澠池縣小龍廟鋁土礦礦體特征及其評價研究

馮陽光

(1.河南省有色金屬礦產(chǎn)探測工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450000；2.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第六地質(zhì)大隊(duì)，河南 鄭州 450000)

鋁土礦作為國家的一種重要戰(zhàn)略資源，其勘探開發(fā)得到了愈來愈多的關(guān)注。近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鋁土礦石在許多工業(yè)領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用性。因此，合理地開發(fā)鋁土礦資源，能夠帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。澠池縣小龍廟鋁土礦已被列入河南省重點(diǎn)勘察的對象之一。

為了查明澠池縣小龍廟鋁土礦9號礦體賦存情況，根據(jù)礦區(qū)的地質(zhì)礦體特征情況，開展鋁土礦地質(zhì)普查和工程測量。采用經(jīng)濟(jì)計(jì)算與綜合分析相結(jié)合的評價方法，對該礦床進(jìn)行概略技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價，其結(jié)果可為澠池縣小龍廟鋁土礦由地質(zhì)普查轉(zhuǎn)入地質(zhì)詳查的決策依據(jù)，其概略技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價的方法或模式可供地質(zhì)同行在評價類似鋁土礦時參考。

1 地質(zhì)普查情況

1.1 礦區(qū)地質(zhì)概況

礦區(qū)屬豫西低山—丘陵地貌，地勢總體東北高、西南低。東部鹿抬頭山海拔最高達(dá)+848.7 m，西南部義凹附近最低海拔+567.6 m，最大相對高差為281.1 m。出露地層以古生界和新生界為主，構(gòu)造形跡比較復(fù)雜，巖漿巖不甚發(fā)育，礦產(chǎn)資源豐富，含礦巖系大面積為第四系黃土覆蓋，沖溝中有基巖出露。受中朝準(zhǔn)地臺華熊臺緣拗陷控制，具“一穹、三向、三組”交錯的扇形地壘式拱斷特點(diǎn)。其中，3組斷裂相互交錯，形成了許多大小不同的地塹和地壘，對區(qū)內(nèi)煤、鋁含礦巖系的展布起著重要的控制作用。

1.2 普查方法

開展1∶5 000地形測量、地質(zhì)修測及1/2 000勘探線剖面測量，然后通過地質(zhì)鉆探手段及系統(tǒng)取樣工程，對區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的礦體進(jìn)行中深部加密控制，通過水文鉆探基本查明礦區(qū)的水文地質(zhì)情況。

1.3 工作布置

(1)工作布置原則。礦床屬沉積型鋁土礦床，位于背斜的軸脊線部位，為第Ⅱ勘查類型[1]。從礦區(qū)實(shí)際出發(fā)，在勘查許可證所允許的三維空間內(nèi)，合理選用布置勘查工程。遵循由表及里、由近到遠(yuǎn)、由淺入深，循序漸進(jìn)，以鋁土礦為主，綜合勘查、綜合評價的原則。

(2)工程間距。根據(jù)《鋁土礦、冶鎂菱鎂礦地質(zhì)勘查規(guī)范》(DZ/T 0202—2002)中有關(guān)鋁土礦第Ⅱ勘探類型工程間距要求，控制的工程間距為沿走向200 m、沿傾向100 m。

1.4 工程測量控制

根據(jù)測區(qū)實(shí)際需要和滿足普查礦區(qū)的設(shè)計(jì)要求，在測區(qū)內(nèi)布設(shè)了4個點(diǎn)的GPS E級網(wǎng)，按GPS一級標(biāo)識規(guī)格制作預(yù)制標(biāo)石，上端15 cm×15 cm，下端20 cm×20 cm，標(biāo)石高為6 cm，如圖1所示。對4個GPS點(diǎn)和2個等級控制點(diǎn)進(jìn)行觀測，其平差結(jié)果的各項(xiàng)精度指標(biāo)：距離中誤差最大值為3.2 mm，最弱邊相對誤差1∶84 427( 限差1∶30 000)，坐標(biāo)中誤差最大值為3.7 mm，滿足規(guī)范對E級網(wǎng)的要求[2]。以鉆探程為主要控制手段，此次施工鉆孔26個，其中鋁土礦見礦孔11個，礦心采取率82%～85%，平均83.7%，全部大于等于80%。

圖1 GPS一級預(yù)制標(biāo)石Fig.1 GPS primary marker stone

2 小龍廟鋁土礦體特征

2.1 礦石結(jié)構(gòu)

礦石結(jié)構(gòu)按礦物的結(jié)晶特征進(jìn)行劃分，多呈他形柱狀晶粒結(jié)構(gòu)、自形或半自形晶粒結(jié)構(gòu)、泥晶或隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)等。按礦物顆粒形態(tài)劃分，礦石呈礫屑狀、砂(粒)狀、蜂窩狀、豆鮞狀和致密狀結(jié)構(gòu)。小龍廟鋁土礦石的典型結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 豆鮞狀鋁土礦礦石照片F(xiàn)ig.2 Photo of bean oolitic bauxite ore

2.2 礦石構(gòu)造

該區(qū)礦石構(gòu)造主要為層狀、塊狀、蜂窩狀構(gòu)造。

(1)層狀構(gòu)造。在部分礦石中的碎屑與豆鮞粒排列顯示方向性，可稱為半定向或定向構(gòu)造。其長軸與層面平行，略顯分選性。呈斷續(xù)水平層理，單層厚10～80 cm，部分層理發(fā)育，層間常夾鱗片狀黏土礦物及鐵質(zhì)浸染，形成薄層狀及條帶狀構(gòu)造。

(2)塊狀構(gòu)造。礦石中鋁土礦物呈他形粒狀集合體分布，礦石成分及礦石結(jié)構(gòu)無明顯差異，粒度均一，分布均勻，礦物粒狀集合體分布無方向性，不顯層理，是碎屑狀、砂狀、微粒狀、致密狀礦石的主要構(gòu)造特征。

(3)蜂窩狀構(gòu)造。礦石具空洞和孔隙，屬次生構(gòu)造。地表露頭風(fēng)化或地下水強(qiáng)烈的淋濾作用下，豆鮞?；蚱渌V物淋失，形成蜂窩狀及針狀孔洞，孔徑一般1～5 mm。有的孔洞常為次生高嶺石、水鋁石所充填。在礫屑狀礦石中有時能見到。

2.3 礦石的礦物成分及礦物特征

礦石主要礦物為一水硬鋁石，次要礦物為高嶺石、伊利石。微量礦物有綠泥石、赤鐵礦、針鐵礦、銳鈦礦、金紅石、埃洛石、電氣石、鋯英石、方解石、石英等，詳細(xì)見表1。

表1 鋁土礦主要礦物定量測定Tab.1 Quantitative determination results of main minerals of bauxite %

一水硬鋁石以他形粒狀為主，粒度多在10 μm左右，多數(shù)晶粒之間緊密鑲嵌，構(gòu)成致密的集合體，少部分與其他礦物(黏土礦物)相膠結(jié)[3]。高嶺石多呈細(xì)小的碎片狀，片長在5 μm以下，以集合體或分散膠結(jié)形式與一水硬鋁石共生，也有的和一水硬鋁石共同組成某些豆鮞的核心，少量呈較為粗大鱗片狀，有的迭成彎曲的扇形體。伊利石呈細(xì)長的葉片狀，往往按一定方向排列形成集合體，少部分呈散狀在一水硬鋁石礦物中。綠泥石呈細(xì)微的葉片狀，片長多在2～3 μm，分散于一水硬鋁石等礦物中，極少富集成團(tuán)，含量少，結(jié)晶細(xì)小。鐵質(zhì)礦物主要包括赤鐵礦和針鐵礦2種。赤鐵礦含量很少，個別礦石中發(fā)現(xiàn)有分散狀細(xì)小的球粒。部分地段的礦石中鐵質(zhì)礦物含量較高，在礦石中呈浸染狀產(chǎn)出，部分在蜂窩孔隙內(nèi)聚集成集合體團(tuán)粒[4]。鈦質(zhì)礦物包括TiO2的2種同質(zhì)異相變體銳鈦礦和金紅石，這2種礦物在礦石中都以分散顆粒狀存在。銳鈦礦晶體多呈短柱狀和不規(guī)則粒狀，粒度變化很大，大者可超過0.1 mm，小者小于1 μm。

2.4 礦石的化學(xué)成分

鋁土礦石中化學(xué)成分主要有Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、S、CaO、MgO、K2O、Na2O、P2O5、V2O5及Ga等。其中，除前5項(xiàng)含量較高外，其余均為少量或微量，詳見表2。

鋁硅比是衡量礦石質(zhì)量的主要指標(biāo)之一。該區(qū)鋁硅比在2.1～23.3，主要分布在3.5～10.0(圖3)，平均5.2。鋁硅比值與礦厚及Al2O3呈正相關(guān)。其他元素K2O、Na2O、CaO、MgO等含量不高，對礦石無明顯影響。

表2 礦區(qū)樣品的化學(xué)分析結(jié)果Tab.2 Chemical analysis results of mine samples

圖3 鋁土礦Al2O3和SiO2的比值Fig.3 Ratio of Al2O3 and SiO2 of bauxite

3 概略技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

作為國家急需的礦產(chǎn)資源，本文以鋁土礦為研究對象，進(jìn)行概略技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價，計(jì)算出其潛在的經(jīng)濟(jì)價值。

3.1 未來礦山生產(chǎn)規(guī)模及服務(wù)年限

小龍廟礦區(qū)鋁土礦資源量(332)+(333)+(333)低類2 071.6萬t，其礦床規(guī)模屬大型，故未來礦山生產(chǎn)規(guī)模擬為100萬t/a礦石量。

目前，礦山的生產(chǎn)規(guī)模為100萬t/a，礦石貧化率為10%，其服務(wù)年限的計(jì)算公式[5]為：

(1)

式中，T為服務(wù)年限；P為鋁土礦可采儲量；A為生產(chǎn)規(guī)模；ρ為礦石貧化率。

將數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算得，T=13.6年。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

(1)現(xiàn)金流入。考慮鋁土礦近5年的平均售價200元/t，年平均銷售收入的計(jì)算公式為：

II=A×a=20 000萬中，II為鋁土礦銷售收入；a為近5年的平均售價，200元/t。

將數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算得，II=20 000萬元。

(2)現(xiàn)金流出。現(xiàn)金流出的主要內(nèi)容包括年生產(chǎn)成本、年礦產(chǎn)資源稅、年礦產(chǎn)資源補(bǔ)償費(fèi)、年增值稅、年城建及教育費(fèi)附加、年市場交易費(fèi)和所得稅，其總額為15 746萬元。

(3)年平均利潤。礦山年利潤=年銷售收入-年總成本-年礦山稅費(fèi)-企業(yè)所得稅=4 254萬元。

(4)投資收益率。投資收益率=(年銷售收入-年總成本)/總投資×100%=44.4%。

(5)投資利潤率。投資利潤率為年平均利潤額與投資總額的比值，其計(jì)算公式為[6]：

式中，I為投資利潤率；E為投資總額。

將數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算得，I=23.6%。

(6)投資回收期。投資回收期計(jì)算公式[7]為：

式中，T′為投資回收期。

將數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算得，T′=4.2年。

(7)盈虧平衡點(diǎn)。盈虧平衡點(diǎn)=固定成本/(年銷售收入-可變成本-年礦山稅費(fèi))×100%=45.8%。

(8)平衡產(chǎn)量。平衡產(chǎn)量=年產(chǎn)礦石量×盈虧平衡點(diǎn)=45.8萬t/a。

3.3 敏感性分析

經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算表明，按現(xiàn)行市場價格，每年只需生產(chǎn)Al2O3品位為65.49%、鋁硅比為5.4的鋁土礦石45.8萬t，便可達(dá)到盈虧平衡。經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算顯示，礦山總利潤為57 854.4萬元，平均年利潤4 254萬元。投資利潤率為23.6%，投資收益率44.4%，投資回收期4.2年。從以上數(shù)據(jù)來看，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均等同或超出同行業(yè)的一般標(biāo)準(zhǔn)。礦山一旦建設(shè)投產(chǎn)，不但企業(yè)獲利可觀，每年尚可向國家交納的稅費(fèi)達(dá)3 746萬元。除此之外，尚可解決礦山所在地的部分剩余勞動力，帶動地方的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此，礦山開發(fā)的企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著。

選取技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算的過程中，未考慮不可預(yù)見費(fèi)。實(shí)際礦山生產(chǎn)建設(shè)中其他費(fèi)用的支出相當(dāng)多，如占地費(fèi)用、采礦權(quán)價款、前期地質(zhì)勘查投入、礦山設(shè)計(jì)費(fèi)等都必須計(jì)入成本[8]，礦山的實(shí)際利潤達(dá)不到所計(jì)算的數(shù)據(jù)。另外，還得考慮到礦石價格一旦大幅度下跌，經(jīng)濟(jì)效益會大大降低。總之，影響礦山生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益的因素是多方面的，各項(xiàng)指標(biāo)的選取及經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算所提供的數(shù)據(jù)僅作礦山建設(shè)參考，礦山建設(shè)一旦立項(xiàng)，尚需進(jìn)行更為細(xì)致的可行性研究。

4 結(jié)論

以小龍廟鋁土礦為對象開展了地質(zhì)普查研究，并對其概略技術(shù)經(jīng)濟(jì)進(jìn)行評價，主要結(jié)論如下。

(1)礦區(qū)受中朝準(zhǔn)地臺華熊臺緣拗陷控制，具“一穹、三向、三組”交錯的扇形地壘式拱斷特點(diǎn)，其中3組斷裂相互交錯，形成許多不同的地塹和地壘，對區(qū)內(nèi)煤、鋁含礦巖系的展布起著重要的控制作用。

(2)礦石多呈他形柱狀晶粒結(jié)構(gòu)、自形或半自形晶粒結(jié)構(gòu)、泥晶或隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，呈礫屑狀、砂(粒)狀、蜂窩狀、豆鮞狀和致密狀結(jié)構(gòu)。

(3)礦石主要礦物為一水硬鋁石，次要礦物為高嶺石、伊利石。微量礦物有綠泥石、赤鐵礦、針鐵礦、銳鈦礦、金紅石、埃洛石、電氣石、鋯英石、方解石、石英等。

(4)新安縣青石溝鋁土礦開發(fā)投資效果較好，礦山總利潤為57 854.4萬元，平均年利潤4 254萬元。投資利潤率為23.6%，投資收益率44.4%，投資回收期4.2年。

(5)選取技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算的過程中，未考慮不可預(yù)見費(fèi)，各項(xiàng)指標(biāo)的選取及經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算所提供的數(shù)據(jù)僅作礦山建設(shè)參考，礦山建設(shè)一旦立項(xiàng)，尚需進(jìn)行更為細(xì)致的可行性研究。