多金属矿工业指标论证——以某锌多金属矿床为例

谷海峰

(中钢石家庄工程设计研究院有限公司，河北 石家庄 050021)

0 引言

矿床工业指标是评价矿床工业价值、圈定矿体、估算矿产资源/储量的标准和依据[1]。矿床工业指标的高低直接影响矿山企业的经济效益和矿产资源的开发利用效率[2,3]。目前,我国主要沿用工程指标体系(双指标体系)，即根据边界品位和最低工业品位、考虑最小可采厚度、夹石剔除厚度等指标，界定矿石与废石。在单个工程中同时釆用双品位指标圈连矿体，圈定矿体后再估算资源储量，其中起关键作用的是边界品位和最低工业品位。

对于多金属矿床，须遵循“综合勘查，综合利用”的原则，一般宜采用综合品位指标估算资源储量。多金属矿床工业指标中起关键作用的是综合边界品位和综合工业品位。综合工业品位是指在同一矿床或矿体中，存在两种或两种以上达不到工业品位一般要求的有用组分，但多种组分综合回收在技术经济上可行；或虽然有的组分达到工业品位一般要求，但因不同组分不均匀交互变化、不宜分采分选，或多种组分综合回收后可降低工业品位要求的，经论证后综合确定各有用组分或按等价原则折算为某一主组分的最低工业品位要求[4]。按相同原则，可同时制定相应的综合边界品位。

现以中国北方某大型锌多金属矿床为例，阐述了多金属矿床工业指标论证过程，为研究和制定类似多金属矿床工业指标提供参考。

1 矿区地质简述

矿区内出露地层较简单，主要有太古界红旗营子群第二组上部以及中生界侏罗系上统白旗组、张家口组，新生界新近系、第四系。矿区位于区域大型倒转复式向斜的北翼，在此基础上又叠加了一系列近南北向的基底褶皱，同时产生一系列断裂构造。矿区内的岩浆岩分为两类，一类为白旗组中性、侏罗系张家口组酸-碱性岩石，另一类是侵入岩，为燕山期花岗斑岩及其派生的岩枝-石英斑岩。

本矿床成因类型属具有层控性质的次火山热液多金属矿床。矿体主要赋存在红旗营子群第二岩组上部角闪斜长变粒岩中，受北北东向断裂控制，共圈定矿体175个，呈近南北走向展布。西部矿体产状比较陡立，倾角在80°～90°之间，个别近乎直立，东部及南部矿体产状相对较缓，倾角在50°～80°之间，平均70°。晚期石英斑岩与矿体关系密切，对矿体起破坏作用。

矿石结构以乳滴状结构、交代或溶蚀结构、树枝状结构和动力压碎结构最普遍，矿石构造以块状、脉状、浸染状为主。矿床中矿物成分组成比较复杂，最常见的矿石矿物有闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、毒砂等。锌为主元素，并伴生有铅、银、金等多种有益伴生组分。锌一般品位在0.5%～6.0%之间，品位变化系数为151%；铅一般品位为0.02%～1.00%，品位变化系数为215%；金一般品位0.01～0.50 g/t，品位变化系数为487%；银一般品位为2～10 g/t，品位变化系数为237%。锌属品位变化较均匀范畴，铅、金、银属不均匀类型。

2 开采技术条件简述

大气降水是地下水的唯一补给来源，裂隙水是矿坑的直接充水因素。大气降水与基岩裂隙水存在一定的水力联系，对矿床充水影响不大。成矿后断层破碎带以及个别复活的老断裂属充水断层，对矿床充水具有一定影响。水文地质条件简单。

矿体及围岩均属致密块状结构的坚硬岩石，力学强度较高，稳固性较好，工程地质条件简单。

在中国地震烈度分区图中，该区属于Ⅶ度区，地震活动较频繁；矿区属于地质灾害不发育区；矿区在开采过程中，局部地段的地貌形态将会遭到不同程度的破坏，并存在地表塌陷、地裂缝等地质灾害隐患；会出现地下水位降落漏斗，导致在一定范围内地下水位有所下降；存在水土流失现象。地质环境质量中等。

3 论证方案

3.1 方法选择

矿区前后经不同单位、不同阶段、不同程度的地质勘查工作及后续生产探矿所获得的资料，基本查明了矿区属于一个以锌矿为主，同时伴生有铅、金、银的大型多金属矿床，工程控制程度高，地质资料全，可满足地质方案法资料要求。因此，选用地质方案法制定矿床工业指标。

3.2 论证指标选择与确定

该矿床除主元素锌外还有铅、金、银等多种具有综合利用价值的共伴生元素。因锌、铅、金、银等有益组分不均匀交互变化不宜分采分选，符合综合评价的条件，质量指标选用综合边界品位指标和综合工业品位指标进行评价。根据该矿床特征，开采技术条件指标由最小可采厚度和夹石剔除厚度组成。

本次采用折算法确定综合品位。折算法是将矿石中可供回收利用的两种或两种以上的组分品位，折算为其中相对主要的一种组分品位的计算方法，以折算结果表示的主要组分品位总称为综合品位，公式为：

(1)

式中:C—以主要组分表示的综合品位，%或g/t；Cz—主要组分品位，%或g/t；Cci—次要组分品位，%或g/t；Ki—品位折算系数，%；n—次要组分的种类数。

根据矿石特征及矿山采选的实际情况，确定本矿山以锌为主要有用组分，铅、金、银为次要有用组分，按照等价原则折算为锌的品位。

1)品位折算系数计算

矿山已建有选厂，选矿工艺成熟，矿石经选厂加工得两种产品：锌精矿和铅精矿，其中锌精矿中含计价银，铅精矿中含计价的金和银。盈利法综合考虑了价格、回收情况和生产成本，在有实际生产经营统计的情况下，能够较客观地反映矿石主、次有用组分的生产成本、回收效果和产值情况，计算较符合实际，具有实用价值。因此，本次折算系数计算采用利润比法，公式为：

(2)

表1 主元素采选指标参数表

表2 次要元素采选指标参数表

表1、表2技术经济参数引用矿山2018年度实际数据或根据实际数据求得。根据K值计算公式、采选指标参数可以得到本矿山综合品位计算公式如下：

Zneq=Zn+0.08Pb+0.32Au+0.07Ag

(3)

式中：Zneq为锌综合品位。

2)折算起点的确定

凡参与综合品位折算的组分品位，均应高于该组分的选矿试验尾矿品位；在一般情况下，应以该主元素一般工业指标的伴生有益组分评价指标为折算起点。

对比该矿选厂尾砂的生产数据和铅锌矿伴生有益组分评价指标，确定各有用组分的折算起点为：铅0.05%，金0.33 g/t，银8.73 g/t。

3.3 方案确定

3.3.1 综合边界品位确定

采用统计法拟定矿床综合品位。对矿山提供的70 420件基本分析样，按铅、金、银折算起点，用综合品位计算公式(3)折算后进行统计。经统计，Zn综合品位变化的转折点在0.3%～1%之间，因此本矿床综合边界品位取值应在0.3%～1.0%之间。

3.3.2 综合工业品位确定

矿山为生产矿山，可以利用已有技术经济指标测算综合临界品位。以此作为参考，并参照锌矿一般工业指标，对比类似多金属矿山工业指标及以往工业指标论证经验，综合拟定综合工业品位，最终经地质、经济分析择优推荐。

综合临界品位计算公式为：

(4)

式中:αZ0—综合临界品位，%；βZ—综合精矿品位，%；CZ—综合原矿生产成本，元/t；DZ—综合精矿售价，元/t；εZ—综合选矿回收率，%；ρ—采矿贫化率，%。

该公式中各参数除采矿贫化率外均强调为综合指标。表1、表2指标数据须经推导全部折算成锌综合指标。经计算，综合临界品位为1.8。

3.3.3 开采条件指标确定

根据本矿床地质特征、开采技术条件、开采方式、采矿方法和现有的采掘设备水平，经综合考虑，确定影响本矿床开采的开采技术条件指标为：最小可采厚度1 m，夹石剔除厚度2 m。综上分析，拟定三套工业指标方案见表3。

表3 三套工业指标方案

3.4 资源储量试算

按三套方案初步试圈矿体，并估算资源储量，估算结果见表4。

表4 方案一资源储量估算表

3.5 采矿技术方案

设计采用地下开采方式，竖井-辅助斜坡道开拓，推荐主要选用分段空场嗣后充填采矿法、浅孔留矿嗣后充填采矿法。

表5 采矿主要技术指标表

3.6 选矿技术方案

设计选厂规模与采矿规模一致。依据矿山实际生产情况，工艺流程采用一段闭路磨矿，选别采用优先浮选工艺，优先选别铅精矿和伴生的金和银，主要产品为锌精矿。其磨矿细度为-0.074 mm 55%。选矿主要技术经济指标见表6。

表6 选矿主要技术指标表

3.7 经济分析

根据采选方案提供的各项技术经济指标、材料消耗、劳动定员等进行经济分析，测算矿山投资、成本费用、销售收入、税金等，并计算各项主要经济指标。

表7 不同方案技术经济指标对比表

3.8 方案比较

3.8.1 地质方面

通过试圈，方案一、方案二圈定的矿体总体形态、产状基本一致，仅完整程度、矿化范围略有变化；而方案三圈定的矿体数量较方案二、方案一明显减少，矿体变薄，夹石增多，矿体连续性完整性变差。

根据表4，对三套方案估算的资源储量进行比较，方案一矿石量、综合金属量最多，从资源充分利用角度，方案一最优。方案二较方案一矿石量损失10.86%，而综合金属量仅损失2.45%，说明方案二较方案一矿石量相对损失不高，金属量损失较低，资源利用率较高。方案三较方案二矿石量损失24.43%，综合金属量损失10.61%，说明方案三资源利用率较差。

总之，在矿体完整性和资源利用上，方案一最优，方案二稍次之，方案三圈定矿体连续性、完整性差，资源储量少，资源利用率低，不宜作为推荐指标方案。

3.8.2 采选方面

三套方案所采用的采矿方式、采矿方法相同，矿石回采率、贫化率一致，但矿山生产规模不同，采出品位不同，三套方案在采矿方面差别不大。三套方案选矿工艺流程相同，因采出品位的不同，方案一、二、三的精矿品位、回收率、产率指标呈逐步升高关系，单从选矿角度看，方案三最好，方案二次之，方案一最差。单位采选成本随工业指标的升高而升高，但差别不大。

3.8.3 技术经济方面

计算表明，三套方案下的财务内部收益率均高于行业基准收益率(参考值，取13%)，财务净现值大于零，具有较强的投资回收能力。这说明三个方案的工业指标方案在财务上都是可行的。单从企业经济效益方面看，方案三企业经济效益最好，方案二次之，方案一最差。

3.8.4 综合对比论证

工业指标方案的确定须全面考虑经济效益、资源效益、社会效益和环境效益，应体现综合最佳效益。

通过经济分析得出三套方案在财务上都是可行的。因此，经济效益指标不再是方案甄选须考虑的最重要因素，资源利用率和社会效益上升则为关键指标。由此，可首先将资源利用率差，社会综合效益不佳的方案三排除在外。

对比方案一和方案二，二者均可圈出较连续、完整的矿体，方案二较方案一探求综合金属量仅减少2.45%，但方案二年利润额、投资回收期、财务净现值、财务内部收益率等经济评价指标均优于方案一。

综合分析，三套工业指标方案中，方案二为最优方案。

4 结语

推荐方案二作为本矿山矿床工业指标来指导生产，具体指标为综合边界品位Zn≥0.5%；综合最低工业品位Zn≥1.0%；共伴生有益组分最低参与评价指标Pb≥0.11%，Au≥0.21 g/t，Ag≥3.42 g/t；最小可采厚度1.0 m；夹石剔除厚度≥2.0 m。

说明一，根据方案二采选技术经济指标对次要组分折算起点和折算系数进行调整，调整后的折算起点为：Pb0.11%，Au0.21 g/t，Ag3.42 g/t，综合品位的计算公式为：

Zneq=Zn+0.07Pb+0.21Au+0.03Ag

(5)

说明二，矿床工业指标是一组动态参数，当矿山生产及经济因素发生大幅度变化时，企业可根据实际经济技术条件重新核实折算系数，确定综合品位。

通过论证和矿山生产实践表明，多金属矿床采用综合指标对降低矿体圈连难度，增加矿产资源储量，提高资源利用率，延长矿山服务年限，实现矿山可持续发展意义重大。