和尚桥采场稳产提质技术方案

郎永忠　陈能革

(马钢集团矿业有限公司)



和尚桥采场稳产提质技术方案

郎永忠陈能革

(马钢集团矿业有限公司)

以国际铁矿石价格大幅下跌、国内铁矿石市场价格接近矿山生产成本为研究背景，和尚桥铁矿在动态市场情况下，建立了矿山动态经济采出品位指导模型，通过采取重新编制采剥进度计划、优化采场内排方案、提高矿石采出品位、提出贫矿资源综合利用等技术措施，制定了经济可行的和尚桥采场稳产提质技术方案，取得了一定的成效，可供类似矿山参考。

稳产提质采剥进度计划采出品位指导模型

和尚桥铁矿是马钢集团公司重要的铁矿石生产基地，该矿山为露天开采，设计规模为500万t/a，目前开采范围主要为大尾山矿段和马塘矿段。近期市场普氏62%铁矿石指数始终在50美元/t左右波动，根据预测，该形势将持续相当一段时间，而和尚桥铁精矿累计制造成本2015年上半年达48美元/t，矿山经营处于亏损边缘。另外，该矿山在前期建设过程中因诸多原因，在采场东部及偏南部位(马塘矿段)临时设置了堆土场，和尚桥选厂粗碎站、中碎站也前移至该处，采场今后很长一段时间内仅能向西北及西南方向(大尾山矿段)推进，与原初步设计相比发生了较大变化，大尾山矿段的矿石品质相对全矿床较低，而原初步设计是加快采场东南部推进。总体来讲，和尚桥铁矿生产经营形势异常严峻，亟需开展采场稳产提质技术方案研究。

1　采出品位指导模型

和尚桥采场大尾山、马塘矿段设计开采范围面积1.23 km2，开采标高+38～-96 m，开采范围内利用储量表内矿加表外矿计16 048.99万t，平均品位TFe 21.21%，近矿围岩品位12.78%。采出品位变化能够引发选矿回收率变化从而导致吨精矿粉选矿成本发生变化。在设计露天采场境界不发生改变的前提下，从采矿工艺角度分析，采出品位变化仅能通过调整所采矿石的边界品位来实现，这意味着剥采比若发生变化，则采矿成本也发生变化。

1.1采出品位与采矿成本模型

和尚桥采场内分0，-12，-24，-36，-48 m共5个生产水平，设计露天采场境界内剩余矿岩量为14 157.9万t(矿量6 649.8万t)。和尚桥磁铁矿表外矿边界品位为15%。据此，采用3DMine软件[1-3]对开采境界内剩余矿石各品位段的矿量进行了统计，结果见图1。

图1　主要品位区间与矿量

和尚桥采场境界内剩余矿量平均品位为22.05%，由图1可知：矿量较多的品位区间为16.5%～27.5%，该区间矿量约占总矿量的92%。

若需提高采出品位，从采矿工艺方面讲，仅能通过提高所采矿石的边界品位来实现，即将低品位段矿石作为岩石进行剥离剔除。若将和尚桥采场边界品位由15%提升至15.5%，边界品位提升后，15%～15.5%品位段的6.89万t表外矿(平均品位15.22%)即作为岩石增加至岩石量中，由此引起采场剥采比、岩石平均品位、采出品位的一系列变化。根据开采境界内剩余矿石各品位段的分布情况，参照边界品位为15%时，矿体近矿围岩及夹石平均品位为12.78%，矿石回采率为95%，废石混入率为5%，按照0.5%递增对低品位表外矿进行剔除，从而得出回归拟合采出品位与剥采比的计算模型：

(1)

式中，y1为剥采比，t/t；x1为采出品位，%。

模型拟合曲线见图2。由图2可知：随着采出品位的提升，剥采比呈上升趋势。

图2　采出品位与剥采比的回归拟合曲线

2015年1—6月，和尚桥采场原矿累计平均开采成本为29.83元/t，剥采比为0.639 t/t，采场原矿岩采剥成本为18.20元/t。根据采出品位与剥采比拟合模型计算，采出品位从20.50%开始，按0.5%递增，不同采出品位与原矿采剥成本的关系(图3)。

图3　采出品位与原矿采剥成本的关系

随着采出品位的提升，更多低品位段矿石将作为岩石进行剥离剔除，每采1 t原矿需剥离的岩石量有所增加，采场剥采比也进一步增大，从而引起吨原矿采剥成本的增加。

1.2采出品位与选矿成本模型

2014年和尚桥选矿厂单位原矿的实际生产成本为33.35元/t。根据近年来和尚桥选矿厂的生产数据，选取部分原矿全铁品位为18%～26.5%的数据回归拟合出的采出品位与选矿回收率的模型为

(2)

式中，y2为选矿回收率，%；x2为入选品位，%。

式(2)模型的拟合曲线如图4所示。

图4　采出品位与选矿回收率的回归拟合曲线

和尚桥选矿厂的选矿流程为三段一闭路，破碎产品高压辊磨超细碎后通过中场强磁选机预先抛尾，采出品位的变化将引起抛尾产率的变化，进入磨选系统的矿量将发生变化，磨选系统、浓缩过滤系统及尾矿运输系统的单位原矿成本均将发生变化。将和尚桥选矿厂单位原矿生产成本分为破碎系统、超细碎系统、磨选系统、浓缩过滤系统、尾矿输送系统、人员工资及附加、制造费等7个部分分别进行分析，随着采出品位的变化，磨选系统、浓缩过滤系统及尾矿输送系统的单位原矿生产成本将发生变化，从而引起单位原矿总生产成本的变化。采出品位与单位原矿选矿成本的关系模型可表示为

(3)

式中，y3为原矿选矿成本，元/t；x3为入选品位，%。

式(3)模型的拟合曲线见图5所示。

图5　采出品位与单位原矿选矿成本的回归拟合曲线

根据式(2)、式(3)模型，计算了在不同采出品位下的选矿回收率、单位原矿总生产成本及精矿成本，得出了采出品位与精矿选矿成本的关系(图6)。

图6　采出品位与单位精矿选矿成本的回归拟合曲线

由图6可知：随着采出品位的提升，每吨铁精矿需入选原矿量减少，精矿选矿成本呈降低的趋势。

1.3采出品位指导模型

综合考虑采出品位与采矿成本、选矿成本的关系，根据式(1)～式(3)模型计算结果，和尚桥采场采出品位在20%～24%按0.5%递增时，采出品位与铁精矿粉生产成本的关系模型可表示为

(4)

式中，y4为铁精矿生产成本，元/t；x4为入选品位，%。

式(4)模型的拟合曲线如图7所示。

不同采出品位与对应的铁精矿粉生产成本的关系如图8所示。

图7　采出品位与铁精矿粉生产成本的回归拟合曲线

图8　采出品位与铁精矿粉生产成本的关系曲线

根据本研究提出的采出品位指导模型，和尚桥采场若能在实际生产中严格控制生产剥采比，则可降低矿石单位采剥成本，使铁精矿粉生产成本低于国际铁矿石价格。若长期控制生产剥采比，则会影响采场稳产，甚至导致采场减产。在和尚桥采场已确定的露天开采最终境界内，受选比、剥采比双重影响，铁精矿粉生产成本相对较低的采出品位为21.00%～21.50%，采出品位降低或提高，铁精矿粉的生产成本均会增加。虽然生产成本基本一致，但在相同入选量条件下，采出品位高0.5个百分点可多获得约4万t铁精矿粉，因此，考虑生产任务，较合适的采出品位为21.50%左右，2015年上半年的入选品位为21.00%，近一段时间内采场的采出品位应在此基础上提高0.5个百分点。本研究提出的采出品位指导模型的铁精矿粉生产成本未考虑期间费用，若需与当前进口矿动态市场价格进行比较，铁精矿粉的生产成本还需增加一定的期间费用，同时进口矿也需考虑一定的到厂费用。

2　采场后期采剥进度计划编制

根据和尚桥矿体特征，随着露天采场向深部拓展，采出品位呈增高趋势。在原初步设计采剥进度计划中，采场计划在2021年末具备内排条件，2022年初开始逐步实行内排。本研究在2015年末采场采剥计划图的基础上，重新编制采剥进度计划。

2.1采剥进度计划编制原则

(1)采场推进方向。采场推进方向主要集中于采场西北侧的大尾山矿段，以便尽快实现采场内排。

(2)采出品位和产量。2015年和尚桥采场矿石累计平均采出品位为20.80%，根据采出品位指导模型的计算结果，和尚桥采场较合适的采出品位应为21.50%左右，矿石产量500万t/a，按原初步设计剥采比(1.31 t/t)。

(3)内排运输系统。利用采场北帮已形成的12～0 m、0～-12 m运输公路，向西侧沿固定帮再新建-12～-60 m开拓运输道路。新建的北帮固定运输系统为提前开采和尚桥采场大尾山端部创造条件，并为临时排土场堆存岩土的内排提供了较合理的运输通道。

2.2采剥进度计划编制

根据上述采剥进度计划编制原则，以2012年12月安徽省化工地质勘查总院编制的《安徽省马鞍山市和尚桥铁矿第二期生产勘探报告》建立的矿体模型为基础，基于3DMine软件，以2015年12月末的采场状态为起始点，对2016—2027年和尚桥采场的采剥进度计划进行编制。

(1)采场提前内排方案。和尚桥采场南帮固定破碎站及胶带空间将于2019年末形成，2020年进行采场粗破碎站迁移工作，2020年末基本具备内排条件，2021年上半年实现采场内排。

(2)采场生产方案。2016年开始对采场进行强化开采，大尾山矿段和马塘矿段每年安排8个台阶同时生产，另外利用现有的干选厂入选含铁围岩，加大采场剥离量，确保采场达到稳产、提质的目的。

3　贫矿资源综合利用

(1)极贫矿回收利用。目前，马鞍山铁矿资源综合利用国家级示范基地高村项目已建成前期部分设施，在高村采场建设的粗破碎站、粗碎干选厂房以及中、细碎筛分干选开放式极贫矿试验场地，已处于试运行阶段。由目前试验场地试运行结果可知，中碎干抛后一般可将极贫矿品位提高4个百分点以上，效果较理想，因此，鉴于和尚桥采场、高村采场铁矿床成矿特点一致，可考虑在和尚桥采场建设干选站，将和尚桥采场经济开采品位外的贫矿资源进行中、细碎后进行干选，将一定量经济开采品位外的贫矿资源转化成经济开采矿石资源，既可降低每年和尚桥采场工业品位矿石开采量，又可减少采场每年采剥总量，在一定程度上延长矿山稳产时间。

(2)围岩综合利用。和尚桥采场属于近城市矿山，近年来，随着城市建设的快速发展以及政府对石料矿山整顿关闭工作的陆续开展，建筑石料的市场需求量逐渐攀升，价格也随之走高。和尚桥采场围岩虽含S较高，降低了强度，无法用作建筑石子，但仍可作为公路道碴或土石方填料。

若能将中、细碎干选后的废石再进行分级筛分，每年即能产出大量一定粒级的石子对外销售，既满足了城市建设发展的需要，又可提高矿山经济效益，减少了排土场废石排放量，延长了排土场服务年限，可进一步确保采场稳产及产能的提升。

4　结　语

针对国际铁矿石价格处于低位运行的态势，为进一步降低和尚桥铁矿生产成本，构建了矿山动态经济采出品位指导模型，在此基础上，重新编制了和尚桥采场后期采剥进度计划，并对贫矿资源综合利用措施进行了详细分析。上述措施的制定和实施，对于实现和尚桥采场提前内排、稳产500万t/a以及提高采出品位0.5%的目标大有帮助，对于类似矿山也有一定的参考价值。

[1]赵德孝，柳小波.金山店铁矿入选品位动态优化数学模型建立[J].金属矿山，2004(4)：10-77.

[2]李克庆，牛京考.白云鄂博铁矿磁铁矿石品位指标的优化[J].北京科技大学学报，2007，29(3)：334-337.

[3]江斌.高村采场废石中极贫矿综合回收利用的研究[J].现代矿业，2009(9)：99-101.

2016-07-12)

郎永忠(1982—)，男，工程师，243000 安徽省马鞍山市太白大道1899号。