某鈾礦床露天開采經(jīng)濟(jì)合理剝采比研究

陳 勇，郝志華，孫永強(qiáng)，吳鐵軍

(1.中核第四研究設(shè)計(jì)工程有限公司，河北 石家莊 050021； 2.貴州核工業(yè)新原實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司，貴州 貴陽(yáng) 550000)

經(jīng)濟(jì)合理剝采比是指開采露天礦最終分層時(shí)單位地質(zhì)礦量(或單位原礦量)在經(jīng)濟(jì)上允許分?jǐn)偟淖畲髱r石剝離量[1]。礦床在開展開采方式研究時(shí)，經(jīng)濟(jì)合理剝采比需要重點(diǎn)關(guān)注，它的取值決定了礦床總體開發(fā)技術(shù)方案，影響到露天開采境界、露天開采方案、露天開采經(jīng)濟(jì)效益等。

努和廷鈾礦床是二連盆地內(nèi)資源已經(jīng)探明的特大型砂質(zhì)泥巖型鈾礦床，礦床上部覆蓋巖層為相對(duì)軟弱的砂巖、泥巖、泥質(zhì)砂巖等，礦體產(chǎn)狀平緩，平均厚度1.5 m，埋藏深度為15～100 m(其中Ⅰ號(hào)主礦體平均埋深50 m)，部分區(qū)段適合采用露天開采，其余只能采用地下開采。

礦床前期開采方案研究確定露天開采范圍時(shí)，需要開展露天開采經(jīng)濟(jì)合理剝采比研究。按平均值計(jì)算，努和廷礦床全礦平均剝采比超過(guò)30 t/t，而國(guó)內(nèi)露天開采不管是金屬礦還是煤礦，露天開采經(jīng)濟(jì)合理剝采比一般均不超過(guò)10 t/t(或m3/m3)[2-3]，如果參考其他礦山的經(jīng)濟(jì)合理剝采比經(jīng)驗(yàn)值來(lái)確定努和廷礦床的露天開采境界，則礦床難以圈定露天開采境界。努和廷鈾礦具有與煤礦相近的賦存特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)尚無(wú)露天開采的先例，經(jīng)濟(jì)合理剝采比取值需要作為特例進(jìn)行研究。

1 經(jīng)濟(jì)合理剝采比計(jì)算方法

經(jīng)濟(jì)合理剝采比常用的計(jì)算方法有兩類：一類是比較法，它是以露天開采和地下開采的經(jīng)濟(jì)效果作比較來(lái)計(jì)算的，用以劃分礦床露天開采和地下開采的界線，該方法通常采用產(chǎn)品成本比較法和儲(chǔ)量盈利比較法；另一類是價(jià)格法，用露天開采成本和礦石價(jià)格作比較來(lái)計(jì)算。

1.1 比較法

1.1.1 產(chǎn)品成本比較法

1) 原礦成本比較法。以露天開采和地下開采單位礦石生產(chǎn)成本相等為計(jì)算基礎(chǔ)，確定經(jīng)濟(jì)合理剝采比，原礦成本比較法建立在地下開采與露天開采的貧化率和回采率視同相等的基礎(chǔ)上，忽略了露天開采資源利用率和采出礦石質(zhì)量高的優(yōu)勢(shì)，與實(shí)際有一定偏離。通常只有兩種開采方法的礦石損失率和貧化率相差不大時(shí)使用。該方法所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)少，計(jì)算簡(jiǎn)捷。

2) 精礦成本比較法。以露天開采和地下開采1 t 精礦的成本相等為計(jì)算基礎(chǔ)，確定經(jīng)濟(jì)合理剝采比，精礦成本比較法考慮了兩種開采方式采出礦石的質(zhì)量對(duì)選礦指標(biāo)影響的差異，但未考慮礦石損失的因素，在兩種開采方案損失率接近，貧化率相差明顯的情況下較適用。

1.1.2 儲(chǔ)量盈利比較法

以露天開采和地下開采動(dòng)用單位可采儲(chǔ)量獲得的盈利相等為計(jì)算基礎(chǔ)，可分別按原礦產(chǎn)品計(jì)算和按精礦產(chǎn)品計(jì)算。儲(chǔ)量盈利比較法考慮了兩種開采方式在采出礦石的數(shù)量和質(zhì)量、選礦等技術(shù)經(jīng)濟(jì)因素的差別。通常兩種開采方式選擇時(shí)各種條件均適用，但計(jì)算所需要的采礦、選礦相關(guān)工藝參數(shù)和成本費(fèi)用數(shù)據(jù)較多，計(jì)算公式復(fù)雜。

1.2 價(jià)格法

價(jià)格法是以動(dòng)用單位可采儲(chǔ)量產(chǎn)出礦產(chǎn)品的銷售價(jià)格大于(等于)礦產(chǎn)品成本為基礎(chǔ)計(jì)算的，以保證礦山不虧損。價(jià)格法的特點(diǎn)是計(jì)算所得的經(jīng)濟(jì)剝采比與礦產(chǎn)品的銷售價(jià)格緊密連在一起，比較適合價(jià)值較低的礦床，如石灰石礦、貧金屬礦床等，或者由于技術(shù)條件不宜用地下開采而只能采用單一露天開采的礦床。價(jià)格法既可以計(jì)算到原礦，也可以計(jì)算到精礦。

對(duì)于以銷售礦石產(chǎn)品的礦山，計(jì)算公式見式(1)。

(1)

式中：Njh為經(jīng)濟(jì)合理剝采比，t/t或m3/m3；dl為露天開采原礦銷售價(jià)格，元/t；a為露天開采單位礦石的采礦費(fèi)用(不包括剝離費(fèi)用)，元/t；b為露天開采單位廢石的剝離費(fèi)用，元/t。

2 努和廷礦床經(jīng)濟(jì)合理剝采比計(jì)算方法選擇

2.1 比較法

不管是原礦成本比較法還是按原礦計(jì)算的儲(chǔ)量盈利比較法，均以地下開采技術(shù)方案可行為前提。國(guó)內(nèi)目前沒(méi)有與努和廷礦床賦存特點(diǎn)相似且成功進(jìn)行地下開采的先例，相應(yīng)的地下開采采礦成本、采礦損失率、采礦貧化率等指標(biāo)不確定。若采用按原礦比較法來(lái)計(jì)算經(jīng)濟(jì)合理剝采比，只能參考相似條件的煤礦地下開采參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果具有不確定性，采用原礦成本比較法不合適。

努和廷礦床完成了詳查階段的勘查工作后，開展了礦石水冶工藝評(píng)價(jià)研究。尚無(wú)成熟的礦石處理工藝流程，礦石選冶生產(chǎn)過(guò)程中的回收率也還有待擴(kuò)大試驗(yàn)證實(shí)，國(guó)內(nèi)也沒(méi)有可供參考的處理相似礦石性質(zhì)的選冶生產(chǎn)廠，礦石的選冶加工費(fèi)用難以估算，也就是說(shuō)采用精礦成本比較法和儲(chǔ)量盈利比較法計(jì)算經(jīng)濟(jì)合理剝采比缺少必要的參數(shù)。不考慮按精礦產(chǎn)品計(jì)算經(jīng)濟(jì)合理剝采比。

2.2 價(jià)格法

價(jià)格法不考慮露天開采與地下開采的成本比較，只考慮在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，露天開采能實(shí)現(xiàn)盈利的境界，考慮了企業(yè)投資、成本費(fèi)用、效益等因素，對(duì)于像努和廷礦床這樣在當(dāng)前技術(shù)條件下采用地下開采有一定困難的礦床，采用價(jià)格法計(jì)算經(jīng)濟(jì)合理剝采比相對(duì)合理。

常用的價(jià)格法計(jì)算公式中，未考慮最低的盈利要求，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，除了礦石開采成本，還必須要考慮礦石回采的利潤(rùn)。美國(guó)的計(jì)算方法[4]增加礦石開采盈利值，考慮了礦石單位品位對(duì)應(yīng)的盈利要求。

因此，價(jià)格法的公式調(diào)整后，考慮露天開采最低的盈利要求更合理。價(jià)格法的計(jì)算公式相應(yīng)調(diào)整為式(2)。

(2)

式中：dl為露天開采原礦銷售價(jià)格，元/t；a為露天開采單位礦石的采礦費(fèi)用(不包括剝離費(fèi)用)，元/t；b為每噸廢石的剝離費(fèi)用(含運(yùn)輸費(fèi)用)，元/t；e為露天開采單位礦石儲(chǔ)量最低盈利，元/t。

價(jià)格法的計(jì)算公式中礦石售價(jià)既可以是原礦(坑口)售價(jià)，也可以是粗加工、儲(chǔ)運(yùn)之后的市場(chǎng)銷售價(jià)，只要與礦石成本費(fèi)用計(jì)算口徑一致即可。

3 努和廷礦床經(jīng)濟(jì)合理剝采比計(jì)算參數(shù)

3.1 礦石最低盈利

價(jià)格法計(jì)算經(jīng)濟(jì)合理剝采比公式(式(2))中露天開采單位礦石儲(chǔ)量最低盈利值(e)是露天開采企業(yè)需要考慮的。努和廷礦床露天開采需要有盈利，也就是在露天開采最困難的邊界上，礦石開采還得有利潤(rùn)。努和廷礦床與煤礦賦存條件相近，參考煤礦開采的經(jīng)驗(yàn)值，按10元/t作為露天鈾礦石開采的盈利。

3.2 原礦銷售價(jià)格

努和廷礦床采用價(jià)格法計(jì)算經(jīng)濟(jì)合理剝采比，關(guān)鍵是露天開采原礦銷售價(jià)格這個(gè)參數(shù)，鈾礦石有其特殊性，露天開采原礦銷售價(jià)格需要研究確定。

3.2.1 露天礦山原礦銷售價(jià)格選取方法

采用價(jià)格法計(jì)算經(jīng)濟(jì)合理剝采比，首先需要確定原礦銷售價(jià)格。露天開采生產(chǎn)的礦石(如煤礦、鐵礦)一般情況下采用直接外銷和送自有選冶廠兩種處理方式。采用價(jià)格法計(jì)算經(jīng)濟(jì)合理剝采比時(shí)，如果礦石直接外銷則可以參考礦床所在地周邊礦山礦石的銷售價(jià)格，結(jié)合露天采出礦石的品質(zhì)，對(duì)原礦銷售價(jià)格做出預(yù)測(cè)。如果礦山企業(yè)有選冶廠，礦石采出后直接送選冶廠處理，礦山銷售的產(chǎn)品是精礦，礦山采、選、冶不單獨(dú)核算中間產(chǎn)品的售價(jià)。這種情況下，可以用當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)上相近品質(zhì)礦石售價(jià)來(lái)預(yù)測(cè)露天采出礦石的銷售價(jià)格。

3.2.2 鈾礦石“售價(jià)”核算方法

鈾礦冶行業(yè)相對(duì)其他礦種有其特殊性，礦山企業(yè)沒(méi)有形成完全的市場(chǎng)化競(jìng)爭(zhēng)，企業(yè)生產(chǎn)成本構(gòu)成完全由市場(chǎng)因素決定，但產(chǎn)品銷售價(jià)格由政府相關(guān)部門確定。所有礦山企業(yè)都是采冶一體化的，銷售的是水冶工藝處理后的產(chǎn)品，相當(dāng)于其他礦種的精礦產(chǎn)品，各個(gè)礦山企業(yè)均不出售礦石也不核算礦石的“售價(jià)”(注：企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際上不存在這個(gè)售價(jià))。鈾礦冶企業(yè)生存的前提是企業(yè)投入產(chǎn)出有一定利潤(rùn)，利潤(rùn)體現(xiàn)在礦產(chǎn)品售價(jià)中，盡管最后出售的是水冶工藝處理后的產(chǎn)品，但利潤(rùn)分?jǐn)偟降V山開采和礦石加工(水冶)兩個(gè)環(huán)節(jié)中。采用礦石生產(chǎn)成本加上利潤(rùn)即可以核算鈾礦石的“售價(jià)”。

3.2.3 努和廷礦床露天開采礦石“售價(jià)”測(cè)算

努和廷礦床露天開采采出礦石“售價(jià)”只能參考國(guó)內(nèi)其他鈾礦山企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀。目前國(guó)內(nèi)采用露天開采的鈾礦山只有一個(gè)，企業(yè)生產(chǎn)成本數(shù)據(jù)代表性略差。國(guó)內(nèi)地下開采的硬巖鈾礦山數(shù)量較多、生產(chǎn)服務(wù)年限長(zhǎng)，每年均有統(tǒng)計(jì)的礦石生產(chǎn)成本數(shù)據(jù)，多個(gè)礦床統(tǒng)計(jì)的平均采礦成本能比較真實(shí)反映當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平條件下，我國(guó)鈾礦企業(yè)礦山開采實(shí)際情況。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，礦石購(gòu)買方“按質(zhì)論價(jià)”，只關(guān)注礦石品質(zhì)而不關(guān)心礦石是來(lái)源于露天礦還是地下礦。因此，以國(guó)內(nèi)地下礦山礦石生產(chǎn)成本來(lái)測(cè)算努和廷礦床露天開采可以接受的生產(chǎn)成本是合理的。

礦石生產(chǎn)成本除礦床賦存特點(diǎn)影響外，各個(gè)地區(qū)物價(jià)和人工成本的差異會(huì)影響到礦石生產(chǎn)成本，在測(cè)算礦石生產(chǎn)成本時(shí)需要考慮地區(qū)影響因素。另外鈾礦石“售價(jià)”的高低取決于礦石的品質(zhì)，礦石品位和浸出性能是反映鈾礦石品質(zhì)高低的主要因素，測(cè)算礦石“售價(jià)”時(shí)需要考慮礦石品位和浸出性能影響因素。再考慮礦石開采一定的盈利，即可估算出在當(dāng)前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)技術(shù)水平條件下，努和廷礦床采出礦石的合理“售價(jià)”。

研究在考慮上述影響因素后，提出努和廷礦床礦石“售價(jià)”的計(jì)算公式，見式(3)。

(3)

式中：dl為努和廷礦床礦石銷售價(jià)格，元/t；W努為努和廷礦床采出礦石平均品位，%；E均為國(guó)內(nèi)鈾礦床礦量加權(quán)的礦石平均生產(chǎn)成本，元/t；W均為國(guó)內(nèi)鈾礦床礦量加權(quán)的礦石平均品位；e為露天開采單位礦石最低盈利要求；η為礦石生產(chǎn)成本區(qū)域影響系數(shù)；δ為礦石浸出性影響系數(shù)。

1) 采出礦石平均品位(W努)。結(jié)合礦床露天開采工藝，考慮露天開采環(huán)節(jié)廢石混入情況，估算努和廷礦床采出礦石平均品位為0.076%。

2) 礦石平均生產(chǎn)成本(E均)。努和廷礦床礦石“售價(jià)”的計(jì)算公式中，以2011年國(guó)內(nèi)鈾礦山礦石生產(chǎn)成本統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)參與計(jì)算鈾礦床礦量加權(quán)的礦石平均生產(chǎn)成本，為考慮各個(gè)礦床在國(guó)內(nèi)鈾礦石平均成本所占權(quán)重，以礦床保有資源量來(lái)計(jì)算礦石平均生產(chǎn)成本，計(jì)算公式見式(4)。

(4)

式中：Ei為礦床礦石生產(chǎn)成本，元/t；Qi為礦床保有礦石量，t；E均為按礦床保有礦石量加權(quán)的礦石生產(chǎn)成本，元/t。

對(duì)于正常生產(chǎn)的企業(yè)，除了物價(jià)上漲因素外，各年統(tǒng)計(jì)的礦石生產(chǎn)成本變化不大，研究以各鈾礦企業(yè)上報(bào)的2011年度礦石生產(chǎn)成本(共16個(gè)礦床)為計(jì)算基數(shù)，代表了近年來(lái)鈾礦冶行業(yè)的采礦生產(chǎn)現(xiàn)狀。礦石生產(chǎn)成本為礦石倒運(yùn)至水冶廠堆礦場(chǎng)的總成本費(fèi)用。研究剔除了礦石生產(chǎn)成本數(shù)據(jù)明顯偏高和偏低的三個(gè)礦床，基本能反映當(dāng)前鈾礦開采的社會(huì)平均生產(chǎn)成本水平。

經(jīng)計(jì)算近年開采的鈾礦床按照礦量加權(quán)礦石平均生產(chǎn)成本為326元/t[5]。

3) 礦石平均品位(W均)。努和廷礦床礦石“售價(jià)”計(jì)算公式(3)中，鈾礦床礦量加權(quán)的平均礦石品位考慮了各個(gè)礦床在國(guó)內(nèi)鈾礦石平均品位中所占權(quán)重，以礦床保有礦石量加權(quán)來(lái)計(jì)算，計(jì)算公式見式(5)。

(5)

式中：Wi為礦床礦石地質(zhì)品位，%；Qi為礦床保有礦石量，t；W均為鈾礦床按礦量加權(quán)求得的礦石平均品位，%。

經(jīng)計(jì)算，近開采的鈾礦床按照礦量加權(quán)礦石平均品位為0.12%。

4) 礦石生產(chǎn)成本區(qū)域影響系數(shù)(η)。礦石生產(chǎn)成本受價(jià)格水平影響，而價(jià)格水平各個(gè)地區(qū)差別較大。要得出各地確切的價(jià)格水平分析數(shù)據(jù)相對(duì)困難，研究引入?yún)^(qū)域影響系數(shù)，以反映各地區(qū)差異。按區(qū)域價(jià)格水平設(shè)低、較低、中等、較高、高等五個(gè)級(jí)別，區(qū)域影響系數(shù)分別取0.8、0.9、1.0、1.1、1.2。二連地區(qū)盡管地處西部省份，但地處中蒙交界地區(qū)，勞動(dòng)力成本相對(duì)較高，除電力和燃料成本較低外，其他原輔材料大多需要從內(nèi)地長(zhǎng)距離運(yùn)輸才能供應(yīng)，相對(duì)來(lái)說(shuō)，區(qū)域價(jià)格水平較高，因而礦石生產(chǎn)成本區(qū)域影響系數(shù)取1.1。

5) 礦石浸出性影響系數(shù)(δ)。鈾礦石的可浸出性是影響礦石“售價(jià)”的重要因素，浸出性能好壞對(duì)應(yīng)著礦石“售價(jià)”高低。浸出性能好壞主要體現(xiàn)在工藝流程的復(fù)雜程度和試劑消耗量，工藝越復(fù)雜，礦石越難浸出，生產(chǎn)環(huán)節(jié)越多，動(dòng)力和試劑消耗量越多。研究按很難浸出、難浸出、中等難度浸出、容易浸出、很容易浸出等五個(gè)級(jí)別，區(qū)分鈾礦石的浸出性能，這五個(gè)級(jí)別的浸出性影響系數(shù)對(duì)鈾礦石“售價(jià)”的影響值分別取0.8、0.9、1.0、1.1、1.2。努和廷礦床礦石水冶工藝初步成果顯示，礦石采用分級(jí)處理→中性濃密→加溫堿浸→逆流傾析→離子交換→氯化鈉淋洗→“111”產(chǎn)品的工藝流程，細(xì)粒級(jí)礦石堿法浸出率70%。對(duì)比國(guó)內(nèi)其他鈾礦石水冶工藝流程，努和廷礦床礦石浸出環(huán)節(jié)多，浸出率低，屬于很難浸出類礦石，因此，礦石浸出性影響系數(shù)取0.8。

把相關(guān)參數(shù)代入努和廷礦床礦石“售價(jià)”的式(3)中，經(jīng)計(jì)算努和廷礦床礦石“售價(jià)”為190 元/t。

3.3 礦石采礦費(fèi)用和廢石剝離費(fèi)用

努和廷礦床采用露天開采所采用的工藝和設(shè)備均與其他露天礦相同，礦石的采礦費(fèi)用及廢石的剝離費(fèi)用均可借鑒其他礦山統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

選用價(jià)格法計(jì)算經(jīng)濟(jì)合理剝采比時(shí)，礦石銷售價(jià)格與采剝費(fèi)用計(jì)算統(tǒng)計(jì)口徑需要一致，露天采礦單位礦石采礦費(fèi)用和單位廢石剝離費(fèi)用包括礦山開采各個(gè)環(huán)節(jié)的直接成本、需要分?jǐn)偟絾挝坏V石和單位廢石的費(fèi)用。研究選用生產(chǎn)要素構(gòu)成法估算努和廷礦床單位礦石采礦費(fèi)用和單位廢石剝離費(fèi)用。

生產(chǎn)要素法計(jì)算露天礦的采剝費(fèi)用包括生產(chǎn)作業(yè)直接成本、管理費(fèi)和財(cái)務(wù)費(fèi)，這三項(xiàng)構(gòu)成了采剝作業(yè)的總成本費(fèi)用。結(jié)合努和廷礦床賦存特點(diǎn)，借鑒相似條件露天煤礦開采方案測(cè)算礦山開采投資；參考露天煤礦多年統(tǒng)計(jì)的礦石和廢石生產(chǎn)消耗指標(biāo)，按當(dāng)前的物價(jià)水平計(jì)算生產(chǎn)消耗的直接成本；按鈾礦冶行業(yè)的規(guī)定，測(cè)算人工費(fèi)用，計(jì)提分?jǐn)偟降V石生產(chǎn)成本費(fèi)用中管理費(fèi)、財(cái)務(wù)費(fèi)用、其他制造費(fèi)。以上成本費(fèi)用除了可以按礦石和廢石生產(chǎn)環(huán)節(jié)分別統(tǒng)計(jì)計(jì)算的指標(biāo)外，其余均按露天開采礦石和剝離廢石的生產(chǎn)規(guī)模分?jǐn)?。?jīng)測(cè)算努和廷礦床單位礦石采礦費(fèi)用為10.3 元/t，單位廢石剝離費(fèi)用為7.4 元/t(合14.8 元/m3)[6]。

4 努和廷礦床經(jīng)濟(jì)合理剝采比

把研究測(cè)算的各參數(shù)代入式(2)中，得出考慮盈利要求后的經(jīng)濟(jì)合理剝采比為22.8 t/t。該計(jì)算值參考了國(guó)內(nèi)鈾礦開采平均水平及相似條件露天煤礦開采技術(shù)，也兼顧了努和廷礦床的資源特點(diǎn)及當(dāng)?shù)氐膬r(jià)格水平。相對(duì)一般煤礦計(jì)算的經(jīng)濟(jì)合理剝采比偏大，但卻較為全面反應(yīng)了努和廷鈾礦床露天開采面臨的實(shí)際情況，以此來(lái)確定露天開采境界是相對(duì)合理的。

5 結(jié) 語(yǔ)

努和廷礦床開采方案在還需要深入研究的情況下，露天開采經(jīng)濟(jì)合理剝采比計(jì)算采用價(jià)格法是恰當(dāng)?shù)?，在價(jià)格法計(jì)算公式中增加礦石開采最低盈利要求，更能反應(yīng)露天開采生產(chǎn)要有利潤(rùn)的客觀要求。

針對(duì)努和廷礦床的特點(diǎn)，創(chuàng)新性的構(gòu)建了兼顧國(guó)內(nèi)鈾礦開采平均水平、礦床采出礦石品質(zhì)、礦床所在地區(qū)差異、礦石最低盈利要求等因素，用于測(cè)算努和廷礦床露天開采礦石“售價(jià)”的公式，解決了努和廷礦床露天開采礦石“售價(jià)”測(cè)算問(wèn)題。這種測(cè)算方法可作為其他礦種采用價(jià)格法計(jì)算經(jīng)濟(jì)合理剝采比的參考。

采用這種方法測(cè)算時(shí)，相關(guān)影響系數(shù)級(jí)別劃分及其取值，盡管考慮了一定的區(qū)分度是合理的，但這些影響系數(shù)由多因素共同決定，等級(jí)數(shù)和對(duì)應(yīng)數(shù)值的準(zhǔn)確性還有待深入研究論證。