提高低品位矿产资源开发利用效益的思考

王雪峰

摘 要：结合低品位铜钼矿石矿体赋存条件和矿产品市场价格等因素，采用产品成本比较法确定经济合理剥采比，采用平面比较法确定境界剥采比，降低成本，提高矿山服务年限。探索引起损失、贫化的主要因素，确定优先在矿岩接触带的矿石中布置开段沟，明显降低矿石损失与贫化率。调整剂生石灰用量和水玻璃添加量，降低了原料单耗，缩减了成本，有效控制了尾矿性质，提高浓密机的运转效率。从而进一步提高低品位铜钼矿石的露天开采率、选矿回收率、综合利用水平，提高经济效益和环境效益。

关键词：低品位；铜钼矿；采选工艺；效益

中图分类号：F12 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2014）24-0069-03

随着目前铜钼矿山高强度的开采，低品位铜钼矿石的开发利用越来越重要。但目前低品位铜钼矿露天开采和选矿回收技术造成了资源的大量浪费和开采成本的大幅度提升，因此优化露天开采技术和选矿回收工艺就成了提高资源利用效率的关键因素。本文结合某地区低品位铜钼矿山生产实际，提出提高低品位铜钼矿石露天开采技术和选矿回收工艺的优化方案，提高低品位铜钼矿石的露天开采率、选矿回收率和综合利用率，降低企业的生产成本，增加经济社会效益，使矿山走上合理开发与可持续发展的道路。

一、矿床地质特征

（一）矿体形态与规模

矿体为隐伏矿体，矿体主要赋存于白垩纪火山岩—粗面质角砾凝灰岩、石英粗面岩和流纹岩中。其成矿与碱性火山活动密切相关，为火山热液细脉浸染型（斑岩型）。在粗面质火山岩中的捕虏体（如流纹岩、流纹斑岩）及后期侵入的细粒辉绿岩、花岗斑岩、石英斑岩中也见铜钼矿化，有些构成矿体的一部分。

矿体呈不规则的长扁豆状，平面呈略向北突出的弧形，走向自西向东变化为40.74°～105°，倾向NW或NE，倾角54°～74°，控制矿体延长大于780m，平均宽140m，延深推断大于480m。平均品位Mo0.075%，铜含量较低，不够工业品位，工业矿体位于矿体中间，平均宽100m，平均品位Mo0.095%。从600m～700m标高水平投影图上看矿体均呈扁豆状，中部宽180m～250m，两边窄75m～90m，两端有分枝现象。在勘探线剖面上，矿体形态各异，多数上宽下窄。

（二）矿石物质成分、结构及构造

矿石金属矿物中主要为黄铁矿、辉钼矿、黄铜矿和闪锌矿；非金属矿物中含量最多的为石英，其次是长石、绢云母和白云母（见表1）。

矿石具自形晶结构、半自形晶结构、残余结构、交代溶蚀结构，在矿石中辉钼矿以六边形晶体产出，黄铜矿以他形粒状或不规则状产出。矿石具浸染状构造、斑状构造、脉状构造。

矿石自然类型主要为粗面质角砾凝灰岩型铜钼矿石和细粒辉绿岩型铜钼矿石；矿床成因类型为次火山热液细脉浸染型铜钼矿床；工业类型为产于粗面质角砾凝灰岩中的脉状铜钼矿床。

矿体中铜钼矿化比较均匀，品位变化不大。工业矿体中钼品位介于0.074%～0.117%之间，个别样品可达0.45%；铜品位介于0.01%～0.06%之间。

122b类型块段钼平均品位0.095%，品位变化系数15%。333类型块段钼平均品位0.094%，品位变化系数20%。2S22类型块段钼平均品位0.043%，品位变化系数6%。

二、露天开采范围确定

（一）开采条件

矿区属于中低山丘陵区，最高点海拔876.2m，最低山谷海拔590m，相对高差286.2m，局部地段切割较深，区内树木较少。区内冲沟较发育，但河谷不多，山坡坡度一般在20～50度之间。

本区属大陆季风气候，降水量较少，平均年降水量421mm。由于年降水量少，植被不甚发育，地形坡度较大，大气降水对地下水的补给有限，大部分以地表迳流方式流失，本区水文地质较为简单。

矿体走向北东40°，倾向北西，倾角86°，矿体走向长度大于780m，平均宽度140m，呈上部窄，下部宽，延深大于480m，矿石硬度系数f=10～12，矿体中等稳固。

矿体赋存于石英粗面岩与流纹岩之间的粗面质凝灰岩中，岩石饱和抗压强度20.33～73.69MPa，饱和抗拉强度3.35～8.86MPa。岩石完整，坚硬，稳固性较好，局部地段岩石节理裂隙发育，并偶见构造破碎带。

（二）露天开采境界确定

1.境界圈定

设计在圈定露天境界时考虑了如下原则。

（1）遵循境界剥采比小于等于经济合理剥采比的原则来圈定露天境界[1]

由于矿体走向长度较短，露天采场的两个端帮剥离量占的比重较大。用常规的地质剖面法不能正确确定境界剥采比的实质，设计采用平面比较法[2]来确定境界剥采比。

Nk===3.865

式中：S—露天采场地表境界内矿岩水平投影总面积，m2；Sp—露天采场底和边帮上矿石水平投影总面积，m2；Nk—境界剥采比。

经计算，境界剥采比为3.865。

（2）经济合理剥采比的计算

采用产品成本比较法[3]计算经济合理剥采比，以露天开采和地下开采原矿石单位成本相等为基础，即：

Nj=

式中：Nj—经济合理剥采比，吨/吨；c—地下开采每吨矿石成本，元；a—露天开采每吨矿石成本，元；b—露天开采每吨岩石剥离成本，元。

其中：c、a、b均为矿山生产的实际指标，分别取c=40元/吨；a=6.36元/吨；b=6.6元/吨。

Nj==4.29元/吨

根据上述计算可以看出，境界剥采比比经济合理剥采比小0.425。由于矿体厚大，埋藏较深，适易采用分期开采方式，500m标高为本次优化设计开采的露天采场底标高。

2.露天采场结构参数endprint

矿体赋存于粗面斑岩与流纹岩之间的粗面质凝灰岩中，岩石均属中等以上稳固。矿区气候干燥，水文地质条件简单，岩石整体性好，无断层，但上部岩层风化较深，因没有力学试验报告，故参照类似矿山的资料[4]确定，最终边帮角应分别控制在：上盘42°，下盘45°，两端帮45°以内。

3.最终边帮组成及边帮参数

由于地质勘查工作第Ⅱ阶段已经结束，深部矿体赋存状态较完整，本次设计采用露天开采方式，此次设计露天采场底标高为500m。500m标高以上境界内的矿石量可满足矿山生产19年以上。

根据矿体赋存条件，综合上下盘及两端帮岩石的稳固性、露天采场的开采深度、边帮存在的年限等因素，设计确定的露天采场边帮参数如下：

（1）台阶高度：14m

（2）最终台阶坡面角：65°（地表部分45°～52°）

（3）工作台阶坡面角：70°

（4）安全平台宽：4m

（5）清扫平台宽：10m（每两个安全平台设一个清扫平台）

（6）运输道路宽度：15m

（7）最小回头曲线半径：20m

（8）运输道路纵坡度：8%

（9）最小工作平台宽度：45m

4.露天采矿场最终参数

露天采场在696m标高以上为山坡露天矿，在696m水平以下为深凹露天矿，采场封闭圈在696m水平标高，总出入沟口设在696m水平和682m水平（见表2）。

（三）采矿损失、贫化

根据矿体赋存条件，本采区内矿体夹层较少，矿体倾角较陡，矿体厚大且走向较短。引起损失、贫化的主要因素是矿岩接触带在开采过程中的损失与贫化问题，如果掌握好矿岩接触带的分采环节，可大大降低矿石损失与贫化率。因此优先在矿岩接触带的矿石中布置开段沟，即在矿体上盘布置开段沟，分别向矿体下盘、岩石上盘垂直走向方向推进。

在矿岩接触带中挖掘时，应严格要求分采，尽可能地减少矿石的损失。经严格对比计算，结合目前国内特大型、大型露天矿类似矿山的实践经验[5]，设计确定矿山的矿石损失率为3%，废石混入率为3%。

采场内矿石最小可采厚度为2m，夹石剔除厚度为4m。

根据矿石的地质品位与选定的损失、贫化指标，采场的出矿品位即：

钼：a′=（1-r）a+ra″

式中：a′—采出矿石品位，%

r—矿石贫化率，%（取3%）

a″—围岩品位，%（取零品位）

a—采区矿石地质品位，%（取0.072%）

计算得，a′=（1-0.03）×0.072%=0.0698%，比原来设计的采矿方法采出矿石品位提高了25.6%。

三、选矿厂生产工艺优化

为了提高低品位矿石的回收利用率，需要对选矿厂生产流程优化。

（一）选矿厂生产流程存在的问题

（1）浮选系统运行不稳定，浮选矿浆pH值和浮选浓度波动显著。调整剂的大量使用和添加量的不稳定是造成这一问题的根源。

（2）尾矿沉降特性与矿浆的pH关系密切，而矿浆pH值的波动将直接影响尾矿的沉降速度。

（3）药剂制度复杂，调整剂种类多、加入量大。

（4）捕收剂售价高，加重了企业的成本负担。

（5）尾矿产率高，尾矿中伴生有用组分的综合回收率低。

（二）根据选矿试验研究得到的结论

（1）调整剂的优化试验表明，使用MC作为捕收剂时，取消粗扫选的调整剂是可行的。

（2）捕收剂试验研究的结果表明，0#或-10#柴油取代MC作为钼矿物的捕收剂是完全可行的。

（三）调整方案

（1）针对调整剂用量大的现状，将调整剂生石灰用量由3.5 kg/吨原矿降低到3.0 kg/吨原矿，降低生产成本。

（2）原流程中水玻璃添加量偏大，造成尾矿压缩层浓度偏小和尾矿流动性增大，不利于尾矿库干滩的形成。将水玻璃添加量由1.5 kg/吨原矿降低到1.0 kg/吨原矿，既降低了原料单耗，缩减了成本，又有效控制了尾矿性质，提高浓密机的运转效率，保证了尾矿库的正常运行。

四、经济效益及社会环境效益分析

钼是作为一种不可再生资源，在中国国民经济中占有重要地位，同时也是关系国计民生的战略物资。钼资源的高效开发利用，对促进中国经济发展具有的经济效益和战略意义。采用该技术方法，9个月回收利用低品位矿石124.1万吨（其中已加工利用72万吨），折合钼精矿量583.4吨；通过选矿工艺及选矿厂生产流程优化，使选矿综合金属回收率由原来的75.52%提高到目前的81.78%；采场最终开采境界线将回缩近130米，减少剥离量约480余万m3，按2012年平均剥离单价20.95元/m3计算，节约剥离工程费用10 056万元。

五、小结

低品位铜钼矿露天开采及选矿技术工艺优化后，在很大程度上提高了钼金属的综合回收率，减少了剥离工程量，降低了开采成本，其经济社会效益明显。但由于开采效率的提高，需要加快补充勘探工作速度，增加122b类基础储量的比例，降低投资的风险性。

参考文献：

[1] 高永涛，吴顺川.露天采矿学[M].长沙：中南大学出版社，2010.

[2] 王德胜，龚敏.露天矿山台阶中深孔爆破开采技术[M].北京：冶金工业出版社，2007.

[3] 陈晓青.金属矿床露天开采[M].北京：冶金工业出版社，2010.

[4] 李红零，吴仲雄.中国金属矿开采技术发展趋势[J].有色金属（矿山部分），2009，（1）：9-10.

[5] 杨国春.采矿实用技术丛书—矿床露天开采[M].北京：化学工业出版社，2009.

[责任编辑 陈丹丹]endprint

矿体赋存于粗面斑岩与流纹岩之间的粗面质凝灰岩中，岩石均属中等以上稳固。矿区气候干燥，水文地质条件简单，岩石整体性好，无断层，但上部岩层风化较深，因没有力学试验报告，故参照类似矿山的资料[4]确定，最终边帮角应分别控制在：上盘42°，下盘45°，两端帮45°以内。

3.最终边帮组成及边帮参数

由于地质勘查工作第Ⅱ阶段已经结束，深部矿体赋存状态较完整，本次设计采用露天开采方式，此次设计露天采场底标高为500m。500m标高以上境界内的矿石量可满足矿山生产19年以上。

根据矿体赋存条件，综合上下盘及两端帮岩石的稳固性、露天采场的开采深度、边帮存在的年限等因素，设计确定的露天采场边帮参数如下：

（1）台阶高度：14m

（2）最终台阶坡面角：65°（地表部分45°～52°）

（3）工作台阶坡面角：70°

（4）安全平台宽：4m

（5）清扫平台宽：10m（每两个安全平台设一个清扫平台）

（6）运输道路宽度：15m

（7）最小回头曲线半径：20m

（8）运输道路纵坡度：8%

（9）最小工作平台宽度：45m

4.露天采矿场最终参数

露天采场在696m标高以上为山坡露天矿，在696m水平以下为深凹露天矿，采场封闭圈在696m水平标高，总出入沟口设在696m水平和682m水平（见表2）。

（三）采矿损失、贫化

根据矿体赋存条件，本采区内矿体夹层较少，矿体倾角较陡，矿体厚大且走向较短。引起损失、贫化的主要因素是矿岩接触带在开采过程中的损失与贫化问题，如果掌握好矿岩接触带的分采环节，可大大降低矿石损失与贫化率。因此优先在矿岩接触带的矿石中布置开段沟，即在矿体上盘布置开段沟，分别向矿体下盘、岩石上盘垂直走向方向推进。

在矿岩接触带中挖掘时，应严格要求分采，尽可能地减少矿石的损失。经严格对比计算，结合目前国内特大型、大型露天矿类似矿山的实践经验[5]，设计确定矿山的矿石损失率为3%，废石混入率为3%。

采场内矿石最小可采厚度为2m，夹石剔除厚度为4m。

根据矿石的地质品位与选定的损失、贫化指标，采场的出矿品位即：

钼：a′=（1-r）a+ra″

式中：a′—采出矿石品位，%

r—矿石贫化率，%（取3%）

a″—围岩品位，%（取零品位）

a—采区矿石地质品位，%（取0.072%）

计算得，a′=（1-0.03）×0.072%=0.0698%，比原来设计的采矿方法采出矿石品位提高了25.6%。

三、选矿厂生产工艺优化

为了提高低品位矿石的回收利用率，需要对选矿厂生产流程优化。

（一）选矿厂生产流程存在的问题

（1）浮选系统运行不稳定，浮选矿浆pH值和浮选浓度波动显著。调整剂的大量使用和添加量的不稳定是造成这一问题的根源。

（2）尾矿沉降特性与矿浆的pH关系密切，而矿浆pH值的波动将直接影响尾矿的沉降速度。

（3）药剂制度复杂，调整剂种类多、加入量大。

（4）捕收剂售价高，加重了企业的成本负担。

（5）尾矿产率高，尾矿中伴生有用组分的综合回收率低。

（二）根据选矿试验研究得到的结论

（1）调整剂的优化试验表明，使用MC作为捕收剂时，取消粗扫选的调整剂是可行的。

（2）捕收剂试验研究的结果表明，0#或-10#柴油取代MC作为钼矿物的捕收剂是完全可行的。

（三）调整方案

（1）针对调整剂用量大的现状，将调整剂生石灰用量由3.5 kg/吨原矿降低到3.0 kg/吨原矿，降低生产成本。

（2）原流程中水玻璃添加量偏大，造成尾矿压缩层浓度偏小和尾矿流动性增大，不利于尾矿库干滩的形成。将水玻璃添加量由1.5 kg/吨原矿降低到1.0 kg/吨原矿，既降低了原料单耗，缩减了成本，又有效控制了尾矿性质，提高浓密机的运转效率，保证了尾矿库的正常运行。

四、经济效益及社会环境效益分析

钼是作为一种不可再生资源，在中国国民经济中占有重要地位，同时也是关系国计民生的战略物资。钼资源的高效开发利用，对促进中国经济发展具有的经济效益和战略意义。采用该技术方法，9个月回收利用低品位矿石124.1万吨（其中已加工利用72万吨），折合钼精矿量583.4吨；通过选矿工艺及选矿厂生产流程优化，使选矿综合金属回收率由原来的75.52%提高到目前的81.78%；采场最终开采境界线将回缩近130米，减少剥离量约480余万m3，按2012年平均剥离单价20.95元/m3计算，节约剥离工程费用10 056万元。

五、小结

低品位铜钼矿露天开采及选矿技术工艺优化后，在很大程度上提高了钼金属的综合回收率，减少了剥离工程量，降低了开采成本，其经济社会效益明显。但由于开采效率的提高，需要加快补充勘探工作速度，增加122b类基础储量的比例，降低投资的风险性。

参考文献：

[1] 高永涛，吴顺川.露天采矿学[M].长沙：中南大学出版社，2010.

[2] 王德胜，龚敏.露天矿山台阶中深孔爆破开采技术[M].北京：冶金工业出版社，2007.

[3] 陈晓青.金属矿床露天开采[M].北京：冶金工业出版社，2010.

[4] 李红零，吴仲雄.中国金属矿开采技术发展趋势[J].有色金属（矿山部分），2009，（1）：9-10.

[5] 杨国春.采矿实用技术丛书—矿床露天开采[M].北京：化学工业出版社，2009.

[责任编辑 陈丹丹]endprint

矿体赋存于粗面斑岩与流纹岩之间的粗面质凝灰岩中，岩石均属中等以上稳固。矿区气候干燥，水文地质条件简单，岩石整体性好，无断层，但上部岩层风化较深，因没有力学试验报告，故参照类似矿山的资料[4]确定，最终边帮角应分别控制在：上盘42°，下盘45°，两端帮45°以内。

3.最终边帮组成及边帮参数

由于地质勘查工作第Ⅱ阶段已经结束，深部矿体赋存状态较完整，本次设计采用露天开采方式，此次设计露天采场底标高为500m。500m标高以上境界内的矿石量可满足矿山生产19年以上。

根据矿体赋存条件，综合上下盘及两端帮岩石的稳固性、露天采场的开采深度、边帮存在的年限等因素，设计确定的露天采场边帮参数如下：

（1）台阶高度：14m

（2）最终台阶坡面角：65°（地表部分45°～52°）

（3）工作台阶坡面角：70°

（4）安全平台宽：4m

（5）清扫平台宽：10m（每两个安全平台设一个清扫平台）

（6）运输道路宽度：15m

（7）最小回头曲线半径：20m

（8）运输道路纵坡度：8%

（9）最小工作平台宽度：45m

4.露天采矿场最终参数

露天采场在696m标高以上为山坡露天矿，在696m水平以下为深凹露天矿，采场封闭圈在696m水平标高，总出入沟口设在696m水平和682m水平（见表2）。

（三）采矿损失、贫化

根据矿体赋存条件，本采区内矿体夹层较少，矿体倾角较陡，矿体厚大且走向较短。引起损失、贫化的主要因素是矿岩接触带在开采过程中的损失与贫化问题，如果掌握好矿岩接触带的分采环节，可大大降低矿石损失与贫化率。因此优先在矿岩接触带的矿石中布置开段沟，即在矿体上盘布置开段沟，分别向矿体下盘、岩石上盘垂直走向方向推进。

在矿岩接触带中挖掘时，应严格要求分采，尽可能地减少矿石的损失。经严格对比计算，结合目前国内特大型、大型露天矿类似矿山的实践经验[5]，设计确定矿山的矿石损失率为3%，废石混入率为3%。

采场内矿石最小可采厚度为2m，夹石剔除厚度为4m。

根据矿石的地质品位与选定的损失、贫化指标，采场的出矿品位即：

钼：a′=（1-r）a+ra″

式中：a′—采出矿石品位，%

r—矿石贫化率，%（取3%）

a″—围岩品位，%（取零品位）

a—采区矿石地质品位，%（取0.072%）

计算得，a′=（1-0.03）×0.072%=0.0698%，比原来设计的采矿方法采出矿石品位提高了25.6%。

三、选矿厂生产工艺优化

为了提高低品位矿石的回收利用率，需要对选矿厂生产流程优化。

（一）选矿厂生产流程存在的问题

（1）浮选系统运行不稳定，浮选矿浆pH值和浮选浓度波动显著。调整剂的大量使用和添加量的不稳定是造成这一问题的根源。

（2）尾矿沉降特性与矿浆的pH关系密切，而矿浆pH值的波动将直接影响尾矿的沉降速度。

（3）药剂制度复杂，调整剂种类多、加入量大。

（4）捕收剂售价高，加重了企业的成本负担。

（5）尾矿产率高，尾矿中伴生有用组分的综合回收率低。

（二）根据选矿试验研究得到的结论

（1）调整剂的优化试验表明，使用MC作为捕收剂时，取消粗扫选的调整剂是可行的。

（2）捕收剂试验研究的结果表明，0#或-10#柴油取代MC作为钼矿物的捕收剂是完全可行的。

（三）调整方案

（1）针对调整剂用量大的现状，将调整剂生石灰用量由3.5 kg/吨原矿降低到3.0 kg/吨原矿，降低生产成本。

（2）原流程中水玻璃添加量偏大，造成尾矿压缩层浓度偏小和尾矿流动性增大，不利于尾矿库干滩的形成。将水玻璃添加量由1.5 kg/吨原矿降低到1.0 kg/吨原矿，既降低了原料单耗，缩减了成本，又有效控制了尾矿性质，提高浓密机的运转效率，保证了尾矿库的正常运行。

四、经济效益及社会环境效益分析

钼是作为一种不可再生资源，在中国国民经济中占有重要地位，同时也是关系国计民生的战略物资。钼资源的高效开发利用，对促进中国经济发展具有的经济效益和战略意义。采用该技术方法，9个月回收利用低品位矿石124.1万吨（其中已加工利用72万吨），折合钼精矿量583.4吨；通过选矿工艺及选矿厂生产流程优化，使选矿综合金属回收率由原来的75.52%提高到目前的81.78%；采场最终开采境界线将回缩近130米，减少剥离量约480余万m3，按2012年平均剥离单价20.95元/m3计算，节约剥离工程费用10 056万元。

五、小结

低品位铜钼矿露天开采及选矿技术工艺优化后，在很大程度上提高了钼金属的综合回收率，减少了剥离工程量，降低了开采成本，其经济社会效益明显。但由于开采效率的提高，需要加快补充勘探工作速度，增加122b类基础储量的比例，降低投资的风险性。

参考文献：

[1] 高永涛，吴顺川.露天采矿学[M].长沙：中南大学出版社，2010.

[2] 王德胜，龚敏.露天矿山台阶中深孔爆破开采技术[M].北京：冶金工业出版社，2007.

[3] 陈晓青.金属矿床露天开采[M].北京：冶金工业出版社，2010.

[4] 李红零，吴仲雄.中国金属矿开采技术发展趋势[J].有色金属（矿山部分），2009，（1）：9-10.

[5] 杨国春.采矿实用技术丛书—矿床露天开采[M].北京：化学工业出版社，2009.

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