵礦，具半自形—它形晶粒狀，粒徑0.03～0.07 mm。

鈦鐵礦 為本區(qū)主要的鈦礦物，與鈦磁鐵礦鑲嵌產(chǎn)出或呈連晶體共生在一起，呈稀疏浸染狀分布于礦石中。以粒狀、格狀、板狀、網(wǎng)脈狀等四種基本形狀產(chǎn)出，以粒狀鈦鐵礦為主，含量占70%，多數(shù)為中粒狀，粒徑0.1～1.0 mm，格狀、板狀及網(wǎng)脈狀的鈦鐵礦占30%，粒徑0.01 ～0.07 mm。

白鈦石 為本區(qū)另一種主要含鈦礦物。以隱晶質(zhì)或細(xì)微晶質(zhì)的榍石為主的集合體，主要為鈦鐵礦，鈦磁鐵礦蝕變而成。粒徑部分在0.1 mm以下，部分在0.2 ～0.06 mm 之間。

硫化物 主要為黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦，礦石中含量甚少，以細(xì)小的星點(diǎn)狀晶粒產(chǎn)出，粒徑0.01～0.02 mm。

單斜輝石 自形—半自形晶粒狀，常被陽(yáng)起石、透閃石、黑云母、綠泥石、蛇紋石等交代，并明顯地受鈦磁鐵礦，鈦鐵礦的熔蝕。粒徑1 mm左右，含量占80%。

前三種主要的鐵鈦礦物中，鈦磁鐵礦、鈦鐵礦為自輝石結(jié)晶之后同時(shí)自巖漿中晶出的產(chǎn)物，白鈦石為鈦磁鐵礦、鈦鐵礦蝕變后的產(chǎn)物，三者往往共生在一起。

1.2.3 主要有用組分的含量、賦存狀態(tài)及變化規(guī)律

鐵 以單礦物的形式出現(xiàn)，主要的含鐵礦物為鈦磁鐵礦，少量赤鐵礦、褐鐵礦、碳酸鐵。本區(qū)純鈦磁鐵礦含量約為68%。

輝石巖中鈦磁鐵礦分布較均勻，全鐵品位變化系數(shù)為1.93%。

根據(jù)磁性鐵系統(tǒng)組合分析資料統(tǒng)計(jì)計(jì)算，mFe與TFe相關(guān)系數(shù)為0.9。

總體上講，礦體磁性鐵含量平均6.98%。深部磁性鐵的含量高于地表。詳見表2。

表2 Ⅰ號(hào)礦體磁鐵礦含量及占有率統(tǒng)計(jì)表Table 2 Statistical table of magnetite content and occupation rate

鈦 鈦主要以單礦物形式(鈦鐵礦、白鈦石)賦存在礦石中，其次鈦磁鐵礦及脈石礦物含部分鈦(表3)。

TiO2含量變化不大，一般含量在4.5%以上，平均含量5.53%。

表3 鈦物相分析結(jié)果表Table 3 Results table of titanium phase analysis 單位:%

1.2.4 主要有害組分的含量、賦存狀態(tài)及其變化

礦石中主要有害組分為S、P。

硫 主要以硫化物的形式存在，主要礦物為黃鐵礦，黃銅礦等。硫含量變化在0.008% ～2.74%之間，平均含量0.271%。

磷 主要以磷灰石出現(xiàn)，磷含量變化在0.032% ～0.497%之間，平均 0.161%。

雖然礦石中兩種有害元素含量均高于允許含量(S≤0.15%、P≤0.15%)，但精礦中硫、磷含量均很低，其中S含量?jī)H0.01%，P含量?jī)H0.011%，均在允許含量之內(nèi)。

1.2.5 礦石類型劃分

礦石自然類型，按組成礦石的主要礦物劃分為“鈦磁鐵礦石”。

礦石的工業(yè)類型，根據(jù)《鐵、錳、鉻礦地質(zhì)勘查規(guī)范》(DZ/T0200－2002)中標(biāo)準(zhǔn)屬“需選鐵礦石”。依據(jù)mFe對(duì)TFe的占有率(表2)，劃分為“弱磁性鐵礦石”。

根據(jù)試驗(yàn)分析結(jié)果，按鐵精礦(MgO+CaO)/(SiO2+Al2O3)比值劃分，分別為0.42 和 0.79，為酸性或半自熔性礦石。

2 礦石加工選冶性能

經(jīng)武鋼礦山研究所選礦試驗(yàn)結(jié)果，原礦 TFe 15.96%，采用“粗磨拋尾后，粗精礦細(xì)磨選鐵加振擊細(xì)篩，再磨工藝流程”，獲得TFe 57.71%的鐵精礦，回收率63.57%。目前區(qū)內(nèi)有同類礦山四個(gè)，采用兩段磨礦、兩段磁選(弱磁)選礦工藝流程，生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)狀況良好。由此可以看出，銀洞山超貧磁鐵礦選別條件好，工藝成熟，無技術(shù)難題障礙。

3 礦床開采技術(shù)條件簡(jiǎn)述

銀洞山含鐵輝石巖中礦體寬度及厚度均較大，部分礦石直接裸露地表，適宜露天開采。礦體圍巖均為含礦母巖―含鈦磁鐵礦輝石巖，其結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦物成分與礦石基本一致。擬采礦體均處于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上，地形有利于自然排水。礦床充水主要含水層富水性差，地下水補(bǔ)給條件不好。礦區(qū)地形地貌條件簡(jiǎn)單，地層巖性單一，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，巖體結(jié)構(gòu)以塊狀結(jié)構(gòu)和層狀結(jié)構(gòu)為主，巖石穩(wěn)定性相對(duì)較好，不易發(fā)生礦山型地質(zhì)災(zāi)害。礦區(qū)附近無污染源，地表水、地下水水質(zhì)良好，礦巖和廢巖不易分解出有害組分，礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量良好。礦區(qū)水文地質(zhì)屬簡(jiǎn)單類型、工程地質(zhì)條件和環(huán)境地質(zhì)條件屬中等類型。礦山開采的不良工程地質(zhì)現(xiàn)象為局部崩塌、落石，但規(guī)模小，對(duì)礦床開采影響較小。

綜合礦區(qū)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)條件，確定礦床開采技術(shù)條件屬中等礦床(Ⅱ)。

4 工業(yè)指標(biāo)的確定

4.1 工業(yè)指標(biāo)確定的原則［2］

(1)根據(jù)國(guó)家與地方對(duì)鐵礦的急需。

(2)結(jié)合礦床特點(diǎn)，最大限度地保護(hù)和充分利用礦產(chǎn)資源。

(3)保證礦體圈定的合理性和完整性，以利于礦產(chǎn)開發(fā)和提高資源利用率。

(4)保證礦山開采技術(shù)上可行和經(jīng)濟(jì)上合理，提高經(jīng)濟(jì)效益。

(5)利于資源綜合研究、綜合評(píng)價(jià)及綜合利用。

4.2 工業(yè)指標(biāo)確定的依據(jù)

(1)根據(jù)北京中寶信資產(chǎn)評(píng)估有限公司和長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院，提供的《湖北省丹江口銀洞山鐵礦評(píng)估報(bào)告》(2006年)和《湖北省丹江口市銀洞山礦區(qū)銀洞山礦段鈦磁鐵礦資源開發(fā)利用方案》(2006年)。

(2)參考國(guó)內(nèi)河北和遼寧同類礦床開采實(shí)踐數(shù)據(jù)。

4.3 工業(yè)指標(biāo)確定的方法

根據(jù)銀洞山礦床的具體情況，此次工業(yè)指標(biāo)的確定方法是以方案法為主，輔以價(jià)格法、概率統(tǒng)計(jì)法，對(duì)該礦床的工業(yè)指標(biāo)進(jìn)行分析論證。

4.3.1 價(jià)格法

價(jià)格法是根據(jù)從礦石中精選1 t鐵精礦的生產(chǎn)成本不得超過鐵精礦產(chǎn)品的市場(chǎng)價(jià)的原則，來計(jì)算確定礦床的最低工業(yè)品位。其計(jì)算如下:

式中:a低——最低工業(yè)品位(%);βx——鐵精礦產(chǎn)品的品位 57.71%;Cx——處理1 t礦石的采、選、冶綜合生產(chǎn)成本61.06元/t;Px——選精礦市場(chǎng)售價(jià)420元/t(2009 年);εx——選精礦回收率 63.57%;r——采礦貧化率1.68%(圍巖混入率5%，圍巖 TFe 10%);rx——選精礦產(chǎn)率 17.58%。

上述計(jì)算結(jié)果獲得最低工業(yè)品位為13.42%，以最低工業(yè)品位值為準(zhǔn)，從樣品品位與樣品數(shù)量間的相依關(guān)系圖中(圖1)，當(dāng)面積 S1=S3時(shí)，邊界品位可＜10.00%，實(shí)際礦區(qū)單樣最低品位大于此值，另?yè)?jù)類比法，要求邊界品位大于或等于尾礦品位的1.5～2倍，本區(qū)尾礦品位在5% ±，故邊界品位取值10.00%，最低工業(yè)品位取14.00%。當(dāng)市場(chǎng)價(jià)格降低100元/t精礦時(shí)，最低工業(yè)品位需要提高4%左右(取17%)，若市場(chǎng)價(jià)格上漲100元/t精礦時(shí)，最低工業(yè)品位可降低2.5%左右(取11%)。

4.3.2 概率統(tǒng)計(jì)法

取4-11線礦段內(nèi)鐵品位10.14% ～18.21%之間的全部樣品共673個(gè)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，當(dāng)已確定最低工業(yè)品位指標(biāo)，求邊界品位值，其可靠程度是較高的。下列求法是在已確定最低工業(yè)品位指標(biāo)為14.00%的情況下，來求邊界品位值，其步驟:

(1)將鐵品位在10.14% ～18.21%的全部樣品673個(gè)，按1.00%為基本間距劃分出9個(gè)樣品區(qū)間，求出各區(qū)間樣品的累計(jì)數(shù)及累計(jì)頻率(表4)。

表4 樣品數(shù)及頻率統(tǒng)計(jì)表Table 4 Statistical table of number of samples and frequency

(2)以樣品品位為縱坐標(biāo)，累計(jì)樣品數(shù)為橫坐標(biāo)，用MAPGIS在作一直角坐標(biāo)系。根據(jù)各區(qū)間樣品的累計(jì)數(shù)，對(duì)應(yīng)各區(qū)間樣品的品位中值求出9個(gè)點(diǎn)，將這9個(gè)點(diǎn)園滑地連接起來，即組成“樣品品位與樣品數(shù)量的相關(guān)關(guān)系圖”(圖1)。

(3)以最低工業(yè)品位14.00%作一條平行于X軸的直線與所作曲線交于一點(diǎn)，以該點(diǎn)為基點(diǎn)試求最低工業(yè)品位值，使得面積S1=S3相應(yīng)坐標(biāo)的Y值即為所求的邊界品位值。

(4)由圖1可知，當(dāng)面積S1=S3時(shí)，邊界品位值可＜10%，這不符合實(shí)際，又根據(jù)本區(qū)尾礦品位、國(guó)內(nèi)同類礦床生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和本礦山實(shí)際情況，故取10.00%為最低工業(yè)品位14.00%的前提下相對(duì)應(yīng)的礦床邊界品位值。

圖1 樣品品位與樣品數(shù)量相關(guān)關(guān)系圖Fig.1 Correlations between the grade and the number of the samples

4.3.3 方案法

方案法根據(jù)價(jià)格法(從礦石中精選1 t鐵精礦的生產(chǎn)成本不得超過鐵精礦產(chǎn)品的市場(chǎng)售價(jià)原則)計(jì)算結(jié)果所取得的最低工業(yè)品位值(13.42%)為依據(jù)，取最低工業(yè)品位值14.00%(此值＞13.42%)作為一方案的最低工業(yè)品位值，以14.00%為準(zhǔn)用概率統(tǒng)計(jì)法求得相對(duì)應(yīng)的邊界品位值可＜10.00%，結(jié)合實(shí)際情況，取10.00%為一方案的邊界品位值;在獲得一方案邊界品位和最低工業(yè)品位值二項(xiàng)品位指標(biāo)的基礎(chǔ)上，根據(jù)本礦床特點(diǎn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)同類礦床工業(yè)指標(biāo)擬出二方案的二項(xiàng)品位指標(biāo)(邊界品位:12%;最低工業(yè)品位:15%);將原礦床工業(yè)指標(biāo)(礦權(quán)人自定)作為第三方案(邊界品位:13%;最低工業(yè)品位:14%)。并根據(jù)這三個(gè)方案的指標(biāo)分別進(jìn)行礦體圈定和儲(chǔ)量估算，以及各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的比較(表5)。

5 工業(yè)指標(biāo)建議

本礦床工業(yè)指標(biāo)建議以方案法為主，價(jià)格法和概率統(tǒng)計(jì)法從不同角度為方案法提供工業(yè)指標(biāo)依據(jù)和可信度。筆者根據(jù)價(jià)格法、概率統(tǒng)計(jì)法所求得的最低工業(yè)品位值(14.00%)、邊界品位值(10.00%)和武鋼礦山研究所選礦礦樣礦石品位值(15.68%)為依據(jù)，擬定出一方案的二項(xiàng)品位指標(biāo)(邊界品位:10%;最低工業(yè)品位:14%)，再根據(jù)礦床地質(zhì)特點(diǎn)和國(guó)內(nèi)同類礦山生產(chǎn)情況擬出二方案(邊界品位:12%;最低工業(yè)品位:15%)、三方案(邊界品位:13%;最低工業(yè)品位:14%)，經(jīng)各方案對(duì)比結(jié)果，歸納出下述特點(diǎn)。

一方案 ①圈定礦體形態(tài)完整、無夾石，便于開發(fā)利用;②礦段平均品位14.44%(此值小于試驗(yàn)樣原礦品位15.68%);③資源利用率高(100%)，達(dá)到充分利用礦產(chǎn)資源的目的(比一、三方案增加2 614～705千t礦石量);④剝采比小，單位礦石采選成本低、服務(wù)年限長(zhǎng);⑤經(jīng)濟(jì)效益估較二、三方案差;⑥擴(kuò)大礦床、礦區(qū)規(guī)模，使資源得到最大限度的利用。

二方案 ①礦體形態(tài)完整性比其它方案稍差，局部出現(xiàn)夾石體，開采難度均大于一、三方案;②資源利用率比其它方案減少5%～7%，減少鐵礦石量1 909～2 614千t;③單位礦石的采選成本比其它方案稍有提高，服務(wù)年限比其它方案縮短3.2～2.4年;④經(jīng)濟(jì)效益估算比一、三方案提高37.59% ～0.49%(2 609.5～68萬元);⑤償還貸款年限比一、三方案縮短1.8～0.3 年。

表5 銀洞山鐵礦區(qū)工業(yè)指標(biāo)方案對(duì)比表Table 5 Comparisons between industrial indicators scheme in Yindongshan iron ore

三方案 ①礦體形態(tài)較完整，夾石體比二方案減少，比一方案開采難度增大;②資源利用率比一方案減少2%;③單位礦石的采選成本比一方案稍有提高，服務(wù)年限比一方案少1.5年;④經(jīng)濟(jì)效益估算比一方案提高36.92%(3 718萬元)，比二方案減少0.49%(68萬元);⑤償還貸款年限比一方案縮短1.5年，比二方案延長(zhǎng)0.3年。

從上述三個(gè)方案所具有的特點(diǎn)進(jìn)行比較，在運(yùn)用開發(fā)經(jīng)濟(jì)效益論證的基礎(chǔ)上，即技術(shù)上可行和經(jīng)濟(jì)上合算，本著能充分利用鐵礦資源和方便開采的原則，保證礦山有較好的經(jīng)濟(jì)效益，并盡可能降低剝采比等原則，我們認(rèn)為一方案較佳，故建議采用工業(yè)指標(biāo)如下:

礦石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) ①邊界品位TFe≥10%，mFe≥6%;②塊段最低工業(yè)品位TFe≥14%，mFe≥8%。

礦床開采技術(shù)條件指標(biāo) ①可采厚度≥4 m(鉛直厚度);②夾石剔除厚度≥4 m;③露天平均剝采比≤0.5∶1;④采場(chǎng)最終邊坡角≤60°;⑤最低開采標(biāo)高:一般為當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面，地形低緩的礦區(qū)凹陷深度一般不超過50 m;⑥爆破安全距離≥400 m;⑦選礦比6∶1 ～10∶1。

6 結(jié)語(yǔ)

銀洞山鐵礦床礦體埋藏淺、易采、易碎、易磨、易選、采選生產(chǎn)成本較低。鐵品位雖然較低，但規(guī)模較大，磁選速度快，選礦回收率較高。經(jīng)礦山開發(fā)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)實(shí)踐證明，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因此，將是一個(gè)具有巨大潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值的鐵礦床。本礦床工業(yè)指標(biāo)建議的提出，是建立在礦石選冶性能研究和礦山生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)上來進(jìn)行的，方法正確、數(shù)據(jù)可靠，其結(jié)果具有代表性，所建議的工業(yè)指標(biāo)可作為該類型礦床地質(zhì)勘查評(píng)價(jià)之用，此建議是否合理，有待于實(shí)踐去驗(yàn)證和修正。

［1］ 王世軍.承德超貧磁鐵礦的開發(fā)與評(píng)價(jià)［J］.資源·產(chǎn)業(yè)，2004，6(5):14－16.

［2］ 徐立中.對(duì)鄂西北地區(qū)吳家梁式海相火山巖型低品位磁鐵礦工業(yè)指標(biāo)的建議［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011，208(28):45 －47.

(責(zé)任編輯:陳文寶)

Suggestion on the Industrial Index of Yindongshan Extremely Barren(titanium)Magnetic Ore Deposit in Danjiangkou City of Hubei Province

XU Lizhong，WANG Xiaomin，HUANG Jiakai，TANG Zhuo，HUANG Guizhen，YANG Shuxuan
(Hubei Geological Survey，Wuhan，Hubei430034)

Yindongshan iron ore，which is located in the northwest of Hubei province，is a extremly barren(titanium)magnetic ore deposit of late basic-ultrabasic magmatic differentiation type.With analysis and argument of the data of the ore deposit，the authors discussed above，this paper issues the industry index of this kind of ore deposit to be referenced for similar ore prospecting and the resource exploration.

late magmatic differentiation;extremely barren iron ore;(titanium)magnetic ore;industry index;suggestion

P618.31

A

1671－1211(2014)02－0220－05

2013－05－14;改回日期:2013－08－29

徐立中 (1957－)，男，教授級(jí)高級(jí)工程師，地質(zhì)礦產(chǎn)專業(yè)，從事地質(zhì)找礦工作。E－mail:xnxulizhong@sina.com

book=224,ebook=298