基于統(tǒng)計(jì)學(xué)方法制定金屬礦床工業(yè)指標(biāo)的探討

蘆大超

摘要：金屬礦床工業(yè)指標(biāo)的確定直接影響所圈定礦體的形態(tài)、采礦方法的選擇、采礦損失率和礦石貧化率，間接影響選礦回收率，最終影響開(kāi)發(fā)整個(gè)礦床的經(jīng)濟(jì)效益。以李壩金礦床為例，介紹了該礦床的邊界品位、塊段最低工業(yè)品位、礦區(qū)最低工業(yè)品位、最小可采厚度和夾石剔除厚度等工業(yè)指標(biāo)的制定過(guò)程，并指出隨著企業(yè)內(nèi)部條件和外部環(huán)境的變化，工業(yè)指標(biāo)應(yīng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)，可以修訂和優(yōu)化原有工業(yè)指標(biāo)，應(yīng)重視和推廣應(yīng)用地質(zhì)模型的建立，考慮工業(yè)指標(biāo)變化對(duì)礦體連續(xù)性的影響，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法估算資源儲(chǔ)量，并根據(jù)市場(chǎng)變化實(shí)行資源儲(chǔ)量和工業(yè)指標(biāo)的動(dòng)態(tài)管理。

關(guān)鍵詞：金屬礦床;工業(yè)指標(biāo);統(tǒng)計(jì)學(xué);礦體模型;經(jīng)濟(jì)效益;李壩金礦床

中圖分類(lèi)號(hào)：TD11 P618.51 文章編號(hào)：1001-1277（2020）08-0031-07

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Adoi：10.11792/hj20200805

引 言

金屬礦床工業(yè)指標(biāo)是指在一定時(shí)期的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，對(duì)礦床質(zhì)量和開(kāi)采技術(shù)條件方面提出的指標(biāo)，是圈定礦體、估算資源量的依據(jù)，通常包括一般工業(yè)指標(biāo)和論證制定的工業(yè)指標(biāo)[1]。工業(yè)指標(biāo)與礦山企業(yè)采、選、冶和加工技術(shù)水平有著密切的函數(shù)關(guān)系，同時(shí)又受到資源需求程度和經(jīng)濟(jì)政策的制約。

工業(yè)指標(biāo)確定的合理性體現(xiàn)在圈定礦體方面，是計(jì)算資源儲(chǔ)量和確定礦山規(guī)模的依據(jù)，是正確估算和評(píng)價(jià)礦床資源儲(chǔ)量的標(biāo)準(zhǔn)和基礎(chǔ)。工業(yè)指標(biāo)的高低取決于礦床地質(zhì)構(gòu)造和礦體特征，國(guó)家對(duì)礦產(chǎn)資源的方針、政策，以及礦石采、選、冶技術(shù)水平。工業(yè)指標(biāo)直接影響所圈定礦體的形態(tài)大小、復(fù)雜程度、資源儲(chǔ)量，而且還影響礦床開(kāi)采范圍、生產(chǎn)規(guī)模、采礦方法、選礦工藝、采礦損失率和礦石貧化率等，進(jìn)而影響礦山生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)效益[2]，以及礦產(chǎn)資源的回收利用程度和礦山服務(wù)年限等。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)采用的工業(yè)指標(biāo)，按內(nèi)容大致可分為兩大類(lèi)：傳統(tǒng)指標(biāo)體系和地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)指標(biāo)體系。采用統(tǒng)計(jì)學(xué)法制定工業(yè)指標(biāo)，可以形成幾十套方案（傳統(tǒng)指標(biāo)體系最多3套方案），從中找出最佳方案，從而制定最佳和最合理的工業(yè)指標(biāo)。

隨著近年來(lái)采、選、冶技術(shù)水平的提高，礦產(chǎn)品價(jià)格的上漲及開(kāi)采成本的降低，原有傳統(tǒng)工業(yè)指標(biāo)已不能滿足提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的要求。筆者根據(jù)36年黃金礦山設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，以李壩金礦床為例，闡述了工業(yè)指標(biāo)的制定過(guò)程，為礦山的資源開(kāi)發(fā)及生產(chǎn)提供可靠保障。

1 主要礦段地質(zhì)特征

李壩金礦床為禮岷金礦帶東部的大型金礦床。目前，該礦床共劃分為2個(gè)礦段：李壩礦段和趙溝礦段。

李壩礦段東西長(zhǎng)約2 880 m，南北寬約2 200 m，面積3.43 km2。礦體總體呈110°展布，其分布具有明顯的群（帶）特征，可劃分為2條礦化帶。其中，礦段南部以5號(hào)礦體為主，發(fā)育由許多小礦體組成的礦帶，稱(chēng)之為5號(hào)礦帶;礦段北部以6號(hào)礦體為主，發(fā)育由許多小礦體組成的礦帶，稱(chēng)之為6號(hào)礦帶。5號(hào)礦帶西起40勘探線，東至140勘探線，長(zhǎng)約1 000 m，寬約800 m，面積約0.80 km2，其在空間上總體沿徐家臺(tái)背斜及核部斷裂F12展布，受F12斷裂控制，產(chǎn)狀和斷裂基本一致。6號(hào)礦帶西起143勘探線，東至64勘探線，東西長(zhǎng)約2 200 m，寬約1 500 m，面積為2.63 km2，其在空間上總體沿馬溝背斜及斷裂展布，受斷裂控制，產(chǎn)狀和斷裂基本一致，總體走向110°。目前為止，6號(hào)礦帶共圈出礦體67條，其中規(guī)模較大的礦體有18條。

趙溝礦段距李壩礦段北約2 km，東西長(zhǎng)約1 200 m，南北寬約800 m，面積0.96 km2。其中，主礦化帶寬約100 m，總體呈近東西向展布，礦化帶部位分布集中，產(chǎn)出空間主要受東西向斷裂F29控制，礦體平行產(chǎn)出，其產(chǎn)狀與控礦斷裂一致。礦體產(chǎn)出位置也是花崗斑巖脈集中分布部位。

2 礦區(qū)資源儲(chǔ)量試算

2.1 試算方法及開(kāi)采技術(shù)指標(biāo)

本次礦床工業(yè)指標(biāo)資源儲(chǔ)量試算采用Micromine軟件，計(jì)算方法為距離反比加權(quán)法。

根據(jù)礦床規(guī)模、開(kāi)采技術(shù)條件，以及采礦方法、采礦設(shè)備等確定礦床開(kāi)采技術(shù)指標(biāo)。由于該礦床圍巖及夾石破碎，通過(guò)與陜西鎮(zhèn)安金礦床、廣西宏益金礦床（均產(chǎn)出含砷、含碳微細(xì)粒金難采、難選礦石）對(duì)比，這些礦床的類(lèi)型較為相似，夾石剔除厚度采用2.0 m時(shí)很難留住夾石，因此夾石剔除厚度采用4.0 m?？紤]該礦床開(kāi)采技術(shù)條件差，礦石、圍巖、夾石破碎，參考相似礦山，本次工業(yè)指標(biāo)試算采用的開(kāi)采技術(shù)指標(biāo)為：

1）礦石可開(kāi)采厚度≥1.0 m。

2）夾石剔除厚度≥4.0 m。

3）當(dāng)厚度小于礦體最小可采厚度時(shí)，按m·g/t值衡量。

2.2 數(shù)據(jù)錄入及檢查

采用Micromine軟件進(jìn)行礦體邊界的圈定和資源儲(chǔ)量估算，需要3類(lèi)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：工程坐標(biāo)文件、工程測(cè)斜文件和樣品分析結(jié)果。

原始數(shù)據(jù)輸入Micromine軟件后，經(jīng)過(guò)“針對(duì)工程的數(shù)據(jù)校驗(yàn)”“最大值、最小值檢查”和“在三維視圖中對(duì)勘查工程的數(shù)據(jù)校驗(yàn)”，在進(jìn)行地質(zhì)體及礦體圈定過(guò)程中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并及時(shí)修正，保證了在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)抄、轉(zhuǎn)換和導(dǎo)入過(guò)程中對(duì)錯(cuò)誤及時(shí)更正。

2.3 地質(zhì)解釋

根據(jù)剖面端點(diǎn)坐標(biāo)、剖面視域范圍，由人工按試算工業(yè)指標(biāo)圈定礦體（見(jiàn)圖1）。在此基礎(chǔ)上，圈定、連接、標(biāo)注各地質(zhì)要素（如地層界線、巖體界線、地層或巖體代號(hào)、斷裂、礦體邊界等）。

2.4 建立線框模型

在Micromine軟件三維視圖環(huán)境中調(diào)入各剖面圈定的地質(zhì)體界線、礦體界線，建立三維地質(zhì)實(shí)體或礦體實(shí)體（見(jiàn)圖2）。

2.5 方案及結(jié)果

本次資源儲(chǔ)量試算分別采用邊界品位0.5 g/t、0.8 g/t、1.0 g/t對(duì)礦體進(jìn)行圈定，分別建立了三維礦體模型，并進(jìn)行了38個(gè)方案的資源儲(chǔ)量統(tǒng)計(jì)[3]，其中工業(yè)指標(biāo)較佳的15個(gè)試算方案的資源儲(chǔ)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。

2.6 方案對(duì)比

針對(duì)采用邊界品位0.5 g/t、0.8 g/t、1.0 g/t圈定礦體完整性進(jìn)行分析，分別對(duì)李壩礦段7勘探線、趙溝礦段87勘探線剖面礦體進(jìn)行了圈連（見(jiàn)圖3、圖4）。

從圖3可以看出：李壩礦段邊界品位0.5 g/t方案礦體完整性最好，其次是邊界品位0.8 g/t方案，邊界品位1.0 g/t方案礦體完整性相對(duì)較差，整體表現(xiàn)為礦體變窄，條數(shù)變多。從圖4可以看出：趙溝礦段邊界品位0.5 g/t、0.8 g/t、1.0 g/t方案礦體連續(xù)性、完整性相同，只是礦體局部變窄。

3 預(yù)計(jì)采用的采、選工藝

3.1 礦山生產(chǎn)規(guī)模、工作制度

綜合考慮礦山開(kāi)采技術(shù)條件、資源儲(chǔ)量、合理服務(wù)年限等，確定礦山總生產(chǎn)能力為135萬(wàn)t/a（4 500 t/d）。其中，李壩礦段75萬(wàn)t/a（2 500 t/d），趙溝礦段60萬(wàn)t/a（2 000 t/d）。

3.2 采礦工藝及方法

該礦床出露地表的氧化礦體已經(jīng)基本開(kāi)采完畢。地表出現(xiàn)很多露天采坑，礦區(qū)山體坡度較陡，已不適合露天開(kāi)采。因此，推薦礦床開(kāi)采方式為地下開(kāi)采。

依據(jù)礦體形態(tài)、賦存特征、圍巖性質(zhì)、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)等條件，確定開(kāi)拓系統(tǒng)為平硐+豎井。

根據(jù)礦體賦存特征及開(kāi)采技術(shù)條件，由于圍巖不穩(wěn)定，推薦厚度大于4 m的礦體采用分段崩落充填采礦法進(jìn)行開(kāi)采，厚度小于4 m的礦體采用分層崩落充填采礦法進(jìn)行開(kāi)采。

3.3 選礦工藝

根據(jù)選礦試驗(yàn)，該礦床礦石加工技術(shù)性能屬難選冶礦石，常規(guī)的選礦方法對(duì)有價(jià)元素回收率低，而推薦的選礦工藝流程中對(duì)煙氣（含有砷、硫）未處理，直接外排會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)乜諝庠斐蓢?yán)重污染。因此，煙氣需要進(jìn)行環(huán)保處理后外排。選礦流程：原礦→磨礦→浮選→精礦二段焙燒→再磨→氰化炭吸附→解吸電解→冶煉→獲得合質(zhì)金;精礦焙燒后的煙氣→收塵→收砷→制酸。

4 工業(yè)指標(biāo)試算方案比較

4.1 礦山建設(shè)投資

根據(jù)礦山建設(shè)條件及生產(chǎn)工藝，按4 500 t/d（135萬(wàn)t/a）規(guī)模建設(shè)，估算基本建設(shè)投資為90 000萬(wàn)元，投資包括李壩礦段及趙溝礦段采礦、選礦廠、冶煉廠、氰化廠、尾礦庫(kù)、征地、水、電等附屬設(shè)施投資，流動(dòng)資金10 000萬(wàn)元。項(xiàng)目總投資100 000萬(wàn)元。

4.2 成本及費(fèi)用

根據(jù)礦山生產(chǎn)技術(shù)條件，結(jié)合礦山實(shí)際生產(chǎn)成本，估算成本及費(fèi)用見(jiàn)表2。

4.3 產(chǎn)品價(jià)格

考慮市場(chǎng)趨勢(shì)及充分回收資源，按近年價(jià)格制定工業(yè)指標(biāo)，其產(chǎn)品按350元/g進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。

4.4 試算方案對(duì)比

根據(jù)礦山擬定的建設(shè)規(guī)模，以及采、選、冶生產(chǎn)工藝、技術(shù)參數(shù)、生產(chǎn)成本、產(chǎn)品價(jià)格等指標(biāo)，為了獲得最佳工業(yè)指標(biāo)方案，對(duì)各方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，通過(guò)尋找最佳經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)而確定最佳工業(yè)指標(biāo)。

本次工業(yè)指標(biāo)對(duì)38個(gè)方案中的36個(gè)方案進(jìn)行了綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，并從邊界品位0.5 g/t、0.8 g/t、1.0 g/t 3個(gè)方案分別提取了3個(gè)最好方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表3。

方案對(duì)比結(jié)果顯示，方案8經(jīng)濟(jì)效益最佳，其利潤(rùn)及財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值均高于其他方案，其次為方案7、方案9。

4.5 最低工業(yè)品位校核

為了更準(zhǔn)確地制定礦床工業(yè)指標(biāo)，采用技術(shù)經(jīng)濟(jì)法對(duì)該礦床試算的工業(yè)指標(biāo)進(jìn)行校核。主要確定合理的礦床邊界品位，以及盈虧平衡時(shí)的地質(zhì)資源塊段品位和可回收投資的礦床最低工業(yè)品位。

4.5.1 邊界品位的確定

1）邊界品位范圍。對(duì)于礦床邊界品位范圍，本次工業(yè)指標(biāo)的制定對(duì)李壩礦段0～3.0 g/t的2 408件樣品及趙溝礦段0～3.0 g/t的592件樣品進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)

2）邊界品位。除按上述方法確定邊界品位范圍外，還應(yīng)按拋棄尾礦品位的2～3倍，并參考開(kāi)采技術(shù)條件來(lái)最終確定。該礦在選礦試驗(yàn)中，其尾礦拋棄的金品位為0.397 g/t。但是，由于選礦試驗(yàn)中的入選金品位（4.02 g/t）高于該礦床平均品位，代表性不強(qiáng)。該礦床平均金品位約3.0 g/t，按礦石貧化率為20 %計(jì)算，入選金品位2.4 g/t，其拋棄的尾礦品位應(yīng)為0.24～0.25 g/t。

因此，本礦床的邊界品位范圍為0.5～1.0 g/t，但考慮礦床開(kāi)采的礦石貧化率較高（絕大部分為20 %），以及選礦難度較大，回收率不高，因此取礦床邊界品位范圍的上限，本礦床工業(yè)指標(biāo)邊界品位確定為≥1.0 g/t。

4.5.2 盈虧平衡品位

為了確定塊段品位能否盈虧平衡或盈利，采用技術(shù)經(jīng)濟(jì)的價(jià)格法來(lái)校核塊段的最低工業(yè)品位[4]，其塊段的最低工業(yè)品位按式（1）計(jì)算：

a塊≥C（1-γ）αρ（1-A）（1）

式中：a塊為塊段最低工業(yè)品位（g/t）;C為礦石分?jǐn)側(cè)砍杀?，?39.29元/t;A為資源稅（萬(wàn)元），為銷(xiāo)售額的3 %;γ為平均礦石貧化率，為20 %;α為綜合回收率，取78.59 %;ρ為產(chǎn)品價(jià)格，取350元/g。

經(jīng)計(jì)算，塊段盈虧平衡品位為1.60 g/t。

計(jì)算出的塊段盈虧平衡品位與表3中的最佳經(jīng)濟(jì)效益方案的塊段品位值基本吻合。如果不吻合，根據(jù)工業(yè)指標(biāo)方案對(duì)比最佳方案、礦體連續(xù)性及礦體賦存狀態(tài)，可以適當(dāng)調(diào)整塊段最低工業(yè)品位指標(biāo)。

4.5.3 最低工業(yè)品位

為了保證該礦的盈利能力，并能夠?qū)ν顿Y進(jìn)行返本付息，需要確定最低工業(yè)品位，以達(dá)到建設(shè)項(xiàng)目投資能夠全部回收的目的。因此，建議采用技術(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)格法來(lái)確定最低工業(yè)品位，確保礦區(qū)投資得到有效回收。

最低工業(yè)品位計(jì)算公式如下：

式中：a為單工程最低工業(yè)品位（g/t）;F為分?jǐn)偨ㄔO(shè)投資，取83.33元/t（分?jǐn)偨ㄔO(shè)投資按8年還完計(jì)算）。

經(jīng)計(jì)算，最低工業(yè)品位達(dá)到2.00 g/t及以上，就能全部收回建設(shè)投資。

5 最終推薦的工業(yè)指標(biāo)

依據(jù)礦體特征、圍巖特性、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件及礦體規(guī)模等，并通過(guò)以上各工業(yè)指標(biāo)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比及校核，確定該礦床采用地下開(kāi)采，推薦李壩礦段、趙溝礦段工業(yè)指標(biāo)如下：

1）礦石質(zhì)量條件。

①邊界品位≥1.00 g/t。

②塊段最低工業(yè)品位≥1.60 g/t。

③礦區(qū)最低工業(yè)品位≥2.00 g/t。

2）礦床開(kāi)采技術(shù)條件。

①礦體可開(kāi)采厚度≥1.0 m。

②夾石剔除厚度≥4.0 m。

③當(dāng)厚度小于礦體最小可采厚度時(shí)，按1.60 m·g/t 值衡量。

6 需要說(shuō)明的問(wèn)題

1）各個(gè)金屬礦床工業(yè)指標(biāo)的制定影響因素和側(cè)重點(diǎn)不同，有些礦床工業(yè)指標(biāo)還需要對(duì)一些主要影響因素進(jìn)行論證和對(duì)比。主要包括以下幾個(gè)方面：采礦因素，開(kāi)采方式、開(kāi)拓運(yùn)輸方案、采礦方法、開(kāi)采難度;選礦因素，礦石選礦難度、選礦方法、選礦流程、產(chǎn)品方案等;經(jīng)濟(jì)因素，產(chǎn)品方案、產(chǎn)品價(jià)格、產(chǎn)品運(yùn)輸距離、資金（投資）使用方案（貸款方案、自籌方案）等;其他因素，供電方案、供水方案、運(yùn)輸方案、廠址方案、環(huán)保要求、安全要求等。這些因素均是影響制定工業(yè)指標(biāo)的主要因素[5]。

2）推薦的工業(yè)指標(biāo)為該礦床最佳方案指標(biāo)。此外，在經(jīng)濟(jì)允許的情況下，為了礦體的完整性，可適當(dāng)降低礦床的塊段工業(yè)品位指標(biāo)。

3）工業(yè)指標(biāo)應(yīng)及時(shí)調(diào)整。產(chǎn)品價(jià)格發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)情況及生產(chǎn)實(shí)際情況，對(duì)工業(yè)指標(biāo)進(jìn)行重新核定。

7 結(jié) 語(yǔ)

以李壩金礦床為例，進(jìn)行礦床工業(yè)指標(biāo)的制定，詳細(xì)介紹了礦床邊界品位及塊段、礦床最低工業(yè)品位的確定方法，說(shuō)明了采用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法比傳統(tǒng)方法（投影法、斷面法等）提供的資源儲(chǔ)量試算方案多。一般情況下采用傳統(tǒng)法提供的指標(biāo)試算方案不超過(guò)3個(gè)（每做1個(gè)資源儲(chǔ)量估算方案的耗時(shí)較長(zhǎng)），找到指標(biāo)最佳方案的可能性較低;而采用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，提供的資源儲(chǔ)量試算方案非常多，通過(guò)對(duì)地質(zhì)資源儲(chǔ)量估算的各個(gè)方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)和對(duì)比，能夠找到礦床最佳或最合理的工業(yè)指標(biāo)方案。因此，采用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法與技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)相結(jié)合制定礦床工業(yè)指標(biāo)，是未來(lái)制定礦床工業(yè)指標(biāo)的趨勢(shì)。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1] 中華人民共和國(guó)自然資源部.礦床工業(yè)指標(biāo)論證技術(shù)要求：DZ/T 0339—2020[S].北京：地質(zhì)出版社，2020.

[2] 姬琦，張世濤，馮明剛，等.關(guān)于價(jià)格法確定錫礦礦床工業(yè)指標(biāo)的探討[J].有色金屬設(shè)計(jì)，2008，35（2）：1-6.

[3] 尚曉明，王李管.地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)在某銅礦儲(chǔ)量計(jì)算中的應(yīng)用[J].中國(guó)鉬業(yè)，2007，31（6）：12-16.

[4] 李續(xù)，盧大超.多金屬礦床工業(yè)指標(biāo)的制定—以中國(guó)北方某特大型銅鉬礦床為例[J].世界地質(zhì)，2009，28（1）：134-138.

[5] 郭淑芳，李景春.市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制下影響礦石邊界品位的主要因素[J].有色金屬工程，2003，55（3）：153-154.