某“湿型”红土镍矿床开采实践

位 哲 梁 嘉 李兴家

(瑞木镍钴管理(中冶)有限公司，北京 100036)

某“湿型”红土镍矿床开采实践

位 哲 梁 嘉 李兴家

(瑞木镍钴管理(中冶)有限公司，北京 100036)

随着红土型镍矿选、冶技术的成熟以及硫化物型镍矿储量的严重不足，红土型镍矿床的开采吸引了人们的注意。然而“湿型”红土矿床由于其含水率高、地形起伏变化大、含砾率高、雨季强降水及持续大雾等众多因素的影响，开采极其困难。目前，“湿型”红土矿床的开采尚无成熟可供借鉴的经验。如何解决红土矿特有的特点所带来的回采困难，如何在技术上可行、经济上合理的原则下进行采矿，是“湿型”红土矿床开采所要首先解决的问题。开采实践中，通过不断的摸索和实践，总结出适合“湿型”红土矿床回采的宝贵经验。本研究着重介绍某“湿型”红土矿床之开采实践，介绍矿床剥离、开拓、回采、配矿等关键环节的现场经验，介绍设备的选型及采场所需的设备配置。

“湿型”红土矿 褐铁矿层 残积矿层

红土镍矿床是岩石强烈风化作用形成的残积矿石，成层状分布，埋藏浅。因其不需要爆破，可使用液压挖掘机直接铲装而被认为回采简单[1-2]，然而，在近赤道地区、热带气候条件下的某“湿型”红土镍矿因其含水率高，矿层软而剥离、开拓、回采困难。此矿床所处区域年平均降雨量达5 000 mm以上，其中80%以上的降雨量集中在雨季[3-5]。矿床中褐铁矿层在旱季原矿含水率达30%～40%，雨季含水率可达40%～60%。在作业面开挖以后，矿层暴露面含水率更是骤升。高含水率造成铲装及运输设备容易沉陷、打滑，降低设备作业效率。强降雨造成了道路破坏，使原矿变为“泥巴”，降低卡车的运输能力(下降20%左右)。雨季频繁的雨雾影响司机的安全操作，增加了事故发生的概率。

1 “湿型”红土矿床开采

1.1 开 拓

“湿型”红土镍矿开拓道路应根据采剥计划，考察其所服务采区地形、地质条件，综合考虑整个采区的高程及矿体赋存情况，以尽量延长其服务年限。

开拓主干道应尽量铺设在基岩之上，以不压矿或少压矿为标准，方便服务整个采区。同时，为确保运矿卡车的行驶安全，道路坡度必须符合相应标准。在地势低洼处，为确保主干道平直，道路可铺设在残积层或上下含砾层之上，如有必要可进行填方；在遇牙石集中区域，如无法绕开，则需破碎。

分支道路应综合考虑其所服务采场数量，可根据需要修建于矿层之上，但应避免修在腐殖土上。因为对红土矿而言，在没有采石场供应砾石的情况下，铺路砾石的获取比较困难，而铺路所需砾石量极大，砾石应及时回收，经洗矿系统分离以后，以便循环利用。

矿区不同道路参数及砾石铺垫标准见表1及表2。

表1 不同采矿道路参数

表2 不同矿层道路修建所需铺垫砾石标准

1.2 剥 离

该“湿型”红土矿床矿层埋深浅，腐殖土厚度不大，在80%左右的开采范围内腐殖土厚度在0.5～2 m。只有部分区域厚度极大，达6～15 m，此种区域往往处于谷底位置，且与矿体顶板高差极大(可达30 m左右)，集中了大量的剥离土，加之本身极厚的腐殖土，只能等上部矿体降段以后，再行处理。或从经济可行性角度分析，作为永久损失。

矿床剥离工作主要由推土机来进行(大型推土机容易陷车，小功率推土机即可)，局部极陡、极软区域及边坡位置辅之以小斗容液压反铲，枯枝及废弃的树杆可以就地收集焚烧处理。剥离需待伐木完成且清场完毕后从矿体顶板开始，分区抽条剥离，向底洼位置堆集，定点堆放。待后续下部台阶或底板开拓道路修建完成后，装运至剥离物堆场。在不影响矿体回采的前提下，也可暂时堆放在原地，待本区域回采完毕后就地进行复垦，以减少运输工作量。

强降雨给剥离作业带来严重困难。在旱季的前2个月，矿床含水率仍处于较高(40%左右)的水平，矿床开挖后，作业面原矿受降雨影响含水率均在60%以上。此时，推土机无法正常作业，陡坡上挖掘机作业不仅效率低下而且极其危险。因此，大规模的剥离作业只能集中于旱季的后4个月，期间要为雨季准备足够的备采作业面。未开挖矿床不同分层含水率见表3。

表3 未开挖矿床不同矿层含水率

根据矿层厚度，矿块一次完整的剥离，可服务至作业面回采结束，一般为3～5个台阶(台阶高度4～5 m)。实际生产中，矿山平均剥采比为0.23～0.47。

开采实践中，在辅助清场、剥离设备不足的情况下，曾试行边采边剥的作业方式。此种作业方式，虽然缩短了初始清场、剥离时间，可以迅速进行回采，为及时出矿争取主动，但也具有明显的缺点：①同一作业面在一个台阶开采完成以后，需再进行边坡剥离，反复多次，直至回采结束，且二次剥离只能由挖掘机来完成；②明显增大了贫化率，加大了损失率；③设备频繁调动，增大了设备故障率；④不利于大面积作业面的展开，作业面服务时间短，采矿工作始终处于频繁剥离、修路的恶性循环之中；⑤剥离物被雨水冲涮损失严重，使后续的复垦工程陷入被动。

因此，在条件有利的情况下，无论是从采矿工艺要求还是从经济技术指标考虑，剥离应一次到位。对红土矿床而言，依据半年旱季、半年雨季的气候条件，开拓矿量保有期可定为1 a，备采矿量保有期不应低于3个月。

1.3 回 采

红土矿床开采要遵循由远及近；先两边、后中间；先低点、后高点；先软基、后硬基的开采顺序。采剥作业条带间、各相邻矿块间的上下、左右间保留足够的安全距离和最小工作平盘宽度，为后续开采创造条件。常规方式为旱季集中力量回采地势低处矿体，回采形成的露天坑一则可自然成为雨季时候的集水坑，二则可回填洗矿系统的废石，倾倒腐殖土，为后续的复垦工程创造便利的条件。雨季时期则回采地势高处的矿体，尽可能的为雨季采矿创造便利。

(1)褐铁矿层的回采。当矿层厚度较薄(<5 m)时，由矿层顶板进行开挖，尽可能一次回采到矿体底板。当矿层厚度适中(5～10 m)时，可在矿体顶板和底板修建采矿支路，分2个台阶进行开采，也可临时使用推土机降段，将台阶高度降至挖掘机可安全挖掘的范围之内。当矿块厚度较大(10～20 m)时，采矿支路分别修在矿体顶板及中、下部(距顶板10 m左右)，顶板支路进行下挖铲装、运输作业，矿块中、下部支路先进行上挖装运，同时完善道路，待上挖台阶装运完成后再进行下挖装运。同时，褐铁矿开挖在边坡所形成的三角体矿源应及时平整或进行回收，确保回采作业面的连续性、完整性以及满足防排水的需求。

(2)残积层、含砾层的回采。逐片分离、平整、回收残积矿层。为了便于堆放橄榄石和矿土，残积层采剥作业面的宽度不小于1.5倍最小工作平盘宽度。为了减少大块橄榄岩的装车率，可预先配置小斗容挖掘机进行土石分离工作，有选择地将直径在700～1 000 mm的砾石装运拉走。直径在1 000 mm以上的砾石，需使用液压锤预先破碎，然后再进行倒运或就地堆存或直接进行路基铺垫。块度极大的牙石，能破碎则进行破碎，无法破碎则需绕开，待爆破条件允许时，予以处理。铲运设备暂时无法进入的残积矿、下边坡、边界三角体等区域，从全局或系统生产次序考虑，可以临时弃采，留待条件具备时，安排小斗容挖掘机对其及时进行回收。

无论是褐铁矿还是残积矿的回采，都应维护上作业面的平整，确保下作业面的排水，及时新建或修复采区防排水工程设施，以便于下作业面矿层的硬化，减少下作业面开采的难度。由于红土矿层“软”的性质，大吨位、大斗容的挖掘设备不适合作业。且挖掘设备往往容易沉陷，不具备自救能力的正铲不能作业。在生产中，不同矿层所需设备各类及参考参数见表4。

表4 不同矿层所需设备参数参考

1.4 配 矿

配矿是为了保证供矿中各种金属品位的均衡稳定，由于腐殖土层、褐铁矿层、残积层、上下含砾层各具有不同的特征，原矿中杂质元素含量差别极大。此矿床中，对Mg元素而言，其在不同矿层中含量由上至下呈渐次增长的趋势，最高含量与最低含量差异可达30倍以上。对Al元素而言，其在不同矿层中含量由上至下渐次降低，最高含量与最低含量差异最大为4倍左右。由于红土矿具有冶炼成本较高(占采矿、选矿、冶炼总成本的65%～78%)的特点，因而其对矿浆质量要求就相对要高，而Mg、Al是湿法工艺中影响酸耗的主要杂质[1，6]。对湿法冶炼工艺(主要为洗矿系统)而言，在褐铁矿和残积矿没有单独选矿设计的情况下，如何实现在采场配矿对控制生产成本就显得尤其重要。

在采矿生产中，应尽快形成不同矿层、多作业点同时开采的有利局面，以实现配矿的可能，配矿可在不同采场之间、同一采场不同矿层之间来进行。配矿比的选取除首先考虑Ni金属的品位之外，Mg、Al杂质的控制是应主要进行的工作。除此之外，还应综合考虑不同矿层含水率、含砾率的因素。例如，此红土矿床根据冶炼对Mg、Al含量的要求，确定褐铁矿层与其他矿层之间配比如表5所示。

表5 某红土矿不同矿层配矿比

另外，应充分发挥原矿堆场的调节作用，最大限度的发挥其作用。红土矿原矿堆场面积要尽可能大，或同时设计2～3个堆场，以便堆存足够的原矿(可供使用1周左右)。可对堆场区域进行划分，分别储存来自不同矿层的原矿，使堆场变成一个完整的可供矿、配矿体系，以改变其单纯的原矿存储功能，同时可缓解过度依赖采场配矿的压力，以增加配矿工作的灵活性、降低配矿的难度。

1.5 复 垦

由于红土矿厚度不大(平均在10 m左右)，采矿的区域推进速度较快，采空区复垦应是贯穿整个采矿周期的工程。待一个采区回采完毕后，应及时对采空区进行工程复垦，然后再进行生态复垦。

对工程复垦而言，由于无法进入洗矿系统的废石数量巨大，且尚附着有一定程度的原矿，而这部分原矿暂时无法回收利用，可将其装运至采空区进行回填，用来平整场地。同时，来自于含砾矿层开挖作业面的砾石也可以就近回填到相应的采空区。对于存在牙石的采空区，先就牙石进行处理，然后再进行平整。

生物复垦所需土质直接使用矿山的剥离土和腐殖土，植被选择为抗逆能力强、速生性能好的植被品种[1]。

2 开采注意事项

2.1 采区防尘

“湿型”红土矿旱季防尘问题应当重视。由于部分作业面原矿含水率高，且加之设备的反复碾压，作业面容易泛水，不存在粉尘的污染。但第一次开挖的褐铁矿层作业面往往粉尘较大。未开采的作业面，只要没有扰动，粉尘就不会飞扬。而经砾石铺垫的道路和其他设施平台，其上附着的泥浆经阳光曝晒干燥后形成粉尘，在轮胎的作用下，容易形成粉尘污染源。在旱季，只有加强洒水来避免粉尘污染。

2.2 采区防排水

“湿型”红土矿一经剥离，即面临水土流失的局面，开挖后情况更加严重。除在采区周围规划雨水沉淀池之外，采区内部的防排水更加重要。应合理安排剥离、回采，做到采区内部水源，内部集中。可对作业面设置坡度，在合理位置挖掘排水沟(如台阶坡底线附近，宽1 m左右)，对水流进行疏导，引导至采区内部的集水坑内。同时，加强整个采区防排水设施的修建。

3 结 语

对“湿型”红土矿而言，开采环境极差。虽然强降雨对生产影响不大，但强降雨造成的路面湿滑，作业面积水，原矿含水率升高，设备无法作业等却使开采困难。在生产中，“以路换矿”成为不得已的手段。如何经济的铺设采矿道路，如何减少原矿中砾石含量对洗矿系统的影响，如何减少废石的二次转运量，都是今后应着重关注的问题。

[1] 高明权，赵少儒．＂湿型＂红土镍矿床特征及开采特点[J]．中国矿业， 2010，19(5)：81-84． Gao Mingquan，Zhao Shaoru．Character of humidified laterite nickel deposits and mining characteristics[J]．China Mining Magazine，2010，19(5)：81-84．

[2] 王 虹，邓海波，路秀峰．重要有色金属资源红土镍矿的现状与开发[J]．甘肃冶金，2009，31(1)：20-24． Wang Hong，Deng Haibo，Lu Xiufeng．Important laterite nickel ore resources in the world present situation and exploitation[J]．Gansu Metallurgy，2009，31(1)：20-24．

[3] 李 雷，李文光，陶 思，等．巴布亚新几内亚瑞木镍钴矿地质特征及成矿规律[J]．矿产勘查， 2011，2(4)：441-444． Li Lei，Li Wenguang，Tao Si，et al．Geological characteristics and mineralization regularity of Ramu Ni-Co deposit，Papua New Guinea[J]．Mineral Exploration， 2011，2(4)：441-444．

[4] 欧阳小良，余火忠，陈洪全，等．巴布亚新几内亚瑞木镍钴项目地质守灾害成因及治理设计研究[J]．资源环境与工程， 2009，23(4)：447-451． Ouyang Xiaoliang，Yu Huozhong，Chen Hongquan，et al．Study on causes of formation and treatment for geological disasters of Ramu Nickel Project in Papua New Ginea[J]．Resources Environment & Engineering， 2009，23(4)：447-451．

[5] 徐庆新．红土矿的过去与未来[J]．中国有色冶金， 2005，12(6)：1-8． Xu Qingxin．The past and the future of nickel laterites[J]．China Nonferrous Metallurgy， 2005，12(6)：1-8．

[6] 赖 阳，张楚灵，姜建明．运用配矿技术控制矿石质量[J]．采矿技术，2002，2(1)：5-7． Lai Yang，Zhang Chuling，Jiang Jianming．Ore matching technique to control the ore quality [J]．Mining Technology，2002，2(1)：5-7．

(责任编辑 石海林)

Mining Practice of a Humidified Laterite Nickel Deposit

Wei Zhe Liang Jia Li Xingjia

(RamuNicoManagement(MCC)Limited，Beijing100036,China)

With the mature of laterite Ni deposits′ beneficiation and smelting technique and the serious lack of primary nickel reserves，mining of laterite nickel deposits attract the attention.However，due to the high moisture，rolling topography，high gravel contents，heavy rain and continuous fog in rainy season，it is most difficult to realize mining of humidified laterite Ni deposits.At present，there is no mature experience for reference in mining of humidified laterite Ni deposits.Problems that need to be solved first are how to solve the mining difficulty due to the characteristic of humidified laterite deposit and how to realize mining under the principle of technological feasibility and reasonable economy.The valuable experience that fits for mining of humidified laterite deposit is summarized according to continuous exploration and practice.The mining practices of humidified laterite Ni deposits are mainly introduced，including the field experiences in the key parts like stripping，development，mining and ore blending.The selection of mining equipment and the equipment configuration are present.

Humidified laterite，Limonite，Saprolite

2014-05-09

位 哲(1986—)，男，助理工程师。

TD864

A

1001-1250(2014)-08-041-04