印尼紅土鎳礦開(kāi)采工藝技術(shù)的完善與優(yōu)化

李慶榮，張建輝

(印尼金川WP有限公司)

WP紅土鎳礦位于印尼北馬露姑省OBI島，礦權(quán)面積為1725.54Ha，保有資源量為3986萬(wàn)t，鎳平均品位1.47%。2018年WP公司引進(jìn)二家采礦承包商—PT.SKA、PT.JCI MINING承擔(dān)礦山的開(kāi)采和裝運(yùn)，WP礦山部負(fù)責(zé)礦山的整體設(shè)計(jì)與規(guī)劃、礦山生產(chǎn)的監(jiān)督、管理和服務(wù)協(xié)調(diào)，這是金川第一個(gè)海外紅土鎳礦項(xiàng)目，相關(guān)的技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)需要在實(shí)施中探索和完善，需要解決以下問(wèn)題：

（1）紅土鎳礦的不連續(xù)、不均質(zhì)性，影響著地質(zhì)資源模型的準(zhǔn)確性；

（2）礦區(qū)為海洋季風(fēng)型氣候，雨量大（年平均降雨量在3000mm以上）嚴(yán)重影響生產(chǎn)；

（3）原礦水分高（水分為37%～46%），嚴(yán)重影響礦石的裝運(yùn)和銷售；

（4）礦石品質(zhì)復(fù)雜多變，穩(wěn)定控制礦石品質(zhì)難度較大；

（5）中、印雙方管理、技術(shù)和生產(chǎn)人員急需相互融合，生產(chǎn)管理體系需要完善。

針對(duì)以上問(wèn)題，礦山部調(diào)動(dòng)本部門(mén)及二家采礦承包商的中、印雙方的管理和技術(shù)力量，通過(guò)實(shí)踐-總結(jié)-優(yōu)化的路徑，不斷完善和優(yōu)化采礦工藝技術(shù)和管理流程，出色地完成了各項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)，為企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益：2018年，出口銷售礦石199.48萬(wàn)t，采礦回收率93%以上，礦石貧化率7%以下；2019年，出口銷售礦石220萬(wàn)t，采礦回收率94%以上，礦石貧化率6%以下。

同時(shí)，礦山在環(huán)境保護(hù)、社會(huì)福利、健康衛(wèi)生等方面都通過(guò)當(dāng)?shù)卣尿?yàn)收和優(yōu)級(jí)評(píng)價(jià)，2年礦山生產(chǎn)中無(wú)一次重大安全事故。

本文將2年的印尼紅土鎳礦開(kāi)采實(shí)踐作一浮淺的總結(jié)，旨在為公司在紅土鎳礦的開(kāi)采提供一定的借鑒價(jià)值。

1 地質(zhì)勘探流程的完善

地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)（鉆孔坐標(biāo)、品位分析等）是進(jìn)行采礦設(shè)計(jì)、指導(dǎo)采礦、評(píng)估生產(chǎn)指標(biāo)的最重要和原始數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性是確保礦山生產(chǎn)的關(guān)鍵，按印尼紅土鎳礦開(kāi)采技術(shù)的要求，鉆孔間距需要達(dá)到25m×25m，而現(xiàn)礦區(qū)的勘探資料僅有30%的區(qū)域達(dá)到了這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，另40%區(qū)域的鉆孔間距為50m×50m，其余的鉆孔間距為100m×100m。對(duì)此，在不增加鉆探費(fèi)用的前提，充分利用礦山現(xiàn)有條件，補(bǔ)充完善地質(zhì)勘探資料：

（1）在鉆孔未控制區(qū)，用挖掘機(jī)挖淺井（test pit）采集數(shù)據(jù)（圖1）。

圖1 補(bǔ)充勘探淺井

（2）在已開(kāi)挖的采場(chǎng)斷面，刻槽取樣，采集數(shù)據(jù)（圖2）。

圖2 刻槽及取樣

（3）充實(shí)和修正測(cè)量數(shù)據(jù)。

開(kāi)展的主要措施有：對(duì)原有鉆孔數(shù)據(jù)重新測(cè)量，進(jìn)行修補(bǔ)；對(duì)日常采礦的地形狀態(tài)進(jìn)行跟蹤測(cè)量；準(zhǔn)確標(biāo)定所有采集數(shù)據(jù)的位置。通過(guò)以上大量的現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)工作。取得了二個(gè)顯著成果。

（1）不斷充實(shí)和完善地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)，建立了比較精確的地質(zhì)模型（表1），為準(zhǔn)確指導(dǎo)采礦和評(píng)估生產(chǎn)指標(biāo)，提供了科學(xué)依據(jù)。

表1 南區(qū)I采區(qū)地質(zhì)模型對(duì)比

（2）探明的新礦體富集區(qū)，增加了礦區(qū)的資源量。2019年，在南區(qū)礦區(qū)外圍新增開(kāi)采區(qū)域1.87Ha（圖3），回采有價(jià)值礦石約15萬(wàn)t，鎳平均品位1.72 %；在北區(qū)礦區(qū)外圍新增開(kāi)采區(qū)域1.2Ha（圖4），回采有價(jià)值礦石5萬(wàn)t，鎳平均品位為1.59%。

圖3 南區(qū)外圍新增開(kāi)采區(qū)域

圖4 北區(qū)外圍新增開(kāi)采區(qū)域

2 采礦工藝技術(shù)的優(yōu)化

2.1 采礦技術(shù)的優(yōu)化

印尼紅土鎳礦開(kāi)采有近50年的歷史，已形成完整的采礦工藝技術(shù)、流程和規(guī)范，但該工藝技術(shù)是在PT.Inco和PT.ANTAM二大礦業(yè)公司開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)上形成的,其礦體厚大,相對(duì)連續(xù)均質(zhì)，原工藝技術(shù)可稱為分層模塊化連續(xù)回采，即將一個(gè)擬在礦區(qū)，以25m×25m的鉆孔數(shù)據(jù)，分成12.5m×12.5m的儲(chǔ)量模塊,再以2m～3m的厚度向下分層連續(xù)回采,見(jiàn)圖5。該采礦方法對(duì)厚大均質(zhì)礦體具有效率高、成本低、回收率高的優(yōu)勢(shì)。

圖5 印尼紅土鎳礦采礦的模塊式

WP的資源條件是不連續(xù)和不均質(zhì)的，且在多雨的自然條件下，如繼續(xù)采用原有的采礦技術(shù)，會(huì)遇到以下問(wèn)題：

（1）在礦體上部多輪回修建運(yùn)輸?shù)缆罚粌H增加修路的工作量，且會(huì)造成雨天恢復(fù)生產(chǎn)困難、礦石貧化和損失率提高等問(wèn)題；

（2）同一平面采礦，采區(qū)的雨水不能盡快排走，大量的雨水在礦體上面聚積，并向下滲透、提高了礦石水分；

（3）在采礦的同時(shí)，會(huì)同時(shí)回采出許多夾石和廢土，提升了采剝比。

針對(duì)上述問(wèn)題，聘請(qǐng)了具有10多年紅土鎳礦采礦經(jīng)驗(yàn)的專家對(duì)采礦工藝技術(shù)進(jìn)行了改善，提出了“山坡露天臺(tái)階進(jìn)路式采礦方法”。這一方法的實(shí)施基本上解決了上述問(wèn)題，采礦效益大為提高，礦石品質(zhì)也大為改善，詳見(jiàn)表2。

表2 X采區(qū)采礦技術(shù)優(yōu)化對(duì)比

2.2 設(shè)備配置的優(yōu)化

設(shè)備效能的發(fā)揮對(duì)紅土鎳礦的開(kāi)采有關(guān)鍵的影響，礦山初期，許多設(shè)備多集中在1-2個(gè)采點(diǎn)作業(yè)，不僅設(shè)備效益低，且設(shè)備相互打架，極易造成設(shè)備碰撞的安全事故，為此，礦山部與采礦承包商經(jīng)多次實(shí)踐，探索到最優(yōu)的設(shè)備配套作業(yè)方案，如JCI MNING是“二個(gè)剝離點(diǎn)、三個(gè)采礦點(diǎn)”的配置是最佳的方案，詳見(jiàn)表3。

表3 JCI設(shè)備配置方案800

合理的采礦方法，優(yōu)化的設(shè)備配置，極大在提高了采礦效率，如JCI的單日產(chǎn)量從4000t/d提高到7000t/d。

2.3 雨季作業(yè)流程的優(yōu)化

礦區(qū)不僅多雨，且天氣多變，雨天道路泥濘，雨后短時(shí)間內(nèi)根本無(wú)法進(jìn)行采礦，有時(shí)雨后花了多個(gè)小時(shí)將道路修好后準(zhǔn)備作業(yè)或剛作業(yè)，又一場(chǎng)大雨，所有的努力白費(fèi)，這不僅嚴(yán)重影響出礦量，且增加了采礦成本。對(duì)此，采取了三個(gè)措施改善了雨季的開(kāi)采狀況：

（1）將雨后的全面恢復(fù)，改為分階段、分區(qū)域恢復(fù)。如JCI有3個(gè)采礦點(diǎn)，雨后將運(yùn)輸條件較好的采礦點(diǎn)先恢復(fù)，然后視天氣情況逐步恢復(fù)其它作業(yè)點(diǎn)；

（2）將全流程作業(yè)分為單一流程作業(yè)。雨后在具備條件較好的區(qū)域的先作業(yè)，難度大的等天氣穩(wěn)定后再作業(yè)，如雨后挖掘機(jī)先對(duì)采點(diǎn)進(jìn)行排水和清理后，進(jìn)行采礦，將礦石按規(guī)范在采礦點(diǎn)口進(jìn)行堆放，待天晴一定時(shí)間后，再安排運(yùn)輸。

（3）在路況條件較好的主運(yùn)輸路附近事先安排一個(gè)采區(qū)，此采區(qū)盡量安排雨后進(jìn)行采礦。

3 品質(zhì)控制流程的優(yōu)化

紅土鎳礦的品質(zhì)控制指標(biāo)主要為鎳品位和水分。

3.1 鎳品位控制

紅土鎳礦體有上層的低品位褐鐵礦、中間夾層的廢石和下部的基巖層，礦體無(wú)論在橫向和縱向上復(fù)雜多變，在采礦-運(yùn)輸-筑礦堆-裝船的每個(gè)環(huán)節(jié)中都容易造成礦石的貧化，為此，建立了以品位控制為中心的地質(zhì)-化驗(yàn)-采礦一體化的管理體系，對(duì)從剝離-采礦-運(yùn)輸-筑堆-裝船全流程進(jìn)行品位控制。

（1）地質(zhì)-化驗(yàn)-采礦一體化管理體系

以地質(zhì)和測(cè)量數(shù)據(jù)指導(dǎo)采礦。在剝離、采礦及閉坑前的每個(gè)階段，將采區(qū)內(nèi)的鉆孔坐標(biāo)用彩色旗的標(biāo)志在現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)確標(biāo)定，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采礦提供及時(shí)、準(zhǔn)確的指導(dǎo)，即地質(zhì)要起到事先指導(dǎo)的作用。

化驗(yàn)是數(shù)據(jù)的保障和信息交流的橋梁。為確保化驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，WP化驗(yàn)室做到以下幾項(xiàng)：

①嚴(yán)格遵守紅土鎳礦的化驗(yàn)規(guī)范，建立嚴(yán)格的操作規(guī)范流程，制定分析標(biāo)準(zhǔn)；

②樣品加工和數(shù)據(jù)分析要及時(shí)，正常情況下，化驗(yàn)室在接收到樣品后1天內(nèi)提交分析結(jié)果；

③建立信息交流平臺(tái)，化驗(yàn)負(fù)責(zé)人要第一時(shí)間將分析數(shù)據(jù)同時(shí)通報(bào)相關(guān)責(zé)任人。

（2）全流程品位控制

全流程品位控制做到采礦前—采礦完成后的全流程控制，抓住流程的關(guān)鍵結(jié)點(diǎn)進(jìn)行采樣分析：

①勘探鉆孔取樣和采場(chǎng)斷面取樣，建立地質(zhì)模型，指導(dǎo)采礦；

②采礦階段，將剝離土、廢石、礦石分采分出，為防礦石貧化。

③出礦取樣，2車一個(gè)樣，確保礦石質(zhì)量的準(zhǔn)確和合格；

④礦石銷售取樣，2車一個(gè)樣，確保礦石在銷售環(huán)節(jié)中的品質(zhì)穩(wěn)定；

⑤采礦完成后取樣，在一采區(qū)采礦完成后，再進(jìn)行系統(tǒng)取樣，確保不浪費(fèi)資源。

通過(guò)嚴(yán)格的品位控制管理，取得了顯著成效，如SKA在H區(qū)采礦中，開(kāi)采初期的貧化率持續(xù)在9%的高位，加強(qiáng)品質(zhì)控制后，降到5%以下，并持續(xù)穩(wěn)定。

3.2 水份控制

礦石水分控制是紅土鎳礦開(kāi)采中的一個(gè)難題，為此，采取了多項(xiàng)綜合治理措施：

（1）改進(jìn)采礦工藝，辦求采場(chǎng)的雨水盡快排放，不能積水；

（2）完善礦石堆場(chǎng)排水系統(tǒng)，將原平面型堆場(chǎng)，改為斜坡形，并多設(shè)排水溝，快速排水；

（3）盡可能避免礦石在開(kāi)采、運(yùn)輸、存放環(huán)節(jié)中被雨水淋濕。

4 環(huán)境保護(hù)

礦區(qū)臨近海洋，生態(tài)環(huán)境的保護(hù)不僅是企業(yè)的責(zé)任，并倍受當(dāng)?shù)卣兔癖姷年P(guān)注，這關(guān)系著金川在印尼的企業(yè)形象。在環(huán)境保護(hù)方面，重點(diǎn)做好兩個(gè)方面的工作。

（1）建立完善的排水體系，將礦區(qū)的流水全部引到沉淀池中，廢水經(jīng)三級(jí)沉淀變清后，再排放到海中，經(jīng)2年的采礦，礦區(qū)周邊的海水一直保持清澈，對(duì)礦區(qū)周邊的珍珠養(yǎng)殖和漁民作業(yè)沒(méi)有造成負(fù)面影響。

（2）植被恢復(fù)。有效地將采礦和植被恢復(fù)相結(jié)合。在一個(gè)采區(qū)完成采礦后，利用相鄰采區(qū)的廢土對(duì)回采區(qū)進(jìn)行回填，并按嚴(yán)格的規(guī)范種上樹(shù)，恢復(fù)植被，見(jiàn)圖6。

圖6 北區(qū)SQ3植被恢復(fù)

5 結(jié)語(yǔ)

WP礦山部在2年的印尼紅土鎳礦采礦實(shí)踐中，堅(jiān)持科學(xué)求實(shí)、吃苦實(shí)干的“金川精神”，從采礦實(shí)踐中學(xué)習(xí)知識(shí)，從工作總結(jié)中積累經(jīng)驗(yàn)，逐步完善科學(xué)規(guī)范、實(shí)用有效的紅土鎳礦開(kāi)采工藝技術(shù)和管理流程，為金川在印尼紅土鎳礦的戰(zhàn)略發(fā)展盡微薄之力。