露天開采品位指標與礦山經(jīng)濟效益最大化研究:以吉林省大石河鉬礦為例

盧大超

長春黃金設計院有限公司，長春130012

0 引言

除特定時期受特殊國情影響，礦山建設未重點考慮投資經(jīng)濟效益外，礦山的建設生產所要達到的目的就是獲取最大化的經(jīng)濟效益。礦床工業(yè)指標分為礦石質量指標和開采技術條件指標。其中，礦石質量指標主要指礦體品位指標，品位指標主要包括邊界品位和工業(yè)品位(或最低工業(yè)品位)。工業(yè)指標的確定需綜合國家礦產資源政策，結合礦床地質特征、開采技術條件和市場經(jīng)濟條件等因素，并參考一般工業(yè)指標和同類礦山生產的實際指標，以礦山企業(yè)開發(fā)利用技術上可行、經(jīng)濟上合理的論證結果加以確定。這表明礦床工業(yè)指標是動態(tài)指標，應根據(jù)礦床地質特征的變化、礦床開采和加工技術水平的提高、礦產品市場價格的變動等因素而適時地調整，以期獲得最佳的經(jīng)濟效益。前人就正在建設的露天礦山或露天開采礦山的經(jīng)濟效益問題，從露天礦山的開采境界、剝采比、工業(yè)指標和技術經(jīng)濟參數(shù)等方面進行了論證[1-16]。探尋已進行露天開采的礦山或正在進行建設的露天礦山的“最佳的開采品位指標”與“開采成本”(或“剝采比”)之間的關系，從而找到開采每噸礦石的“噸礦價值”盈利能力最大，或者礦山在生產服務年限內的盈利最大化。到目前為止，還沒有這方面的論述。筆者結合自己的礦山設計和地質工作經(jīng)驗，以吉林省大石河鉬礦為例總結了露天開采礦山地質工作中這個突出的問題，并提出筆者的觀點和解決辦法，這對露天開采礦山地質工作具有較好的參考價值。

1 礦床概況

1.1 地質概況

吉林省大石河鉬礦床位于敦化市西北55 km 處，是小興安嶺—張廣才嶺鉬礦帶南緣新發(fā)現(xiàn)的一座大型鉬礦床。

礦區(qū)內出露的地層主要為震旦系二合屯組和第四系。二合屯組呈NE向展布于礦區(qū)的中部，總體傾向SE，傾角變化較大，一般30°～60°，局部由于褶皺變形，產狀變化較大。巖石類型主要有二云片巖、黑云片巖、白云片巖和絹云片巖等，該套片巖組合具有不均勻的礦化蝕變現(xiàn)象，是鉬礦床的主要賦存層位，較發(fā)育的片理為輝鉬礦富集提供了空間。第四系主要沿溝谷分布，由河流砂礫石堆積物組成。巖漿活動主要為海西晚期和燕山早期，其中，侵入于二合屯組片巖底部的燕山早期似斑狀花崗閃長巖與鉬礦化在空間與成因上關系密切。區(qū)內斷裂構造發(fā)育，黃松甸—西北岔斷裂呈北東向穿過礦區(qū)西北部，東西向的前進鄉(xiāng)—廟嶺沖斷裂在礦區(qū)南部通過，兩斷裂控制了礦區(qū)內侵入巖和脈巖的分布，是礦區(qū)內主要導礦構造。

目前探明的鉬礦體主要賦存于似斑狀花崗閃長巖頂部及其圍巖(二合屯組片巖)中，呈細脈浸染型。近地表礦體主要呈含輝鉬礦石英脈，賦存于淺變質巖中。鉬礦化受隱爆角礫巖筒及構造裂隙控制，礦化與蝕變具有明顯的分帶性，屬斑巖型鉬礦床。在礦區(qū)內圈出一個隱爆角礫巖筒，該隱爆角礫巖筒上大下小，呈喇叭狀，上部最寬處為900 m×750 m。礦體在空間上呈陀螺狀展布并包裹于該隱爆角礫巖筒內。

鉬礦區(qū)Ⅰ號礦段，鉬礦化主要為浸染狀和網(wǎng)脈狀兩種分布形式，浸染狀多分布于片巖內，網(wǎng)脈狀多沿片理裂隙充填而形成，礦化類型以網(wǎng)脈狀鉬礦化為主，浸染狀鉬礦化次之。Ⅰ-1號鉬礦體是大石河鉬礦內的主礦體，礦體賦存標高707～300 m，其資源儲量占已探明礦體總資源儲量的97.18%。礦體主要賦存于石英-絹云母化蝕變帶內，含礦圍巖主要為片巖，次為閃長巖和花崗巖。該帶控制長度為900 m，寬750 m，礦體走向70°～80°，傾角近水平。厚度100.76～377.47 m,平均厚222.423 m，厚度變化系數(shù)為36%。礦體連續(xù)性好，中心部位礦體厚大，且品位高，外側具有明顯的分枝現(xiàn)象，品位逐漸降低，特別是低品位礦均分布在礦體外側的石英脈的分枝中。礦體鉬品位一般為0.03%～3.48%，平均品位0.071%，變化較大，品位變化系數(shù)為184%。鉬礦體被后期侵入的閃長玢巖等細脈穿切破壞，但對礦體的破壞程度較弱，總體上仍保持礦體形態(tài)的完整性[17]。

1.2 技術經(jīng)濟參數(shù)

(1)工業(yè)指標

①邊界品位：0.03%；②最低工業(yè)品位：0.05%；③最低可采厚度：8 m；④夾石剔出厚度：8 m；⑤當品位較高而礦體厚度達不到可采厚度時，采用米·百分值(0.4 m·%)圈礦。

(2)單位礦石生產成本

①采礦成本：廢石剝離成本8.89元/t(24元/m3)；礦石開采成本9.23元/t(25元/m3)；②選礦成本：38.21元/t；③管理費：15.06元/t(含安全費用)；④銷售費：0.2元/t。

(3)產品價格(含鉬45%以上)

按(鉬精礦含鉬45%及以上)純金屬鉬價格：12、13、14、14.5、15、16、17、18、19萬元/t等鉬精礦價格進行測算。

(4)采礦損失貧化

采礦損失率：3%；采礦貧化率：3%。

(5)選礦回收率：93%。

2 露天采礦“最低開采品位指標”的計算方法

2.1 噸礦最大盈利能力法

在露天開采過程中，并不是“最低工業(yè)品位指標”越高，其產生的利潤最大，這和露天開采的特點(剝采比)有關。由于露天開采的礦巖總量是不變的，當其“最低開采品位指標”提高時，其可供開采的“礦石量”就會減少，“剝離量”就會增加，導致露天開采的“剝采比”隨之增大；反之，“最低開采品位指標”降低時，其可供開采的“礦石量”就會增大，“剝離量”就會減少，導致露天開采的“剝采比”也會降低。因此需要尋找一種最佳的方法，找到合理的“剝采比”值，使開采出來的礦石儲量，噸礦盈利能力最大。

該方法是在采礦的貧化率、損失率、選礦回收率和選礦成本、管理費、銷售費用及其他費用已經(jīng)基本確定的情況下，采用成本及價格法進行測算，使得開采噸礦價值最大的計算方法。并建議生產礦山采用實際指標；正在建設還未開采礦山采用礦山設計指標。

噸礦盈利能力計算公式：

M=C×(1-γ)×ε×ρ-b×f1-f2-X-G-N

(1)

式中：M為噸礦盈利能力(元/t)；C為工業(yè)儲量的平均品位(%)；γ為采礦礦石貧化率(3%)；ε為選礦回收率(93.0%)；ρ為價格(元/t)；b為剝采比(t/t)；f1為剝離費用(元/t)；f2為采礦費用(元/t)；X為選礦費用(元/t)；G為管理費(元/t)；N為銷售費用或其他費用(元/t)。

根據(jù)公式(1)，結合資源儲量估算按不同邊際品位統(tǒng)計的巖石量、礦石量和品位，并計算每個邊際品位下的剝采比，根據(jù)這些參數(shù)計算出噸礦盈利能力。為盡快完成投資回收，為企業(yè)尋找年最佳的盈利以吉林省大石河鉬礦數(shù)據(jù)進行說明(表1)。

從表1可看出，隨著產品銷售價格的升高，噸礦最大盈利能力的邊際品位也隨之提高，屬于正相關關系，因此并不是噸礦盈利能力隨著產品銷售價格提高，其邊際品位會有所降低，而是也隨之提高。在礦山生產過程中，該方法比較適合于產品價格波動時，對邊際品位(最低開采品位指標)的控制，特別適合需要償還貸款(或借款)的露天開采礦山或在國外投資的露天開采礦山。采用此方法時，應根據(jù)市場產品價格，隨時調整“最低開采品位指標”，可以有效快速地回收投資。

從表1及圖1可看出，按(45%)鉬精礦(純金屬)價格17萬元/t，對應的邊際品位是0.078%，噸礦盈利能力為66.55元，盈利能力最大，而其他邊際品位的噸礦最大盈利能力均小于邊際品位0.078%，因此可將邊際品位0.078%設定為“最低開采品位指標”。

圖1 產品價格在17萬元/t時的噸礦盈利能力曲線圖Fig.1 Profitability curve of per ton of ore when product price is 170，000 yuan/ton

該種方法是尋找“最佳開采品位指標”與“采礦成本”的最佳關系(采礦成本因剝采比的變化而變化)，也就是“最佳的開采品位指標”與“剝采比”的關系，從而找到“開采1 t礦石”產生的利潤(盈利)最大。從該礦的工業(yè)指標看，當邊界品位為0.03%，最低工業(yè)品位為0.05%。因此，當鉬精礦金屬價格在17萬元/t時，能夠最快完成投資回收的鉬的最低品位為0.078%。經(jīng)過測算，該礦在2.78 a內可完成投資回收；如果按礦山原設計指標開采，其投資回收期需要7.86 a。另外，需要對鉬品位0.03%～0.046%之間的低品位、以及0.046%～0.078%之間的礦石分別進行堆存，待投資全部回收后，對這些堆存的礦石再利用，從而保障礦產資源的利用率。

表1 噸礦盈利能力計算表

2.2 露天礦山總盈利能力最大法

該方法適合已經(jīng)完成建設投資回收或已經(jīng)還完貸款(借款)的露天開采礦山。礦山在沒有還款資金的壓力下，可以使企業(yè)在生產服務年限內總的盈利最大化。或者在礦山采用公式(1)方法開采結束后，再處理已開采出來堆存的礦石，在沒有采礦費用的前提下，處理這些品位0.046%～0.078%之間的礦石，企業(yè)的經(jīng)濟效益更佳。

企業(yè)總盈利能力計算公式：

F=M×Q

(2)

式中：F為項目總盈利能力(元)；M為噸礦盈利能力(元/t)；Q為可供開采的礦石總量(t)。

根據(jù)計算公式(2)，按不同邊際品位統(tǒng)計礦石量及噸礦盈利能力，計算出項目的總盈利額(表2)。表2沒有扣除應交納的各種稅費。

表2 礦山總盈利能力計算表

圖2 產品價格在17萬元/t時的礦山總盈利能力曲線圖Fig.2 Total profitability curve of mine when product price is 170,000 yuan/ton

從表2和圖2可看出，如果企業(yè)沒有貸款或負債，根據(jù)目前市場產品價格17萬元/t，礦區(qū)的“最低開采品位指標”可確定在0.046%。比原礦山工業(yè)指標的“最低工業(yè)品位指標”為0.05%要低，從而增加了資源儲量的利用率，也相應的延長了礦山生產服務年限。并且在“最低工業(yè)品位”0.05%時，礦山總盈利為788 874萬元，而在“最低開采品位”0.046%時，礦山總盈利為809 991萬元，也明顯高于工業(yè)指標中的“最低工業(yè)品位”時的盈利能力。通過以上計算說明，采用本方法計算出的露天開采“最低開采品位指標”最合理，總盈利能力最佳。

3 結語

通過對大石河鉬礦的露天開采資源儲量進行合理規(guī)劃開采，礦山的經(jīng)濟效益得到大幅度提升。由一座經(jīng)濟效益一般的礦山，變成了一座經(jīng)濟效益較佳的礦山。礦山可以更容易獲得融資和進行生產決策。這兩種方法聯(lián)合使用，在時間上，可以使資金成本極大地降低，從而使資金效益得到極大地提高。特別是采用噸礦最大盈利能力法開采完成后，再處理該方法中已開采出堆存的礦石，其經(jīng)濟效益更佳。露天礦山總盈利能力最大法，只適合沒有“貸款”和“借款”等資金壓力的露天開采礦山，采用這種方法規(guī)劃礦山開采，使礦山在開采服務年限內獲得的總利潤最大。另外，也提高了資源儲量的利用率。

露天礦山開采每噸礦石的“噸礦價值”盈利能力最大，或者礦山在生產服務年限內的盈利最大化兩種情況下，計算露天采礦“最低開采品位指標”的方法是有條件的，不是一成不變的，要根據(jù)礦山的具體情況確定。筆者推薦的方法尚存在不足之處：

(1)選礦回收率未考慮礦石品位的變化對選礦回收率的影響。

(2)計算的利潤數(shù)據(jù)，沒有扣除應交納的各種稅費。

(3)經(jīng)濟數(shù)據(jù)及計算結果只適合舉例的礦山，不一定適合其他礦山(其盈利能力計算結果與礦石總量、品位及價格有關)，不同礦山需根據(jù)各自的具體情況進行重新計算。

(4)對于正在評估和正在設計(在辦理采礦證前)的礦山，最好采用工業(yè)指標多方案論證對比，找到最佳的工業(yè)指標方案。

(5)本文的計算方法是根據(jù)筆者多年的礦山設計、礦山地質工作經(jīng)驗總結得到的,并參考了近幾年比較有特色的工業(yè)指標：紫金集團李壩—趙溝金礦工業(yè)指標、中金集團陽山金礦工業(yè)指標、中金集團烏奴格吐山銅鉬礦工業(yè)指標、中金集團剛果布索瑞米銅礦工業(yè)指標、河南雷門溝鉬礦工業(yè)指標、吉林省季德鉬礦工業(yè)指標以及吉林省大石河鉬礦工業(yè)指標等。