运用方案优选法实现低品位金矿石的利用——以福州王厝金矿为例

秦 娴, 孙 亮

(1.中国冶金地质总局 中南局,湖北 武汉 430081; 2.湖北省地质实验测试中心,湖北 武汉 430034)

运用方案优选法实现低品位金矿石的利用
——以福州王厝金矿为例

秦 娴1, 孙 亮2

(1.中国冶金地质总局 中南局,湖北 武汉 430081; 2.湖北省地质实验测试中心,湖北 武汉 430034)

从地质角度出发,采用3种指标方案对矿床资源量分别进行圈算,经方案法对比,认为“Ⅰ方案”为最值，其所圈定的矿体较连续、厚度较稳定、资源利用率较高,更利于矿山开采。

方案法;低品位矿床;工业指标

按照《岩金矿地质勘查规范》[1]中,低品位矿石是指:相对于岩金矿规范中介于边界品位和工业品位之间的一般工业品位指标的低品位矿石(以往成表外矿石)。根据岩金矿规范中的概念,如果是对低品位矿石进行开采的话,企业可能亏损。但规范推荐的一般指标只是一种滞后的参考指标,无法考虑目前金矿价格走势和目标矿床的特征,正是有此怀疑,本文才对金矿低品位矿石利用进行技术经济论证[2],通过论证来了解金矿低品位矿石利用在经济上是否可行。

目标矿区位于福建省建瓯市城区北东向政和—大埔深大断裂带北段东侧与北西向浦城—宁德火山喷发带之东坑火山盆地南缘交汇地带,新老地层交接分布,断裂发育,燕山期岩浆多期侵入,王厝矿区处于坳中隆与火山盆地复合之有利区域部位,成矿条件十分有利。本文指导思想是:在保证矿床开采可获得一定经济效益的前提下,适当降低工业指标,以便充分利用现有矿山资源,扩大生产规模。调低品位指标的前提是技术上可行、经济上合理。

1 研究目的

随着科学技术和生产的发展,人类对矿产资源的需求量与日俱增,地球上蕴藏的有限的不可再生的矿产资源就会过早枯竭,同时找矿难度越来越大,找到富矿的机会愈来愈少,但随着选矿技术的进步,金属回收率不断提高,矿山低品位矿利用的可能性日益增大,低品位矿石的利用会越来越受到重视[3-5]。本文的研究目的是厘定合理的工业指标,充分利用日益稀缺的矿产资源。

2 研究思路

中国现有黄金矿产地2 000多处,金矿地质资源具有大矿少、规模小、品位低、资源分散的特点。到2011年底,独立金矿保有储量约为4 265 t,但可采储量仅1 912 t,按年产黄金200 t、国际资源利用率70%计算,这些可采储量服务年限仅6.6年,全国有2/3的黄金矿山资源危机,绝大部分矿山处于寅吃卯粮的状况,不少企业因缺乏资金无力开展技术革新和深部勘探而闭矿,造成了国家资产和资源的严重损失。而王厝矿床是一个中型规模的矿床,该矿床平均品位为2.87 g/t,对于国家《岩金矿地质勘查规范》工业指标中矿床的平均品位为Au 4.5～5.5 g/t的要求来说,该金(银)矿床品位很低。因此通过科技创新和技术改造,集约利用低品位矿石,提高综合利用效率,使“小矿变大矿”、“一矿变多矿”、“呆矿变活矿”,从而增加矿产资源总量,保护生态环境;可以加快矿产资源替代,降低矿产资源消耗,推动中国矿产资源利用方式从粗放型向集约型转变,走资源节约型发展道路,使有限资源发挥最大的经济效益[6]。

3 工程实例

以福州王厝金矿[7]为例,通过分析对金矿低品位矿床进行初步技术经济评价,以期获得技术与经济达到最佳结合的方案。首先应该在野外地质调查基础上详细分析被评价的金矿地质特征并确定资源估算工业指标后,从当前金矿产品市场形势出发,通过分析矿区外部建设条件和现有矿山现实可行的采选技术条件,结合已有的可采储量设计,运用方案法进行对比,从而优选出最佳方案。

3.1 矿山建设方案

3.1.1 扩大企业生产规模,改变生产方式

矿床中资源量的多少、矿体的形态决定着矿山企业生产规模和生产方式,例如福建紫金山金矿[8]的矿床规模本属于中小型,并认为仅适宜于小规模简易坑采。但通过工业试验和经济论证,将最低工业品位降到Au 0.5 g/t,使原来43个工业矿体合并成4个,矿床规模达到了138.2 t,平均品位1.23 g/t,开采方式也由地下坑采转变为大规模露天开采和机械化坑采相结合。至2003年,日处理矿石量达到3万t/d。增大实际利用低品位资源近千万吨矿石,成为国内规模最大的黄金矿山。

3.1.2 改变传统的勘查理念

一般来讲,矿床中不同空间位置上的矿化强度有所差异,如果这种差异较大,预示着矿床由不同矿化类型的矿石组成或由多期次矿化作用形成的。若将低品位资源纳入勘查视野范围,可使广大地质工作者从整个成矿带的成矿规律入手,综合分析评价全区成矿特点,通过对矿体分布规律的清晰认识,从而综合评价矿床的资源潜力。

3.1.3 扩大矿床规模,规则矿体形态

就像福建紫金山金矿[8]按一般工业指标圈定的矿体较小,仅适宜于小规模简易坑采,但按新指标扩大矿床规模,圈定的矿体更适宜于大规模机械化生产,便于开采。

3.2 矿床开采技术条件及经济指标

先判断所评价的矿体,矿床开采技术条件属于何种类型,根据不同类型来设计开采方法并确定采矿回收率、贫化率和可采资源量,计算出生产能力和服务年限,同时根据选矿工艺流程确定选矿技术指标,最后评价出采用的技术经济指标。

3.2.1 采矿方法及相关技术指标的确定

矿区位于拗中隆与火山盆地复合的有利区域部位,成矿条件十分有利。矿区构造线方向以北东—北东东向为主,它控制了区内岩体侵入、火山喷发、热液蚀变及含矿破碎蚀变带的展布方向,矿区褶皱和断裂构造均较发育。根据矿床地形特征及矿体产出特征,选用平硐溜井开拓方案,根据矿体厚度较小、产状较陡以及现有探矿平硐工程可供利用等有利条件选用浅孔留矿采矿法,设计采矿回收率85%,贫化率20%。

3.2.2 可采资源量

可采资源量计算结果见表1。

表1 可采资源量计算结果表Table 1 Results of recoverable resources

3.2.3 服务年限[9]

按经济合理服务年限确定生产能力:

式中:G——生产能力(万t/a);Qk——可采矿石资源量总数;η——采矿回收率85%;ρ——矿石贫化率20%;T——矿山合理服务年限,一般中型金属矿山合理服务年限为16～23 a,本评价取T=20 a,则对于方案Ⅰ,按公式计算生产能力为:

考虑该矿山最低开采规模要求。最后确定生产能力规模为235 t/d,即年生产能力为7万t,按上述公式的变换式,矿山服务年限为:

3.3 矿床工业指标制定

3.3.1 制定方法选择

工业指标的制定有多种方法可供选择,根据被评价矿床现有的资料,拟选择方案法[10]和价格法[11],具体做法是:先采用方案法,即从地质角度出发,采用不同的指标方案对矿床资源量分别进行圈算,然后对圈算结果进行对比,看哪一套方案圈定的矿体较连续、厚度较稳定、资源利用率较高,更有利于矿山开采,同时矿石质量不致过低,通过综合对比选择其中较优者作为方案法推荐指标;第二步是采用价格法,即从经济角度出发,对方案法推荐指标进行经济论证,如果经济上可行,则可推荐该指标为矿床的正式工业指标。

3.3.2 方案对比

《岩金矿地质勘查规范》推荐的工业指标为:边界品位1～2 g/t，最低工业品位2.5～4.5 g/t，矿床平均品位4.5～5.5 g/t。

金银矿产品市场价格行情如表2。

表2 金银矿产品市场价格表Table 2 Market price of gold-silver deposit products

注:表内产品价格是指黄金、白银冶炼产品金属锭的纯金属价格,对于矿山企业选矿生产的精矿产品,同样按所含纯金属计价,但 须按冶炼产品单价打折计价,计价系数一般为0.70～0.90,具体取决于精矿产品的金、银品位情况及其他有益、有害组分的含量情况。

由表2统计结果,可看出黄金、白银的市场价格是逐年攀升,故规范推荐的品位指标显然过高,不宜采用。

(1) 对比方案确定。拟采用三套品位指标进行方案对比。显然参加对比的方案指标宜低于规范推荐的品位指标,同时指标差距不宜过大。结合相邻矿山[12]生产实际情况,确定对比方案如表3。

(2) 不同方案的圈算结果。按上述三套不同方案对矿床资源量分别进行圈算,圈算结果对比情况如表4。

表3 品位指标对比方案表Table 3 Schedule of comparison scheme of grade index

表4 不同方案圈算结果对比表Table 4 Contrast table of ring results in different schemes

(3) 方案法推荐指标。由表4看出,按方案Ⅰ圈算的矿石资源量最大,分别为“方案Ⅱ”和“方案Ⅲ”的1.29倍和1.84倍,矿体的连续性也较好,因此确定“方案Ⅰ”为推荐指标不仅有利于资源充分利用,而且也有利于矿山开采。但同时,按“方案Ⅰ”圈算的矿床Au平均品位较低,分别只有“方案Ⅱ”和“方案Ⅲ”品均品位的94%和85%,因此还需要对“方案Ⅰ”进行经济论证。

3.4 经济论证

以上按方案法对比确定的推荐指标方案Ⅰ,从有利资源充分利用及有利矿山开采角度,固然是最佳方案,但只是通过价格法验证其经济上的可行性,方可确认为正式推荐指标。

3.4.1 按价格法验证的技术思路[13]

(1) 验证边界品位的技术思路。边界品位是以最大限度利用矿产资源为主要目的,对位于矿体边部样品的最低品位要求,因此,对边界品位矿石不存在盈利要求,但其产品价值不得小于相应的直接生产成本。

按此思想建立不等式:

α边·(1-ρ)·ε·J≥C采+C选

式中:α边——边界品位(g/t);ρ——采矿贫化率(%)；ε——选矿回收率(%);J——选矿产品价格(元/g金属);C采——采矿成本(元/t矿石);C选——选矿成本(元/t矿石)。

根据相邻政和上山岗金矿[14]对比资料:该矿山位于本矿床以北,直线距离仅3 km,矿体也呈陡倾脉状,采用浅孔留矿采矿法,设计采矿回收率85%,贫化率20%。本矿床特征与之相似,且本矿床矿体顶、底板界线不清晰,肉眼很难判断,矿石品位较低。综上对比,确定本矿床采矿回收率为85%,矿石贫化率为20%。

本矿床矿石工业类型为金(银)硫化矿石。矿石主要有用组分为Au,伴生(局部共生)有用组分为Ag和S,三者同体共(伴)生,选矿性能基本一致。产品主要计价元素为Au,次为Ag;选矿试验样送福建环闽地质矿产测试有限公司进行实验室流程选矿试验,试验获得的浮选选别指标如表5。

表5 推荐流程的试样浮选选别指标Table 5 Flotation test of sample in procedure

注:试验条件为原矿磨至-200目含量60%,尾矿水返用量80%。

根据选矿试验按推荐的选矿工艺流程所获得的选矿指标,本评价拟采用较稳妥的指标数字,即选矿回收率:Au 90%、Ag 88%。

将本矿床技术经济评价实际采用的参数数值代入公式,计算得:

对照推荐指标(方案Ⅰ)的边界品位要求Au=1 g/t,基本属于上式(α边≥1.03 g/t)所要求的范围,考虑到还有伴生银价值未参加计算,故可认为该指标方案在经济上是可以接受的。

(2) 验证最低工业品位的技术思路。最低工业品位是以合理的盈利为主要目的(包括投资返本及投资收益),对矿体每个估算块段平均品位的最低要求。因此,最低工业品位所形成的产品价值除了支付产品生产成本外,还必须能够满足矿山投资返本及合理收益的最低要求[15]。

按此思想建立不等式:

α工·(1-ρ)·ε·J≥C总+K·R

式中:α工——最低工业品位(g/t);C总——每吨矿石总成本费用(元/t矿石);K——静态投资收益率(%);R——每吨矿石的偿还成本(元/t矿石);其他参数意义同前。

参照相邻矿山的实际成本数据,并结合本项目的具体情况,确定吨矿石固定资产投资额为200元左右,考虑到物价上涨等因素,本评价取220元,则固定资产投资总额为220×6=1 320(万元)。本评价的采矿成本为70元/t矿石,选矿成本为90元/t矿石,管理成本为90元/t矿石; 折旧费总额按固定资产投资总额1 320万元,折旧年限按矿山服务年限20年,折旧方法按年限平均法,不计残值回收,则每吨矿石折旧费为:1 320÷20÷6=11(元/t矿石),综上,总成本费用(C总)=70+90+90+11=261(元/t矿石)。

其他参数数值选取同前。

对照推荐指标(方案Ⅰ)的最低工业品位要求Au=2 g/t,基本属于上式(α工≥2.06 g/t)所要求的范围,故可认为该指标方案在经济上是可接受的。

(3) 验证矿床平均品位要求的技术思路。技术思路与验证最低工业品位的技术思路一致,但对合理收益(K)提出更高要求,即按最低工业品位合理收益的2倍(K=2×10%),以便从整体上提高项目的经济可行性及抗风险能力。

式中：α总——矿床平均品位;K——20%;其他同前。

对照推荐指标(方案Ⅰ)的矿床平均品位要求Au=2.5 g/t,完全属于上式(α总≥2.44 g/t)所要求的范围,故可认为方案Ⅰ指标能够满足矿床经济评价的总体要求。

4 结语

以上三套品位指标,经方案法对比,认为“Ⅰ方案”指标圈算的矿体较连续,是有利于资源利用和矿山开采的最佳方案。该指标价格法验证,说明在经济上也是可行的。因此,可以推荐“Ⅰ方案”指标作为本矿床资源估算的正式工业指标。

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(责任编辑：陈文宝)

QIN Xian1, SUN Liang2
(1.CentralsouthBureauofChinaMetallurgicalGeologyBureau,Wuhan,Hubei430081; 2.HubeiProvinceGeologicalExperimentalTestingCenter,Wuhan,Hubei430034)

Application of Scheme Optimization Method on Realizing Utilization of Low-grade Gold Deposit

Starting from the angle of geology,the paper respectively uses 3 kinds of index scheme for circle algorithm of deposit resources amount.Comparison indicates No.1 plan as the most value,the delineation of orebody is continuous,stable thickness,resource utilization rate is higher.

scheme method; low-grade deposit; industrial index

2014-09-04;改回日期:2015-03-02

秦娴(1987-)，女，助理工程师，硕士，矿物学、岩石学、矿床学专业，从事技术管理工作。E-mail:378837907@qq.com

TD982

A

1671-1211(2015)02-0212-05

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20150204.1046.019.html 数字出版日期:2015-02-04 10:46