兰营徐采场挂帮矿回收经济性分析

徐继业

(攀钢集团矿业有限公司设计研究院)

攀枝花铁矿兰营徐采场是西南地区大型露天铁矿山采场之一，设计原矿开采规模为700万t/a，是攀钢集团主要铁矿石原料供应基地。矿区占地面积为3.7 km2，从西至东分兰山、营盘山和徐家山3个矿段。矿区于1965年底基建剥离，1970年2 月投产，以兰营徐采场目前境界内结存的矿石资源量及原矿开采规模，该采场将于2021年左右闭坑。

兰营徐采场露天开采境界外赋存大量的挂帮矿和深部矿石资源，为了提高矿业公司资源综合利用率、延长露天矿山服务年限，在当前铁精矿市场行情下，开展挂帮矿回收经济性分析有利于公司下一步对兰营徐采场挂帮矿综合利用决策做出正确判断，有利于公司可持续发展的资源保障。

1 开采现状

兰营徐采场目前采用露天开采方式，新水平准备在营徐采场矿岩交界处的矿石中开沟，向上、下盘推进，随着采场的下降，为了便于岩石破碎站的移设，逐渐变为在下盘开沟，向上盘推进。

采场作业水平主要为1 240，1 225及1 210 m共3个水平，各生产水平的矿石由4.6，7.6 m3电铲装入60，100 t级自卸汽车运往设在采场上盘P8～P13勘探线间1 300 m水平新建的振动放矿站，经振动放矿机将矿石装入80 t矿车，由150 t电机车牵引，经密兰隧硐运往选矿厂；剥离的废石主要由7.6，10 m3电铲装入100 t级自卸汽车运往岩石破碎站，经胶带运输至朱矿铁路排土场。

2 挂帮矿资源分布及储量

挂帮矿体是指露天底以上，露天境界内开采矿体在境界外延伸的部分矿体。露天开采的矿山一般都存在挂帮矿体，根据其赋存部位分为上盘、下盘、端帮和露天底以下(多个露天底的开采境界)挂帮矿体4种[1]。根据国内外相关统计资料,露天开采结束后,残留在露天境界周围的矿量占开采总储量的5%～16%[2]。

2.1 挂帮矿资源分布

兰营徐采场1 120 m水平以上挂帮矿资源北东起于P1线，南西自P19线止于F211断层，主要分布在兰山西端帮、上盘及露天底正下方，北帮资源量极少，且呈零星分布。矿体长约1 800 m，呈东西向展布，倾向北西，倾角约55°。兰营徐采场露天境界外挂帮矿体分布见图1。

图1 兰营徐采场露天境界外挂帮矿体分布

2.2 挂帮矿资源量

兰营徐采场露天开采终了境界外保有工业矿石(Fe1+Fe2+Fe3)资源量(331+332+333)为18 791万t，平均地质品位为TFe 31.97%，低品位矿石(MFe)资源量(331+332+333)为7 382万t，平均地质品位为TFe 17.37%。其中1 120 m水平以上挂帮矿工业矿石(Fe1+Fe2+Fe3)资源量(331+332+333)为6 506.71万t，平均地质品位为TFe 32.05%，占境界外工业矿石资源总量的34.6%；低品位矿石(MFe)资源量(331+332+333)为3 631.39万t，平均地质品位为TFe 17.19%，占境界外低品位矿石资源总量的49.2%。挂帮矿资源量详见表1。

3 挂帮矿回收经济性分析

国内外对于挂帮的开采方式一般有再扩大境界露天开采、露天转地下开采和露天-露天转地下联合开采3种[3]，挂帮矿资源回收应遵循工程投资省、基建短、投产快、生产成本低的原则，从而实现挂帮矿开采的经济效益最大化[4]。本文仅对单独采用露天开采或地下开采2种方式进行经济性分析。

表1 兰营徐采场挂帮矿资源量

注：兰营徐采场矿石品位是采用1955年3月8日四川省矿产储量委员会川储发(1955)05号文下达的工业指标，其中工业矿石是指TFe品位不小于20%的矿石，低品位矿石是指TFe品位为15%～19.99%的矿石。

3.1 挂帮矿开采成本

3.1.1 露天开采成本

挂帮矿露天开采全成本C1主要由平均剥采比NP决定，其计算公式为

C1=A+BNp,

(1)

式中,A为矿石生产成本，元/t；B为岩石剥离成本，元/t；Np为露天开采平均剥采比，t/t。

3.1.2 地下开采成本

根据《兰营徐采场挂帮矿开采可行性研究》及结合尖山采场挂帮矿地下开采实际生产成本，其地下开采成本为80元/t。

3.1.3 精矿成本

根据兰营徐采场挂帮矿各品级矿石地质品位、开采方式及密地选矿厂实际选铁、选钛相关指标，各品级矿石采出品位及铁精矿、钛精矿选比见表2。

表2 挂帮矿采出矿石品位及选比

注：表中MFe品级规格矿选比分别为1.64，1.72 t/t。

采用露天或地下开采方式回采不同品级挂帮矿石，其铁精矿成本为

M=(C1+C2+C3)T+C4+D,

(2)

式中,C1为原矿采矿成本，元/t；C2为原矿选矿加工成本，元/t；C3为原矿资源补偿费，元/t；C4为精矿资源税，元/t；T为选铁比，t/t；D为精矿其他费用，元/t。

兰营徐采场采用露天、地下开采方式回采不同品级挂帮矿石生产铁精矿、钛精矿成本结果见表3。

表3 各开采方式不同品级矿石生产铁精矿、钛精矿成本计算结果

3.2 挂帮矿开采方式界限分析

挂帮矿是采用露天扩帮开采方式还是采用地下开采方式的界限主要为经济合理剥采比(Nj)，经济合理剥采比是指露天开采在经济上最大允许的剥采比,是一个理论的极限值，是确定露天矿最终境界的重要经济指标的依据，其大小直接影响到露天开采和地下开采所占比例以及矿产资源的利用程度[5]。

目前经济合理剥采比的确定方法主要有原矿成本比较法、精矿成本比较法、储量盈利比较法和价格法[6]。根据各种方法的适用条件和矿山企业实际情况，采用以精矿产品计算的价格法和储量盈利比较法计算经济合理剥采比，取小值。

根据本次确定的计算方法，其经济合理剥采比计算公式为

ML1+ML2(TL1/TL2)≤MY1+MY2(TL1/TL2) ,

(3)

ML1[ηL/(1-eL)]/TL1+ML2[ηL/(1-eL)]/TL2≤MD1[ηD/(1-eD)]/TD1+MD2[ηD/(1-eD)]/TD2,

(4)

式中,ML1、MD1为露天、地下开采铁精矿生产成本，元/t;TL1、TD1为露天、地下开采选铁比，t/t;ML2、MD2为露天、地下开采钛精矿生产成本，元/t；TL2、TD2为露天、地下开采选钛比，t/t；MY1、MY2为铁精矿、钛精矿销售价格，元/t；ηL、ηD为露天、地下开采回采率，%；eL、eD为露天、地下开采废石混入率，%。

以开采兰营徐采场挂帮矿工业矿石为条件，将表3中相关数据代入得经济合理剥采比为6.81 t/t,表明兰营徐采场挂帮矿若采用露天扩帮方式开采，则圈入境界内岩矿剥采比不应大于6.81 t/t，否则就需采用地下开采方式。

3.3 挂帮矿回收矿石品级经济性分析

3.3.1 露天开采

采用露天开采方式单独回采Fe3品级矿石，从经济性角度应满足以下条件：

ML3+ML4(TL3/TL4)≤MY1+MY2(TL3/TL4) ,

(5)

Ns>0 ,

(6)

式中,ML3、ML4为露天开采条件下单独考虑Fe3回收生产铁精矿、钛精矿成本，元/t;TL3、TL4为露天开采条件下单独考虑Fe3回收时的选铁比、选钛比，t/t;MY1、MY2为铁精矿、钛精矿销售价格，元/t；Ns为生产剥采比，t/t。

将表3中单独开采Fe3品级矿石成本代入计算得出0

采用露天开采方式单独回采MFe品级矿石，从经济性角度应满足以下条件：

ML5≤MY3,

(7)

Ns>0 ,

(8)

式中,ML5为露天开采条件下单独考虑MFe回收生产规格矿成本，元/t;MY3为规格矿预期销售价格，元/t，Ns为生产剥采比，t/t。

将表3中单独开采MFe品级矿石成本代入上述方程组无解，说明露天扩帮单独回采MFe不具有经济效益。要使露天扩帮单独开采MFe具有经济效益，其生产的规格矿销售价格应不低于30元/t。

3.3.2 地下开采

采用地下开采方式单独回采Fe3品级矿石，从经济性角度应满足以下条件：

MD3+MD4(TD3/TD4)≤MY1+MY2(TD3/TD4) ,

(9)

式中,MD3、MD4为地下开采条件下单独考虑Fe3回收生产铁精矿、钛精矿成本，元/t;TD3、TD4为地下开采条件下单独考虑Fe3回收时的选铁比、选钛比，t/t;MY1、MY2为铁精矿、钛精矿销售价格，元/t。

将表3中相关数据代入计算可得604.31元/t≤423.64元/t，该不等式不成立，说明地下开采条件下单独考虑Fe3回收不具备经济性。

采用地下开采方式回收较高品位工业矿石(Fe1+Fe2)的同时附采Fe3品级矿石，从经济性角度应满足以下条件：

MD5+MD6(TD3/TD4)≤MY1+MY2(TD3/TD4) ,

(10)

式中,MD3、MD4为地下开采条件下附采Fe3回收生产铁精矿、钛精矿成本，元/t;TD3、TD4为地下开采条件下单独考虑Fe3回收时的选铁比、选钛比，t/t;MY1、MY2为铁精矿、钛精矿销售价格，元/t。

将表3中相关数据代入计算可得425.43元/t≤423.64元/t，该不等式不成立，说明地下开采条件下附采Fe3不具备经济性。

3.4 挂帮矿回收具有经济效益的市场价格分析

3.4.1 露天开采

采用露天开采方式回采挂帮矿的市场价格应满足以下条件：

MT1+MT2(TL1/TL2)≥ML1+ML2(TL1/TL2) ,

(11)

式中,MT1、MT2为露天开采条件下挂帮矿回收铁精矿、钛精矿销售价格，元/t；ML1、ML2为露天开采铁精矿、钛精矿生产成本，元/t;TL1、TL2为露天开采选铁比、选钛比，t/t。

当MT1、MT2及扩帮境界内平均剥采比Np使不等式0.98MT1+0.107MT2≥191.24+31.5Np成立时，即说明挂帮矿具备了露天开采的市场价格条件。含折合后的铁精矿价格与平均剥采比的关系曲线见图2。

图2 含折合后的铁精矿价格与平均剥采比的关系曲线

以铁精矿、钛精矿产品现行销售价格(铁精矿220元/t、钛精矿555元/t)代入计算得出Np≤2.66 t/t，即说明在现价市场价格条件下若剥采比小于2.66 t/t，兰营徐采场挂帮矿采用露天开采方式具有经济效益。

3.4.2 地下开采

采用地下开采方式回采挂帮矿的市场价格应满足以下条件：

MT3+MT4(TD1/TD2)≥MD1+MD2(TD1/TD2) ,

(12)

式中,MT3、MT4为地下开采条件下挂帮矿回收铁精矿、钛精矿销售价格，元/t；MD1、MD2为地下开采铁精矿、钛精矿生产成本，元/t;TD1、TD2为地下开采选铁比、选钛比，t/t。

当MT3、MT4使不等式(0.98MT3+0.107MT4)≥430.13成立时，即说明挂帮矿具备了地下开采的市场价格条件。

以铁精矿、钛精矿产品现行销售价格代入计算可得274.99≥430.13，不等式不成立；以产品预测价格(铁精矿340元/t、钛精矿680元/t)代入计算得405.96≥430.13，不等式也不成立，说明在现行市场价格和预测市场价格条件下采用地采方式回收兰营徐采场挂帮矿都不具有经济效益。如要采用地下开采方式回收兰山采场挂帮工业矿石资源，在铁精矿340元/t、钛精矿680元/t销售价格条件下，其回采的矿石资源品级主要为较高品位的矿石(Fe1+Fe2)，若要附采一部分Fe3品级的工业矿石，将表3中相关数据代入式(12)计算可得TD1≤2.2 t/t。根据密地选矿厂现有选矿指标可知，地下开采回采矿石(Fe1+Fe2+Fe3)资源的综合地质品位TFe不低于32.56%。

4 结 论

(1)兰营徐采场1 120 m水平以上挂帮矿工业矿石(Fe1+Fe2+Fe3)资源量为6 507万t；低品位矿石(MFe)资源量3 631万t，该部位挂帮矿资源量大，对延长矿山服务年限，保障公司攀枝花本部矿区可持续发展具有十分重要的意义。

(2)在铁精矿340元/t、钛精矿680元/t市场价格条件下，兰营徐采场挂帮矿露天扩帮开采的经济合理剥采比为6.81 t/t，在目前开采技术条件下只能采用露天转地下开采方式回收该部位挂帮矿资源。

(3)在铁精矿340元/t、钛精矿680元/t市场价格条件下，露天扩帮单独回采Fe3品级矿石其经济合理剥采比小于3.07 t/t时具有经济效益,地下开采不论是单独回采还是与较高品位工业矿石(Fe1+Fe2)附采都不具有经济效益，如要随较高品位工业矿石一起附采其中一部分，要求回采的工业矿石平均地质品位TFe不低于32.56%。

(4)无论是在现行市场价格还是在预测市场价格条件下,采用地下开采方式回收兰营徐采场挂帮矿都不具有经济效益，公司要实施兰营徐采场挂帮矿露天转地下开采工程，铁精矿、钛精矿市场价格应维持在360元/t和800元/t左右水平。

[1] 韩 波.浅析露天转井下时挂帮矿体开采的技术问题[J].矿业工程,2008，6(1)：26-27.

[2] 孟桂芳.国内外露天转地下开采的发展现状[J].化工矿物与加工,2009(4)：33-34.

[3] 蔡路军,马建军,江 兵,等.大冶铁矿2#挂帮矿开采方法研究[J].矿冶工程,2006,26(1):8-10,13.

[4] 王丛林.凹山采场境界外矿山资源利用回收分析[J].金属矿山,2002(9):61-62.

[5] 王运敏.现代采矿手册[M].北京:冶金工业出版社,2011.