綜合品位指標(biāo)在多金屬礦勘查中的應(yīng)用
——以廣西南丹黑水溝－大樹腳礦段鋅多金屬礦為例

萬貴龍

(中國(guó)煤炭地質(zhì)總局勘查研究總院，北京 100039)

0 引言

廣西大廠礦區(qū)位于廣西河池市南丹縣大廠鎮(zhèn)，地理坐標(biāo)東經(jīng)107°34′34″～107°35′48″，北 緯24°50′57″～24°51′35″，面積1.33 km2。礦區(qū)屬于丹池成礦帶，大地構(gòu)造屬于揚(yáng)子克拉通邊緣，江南古巴陸西南緣、右江盆地北東側(cè)。右江陸緣盆地屬一級(jí)構(gòu)造盆地，丹池盆地是次級(jí)盆地，是大廠錫多金屬礦帶的控礦層位(袁遠(yuǎn)等，2012)。

自上世紀(jì)50 年代，廣西二一五地質(zhì)隊(duì)等多家勘查隊(duì)伍先后在區(qū)內(nèi)做過礦產(chǎn)勘查及研究工作，表明該區(qū)成礦地質(zhì)條件優(yōu)越(范森葵等，2008)，是重要的有色金屬產(chǎn)地，主要產(chǎn)Zn、Sn 等多金屬礦(鄒芬，2018)。由于區(qū)內(nèi)多金屬礦床的礦石品位普遍偏低，且與共生、伴生礦產(chǎn)同時(shí)賦存，如果僅開采主礦產(chǎn)，可能會(huì)因品位太低而導(dǎo)致采礦不經(jīng)濟(jì)(蔡美峰等，2019)。若對(duì)共生、伴生礦產(chǎn)同時(shí)開采利用，則可能具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。通過將區(qū)內(nèi)各種共生、伴生礦產(chǎn)按一定原則折算成主礦產(chǎn)的當(dāng)量品位(王軍勝，2017)，論證綜合品位指標(biāo)，可以客觀評(píng)價(jià)礦產(chǎn)資源未來開發(fā)的實(shí)際經(jīng)濟(jì)意義。

1 礦床工業(yè)指標(biāo)的含義及應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 礦床工業(yè)指標(biāo)的含義

作為區(qū)分礦體與圍巖的基礎(chǔ)指標(biāo)，礦床工業(yè)指標(biāo)對(duì)所圈礦體的形態(tài)、規(guī)模及資源量估算都有重要影響(萬貴龍等，2011；姜波，2014)。礦床工業(yè)指標(biāo)由礦石質(zhì)量指標(biāo)和開采技術(shù)條件指標(biāo)兩部分構(gòu)成。礦石質(zhì)量指標(biāo)主要包括邊界品位、最低工業(yè)品位、最低綜合品位等，開采技術(shù)條件指標(biāo)主要包括最小可采厚度、無礦地段剔除長(zhǎng)度、夾石剔除厚度等。其中，最低綜合品位指標(biāo)是對(duì)同一礦體中的兩種及以上礦產(chǎn)，折算成以主礦產(chǎn)當(dāng)量品位表示的最低品位要求。

1.2 礦床工業(yè)指標(biāo)的應(yīng)用現(xiàn)狀

礦床工業(yè)指標(biāo)通常分為兩類，即規(guī)范推薦的一般工業(yè)指標(biāo)和論證的工業(yè)指標(biāo)(萬會(huì)等，2013)。一般工業(yè)指標(biāo)主要用于普查階段，論證的工業(yè)指標(biāo)則是根據(jù)一段時(shí)期內(nèi)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件論證提出的(中華人民共和國(guó)自然資源部，2020)，主要用于詳查及勘探階段(張起鉆和楊建功，2008)，其品位指標(biāo)普遍低于一般工業(yè)指標(biāo)。目前，除煤炭以外的各單礦種(類)勘查規(guī)范，均規(guī)定了達(dá)到詳查階段應(yīng)論證礦床工業(yè)指標(biāo)。根據(jù)2008—2021 年評(píng)審的礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量報(bào)告，達(dá)到詳查階段的金屬礦普遍采用了論證的礦床工業(yè)指標(biāo)，尤其是巖金礦，全部采用了論證的指標(biāo)。

2 礦床工業(yè)指標(biāo)的論證

2.1 常用的論證方法

常用的礦床工業(yè)指標(biāo)論證方法有地質(zhì)方案法、經(jīng)濟(jì)分析法和類比論證法(黃炳貽，2018；中華人民共和國(guó)自然資源部，2020)。作為礦山建設(shè)設(shè)計(jì)依據(jù)及資源量規(guī)模為大、中型的礦床，應(yīng)采用地質(zhì)方案法，先根據(jù)礦床地質(zhì)特征提出礦體試圈指標(biāo)、圈連礦體和試算資源量(甄大超等，2016)?？紤]廣西南丹黑水溝-大樹腳礦段鋅多金屬礦規(guī)模較大，且勘查程度滿足礦山建設(shè)設(shè)計(jì)的需要，本次采用地質(zhì)方案法論證礦床工業(yè)指標(biāo)。

2.2 大廠礦田黑水溝－大樹腳礦段工業(yè)指標(biāo)的論證

2.2.1 工業(yè)指標(biāo)方案的擬定

大廠礦田黑水溝-大樹腳礦段鋅多金屬礦為矽卡巖型鋅多金屬礦床，主礦產(chǎn)為Zn，伴生礦產(chǎn)有Cu 和Ag(吳德成等，2009；黃國(guó)有等，2017)。據(jù)3485 個(gè)樣品的基本分析結(jié)果，Zn 品位在0～26.76%之間。依據(jù)Zn 的品位分布情況擬定4 套工業(yè)指標(biāo)方案，根據(jù)采礦工藝確定最小可采厚度均為1 m，夾石剔除厚度均為2 m。4 套工業(yè)指標(biāo)方案的品位指標(biāo)具體如下:

Ⅰ方案:邊界品位0.50%，最低綜合品位1.00%；

Ⅱ方案:邊界品位0.75%，最低綜合品位1.50%；

Ⅲ方案:邊界品位1.00%，最低綜合品位2.00%；

Ⅳ方案:邊界品位1.25%，最低綜合品位2.50%。

2.2.2 邊界品位的確定方法

邊界品位是圈礦的重要指標(biāo)(石江萍和李程光，1999)。從理論上講，邊界品位可采用年經(jīng)營(yíng)成本測(cè)算，即“年總成本費(fèi)用-年折舊費(fèi)-年攤銷費(fèi)-年財(cái)務(wù)費(fèi)用-年維簡(jiǎn)費(fèi)”。然而，根據(jù)目前的礦山的折舊和攤銷實(shí)際，很多應(yīng)該攤銷的稅費(fèi)、出讓金及勘查費(fèi)用等，均未進(jìn)行實(shí)際攤銷，導(dǎo)致論證的邊界品位不符合實(shí)際。在實(shí)際工作中，常采用尾礦品位的反推法，以不低于尾礦品位的1.5～2 倍確定邊界品位(侯翠霞等，2017)，同時(shí)要盡量考慮礦體的完整性。

2.2.3 最低工業(yè)品位的論證

在工業(yè)指標(biāo)論證過程中，通常以盈虧平衡品位作為最低工業(yè)品位參考指標(biāo)。擬定最終產(chǎn)品為精礦時(shí)，盈虧平衡品位計(jì)算公式如下(中華人民共和國(guó)自然資源部，2020):

式(1)中:α平衡—盈虧平衡品位(%)；β精—精礦品位(%)；C全—原礦單位全成本費(fèi)用(元/噸)；Z—原礦資源稅(元/噸)；ρ—采礦貧化率(%)；ε精—選礦回收率(%)；D精—精礦不含稅價(jià)格(元/噸)。

黑水溝-大樹腳礦段多金屬礦主礦種為Zn，擬定銷售產(chǎn)品為Zn 精礦。根據(jù)選礦試驗(yàn)結(jié)果，Zn 精礦品位β精＝50%，選礦回收率ε精＝84.5%；根據(jù)開采技術(shù)條件，確定全成本C全＝344 元/噸，采礦貧化率ρ ＝10%；根據(jù)近3～5 年的市場(chǎng)平均價(jià)格確定Zn 精礦不含稅價(jià)格D精＝7140 元/噸，根據(jù)當(dāng)?shù)卣叽_定資源稅Z ＝15.65 元/噸。故Zn 的盈虧平衡品位為:

2.2.4 共生、伴生礦產(chǎn)當(dāng)量品位折算

將共生、伴生礦產(chǎn)品位折算為主礦產(chǎn)品位，計(jì)算公式為(中華人民共和國(guó)自然資源部，2020):

式(3)中:α綜—以主礦產(chǎn)表示的當(dāng)量品位(%)；α主—主礦產(chǎn)品位(%)；α共伴i—第i種共生、伴生礦產(chǎn)的品位(%)；ki—第i 種共生、伴生礦產(chǎn)品位折算系數(shù)；n—共生、伴生礦產(chǎn)種類數(shù)。

黑水溝-大樹腳礦段鋅多金屬礦中的伴生Cu、Ag 可折算成主礦產(chǎn)Zn 的品位，品位折算系數(shù)k的計(jì)算公式為(中華人民共和國(guó)自然資源部，2020):

根據(jù)近3～5 年的市場(chǎng)平均價(jià)格，Cu 礦產(chǎn)品價(jià)格DCu＝35800 元/噸，Ag 礦產(chǎn)品價(jià)格DAg＝2643000元/噸，Zn 礦產(chǎn)品價(jià)格DZn＝14300 元/噸。根據(jù)選礦試驗(yàn)結(jié)果，各有用組的選礦回收率分別為εCu＝51.5%、εAg＝29%和εZn＝84.5%。所以:

即，Cu 的品位折算系數(shù)為1.53，Ag 的品位折算系數(shù)為63.4。

該礦山參與綜合品位折算的有Cu 和Ag 兩種伴生礦產(chǎn)，所以n ＝2。將Zn、Cu 和Ag 的單工程品位αZn、αCu和αAg分別代入公式(3)，計(jì)算結(jié)果達(dá)到設(shè)定的工業(yè)指標(biāo)方案要求時(shí)，即可參與工業(yè)礦體圈礦，并估算資源量。對(duì)于未達(dá)到工業(yè)指標(biāo)方案要求的，如果大于或等于邊界品位指標(biāo)，應(yīng)參與礦體圈連，但不參與資源量計(jì)算；如果低于邊界品位指標(biāo)，則不參與礦體圈連。

3 資源量估算結(jié)果對(duì)比

3.1 不同工業(yè)指標(biāo)方案的估算結(jié)果

根據(jù)擬定的4 套工業(yè)指標(biāo)方案分別估算的資源量結(jié)果見表1。

表1 各工業(yè)指標(biāo)方案估算的資源量結(jié)果

3.2 不同方案圈算的當(dāng)量礦床平均品位

(1)Ⅰ方案

Zn、Cu 和Ag 的平均品位分別為αZn＝4.07%、αCu＝0.17%和αAg＝21.02×10-6。所以，

(2)Ⅱ方案

Zn、Cu 和Ag 的平均品位分別為αZn＝4.50%、αCu＝0.19%和αAg＝25.03×10-6。所以，

(3)Ⅲ方案

Zn、Cu 和Ag 的平均品位分別為αZn＝4.58%、αCu＝0.19%和αAg＝24.81×10-6。所以，

(4)Ⅳ方案

Zn、Cu 和Ag 的平均品位分別為αZn＝4.70%、αCu＝0.19%和αAg＝22.93×10-6。所以，

即，采用Ⅰ方案、Ⅱ方案、Ⅲ方案和Ⅳ方案指標(biāo)圈算的當(dāng)量礦床平均品位分別為4.47%、4.95%、5.03%和5.14%。

4 工業(yè)指標(biāo)方案的確定

4.1 礦床最低平均品位測(cè)算

采用靜態(tài)投資收益率和單位采礦、選礦成本，若以精礦為最終產(chǎn)品，則計(jì)算公式為:

式(11)中:α平—最低礦床平均品位(%)；Cx—原礦單位全成本費(fèi)用(含采礦、選礦過程中發(fā)生的總成本費(fèi)用，包括外購(gòu)原材料、燃料和動(dòng)力費(fèi)、工資及福利費(fèi)、修理費(fèi)及其他費(fèi)用、折舊費(fèi)、攤銷費(fèi)、財(cái)務(wù)費(fèi)用、礦山維簡(jiǎn)費(fèi)、環(huán)境治理費(fèi)、植被保護(hù)費(fèi)、土地復(fù)墾費(fèi)等)(元/噸)；K—靜態(tài)投資收益率(%)；R1—原礦采礦、選礦投資(元/噸)。

根據(jù)最低期望收益水平確定預(yù)期的靜態(tài)投資收益率K ＝15%，原礦采礦、選礦投資R1＝860元/噸，原礦單位全成本費(fèi)用C全＝345 元/噸。所以，礦床最低平均品位為:

即，礦床最低平均品位為4.5%時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)靜態(tài)收益率15%。

4.2 工業(yè)指標(biāo)方案的確定

4.2.1 從預(yù)期收益水平的角度

根據(jù)上述4 套工業(yè)指標(biāo)方案，Ⅰ方案所圈礦體的當(dāng)量平均品位為4.47%，低于礦床最低平均品位4.5%，說明采用Ⅰ方案不能滿足預(yù)期收益水平的需要。Ⅱ方案、Ⅲ方案和Ⅳ方案所圈礦體的平均品位均達(dá)到了預(yù)期收益水平要求。

4.2.2 從礦體連續(xù)性的角度

以區(qū)內(nèi)主要礦體95 號(hào)礦體為例，所圈的資源量類型如圖1 所示:Ⅰ方案圈出的工業(yè)礦體范圍最大；Ⅱ方案圈出的工業(yè)礦體范圍減少；Ⅲ方案圈出的工業(yè)礦體范圍進(jìn)一步變小，出現(xiàn)少量低品位礦；Ⅳ方案圈出的工業(yè)礦面積最小，低品位礦增加，破壞了礦體完整性。隨著品位指標(biāo)的提高，礦體規(guī)模變小、連續(xù)性變差、形態(tài)更加復(fù)雜(萬貴龍等，2017)?？梢?，Ⅳ方案所圈的礦體連續(xù)性最差，不可取。

圖1 四套工業(yè)指標(biāo)方案所圈的95 號(hào)礦體對(duì)比圖(據(jù)廣西華錫集團(tuán)股份有限公司，2021①)

在擬定的4 套工業(yè)指標(biāo)方案中，Ⅱ方案、Ⅲ方案均能滿足收益目標(biāo)，但考慮Ⅱ方案圈定的礦產(chǎn)資源量更多、礦體的完整性更好，最終確定采用Ⅱ方案確定的工業(yè)指標(biāo)，即邊界品位0.75%，最低綜合品位1.5%。

綜合分析對(duì)比上述圈礦結(jié)果可知，確定最低綜合品位指標(biāo)既要考慮礦體完整性與連續(xù)性等地質(zhì)因素(高幫飛，2018)，回采率、貧化率、選礦回收率等技術(shù)因素，還要考慮總投資、成本費(fèi)用、預(yù)期收益等經(jīng)濟(jì)因素。對(duì)比不同的工業(yè)指標(biāo)圈礦效果，確定最佳工業(yè)指標(biāo)方案，保證所采用的圈定指標(biāo)既能反映礦體地質(zhì)特征，又具有采、選的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。

5 結(jié)論

作者通過查閱2006—2020 年期間自然資源部評(píng)審備案的礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量報(bào)告，發(fā)現(xiàn)多金屬礦在地質(zhì)勘查過程中綜合工業(yè)品位指標(biāo)并未得到廣泛應(yīng)用，而是普遍采用單礦種的品位指標(biāo)圈礦。所圈出的礦體因單礦種指標(biāo)不夠而尖滅再現(xiàn)，使礦體形態(tài)變得復(fù)雜，不能反映出礦床中有用組分的客觀賦存實(shí)際，影響了對(duì)共生、伴生礦產(chǎn)的客觀評(píng)價(jià)(萬會(huì)和苗琦，2015)。隨著我國(guó)礦產(chǎn)資源的不斷開發(fā)利用，礦山越來越需要加強(qiáng)對(duì)共生、伴生礦產(chǎn)的綜合利用(吳熙群等，2019)。因此，多金屬礦勘查中應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)論證綜合品位指標(biāo)。為了保證所論證綜合品位指標(biāo)的可靠性，建議選擇地質(zhì)方案法進(jìn)行論證，擬定不少于3 套工業(yè)指標(biāo)，綜合考慮礦體完整性，反映礦體的實(shí)際地質(zhì)特征，考慮采礦回采率、貧化率、選礦回收率等技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)，對(duì)比各個(gè)工業(yè)指標(biāo)方案，確定最合理的綜合品位指標(biāo)，促進(jìn)對(duì)多金屬礦的合理開發(fā)利用。

注 釋

①?gòu)V西華錫集團(tuán)股份有限公司.2021.廣西南丹縣大廠礦田銅坑礦區(qū)黑水溝-大樹腳礦段鋅多金屬礦床工業(yè)指標(biāo)推薦書.