多金屬礦工業(yè)指標(biāo)論證
——以某鋅多金屬礦床為例

谷海峰

(中鋼石家莊工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，河北 石家莊 050021)

0 引言

礦床工業(yè)指標(biāo)是評價礦床工業(yè)價值、圈定礦體、估算礦產(chǎn)資源/儲量的標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)[1]。礦床工業(yè)指標(biāo)的高低直接影響礦山企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用效率[2,3]。目前,我國主要沿用工程指標(biāo)體系(雙指標(biāo)體系)，即根據(jù)邊界品位和最低工業(yè)品位、考慮最小可采厚度、夾石剔除厚度等指標(biāo)，界定礦石與廢石。在單個工程中同時釆用雙品位指標(biāo)圈連礦體，圈定礦體后再估算資源儲量，其中起關(guān)鍵作用的是邊界品位和最低工業(yè)品位。

對于多金屬礦床，須遵循“綜合勘查，綜合利用”的原則，一般宜采用綜合品位指標(biāo)估算資源儲量。多金屬礦床工業(yè)指標(biāo)中起關(guān)鍵作用的是綜合邊界品位和綜合工業(yè)品位。綜合工業(yè)品位是指在同一礦床或礦體中，存在兩種或兩種以上達(dá)不到工業(yè)品位一般要求的有用組分，但多種組分綜合回收在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上可行；或雖然有的組分達(dá)到工業(yè)品位一般要求，但因不同組分不均勻交互變化、不宜分采分選，或多種組分綜合回收后可降低工業(yè)品位要求的，經(jīng)論證后綜合確定各有用組分或按等價原則折算為某一主組分的最低工業(yè)品位要求[4]。按相同原則，可同時制定相應(yīng)的綜合邊界品位。

現(xiàn)以中國北方某大型鋅多金屬礦床為例，闡述了多金屬礦床工業(yè)指標(biāo)論證過程，為研究和制定類似多金屬礦床工業(yè)指標(biāo)提供參考。

1 礦區(qū)地質(zhì)簡述

礦區(qū)內(nèi)出露地層較簡單，主要有太古界紅旗營子群第二組上部以及中生界侏羅系上統(tǒng)白旗組、張家口組，新生界新近系、第四系。礦區(qū)位于區(qū)域大型倒轉(zhuǎn)復(fù)式向斜的北翼，在此基礎(chǔ)上又疊加了一系列近南北向的基底褶皺，同時產(chǎn)生一系列斷裂構(gòu)造。礦區(qū)內(nèi)的巖漿巖分為兩類，一類為白旗組中性、侏羅系張家口組酸-堿性巖石，另一類是侵入巖，為燕山期花崗斑巖及其派生的巖枝-石英斑巖。

本礦床成因類型屬具有層控性質(zhì)的次火山熱液多金屬礦床。礦體主要賦存在紅旗營子群第二巖組上部角閃斜長變粒巖中，受北北東向斷裂控制，共圈定礦體175個，呈近南北走向展布。西部礦體產(chǎn)狀比較陡立，傾角在80°～90°之間，個別近乎直立，東部及南部礦體產(chǎn)狀相對較緩，傾角在50°～80°之間，平均70°。晚期石英斑巖與礦體關(guān)系密切，對礦體起破壞作用。

礦石結(jié)構(gòu)以乳滴狀結(jié)構(gòu)、交代或溶蝕結(jié)構(gòu)、樹枝狀結(jié)構(gòu)和動力壓碎結(jié)構(gòu)最普遍，礦石構(gòu)造以塊狀、脈狀、浸染狀為主。礦床中礦物成分組成比較復(fù)雜，最常見的礦石礦物有閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦、毒砂等。鋅為主元素，并伴生有鉛、銀、金等多種有益伴生組分。鋅一般品位在0.5%～6.0%之間，品位變化系數(shù)為151%；鉛一般品位為0.02%～1.00%，品位變化系數(shù)為215%；金一般品位0.01～0.50 g/t，品位變化系數(shù)為487%；銀一般品位為2～10 g/t，品位變化系數(shù)為237%。鋅屬品位變化較均勻范疇，鉛、金、銀屬不均勻類型。

2 開采技術(shù)條件簡述

大氣降水是地下水的唯一補(bǔ)給來源，裂隙水是礦坑的直接充水因素。大氣降水與基巖裂隙水存在一定的水力聯(lián)系，對礦床充水影響不大。成礦后斷層破碎帶以及個別復(fù)活的老斷裂屬充水?dāng)鄬?，對礦床充水具有一定影響。水文地質(zhì)條件簡單。

礦體及圍巖均屬致密塊狀結(jié)構(gòu)的堅(jiān)硬巖石，力學(xué)強(qiáng)度較高，穩(wěn)固性較好，工程地質(zhì)條件簡單。

在中國地震烈度分區(qū)圖中，該區(qū)屬于Ⅶ度區(qū)，地震活動較頻繁；礦區(qū)屬于地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育區(qū)；礦區(qū)在開采過程中，局部地段的地貌形態(tài)將會遭到不同程度的破壞，并存在地表塌陷、地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害隱患；會出現(xiàn)地下水位降落漏斗，導(dǎo)致在一定范圍內(nèi)地下水位有所下降；存在水土流失現(xiàn)象。地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量中等。

3 論證方案

3.1 方法選擇

礦區(qū)前后經(jīng)不同單位、不同階段、不同程度的地質(zhì)勘查工作及后續(xù)生產(chǎn)探礦所獲得的資料，基本查明了礦區(qū)屬于一個以鋅礦為主，同時伴生有鉛、金、銀的大型多金屬礦床，工程控制程度高，地質(zhì)資料全，可滿足地質(zhì)方案法資料要求。因此，選用地質(zhì)方案法制定礦床工業(yè)指標(biāo)。

3.2 論證指標(biāo)選擇與確定

該礦床除主元素鋅外還有鉛、金、銀等多種具有綜合利用價值的共伴生元素。因鋅、鉛、金、銀等有益組分不均勻交互變化不宜分采分選，符合綜合評價的條件，質(zhì)量指標(biāo)選用綜合邊界品位指標(biāo)和綜合工業(yè)品位指標(biāo)進(jìn)行評價。根據(jù)該礦床特征，開采技術(shù)條件指標(biāo)由最小可采厚度和夾石剔除厚度組成。

本次采用折算法確定綜合品位。折算法是將礦石中可供回收利用的兩種或兩種以上的組分品位，折算為其中相對主要的一種組分品位的計(jì)算方法，以折算結(jié)果表示的主要組分品位總稱為綜合品位，公式為：

(1)

式中:C—以主要組分表示的綜合品位，%或g/t；Cz—主要組分品位，%或g/t；Cci—次要組分品位，%或g/t；Ki—品位折算系數(shù)，%；n—次要組分的種類數(shù)。

根據(jù)礦石特征及礦山采選的實(shí)際情況，確定本礦山以鋅為主要有用組分，鉛、金、銀為次要有用組分，按照等價原則折算為鋅的品位。

1)品位折算系數(shù)計(jì)算

礦山已建有選廠，選礦工藝成熟，礦石經(jīng)選廠加工得兩種產(chǎn)品：鋅精礦和鉛精礦，其中鋅精礦中含計(jì)價銀，鉛精礦中含計(jì)價的金和銀。盈利法綜合考慮了價格、回收情況和生產(chǎn)成本，在有實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)營統(tǒng)計(jì)的情況下，能夠較客觀地反映礦石主、次有用組分的生產(chǎn)成本、回收效果和產(chǎn)值情況，計(jì)算較符合實(shí)際，具有實(shí)用價值。因此，本次折算系數(shù)計(jì)算采用利潤比法，公式為：

(2)

表1 主元素采選指標(biāo)參數(shù)表

表2 次要元素采選指標(biāo)參數(shù)表

表1、表2技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)引用礦山2018年度實(shí)際數(shù)據(jù)或根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)求得。根據(jù)K值計(jì)算公式、采選指標(biāo)參數(shù)可以得到本礦山綜合品位計(jì)算公式如下：

Zneq=Zn+0.08Pb+0.32Au+0.07Ag

(3)

式中：Zneq為鋅綜合品位。

2)折算起點(diǎn)的確定

凡參與綜合品位折算的組分品位，均應(yīng)高于該組分的選礦試驗(yàn)尾礦品位；在一般情況下，應(yīng)以該主元素一般工業(yè)指標(biāo)的伴生有益組分評價指標(biāo)為折算起點(diǎn)。

對比該礦選廠尾砂的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和鉛鋅礦伴生有益組分評價指標(biāo)，確定各有用組分的折算起點(diǎn)為：鉛0.05%，金0.33 g/t，銀8.73 g/t。

3.3 方案確定

3.3.1 綜合邊界品位確定

采用統(tǒng)計(jì)法擬定礦床綜合品位。對礦山提供的70 420件基本分析樣，按鉛、金、銀折算起點(diǎn)，用綜合品位計(jì)算公式(3)折算后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，Zn綜合品位變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)在0.3%～1%之間，因此本礦床綜合邊界品位取值應(yīng)在0.3%～1.0%之間。

3.3.2 綜合工業(yè)品位確定

礦山為生產(chǎn)礦山，可以利用已有技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)測算綜合臨界品位。以此作為參考，并參照鋅礦一般工業(yè)指標(biāo)，對比類似多金屬礦山工業(yè)指標(biāo)及以往工業(yè)指標(biāo)論證經(jīng)驗(yàn)，綜合擬定綜合工業(yè)品位，最終經(jīng)地質(zhì)、經(jīng)濟(jì)分析擇優(yōu)推薦。

綜合臨界品位計(jì)算公式為：

(4)

式中:αZ0—綜合臨界品位，%；βZ—綜合精礦品位，%；CZ—綜合原礦生產(chǎn)成本，元/t；DZ—綜合精礦售價，元/t；εZ—綜合選礦回收率，%；ρ—采礦貧化率，%。

該公式中各參數(shù)除采礦貧化率外均強(qiáng)調(diào)為綜合指標(biāo)。表1、表2指標(biāo)數(shù)據(jù)須經(jīng)推導(dǎo)全部折算成鋅綜合指標(biāo)。經(jīng)計(jì)算，綜合臨界品位為1.8。

3.3.3 開采條件指標(biāo)確定

根據(jù)本礦床地質(zhì)特征、開采技術(shù)條件、開采方式、采礦方法和現(xiàn)有的采掘設(shè)備水平，經(jīng)綜合考慮，確定影響本礦床開采的開采技術(shù)條件指標(biāo)為：最小可采厚度1 m，夾石剔除厚度2 m。綜上分析，擬定三套工業(yè)指標(biāo)方案見表3。

表3 三套工業(yè)指標(biāo)方案

3.4 資源儲量試算

按三套方案初步試圈礦體，并估算資源儲量，估算結(jié)果見表4。

表4 方案一資源儲量估算表

3.5 采礦技術(shù)方案

設(shè)計(jì)采用地下開采方式，豎井-輔助斜坡道開拓，推薦主要選用分段空場嗣后充填采礦法、淺孔留礦嗣后充填采礦法。

表5 采礦主要技術(shù)指標(biāo)表

3.6 選礦技術(shù)方案

設(shè)計(jì)選廠規(guī)模與采礦規(guī)模一致。依據(jù)礦山實(shí)際生產(chǎn)情況，工藝流程采用一段閉路磨礦，選別采用優(yōu)先浮選工藝，優(yōu)先選別鉛精礦和伴生的金和銀，主要產(chǎn)品為鋅精礦。其磨礦細(xì)度為-0.074 mm 55%。選礦主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表6。

表6 選礦主要技術(shù)指標(biāo)表

3.7 經(jīng)濟(jì)分析

根據(jù)采選方案提供的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、材料消耗、勞動定員等進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，測算礦山投資、成本費(fèi)用、銷售收入、稅金等，并計(jì)算各項(xiàng)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

表7 不同方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比表

3.8 方案比較

3.8.1 地質(zhì)方面

通過試圈，方案一、方案二圈定的礦體總體形態(tài)、產(chǎn)狀基本一致，僅完整程度、礦化范圍略有變化；而方案三圈定的礦體數(shù)量較方案二、方案一明顯減少，礦體變薄，夾石增多，礦體連續(xù)性完整性變差。

根據(jù)表4，對三套方案估算的資源儲量進(jìn)行比較，方案一礦石量、綜合金屬量最多，從資源充分利用角度，方案一最優(yōu)。方案二較方案一礦石量損失10.86%，而綜合金屬量僅損失2.45%，說明方案二較方案一礦石量相對損失不高，金屬量損失較低，資源利用率較高。方案三較方案二礦石量損失24.43%，綜合金屬量損失10.61%，說明方案三資源利用率較差。

總之，在礦體完整性和資源利用上，方案一最優(yōu)，方案二稍次之，方案三圈定礦體連續(xù)性、完整性差，資源儲量少，資源利用率低，不宜作為推薦指標(biāo)方案。

3.8.2 采選方面

三套方案所采用的采礦方式、采礦方法相同，礦石回采率、貧化率一致，但礦山生產(chǎn)規(guī)模不同，采出品位不同，三套方案在采礦方面差別不大。三套方案選礦工藝流程相同，因采出品位的不同，方案一、二、三的精礦品位、回收率、產(chǎn)率指標(biāo)呈逐步升高關(guān)系，單從選礦角度看，方案三最好，方案二次之，方案一最差。單位采選成本隨工業(yè)指標(biāo)的升高而升高，但差別不大。

3.8.3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面

計(jì)算表明，三套方案下的財務(wù)內(nèi)部收益率均高于行業(yè)基準(zhǔn)收益率(參考值，取13%)，財務(wù)凈現(xiàn)值大于零，具有較強(qiáng)的投資回收能力。這說明三個方案的工業(yè)指標(biāo)方案在財務(wù)上都是可行的。單從企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益方面看，方案三企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益最好，方案二次之，方案一最差。

3.8.4 綜合對比論證

工業(yè)指標(biāo)方案的確定須全面考慮經(jīng)濟(jì)效益、資源效益、社會效益和環(huán)境效益，應(yīng)體現(xiàn)綜合最佳效益。

通過經(jīng)濟(jì)分析得出三套方案在財務(wù)上都是可行的。因此，經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)不再是方案甄選須考慮的最重要因素，資源利用率和社會效益上升則為關(guān)鍵指標(biāo)。由此，可首先將資源利用率差，社會綜合效益不佳的方案三排除在外。

對比方案一和方案二，二者均可圈出較連續(xù)、完整的礦體，方案二較方案一探求綜合金屬量僅減少2.45%，但方案二年利潤額、投資回收期、財務(wù)凈現(xiàn)值、財務(wù)內(nèi)部收益率等經(jīng)濟(jì)評價指標(biāo)均優(yōu)于方案一。

綜合分析，三套工業(yè)指標(biāo)方案中，方案二為最優(yōu)方案。

4 結(jié)語

推薦方案二作為本礦山礦床工業(yè)指標(biāo)來指導(dǎo)生產(chǎn)，具體指標(biāo)為綜合邊界品位Zn≥0.5%；綜合最低工業(yè)品位Zn≥1.0%；共伴生有益組分最低參與評價指標(biāo)Pb≥0.11%，Au≥0.21 g/t，Ag≥3.42 g/t；最小可采厚度1.0 m；夾石剔除厚度≥2.0 m。

說明一，根據(jù)方案二采選技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對次要組分折算起點(diǎn)和折算系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后的折算起點(diǎn)為：Pb0.11%，Au0.21 g/t，Ag3.42 g/t，綜合品位的計(jì)算公式為：

Zneq=Zn+0.07Pb+0.21Au+0.03Ag

(5)

說明二，礦床工業(yè)指標(biāo)是一組動態(tài)參數(shù)，當(dāng)?shù)V山生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)因素發(fā)生大幅度變化時，企業(yè)可根據(jù)實(shí)際經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件重新核實(shí)折算系數(shù)，確定綜合品位。

通過論證和礦山生產(chǎn)實(shí)踐表明，多金屬礦床采用綜合指標(biāo)對降低礦體圈連難度，增加礦產(chǎn)資源儲量，提高資源利用率，延長礦山服務(wù)年限，實(shí)現(xiàn)礦山可持續(xù)發(fā)展意義重大。