淺談我國某金紅石礦采樣設(shè)計(jì)

卿得成

（中冶長天國際工程有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410007）

淺談我國某金紅石礦采樣設(shè)計(jì)

卿得成

（中冶長天國際工程有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410007）

選礦試驗(yàn)采樣設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜而又重要的工作，確保試樣的代表性是采樣設(shè)計(jì)工作的關(guān)鍵。本文以我國某金紅石礦為例，根據(jù)礦床地質(zhì)特征和礦石的性質(zhì)，綜合考慮影響礦石代表性的各種因素，對其進(jìn)行了采樣設(shè)計(jì)，以確保能夠采出滿足試驗(yàn)要求、且具有帶表性的試驗(yàn)樣品。對類似項(xiàng)目具有一定的指導(dǎo)和借鑒意義。

采樣設(shè)計(jì)；礦石類型；配樣計(jì)算；試驗(yàn)樣品；代表性

金紅石是已知70多種含鈦礦物中最重要的鈦礦物之一，主要成分是二氧化鈦，不僅是生產(chǎn)金屬鈦、鈦合金的原料，而且還廣泛應(yīng)用在化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域。近年來，隨著我國鈦工業(yè)的飛速發(fā)展，對其原材料金紅石需求量急劇增加，因此，合理開發(fā)該礦產(chǎn)資源，勢在必行[1,2]。

本次進(jìn)行采樣設(shè)計(jì)的我國某金紅石礦床屬于受變質(zhì)巖漿礦床，為確定其選礦工藝流程、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，提高金紅石的選礦回收率，降低生產(chǎn)成本，進(jìn)一步開展選礦工藝研究，需要進(jìn)行采樣設(shè)計(jì)。該項(xiàng)目資源量較大，試驗(yàn)需要采集的試驗(yàn)樣品重量較大，為確保試驗(yàn)樣品具有較強(qiáng)的代表性，能夠滿足試驗(yàn)要求，本次采樣設(shè)計(jì)需細(xì)致研究相關(guān)地質(zhì)基礎(chǔ)資料以及規(guī)范，同時(shí)還需結(jié)合采礦、選礦等專業(yè)的相關(guān)要求。

1 采樣設(shè)計(jì)依據(jù)

（1）項(xiàng)目地質(zhì)勘探報(bào)告。

（2）項(xiàng)目相關(guān)選礦試驗(yàn)報(bào)告。

（3）項(xiàng)目預(yù)可行性報(bào)告。

（4）采礦專業(yè)提出的巖石混入率6%。

（5）選礦等專業(yè)及合作試驗(yàn)單位提出的采樣重量和礦樣配比要求。

2 礦床地質(zhì)狀況

2.1 礦體分布、形態(tài)、產(chǎn)狀及規(guī)模

該金紅石礦為受變質(zhì)巖漿礦床。礦區(qū)出露地層為上太古界五臺(tái)群碾子溝組和冰林溝組。礦區(qū)基本構(gòu)造形式為一向南-南西傾斜、傾角20°～60°，一般30°～40°的單斜構(gòu)造，斷裂構(gòu)造不發(fā)育，構(gòu)造較簡單。

該礦床自-3勘探線至31線礦體長約1700 m，其中Ⅰ號(hào)礦體為主礦體，地表出露長度約900 m，略呈一反“S”形，西段傾向S，中段傾向W，東段傾向SW，傾角多為30°～40°；傾斜延深一般300～500 m，最大800 m；礦體埋藏標(biāo)高，最低1380 m，最高1912 m；礦體呈似層狀、多層狀、透鏡狀產(chǎn)出，其厚度沿走向、傾向都有一定變化。該礦床共分為8個(gè)礦體，估算的資源量共2843.75萬t，TiO2平均品位2.13%，其中Ⅰ號(hào)礦體資源量2830.98萬t，占總儲(chǔ)量的99.55%。其他均為小礦體。

2.2 礦物成分

礦區(qū)礦石工業(yè)礦物較單一，主要為金紅石，其次有鈦鐵礦和磁鐵礦。該礦金紅石呈黃褐、紅褐、褐及黑褐等色，以自形、半自形粒狀、短柱狀嵌布于直閃石、鈣鎂閃石等脈石礦物之間，少部分呈包體產(chǎn)出。脈石礦物主要為直閃石、鈣鎂閃石和透閃石。次為普通角閃石、綠泥石、滑石等。

礦區(qū)金紅石單礦物分析結(jié)果為：TiO298.11%、Fe2O30.76%、Al2O30.35%、V2O50.18%、MnO 0.013%。

2.3 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

金紅石礦石結(jié)構(gòu)主要有粒狀變晶結(jié)構(gòu)，交代殘余結(jié)構(gòu)、柱狀結(jié)構(gòu)、粒狀結(jié)構(gòu)、鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)、纖維狀變晶結(jié)構(gòu)及放射狀結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造簡單，主要為浸染狀，其次有條帶狀、層紋狀和片狀構(gòu)造等。

2.4 礦石類型

根據(jù)金紅石礦石的礦物組合特征，礦石自然類型共分為5種類型，其中鈣鎂閃直閃巖型為主要類型。

3 試驗(yàn)樣組成的確定

3.1 礦石類型分布頻率統(tǒng)計(jì)

按照選礦試驗(yàn)要求，本次采樣綜合礦樣確定在代表首采期五年，日處理原礦5000 t的范圍。礦石量參照本礦區(qū)預(yù)可研設(shè)計(jì)，綜合礦樣代表13線至29線1836 m標(biāo)高以上露采場內(nèi)礦石810萬t，該礦床劃分了強(qiáng)風(fēng)化帶與中～弱風(fēng)化帶，下面分別對強(qiáng)風(fēng)化帶和中～弱風(fēng)化帶中各類型礦石的樣品長度，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算（表1、表2）。

表1 強(qiáng)風(fēng)化帶不同類型礦石比例統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistical table of the proportion of different types of ores in intensely weathered zone

表2 中～弱風(fēng)化帶不同類型礦石比例統(tǒng)計(jì)表Table 2 Statistical table of the proportion of different types of ores in medium to weak weathered zone

從表1、2可知，鈣鎂閃直閃巖型礦石在強(qiáng)風(fēng)化帶和中～弱風(fēng)化帶中類型分布所占比例為94.75%、96.66%，所以本次采樣設(shè)計(jì)試驗(yàn)樣品主要由鈣鎂閃直閃巖型礦石組成。

3.2 各類型礦石不同品位區(qū)間樣長分布頻率統(tǒng)計(jì)

（1）強(qiáng)風(fēng)化帶鈣鎂閃直閃巖型礦石（表3）

表3 強(qiáng)風(fēng)化帶鈣鎂閃直閃巖型礦石金紅石TiO2品位區(qū)間比例統(tǒng)計(jì)表Table 3 Statistical table of the proportion of TiO2interval ratio of calcium and magnesium flash anthophyllite ores in intensely weathered zone

（2）中～弱風(fēng)化帶鈣鎂閃直閃巖型礦石（表4）

3.3 礦體頂、底板圍巖及夾石金紅石TiO2品位統(tǒng)計(jì)

表4 中～弱風(fēng)化帶鈣鎂閃直閃巖型礦石金紅石TiO2品位區(qū)間比例統(tǒng)計(jì)表Table 4 Statistical table of the proportion of TiO2interval ratio of calcium and magnesium flash anthophyllite ores in medium to weak weathered zone

礦區(qū)共有8個(gè)礦體，礦體直接頂、底板為鈣鎂閃直閃巖和斜長角閃巖。礦體夾石主要為石英滑石片巖、石英直閃巖和偉晶巖（表5）。

表5 礦體頂、底板圍巖及夾石金紅石TiO2品位統(tǒng)計(jì)表Table 5 Statistical table of TiO2of roof, bottom plate surrounding rock and stone of orebody

采樣設(shè)計(jì)試驗(yàn)樣品綜合考慮到礦區(qū)5種類型礦石在強(qiáng)風(fēng)化帶、中～弱風(fēng)化帶分布，礦體頂、底板圍巖及夾石金紅石TiO2品位，以及6%廢石混入率。經(jīng)計(jì)算，試驗(yàn)綜合礦樣入選品位為金紅石TiO22.11%。

4 采樣點(diǎn)布置與配樣計(jì)算

4.1 采樣點(diǎn)布置

（1）為使采出礦樣品位分布，能客觀反映礦床內(nèi)原地礦石品位的分布狀況，避免采樣點(diǎn)數(shù)量太少，導(dǎo)致采出礦樣品位代表性不足現(xiàn)象的發(fā)生。采樣點(diǎn)布置前，應(yīng)按一定品位區(qū)間統(tǒng)計(jì)樣品長度分布頻率并計(jì)算各區(qū)間礦石平均品位，為采樣點(diǎn)布置提供依據(jù)。

（2）采樣點(diǎn)的數(shù)量，應(yīng)以滿足礦樣代表性和礦樣總重量要求為基本前提[3]。主要礦石類型或品級，一般應(yīng)有3～4個(gè)采樣點(diǎn)。對工藝性質(zhì)穩(wěn)定、容易選別的礦石，采樣點(diǎn)可適量減少，反之，應(yīng)視情況增加。

（3）布置的采樣工程應(yīng)盡可能控制多個(gè)類型或品位區(qū)間的礦石。本次采樣設(shè)計(jì)考慮到該礦床的強(qiáng)風(fēng)化帶和中～弱風(fēng)化帶中5種礦石類型的分布、主要礦石類型的6個(gè)不同品位區(qū)間樣長分布頻率以及頂?shù)装鍑鷰r與夾石品位。

（4）采樣點(diǎn)（工程）的布置，應(yīng)注意在所代表區(qū)域內(nèi)空間分布的代表性，并以近期開采地段為主[4]。

（5）盡可能利用已有勘探、采礦工程進(jìn)行采樣。無適當(dāng)工程可利用時(shí)，在不影響礦樣代表性的條件下，優(yōu)先選擇交通運(yùn)輸方便、工程量少、作業(yè)安全、易于施工的地點(diǎn)布置新的采樣工程。

綜合以上采樣點(diǎn)布置的原則，本次采樣點(diǎn)（工程）主要布置在13線CK1301、15線CK1502、TC18、23線CK2301、27線TC27，共四條勘探線的三個(gè)鉆孔、二條探槽。共布置采樣點(diǎn)45個(gè)，另外還布置了60個(gè)備用采樣點(diǎn)，以確保能采集具有足夠代表性的綜合礦樣。

4.2 配樣計(jì)算

配樣計(jì)算的目的，是為了獲得符合相應(yīng)代表性要求的選礦試驗(yàn)樣品。為此，必須使設(shè)計(jì)配置的綜合礦樣，盡可能客觀反映所代表范圍內(nèi)原地礦石質(zhì)量變化狀況。本次采樣設(shè)計(jì)配樣計(jì)算的主要依據(jù)如下：

（1）對礦床劃分了強(qiáng)風(fēng)化帶與中～弱風(fēng)化帶。然后，按兩帶內(nèi)礦體面積計(jì)算出前者占13.15%，后者為86.85%的量比關(guān)系；

（2）分別對強(qiáng)風(fēng)化帶和中～弱風(fēng)化帶中各類型礦石的樣品長度，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。結(jié)果見表1、表2，從表中可以看出，該礦床主要礦石類型為鈣鎂閃直閃巖型礦石。

（3）對強(qiáng)風(fēng)化、中～弱風(fēng)化帶中鈣鎂閃直閃巖型礦石類型，按TiO2含量0.4～0.6%劃分區(qū)間，分別計(jì)算了不同品位區(qū)間的礦石樣長比例和金紅石TiO2的平均品位，計(jì)算結(jié)果見表3、表4。按照強(qiáng)風(fēng)化帶與中～弱風(fēng)化帶的比例關(guān)系、各種礦石類型分布頻率，以及金紅石TiO2（%）品位區(qū)間比例。計(jì)算出各品位區(qū)間和巖石的采樣重量，以及各品位區(qū)間礦樣品位要求。然后用重量加權(quán)法計(jì)算出綜合大樣的平均品位。配樣計(jì)算結(jié)果見表6。

（4）強(qiáng)風(fēng)化和中～弱風(fēng)化鈣鎂閃直閃巖型礦石每個(gè)品位區(qū)間布置3～4個(gè)采樣點(diǎn)，其他次要類型和巖石布置1～2個(gè)采樣點(diǎn)。礦樣配制的平均品位計(jì)算公式為：

表6 某金紅石礦選冶試驗(yàn)采樣設(shè)計(jì)配樣計(jì)算表Table 6 Sample mixing calculation table of sampling design for one rutile mine

式中：

Cd—礦石樣的平均品位，%；

Ci—i采樣點(diǎn)的礦石品位，%；

Qi—i采樣點(diǎn)初步確定的礦石采樣重量，t；

Qk—礦石樣的總重量，t；

配樣計(jì)算是一個(gè)繁瑣、重復(fù)的過程，當(dāng)配出礦樣的品位與采樣要求相差較大時(shí)，應(yīng)改變某些采樣點(diǎn)的采樣重量，或者重新選擇一些采樣點(diǎn)，然后再進(jìn)行計(jì)算，如此重復(fù)數(shù)次，直至兩者基本一致，本次采出礦樣品位與綜合大樣礦石品位之間，允許有±0.1～0.2%（金紅石TiO2）的波動(dòng)范圍。

5 結(jié)束語

選礦試驗(yàn)采樣設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜而又重要的工作，確保試樣的代表性是采樣設(shè)計(jì)工作的關(guān)鍵[5]。如果試樣缺乏代表性，會(huì)導(dǎo)致選別成果不能滿足設(shè)計(jì)建設(shè)的需求，貽誤了建設(shè)時(shí)機(jī)，拖長建設(shè)周期。本文采樣設(shè)計(jì)綜合考慮礦床的5種礦石類型，不同品位區(qū)間分布頻率以及樣點(diǎn)布置和配樣計(jì)算等幾個(gè)方面。保證試樣的代表性，滿足選冶試驗(yàn)要求。為該礦山的建設(shè)發(fā)展提供了基礎(chǔ)支撐。

[1]吳賢，張健，等.我國金紅石礦產(chǎn)資源分布、開發(fā)及技術(shù)現(xiàn)狀[J]，稀有金屬，2007，31(6): 146-148.

[2] 趙一鳴.金紅石礦床的類型、分布及其主要地質(zhì)特征[J]，礦床地質(zhì)，2008，27(4): 520-521.

[3] 莫全偉，邵一，等。黑色冶金礦山企業(yè)地質(zhì)設(shè)計(jì)[M].

[4] GB 50830-2013，冶金礦山采礦設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5] GB/T 25283-2010，礦產(chǎn)資源綜合勘查評價(jià)規(guī)范[S].

Discussion on Sampling Design for One Rutile Mine in China

Qing Decheng
(Zhongye Changtian International Engineering Co.,Ltd.,Changsha Hunan 410007)

Sampling design of mineral processing experiment is a complicated and important work, The sample representativeness is the key to the sampling design.This paper will take one rutile mine in China for example.Samples to meet the test requirements and representativeness based on the geological characteristics, ore features of the deposit and other factors.It will give some guidance and reference for similar projects.

sampling design; ore types; sample mixing calculation; test sample; representativeness

P618.47

B

1672-5603（2016）04-080-4

*第一作者簡介 卿得成，男，1982年生，工程師，主要從事礦山地質(zhì)設(shè)計(jì)工作。E-mail: 77026513@qq.com

2016-10-16；改回日期：2016-11-21。