礦產(chǎn)資源經(jīng)濟成本篩選法在西藏岡底斯成礦帶銅多金屬礦經(jīng)濟評價中的應(yīng)用

舒思齊，張洪濤，裴榮富，朱春華，4，向君峰，孫張濤 (.中國地質(zhì)調(diào)查局，北京 00037；.中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)資源研究所，北京 00037；3.中國地質(zhì)調(diào)查局地學文獻中心，北京 00083；4.中國地質(zhì)大學(北京)，北京 00083)

經(jīng)濟研究

礦產(chǎn)資源經(jīng)濟成本篩選法在西藏岡底斯成礦帶銅多金屬礦經(jīng)濟評價中的應(yīng)用

舒思齊1，張洪濤1，裴榮富2，朱春華1，4，向君峰2，孫張濤3，4
(1.中國地質(zhì)調(diào)查局，北京 100037；2.中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)資源研究所，北京 100037；3.中國地質(zhì)調(diào)查局地學文獻中心，北京 100083；4.中國地質(zhì)大學(北京)，北京 100083)

為提高西藏岡底斯成礦帶銅多金屬礦勘查開發(fā)工作的經(jīng)濟效益，該文基于甲瑪銅多金屬礦地質(zhì)、采礦和選礦技術(shù)參數(shù)，建立了適合岡底斯成礦帶銅多金屬礦經(jīng)濟評價的改進的經(jīng)濟成本篩選模型。并運用該模型對西藏岡底斯成礦帶10個典型銅多金屬礦床(點)進行經(jīng)濟評價，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：2個銅多金屬礦(點)具有經(jīng)濟價值，1個銅多金屬礦床(點)具有邊際價值，7個銅多金屬礦床無經(jīng)濟價值。

經(jīng)濟成本篩選模型；經(jīng)濟評價；銅多金屬礦；岡底斯成礦帶；經(jīng)濟礦床；邊際經(jīng)濟礦床

0 引 言

礦業(yè)勘查開發(fā)是高風險投資行業(yè)。投資風險的經(jīng)濟性準則是礦業(yè)活動應(yīng)當遵循的基本準則。在計劃經(jīng)濟時期，地質(zhì)調(diào)查工作基本上是由國家財政撥款。地質(zhì)調(diào)查成果無償提供給礦山企業(yè)使用。由于是國家撥款，地礦部門往往忽視礦床技術(shù)經(jīng)濟評價工作，出現(xiàn)以下情況：單純追求勘探進尺，忽視了進尺的實際效用；單純追求儲量，忽視了儲量能否開發(fā)利用并獲得經(jīng)濟效益；有礦就探，一探到底。結(jié)果使大量探明的儲量長期得不到開發(fā)利用，積壓了大量的資金，導(dǎo)致了計劃經(jīng)濟時期探明的27種主要礦種的儲量利用率僅為38%。除了礦區(qū)內(nèi)外條件、礦石工藝性質(zhì)、開采技術(shù)因素外，一個重要的原因就是沒有運用經(jīng)濟評價對礦產(chǎn)勘查工作進行科學的決策。隨著計劃經(jīng)濟向市場經(jīng)濟的轉(zhuǎn)變，地質(zhì)成果有償使用，部分企業(yè)直接參與地質(zhì)勘探工作或進行風險勘探，地質(zhì)勘探工作成為一項投資行為。礦床的技術(shù)經(jīng)濟評價工作成其先導(dǎo)，為投資科學決策提供了依據(jù)[1-2]。

北美和歐洲地質(zhì)學家在礦產(chǎn)資源評價中對經(jīng)濟成本的評價分析研究地較為深入。美國地質(zhì)調(diào)查局Singer等[3-4]和Camm等[5]基于其大量研究成果，發(fā)明了固體礦產(chǎn)資源經(jīng)濟成本篩選模型(Economical Cost Filters)。

1 礦產(chǎn)資源經(jīng)濟成本模型

經(jīng)濟成本篩選模型從經(jīng)濟學的角度綜合考慮地質(zhì)、經(jīng)濟和技術(shù)等影響礦床收益的各種因素，以保證一定經(jīng)濟收益為前提的一個確定礦與非礦的品位-噸位邊界模型。也就是說，許多礦床能否作為礦床而列入評價范圍之內(nèi)，主要取決于其經(jīng)濟價值。經(jīng)濟成本篩選模型可以幫助剔除那些小型、低品位的礦床，淘汰那些已被發(fā)現(xiàn)但可能產(chǎn)生不了效益的礦床。該模型可以用于礦床將來的可行性研究中[4，6]。

經(jīng)濟成本篩選模型做了如下假設(shè)：①礦山生產(chǎn)能力是礦床的礦石儲量的函數(shù)(Camm討論了二者之間的關(guān)系[5])；②礦山和工廠的生產(chǎn)資本和運營成本的經(jīng)濟模型可以表示為礦山生產(chǎn)能力的冪函數(shù)[7](Long等討論了簡化的經(jīng)濟篩選法的問題及其結(jié)果[8]，該結(jié)果支持礦山生產(chǎn)能力的冪函數(shù))；③通常情況下采礦作業(yè)是通過若干年內(nèi)擴大礦山和選礦廠生產(chǎn)能力，分攤資本成本；④模型中使用的資本成本假設(shè)為一個礦床整個開采壽命的總成本，并假設(shè)資本支出在第一年就開始，采礦和選礦生產(chǎn)能力直到礦床枯竭之時都保持恒定。

1.1 簡約成本模型

基于規(guī)模經(jīng)濟學的觀點，單位時間的生產(chǎn)率越高，單位體積產(chǎn)品的生產(chǎn)成本就越低。因此，生產(chǎn)能力是經(jīng)濟成本估計的關(guān)注焦點。所以礦產(chǎn)成本預(yù)測都源于對每日采礦能力的預(yù)測或者源于對礦山壽命的預(yù)測。Camm等給出了資本成本和運營成本模型[5]。資本成本和運營成本指的是建立和運營一個礦山和選礦廠所需要的費用。Camm等[5]和Long等[8]報告指出，每日礦山生產(chǎn)能力可以根據(jù)礦床的礦石總量和Taylor法則計算，見式(1)。

(1)

式中：Cm為礦山生產(chǎn)能力，t/d；Td為資源噸位，t；Xd為與年工作天數(shù)相關(guān)的系數(shù)。

由于采礦工作不能開采全部的設(shè)計礦量。實際可采出的礦石數(shù)量可根據(jù)價值折現(xiàn)和采收率進行調(diào)整，見式(2)。

Tm=Td·(rfm)·(1+dfm)

(2)

式中：Tm為實際可采礦石量；rfm為礦山采收率系數(shù)；dfm為礦山價值折現(xiàn)系數(shù)。

不同開采方法采收率系數(shù)和價值折現(xiàn)系數(shù)見表1。礦山壽命可以通過礦石噸位和日采礦生產(chǎn)能力來估計，日采礦生產(chǎn)能力可以用公式進行計算。如果礦山每年采礦作業(yè)天數(shù)是350 d，礦山壽命L計算見式(3)。如果礦山每年采礦作業(yè)天數(shù)為260 d，礦山壽命L計算見式(4)。

L=Td/(Cm·350)

(3)

L=Td/(Cm·260)

(4)

表1 礦山的價值折現(xiàn)系數(shù)和采收率系數(shù)

數(shù)據(jù)來源：文獻[4]，文獻[6]。

注：a假定使用的是礦柱回采工藝。

礦山生產(chǎn)能力的預(yù)測值構(gòu)成了礦山資本成本以及運營成本的基礎(chǔ)。然而，選礦資本成本和運營成本是與礦山生產(chǎn)能力不同的其他能力，因為在選礦作業(yè)中采礦產(chǎn)生的固體廢棄物一般都沒有進行處理。對于選礦作業(yè)而言，日生產(chǎn)能力Cml可以通過式(5)進行計算。

(5)

選礦成本模型與采礦成本模型的形式相同，設(shè)備的日生產(chǎn)能力是關(guān)鍵變量。礦山開采和選礦工作的成本模型可用式(6)表示。

Y=A·(C)B

(6)

式中：Y為成本估計值；C為礦山和選礦廠的日生產(chǎn)能力；A、B為常數(shù)，通過擬合研究區(qū)已有礦山資本支出數(shù)據(jù)獲得。

在這些模型中，設(shè)備的日生產(chǎn)能力是一個關(guān)鍵變量。

Camm等[5]給出了11種類型選礦方法生產(chǎn)成本和運營成本的估計公式。該公式能夠預(yù)測每種選礦方法的資本成本和運營成本。

如果采用地下采礦方法的礦山有豎井入口，就需要追加額外的豎井資本成本和運營成本。Camm等[5]得出豎井的生產(chǎn)成本公式和運營成本公式，見式(7)～(8)。

(7)

(8)

式中：Ys為豎井資本成本；Ysr為豎井運營成本；D為到達礦體底板的豎井深度。

在礦產(chǎn)勘查的早期階段和礦產(chǎn)資源評價中，可以把這些簡約資本成本和運營成本模型用作經(jīng)濟性篩選。

1.2 經(jīng)濟成本篩選模型

對于一個特定的噸位，可以通過將預(yù)測的運營成本加上資本支出除以生產(chǎn)能力乘以年運營天數(shù)再乘以礦山壽命1美元的現(xiàn)值之積，來劃分經(jīng)濟與非經(jīng)濟保本線(盈虧平衡線)，見式(9)[4]。

BE=TOC+MOC/(Ds·Cml·PV)

(9)

式中：BE為保本值，美元/t；TOC為運營成本，美元/t；MOC為資本總成本，美元/t；Ds為每年的運營天數(shù)；Cml為日采礦能力，t/d；PV為在礦山壽命期限內(nèi)既定回報率下1美元的現(xiàn)值(Singer，Menzie和Long，1998)。

保本值(美元 /t)可以被視為在特定的礦石品位下，特定的礦床和特定的采礦方法具有的經(jīng)濟價值?？紤]到這些預(yù)測中大多數(shù)輸入數(shù)據(jù)的變化性和不確定性，我們?nèi)∮澟R界值的0.7倍和1.3倍來估計無經(jīng)濟價值、邊際經(jīng)濟價值和經(jīng)濟價值礦床的分界點。

1.3 改進的經(jīng)濟成本篩選模型

美國地質(zhì)調(diào)查局給出了美國西部礦產(chǎn)經(jīng)濟評價的系數(shù)，并指出其他地區(qū)礦產(chǎn)經(jīng)濟評價，可通過調(diào)整模型常數(shù)而改進模型。西藏地區(qū)的礦產(chǎn)資源評價要充分考慮基礎(chǔ)設(shè)施成本和環(huán)境修復(fù)成本，把相應(yīng)生產(chǎn)成本和運營成本乘以成本差異因子獲得改進的經(jīng)濟成本篩選模型。

Camm報告指出，每日礦山生產(chǎn)能力可以根據(jù)礦床的礦石總量通過Taylor法則計算。礦山日生產(chǎn)能力公式可修正為式(10)。

(10)

式中r0為公式修正系數(shù)。

礦山壽命可以通過礦石噸位和日采礦生產(chǎn)能力來估計，日采礦生產(chǎn)能力可以用公式進行計算。如果礦山每年采礦作業(yè)天數(shù)是Ds天，礦山壽命L計算見式(11)。

L=Td/(Cm·Ds)

(11)

采用線性系數(shù)修正采礦成本模型、選礦成本模型、豎井成本模型和環(huán)境修復(fù)成本模型。選礦成本模型與采礦成本模型的形式相同，設(shè)備的日生產(chǎn)能力是關(guān)鍵變量。豎井(溜井)的成本模型中豎井深度和日生產(chǎn)能力是關(guān)鍵變量。礦山環(huán)境修復(fù)成本中礦山占地面積是關(guān)鍵變量。

礦山開采和選礦成本模型可改進為式(12)；改進的采礦資本成本公式見式(13)；改進的采礦運營成本公式見式(14)；改進的選礦資本成本公式見式(15)；改進的選礦運營成本公式見式(16)；改進的豎井(或溜井)資本成本公式見式(17)；改進的豎井(或溜井)運營成本公式見式(18)。

Yi=ri·Ai·(Cm)Bi

(12)

Y1=r1·A1·(Cm)B1

(13)

Y2=r2·A2·(Cm)B2

(14)

Y3=r3·A3·(Cml)B3

(15)

Y4=r4·A4·(Cml)B4

(16)

Y5=r5·322·D0.851·(Cm)0.489

(17)

Y6=r6·0.838·D0.705·(Cm)-0.338

(18)

式中：ri為修正系數(shù)；r1為采礦生產(chǎn)成本修正系數(shù)；r2為采礦運營成本修正系數(shù)；r3為選礦生產(chǎn)成本修正系數(shù)；r4為選礦運營成本修正系數(shù)；r5為豎井(或溜井)資本成本修正系數(shù)；r6為豎井(或溜井)運營成本修正系數(shù)。

隨著人們對環(huán)境的重視，礦山復(fù)墾和環(huán)境修復(fù)費用在礦山總投資費用占據(jù)較大作用。礦山復(fù)墾和環(huán)境修復(fù)每年投入表述，見式(19)。

Y7=k·s

(19)

式中：S為礦山環(huán)境修復(fù)和復(fù)墾面積(單位：hm2)；k為環(huán)境修復(fù)成本系數(shù)。

2 西藏岡底斯成礦帶資源潛力

岡底斯成礦帶是中國現(xiàn)階段地質(zhì)找礦工作的重點成礦區(qū)帶之一。研究表明，銅礦是岡底斯多金屬成礦帶內(nèi)最重要的礦種。該成礦帶有望成為中國最重要的銅礦生產(chǎn)和資源儲備基地。目前，該地區(qū)已控制銅礦資源量約3 000萬t。從礦床類型來看，斑巖型銅礦是該地區(qū)最重要的礦床類型，其銅資源量約占已控制資源總量的90%。因此，該成礦帶又被稱為岡底斯斑巖銅礦帶。根據(jù)西藏岡底斯成礦帶的成礦地質(zhì)背景和成礦條件，結(jié)合含礦巖石建造的展布、礦床(點)的空間分布規(guī)律和礦床主要成因類型，參照“二輪區(qū)劃”的劃分方案，可將岡底斯成礦帶進一步劃分為3個Ⅳ級成礦帶：一是班戈-那曲銅、金、鉻成礦帶；二是申扎-旁多銅多金屬成礦帶；三是謝通門-墨竹工卡銅、鐵多金屬成礦帶。并初步劃分出5個找礦遠景區(qū)：一是沖江-廳宮銅礦找礦遠景區(qū)；二是甲馬-驅(qū)龍銅多金屬找礦遠景區(qū)；三是克魯-沖木達銅金找礦遠景區(qū)；四是謝通門金銅及富鐵找礦遠景區(qū)；五是勒青拉-金達銅多金屬找礦遠景區(qū)。岡底斯成礦帶部分典型礦床(礦點)數(shù)據(jù)如表2所示[9-15]。

表2 岡底斯成礦帶典型銅多金屬礦床(礦點)儲量表

3 西藏岡底斯成礦帶經(jīng)濟評價

為進一步確定改進的經(jīng)濟成本模型的系數(shù)，本研究用甲瑪?shù)V床二期工程的技術(shù)經(jīng)濟參數(shù)校驗改進的經(jīng)濟成本篩選模型系數(shù)。

甲瑪銅多金屬礦床位于西藏拉薩市墨竹工卡縣境內(nèi)，為西藏已探明的大型銅多金屬礦床之一。甲瑪?shù)V床具工業(yè)價值的主礦體以銅鉛為主，伴生鉬、鋅、金、銀等十余種有用組分。2009年底建成了規(guī)模為6 000 t/d的一期工程，主要開發(fā)淺部適于露天開采的矽卡巖型礦體資源。通過兩年進一步的地質(zhì)探礦工作，礦區(qū)資源儲量大幅度增加，西藏華泰龍礦業(yè)開發(fā)有限公司決定進行二期工程的建設(shè)，繼續(xù)擴大生產(chǎn)規(guī)模，以充分利用礦產(chǎn)資源并提高企業(yè)經(jīng)濟效益。根據(jù)《甲瑪銅多金屬礦二期建設(shè)工程可行性研究報告》，二期工程開采范圍為甲瑪?shù)V區(qū)47～88線之間、一期工程露天開采范圍之外的矽卡巖礦體及角巖礦體。角巖型礦體采用露天開采方法，設(shè)計露天開采服務(wù)年限為16.4 a，項目基建期為2 a。矽卡巖型礦體采用地下開采方法，生產(chǎn)規(guī)模規(guī)模為20 000 t/d，設(shè)計地下開采服務(wù)年限為76.4 a，每年工作330 d?？紤]到地下采礦有利于礦區(qū)地表的環(huán)境保護。本研究采用甲瑪銅多金屬礦二期工程的地下開采技術(shù)參數(shù)校驗改進的經(jīng)濟成本篩選模型的系數(shù)。

矽卡巖礦體設(shè)計利用儲量礦石量為50 442.24萬t，金屬量分別為銅352.76萬t、鉬31.86萬t、鉛40.48萬t、鋅18.31萬t、金126.44 t、和銀6 933.7 t。

地下開采采用平硐-豎井-斜坡道開拓方案。設(shè)計采礦規(guī)模為2萬t/d。選礦工藝流程采用銅鉬混浮+混合精礦濃縮脫藥+再磨+銅鉬分離，選礦處理能力為2萬t/d。二期工程占地面積482.17 hm2。其中，永久性占地面積456.36 hm2，臨時占地面積30.21 hm2。環(huán)保投資為28 210萬元，占總投資5.7%。

根據(jù)甲瑪銅多金屬礦合理勘查開發(fā)數(shù)據(jù)，經(jīng)濟成本篩選模型系數(shù)分別為：日生產(chǎn)能力模型修正系數(shù)：r0=0.4；采礦資本成本公式修正系數(shù)r1=5.5；采礦運行成本公式修正系數(shù)r2=4.4；選礦資本公式修正系數(shù)r3=7.6；選礦運行成本公式修正系數(shù)r4=3.9；豎井資本成本公式修正系數(shù)r5=2；豎井運行成本公式修正系數(shù)r6=0.14；礦山環(huán)境修復(fù)成本公式系數(shù)k=58.5。

根據(jù)倫敦金屬交易所(LME)2017年1～3月銅、鉛、鋅、和鉬的現(xiàn)鈔價，即銅金屬價格約為39 855元/t，鉛金屬價格約為15 578元/t，鋅金屬價格約為19 060元/t，鉬金屬價格約為102 000元/t。根據(jù)上海黃金交易所T+D合約，2017年1～3月黃金T+D價格為275元/g，白銀T+D價格為4.05元/g。根據(jù)上述銅、鉛、鋅、鉬、金和銀價格，修正的經(jīng)濟成本評價模型，對岡底斯成礦帶典型銅多金屬礦床(點)(表2)進行經(jīng)濟評價，發(fā)現(xiàn)：玉龍銅多金屬礦和驅(qū)龍銅多金屬礦具有經(jīng)濟價值；甲瑪銅多金屬礦具有邊際經(jīng)濟價值；扎那尕銅礦、白容崗銅礦、莽總銅礦、榮木錯拉銅礦、多霞松多銅礦、馬拉松多銅礦、和拉青東銅礦無經(jīng)濟價值(圖1)。

圖1 岡底斯成礦帶典型礦床(礦點)經(jīng)濟評價

4 結(jié) 論

本研究介紹了美國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)明的礦產(chǎn)資源經(jīng)濟成本篩選模型，對西藏岡底斯成礦帶銅多金屬礦進行評價，并取得如下成果。

1)運用西藏甲瑪銅多金屬礦相關(guān)技術(shù)參數(shù)對經(jīng)濟成本篩選模型進行改進，建立了適合岡底斯成礦帶銅多金屬礦床的經(jīng)濟評價模型——改進的經(jīng)濟成本篩選模型。隨著岡底斯成礦帶更多的銅多金屬礦的開發(fā)，其技術(shù)經(jīng)濟參數(shù)將被用來對改進的模型進一步完善，使模型能更真實評價岡底斯成礦帶其他銅多金屬礦。

2)基于2017年1～3月銅、鉛、鋅、鉬、金、和銀價格，運用改進的經(jīng)濟成本篩選模型對岡底斯成礦帶10個典型銅多金屬礦床(點)進行評價，得到如下結(jié)論：玉龍銅多金屬礦和驅(qū)龍銅多金屬礦具有經(jīng)濟價值；甲瑪銅多金屬礦具有邊際經(jīng)濟價值；扎那尕銅礦、白容崗銅礦、莽總銅礦、榮木錯拉銅礦、多霞松多銅礦、馬拉松多銅礦、和拉青東銅礦無經(jīng)濟價值。然而，隨著金屬價格回升、銅和伴生金屬探明儲量增大、和伴生金屬綜合利用能力提高，目前評價為無經(jīng)濟價值的礦床將來也可變成具有經(jīng)濟價值的礦床，進而被開發(fā)利用。

3)改進的經(jīng)濟成本篩選模型做了較簡化的經(jīng)濟假設(shè)，未把礦山勘查開發(fā)過程中所有經(jīng)濟成本都考慮在內(nèi)，所以其預(yù)測也比較初略。但是，在礦床(點)勘查開發(fā)早期階段運用該模型能將明顯不具有經(jīng)濟價值的礦床和明顯具有經(jīng)濟價值的礦床區(qū)分開，對指導(dǎo)下一步勘查開發(fā)投入具有重要指導(dǎo)意義。

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Application of Economic Cost Fileters on copper polymetallic deposits in Gangdese metalligenic belt in Tibet

SHU Siqi1，ZHANG Hongtao1，PEI Rongfu2，ZHU Chunhua1，4，XIANG Junfeng2，SUN Zhangtao3，4
(1.China Geological Survey，Beijing 100037，China；2.Institute of Mineral Resources，Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing 100037，China；3.Center of Geological Liberary，China Geological Survey，Beijing 100083，China；4.China University of Geosciences(Beijing)，Beijing 100083，China)

In order to economically explore and develop the copper polymetalligenic deposits in Gangdese metallegenic belt，the improved Economic Cost Filter for copper polymetalligenic deposits in Gangdese metallegenic belt is set up on the basis of the technique parameters of geology，mining，and beneficiation of Jiama copper polymetalligenic deposit.The 10 typical copper polymetalligenic deposits are valued by the improved Economic Cost Filter.The result shows that two of them are economic，one of them is marginal，and the rest seven are uneconomic.

Economic Cost Filters；economic evaluation；copper polymetallic deposits；Gangdese metallegenic belt；economic deposit；marginal deposit

2017-03-20 責任編輯：劉艷敏

地調(diào)項目“全球巨型成礦帶找礦勘查方法技術(shù)研究”資助(編號：12120113102100；2013-2015)

舒思齊(1977-)，男，博士，主要從事礦業(yè)可持續(xù)勘查開發(fā)研究，E-mail：shusiqi@sina.com.cn。

裴榮富(1924-)，男，研究員，博士生導(dǎo)師，中國工程院院士，長期從事成礦學和礦產(chǎn)勘查地質(zhì)學研究，E-mail：prirf@sohu.com。

F407.1

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1004-4051(2017)08-0054-05