紫金山低品位銅資源全面利用精細(xì)采礦技術(shù)研究

付 毅，李和平，陳鵬輝

（紫金礦業(yè)集團(tuán)股份公司，福建 廈門 361101）

低品位礦床就是礦體內(nèi)有用金屬含量較低，利用傳統(tǒng)開采技術(shù)和加工技術(shù)一般難于獲得預(yù)期效益，隨著地球資源的日趨緊張，利用低品位資源成為技術(shù)研發(fā)極為關(guān)切的問題。近年來各資源企業(yè)通過加大生產(chǎn)規(guī)模、大力降低采剝（掘）比和各項(xiàng)材料消耗、降低礦石貧化率和減少礦石運(yùn)輸及選礦費(fèi)用等降低采礦成本來加大低品位資源利用率[1-4]。福建紫金山金銅礦根據(jù)自身礦巖實(shí)際，創(chuàng)新采用降低邊界品位、精準(zhǔn)品位分布、混爆分裝分運(yùn)、堆浸與浮選相結(jié)合，形成了一套全新的低品位銅資源利用方法，經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。

1 邊界品位與資源量關(guān)系研究

礦山資源量與邊界品位存在緊密關(guān)系，通常情況下，降低邊界品位賦存資源量增加。

紫金山為大型低品位斑巖型銅金礦床。為了最大限度利用資源，項(xiàng)目研究將露采最低工業(yè)品位確定在0.15%，與國家相關(guān)規(guī)范所推薦的0.2%為邊界品位、最低工業(yè)品位0.4%相比可增加70萬噸銅金屬。

2 低品位資源高效利用總體方案

2.1 總體利用方案

（1）在礦山設(shè)計工業(yè)指標(biāo)（銅礦邊界品位0.25%，最低工業(yè)品位0.40%）基礎(chǔ)上，根據(jù)紫金山銅礦體分布特征及盈虧平衡分析，將二次圈礦礦石利用邊界品位降低至0.15%，在此基礎(chǔ)上按不同礦石類型及品級進(jìn)行礦體二次圈礦，圈出礦石和廢石及不同品位等級的礦石界線。

（2）采礦作業(yè)按照二次圈礦地質(zhì)模型，以最低的采礦成本，采用分采分爆、混爆分裝、分裝分運(yùn)等工序，將不同品級的礦石、含礦廢石、廢石運(yùn)至不同的溜井或廢石堆場。

（3）純廢石和含礦廢石進(jìn)入廢石堆場，進(jìn)行自然堆存、天然堆浸，通過集水池用濕法工藝回收銅。

（4）低于0.25%低品位礦石破碎后進(jìn)入濕法堆浸廠系統(tǒng)采用生物提銅濕法技術(shù)，生產(chǎn)99.99%陰極銅。

（5）高于0.25%屬高品位銅礦石采用“分步優(yōu)先浮銅再選硫”的浮選工藝，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的銅精礦和硫精礦。

2.2 最低工業(yè)品位的確定

通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價確定最低利用邊界品位。

G1 取低利用銅邊界品位；%。

C1 單位礦石地、采、冶直接成本；元/t。

ρ1 濕法回收率：65%。

P1 銅濕法產(chǎn)品計價：元/t。

2.3 濕法與選礦分界品位確定

根據(jù)濕法、選礦作業(yè)回收率和成本差異確定分界品位。

G2 浸選作業(yè)分界品位。

C2 單位礦石地、采、選直接成本；元/t。

ρ2 浮選回收率：90%。

P2 銅精礦產(chǎn)品價格：元/t。

2.4 采場采出品位估計

根據(jù)礦體產(chǎn)狀、臺階高度、礦體平均品位、圍巖品位確定采場臺階出礦品位為：

C2 ：二次圈定礦體平均品位。

CW： 圍巖品位 ；%。

H： 臺階高度；m。

θ：巖礦石安息角(°)。

L2：二次圈定礦體水平厚度(m)。

研究表明，當(dāng)炮孔傾向與開拓方向基本一致時，出礦品位、貧化率、損失率和出礦量等指標(biāo)均與炮孔傾角無關(guān)，而與一次圈定礦體平均品位、水平厚度、礦體傾角、臺階高度、圍巖品位、邊際品位、開拓方向與礦體走向間夾角、巖礦石安息角8 項(xiàng)參數(shù)相關(guān)，其中出礦量還與一次圈定地質(zhì)礦量相關(guān)。

3 低品位資源利用地質(zhì)數(shù)據(jù)庫建立

3.1 單爆堆二次圈礦

炮孔巖粉樣化驗(yàn)結(jié)果出來后，地質(zhì)人員通過Minis系統(tǒng)獲取炮孔的品位數(shù)據(jù)，整理孔口表、化驗(yàn)表、測斜表并導(dǎo)入到SURPAC軟件中，利用SURPAC系統(tǒng)的二次開發(fā)模塊，進(jìn)行單爆堆的二次圈礦。二次圈礦結(jié)果包含該爆堆的爆堆編號、爆破日期、爆破方量、爆破單位、金/銅品位數(shù)據(jù)、金/銅礦量數(shù)據(jù)以及礦巖屬性信息和邊界控制點(diǎn)三維坐標(biāo)等信息，相關(guān)信息均保存于地測采三維協(xié)同平臺數(shù)據(jù)庫。

3.2 不同等級品位標(biāo)記

根據(jù)炮孔品位數(shù)據(jù)，將礦巖劃分為7種不同類型，分別用不同的代號和顏色旗幟進(jìn)行區(qū)分。特殊情況下，采用兩種類型旗幟聯(lián)合捆綁標(biāo)識，如含金低銅，采用黃色和紅色雙色旗幟捆扎標(biāo)識。

3.3 現(xiàn)場礦巖劃分

根據(jù)爆堆二次圈礦礦巖劃分界線，結(jié)合測量人員提供的炮孔實(shí)測圖，利用測量儀器RTK定好相關(guān)基準(zhǔn)點(diǎn)，輔助現(xiàn)場進(jìn)行放樣標(biāo)識，取樣人員根據(jù)標(biāo)識利用不用顏色的旗幟進(jìn)行劃分。

現(xiàn)場礦巖劃分的準(zhǔn)確性直接影響著采礦的貧化損失率，面對現(xiàn)場礦巖劃分難的局面，地質(zhì)技術(shù)員開展了一系列工作，要求地質(zhì)人員對爆堆礦巖界線復(fù)雜部位、可疑部位和異常部位及時進(jìn)行跟蹤驗(yàn)證，必要時對爆堆進(jìn)行驗(yàn)證取樣，并依據(jù)化驗(yàn)結(jié)果修正礦巖界線，以指導(dǎo)出礦，提高資源利用率。

3.4 生產(chǎn)地質(zhì)模型更新

基于地測采三維協(xié)同平臺，地質(zhì)人員將單日爆破的所有炮孔數(shù)據(jù)整理成孔口表、化驗(yàn)表、測斜表并導(dǎo)入平臺數(shù)據(jù)庫，通過SURPAC系統(tǒng)二次開發(fā)模塊對工作目錄下所有爆堆一次性處理，對勘查模型進(jìn)行估值并賦礦巖類型，實(shí)現(xiàn)了從勘查模型到生產(chǎn)模型的升級，應(yīng)用于礦山短期計劃的編制及繪制現(xiàn)狀面品位分布圖，每日更新一次生產(chǎn)模型。

3.5 SURPAC與卡調(diào)系統(tǒng)的結(jié)合

地質(zhì)人員完成當(dāng)日爆堆二次圈礦后，將所形成的各個爆堆礦巖多邊形線文件導(dǎo)入卡調(diào)系統(tǒng)，卡調(diào)系統(tǒng)自動讀取礦巖多邊形線文件相關(guān)內(nèi)容，包括礦石量、品位、金屬量、廢石方量、工程公司、三維坐標(biāo)等信息，為現(xiàn)場生產(chǎn)作業(yè)安排提供基礎(chǔ)資料。

生產(chǎn)人員根據(jù)所導(dǎo)入的爆堆信息，按生產(chǎn)需求通過卡調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行作業(yè)安排，并實(shí)時監(jiān)控作業(yè)情況，隨時調(diào)整作業(yè)安排，并匯總統(tǒng)計出礦量、排渣量等數(shù)據(jù)，及時更新爆堆剩余礦量、廢石量等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)爆堆資源的動態(tài)管理、精細(xì)化利用資源。

4 低品位資源高效利用采礦方案

4.1 關(guān)鍵技術(shù)要求

中低品位礦石采用混爆作業(yè)，依據(jù)大量現(xiàn)場資料，建立爆破后爆堆品位移動規(guī)律，從而在鏟裝前利用不同顏色旗幟對0.15%~0.25%和0.25%以上不同品位區(qū)間進(jìn)行標(biāo)定，對中低高品位進(jìn)行分鏟分裝作業(yè)，不同品位的礦石根據(jù)要求進(jìn)入不同的去向。要按不同品級和配礦要求的在指定地點(diǎn)分別進(jìn)行卸礦。采場設(shè)置低品位專用溜井，低品位礦石經(jīng)采場運(yùn)至溜井，經(jīng)平硐電機(jī)車轉(zhuǎn)運(yùn)至地表破碎站，達(dá)到合格塊度后運(yùn)至堆場，進(jìn)行堆浸浸銅作業(yè)。

4.2 穿爆過程管理

穿爆管理人員根據(jù)最新品位現(xiàn)狀圖和臺階品位分布圖，結(jié)合礦體空間分布規(guī)律，在計劃推進(jìn)區(qū)域全部為礦石或廢石的區(qū)域?qū)嵤┓执┓直?，礦巖分布復(fù)雜等不具備分穿分爆的區(qū)域?qū)嵤┗齑┗毂?。廢石區(qū)域孔距、排距分別為6m、5m，礦石區(qū)域孔距、排距分別為5.5m、4.5m，礦石堅硬、裂隙發(fā)育難爆區(qū)域孔距、排距分別為4.8m、3.8m。對于不具備分穿分爆的區(qū)域孔距、排距按照5.5m、4.5m實(shí)施混穿混爆，以較少礦石大塊率。

4.3 鏟裝運(yùn)輸過程管理

露采場0.15%~0.25%的低品位礦石去向主要有濕法溜井，高品位銅礦搭配供礦溜井。爆堆爆破后，地質(zhì)人員將該爆堆str文件導(dǎo)入卡調(diào)爆堆管理數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)自動讀取礦量、品位、所屬工程公司、方位和爆破日期等信息。管理人員在卡調(diào)爆堆管理系統(tǒng)通過篩選相關(guān)條件，可以快速掌握當(dāng)前采場工程公司低品位礦石備礦情況。取樣人員對新爆堆現(xiàn)場插旗，即用不同顏色彩旗區(qū)分高低品位礦石，從而標(biāo)定礦巖分布。生產(chǎn)科片區(qū)管理每班現(xiàn)場復(fù)核，確定爆堆可否作業(yè)狀態(tài)，并在卡調(diào)爆堆數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行狀態(tài)設(shè)定，同時根據(jù)礦巖分布和爆堆環(huán)境確定爆堆中高低品位礦石的開采方向，以便安排生產(chǎn)。

4.4 卡調(diào)系統(tǒng)管控系統(tǒng)應(yīng)用

4.4.1 生產(chǎn)安排制定

根據(jù)生產(chǎn)月度計劃礦量及品位要求，制定相應(yīng)的月度調(diào)礦計劃?，F(xiàn)場管理班組根據(jù)選廠生產(chǎn)情況、品位調(diào)控要求，結(jié)合溜井井存和卡調(diào)爆堆管理系統(tǒng)提供的實(shí)時生產(chǎn)備礦，按照運(yùn)距就近原則制定具體的生產(chǎn)安排，將高低品位的礦石進(jìn)行配礦，運(yùn)送至不同溜井，確保選廠礦量、品位滿足月計劃要求。

4.4.2 調(diào)度指令實(shí)施

（1）調(diào)度指令包括鏟裝設(shè)備型號、編號、鏟裝方向和順序、大塊排棄要求、礦石去向、運(yùn)輸線路等內(nèi)容。

（2）卡調(diào)系統(tǒng)管理人員將生產(chǎn)調(diào)度指令錄入卡調(diào)系統(tǒng)，挖機(jī)操作人員按步驟登錄卡調(diào)終端，接收并核對調(diào)度指令無誤后，即開始作業(yè)。

5 現(xiàn)場工業(yè)應(yīng)用結(jié)果

選取2020年1月為例，該月銅礦二次圈定礦石量187.12萬噸，平均品位0.361%，其中品位<0.25%礦石量為39.65萬噸，平均品位0.200%，占比21.19%，全部運(yùn)往銅礦濕法廠噴淋入堆處理，處理礦石量為44.65萬噸，因濕法噴淋入堆處理是周期性的，分別有3個月、6個月和12個月周期，當(dāng)月礦產(chǎn)陰極銅959.609噸，其余礦石則分別運(yùn)往銅礦二選廠和銅礦三選廠進(jìn)行浮選處理，合計處理礦石量190.47萬噸，平均品位0.346%，有效利用了低品位礦石資源，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。

目前銅礦濕法廠的平均入選品位0.21%～0.23%，銅礦浮選廠平均入選品位0.40%～0.43%， 2020年累計露采銅礦累計貧化率3.41%、損失率1.62%；銅礦浮選廠回收率從85%提升至90%，選銅尾礦品位從0.07%降至0.044%；銅礦濕法廠優(yōu)化噴淋制度，降低入堆礦石粒度，入堆品位從0.35%降至0.22%，回收率維持在65%，堆場尾渣品位從0.12%降至0.080%。

6 結(jié)論

紫金山現(xiàn)有低品位礦石約占保有資源量的30%。在礦巖分界十分復(fù)雜的情況下，分別開展了分穿分爆、混穿混爆、炮孔代表性取樣、炮孔RTK輔助插值、地質(zhì)模型自動更新、SURPAC與卡調(diào)系統(tǒng)聯(lián)合開發(fā)等項(xiàng)目，不斷強(qiáng)化低品位礦石的精細(xì)化管理。依托技術(shù)創(chuàng)新和高效管理，低品位礦石源源不斷地高效采出，給企業(yè)和社會帶來了巨大效益。該項(xiàng)技術(shù)通過地、采、選冶利用聯(lián)合攻關(guān)，綜合實(shí)現(xiàn)了低品位資源低成本利用，高效益開發(fā)。在國內(nèi)外實(shí)現(xiàn)了邊界品位最低、開采品位最低、技術(shù)路線最為先進(jìn)的效果。其中采礦混爆分裝分運(yùn)方法及低成本采礦為低品位資源利用起到了關(guān)鍵作用。