鄭茂興,周 健

(山東聯(lián)創(chuàng)礦業(yè)設(shè)計(jì)有限公司, 山東濟(jì)南 250101)

某低品位鈦鐵礦綜合工業(yè)指標(biāo)的探討

鄭茂興,周 健

(山東聯(lián)創(chuàng)礦業(yè)設(shè)計(jì)有限公司, 山東濟(jì)南 250101)

根據(jù)某鈦鐵礦的樣品數(shù)據(jù),通過對(duì)鈦鐵礦礦體特征、礦石質(zhì)量的分析,就低品位鈦鐵礦綜合工業(yè)指標(biāo)進(jìn)行探討。采用地質(zhì)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法對(duì)鈦鐵礦樣品進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并提出礦石質(zhì)量指標(biāo)的初選方案,結(jié)合開采技術(shù)條件指標(biāo)確定出3個(gè)工業(yè)指標(biāo)比選方案。采用數(shù)字礦山軟件計(jì)算出不同方案條件下礦石儲(chǔ)量、夾石量,對(duì)礦體形態(tài)進(jìn)行分析,結(jié)合經(jīng)濟(jì)效益和投資效益,選擇最優(yōu)方案為工業(yè)指標(biāo)。研究成果進(jìn)一步拓展了礦山工業(yè)指標(biāo)確定的理論方法,對(duì)同類條件下低品位鈦鐵礦綜合工業(yè)指標(biāo)的確定具有較好的借鑒意義。

低品位;鈦鐵礦;工業(yè)指標(biāo)

0 引 言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,鋼材的種類不斷增多,作為煉鋼新原料的鈦鐵混合粉也越來越受到鋼鐵企業(yè)的青睞,尤其是近年選礦技術(shù)的發(fā)展,鈦鐵混合粉加工技術(shù)已經(jīng)變得越來越成熟,選礦成本也在逐步降低,在這種條件下,鈦鐵礦資源的綜合利用引起了人們的重視。原本一些品位低的鈦鐵礦石,隨著市場行情的好轉(zhuǎn)也變得具有一定經(jīng)濟(jì)開采價(jià)值。目前,對(duì)于鈦、鐵伴生的低品位的鈦鐵礦,無法按現(xiàn)有磁鐵礦的單一礦種地質(zhì)勘查規(guī)范界定工業(yè)指標(biāo),同時(shí),對(duì)于這類低品位的伴生性鈦鐵礦石,國內(nèi)尚無統(tǒng)一規(guī)定對(duì)鈦、鐵的綜合工業(yè)指標(biāo)進(jìn)行界定[1-3]?；诖?本文采用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理,提出工業(yè)指標(biāo)比選方案并經(jīng)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,最終對(duì)某低品位鈦鐵礦工業(yè)指標(biāo)進(jìn)行了論證。

1 工程概況

1.1 礦體特征

該鈦鐵礦體賦存在中元古代楊家寨單元內(nèi),平面形態(tài)呈不規(guī)則的透鏡狀產(chǎn)狀較穩(wěn)定。賦礦層內(nèi)部巖性單一,主要礦化巖石為輝長巖,鈦和鐵共存其中,相互交生,礦化巖體主要為Ⅰ號(hào)巖體、Ⅱ號(hào)巖體。

Ⅰ號(hào)礦(巖)體走向120°左右,傾向210°,傾角30°～50°,沿走向長度586m。礦體最厚為117.45 m,最薄為6.30m,平均厚度47.62m;TFe最高品位13.98%,最低品位8.34%,平均11.48%,變化系數(shù)6.13%;mFe最高品位7.05%,最低品位1.33%,平均3.06%,變化系數(shù)19.28%;TiO2最高品位4.8%,最低品位2.4%,平均3.45%,變化系數(shù)8.75%。

Ⅱ號(hào)礦(巖)體產(chǎn)狀變化較大,走向110°左右,傾向200°,傾角30°～50°,沿走向長度498m。礦體最厚為102.90m,最薄為22.88m,平均厚度45.17 m,自西向東厚度逐漸變大。TFe最高品位13.48%,最低品位8.75%,平均11.17%,變化系數(shù)6.22;mFe最高品位6.48%,最低品位1.45%,平均3.06%,變化系數(shù)20.26%;TiO2最高品位4.29%,最低品位2.47%,平均3.27%,變化系數(shù)10.83%。

1.2 礦石質(zhì)量及結(jié)構(gòu)

礦石中的金屬礦物以磁鐵礦為主,次為鈦鐵礦,另有少量黃鐵礦、黃銅礦等,非金屬礦物主要為斜長石、角閃石、黑云母,少量石英、磷灰石、碳酸鹽礦物等。

礦石中主要有用組分為TiO2、mFe,TiO2最高品位為4.8%,最低品位2.47%,mFe最高品位為7.05%,最低品位1.33%,其他組分V2O5含量0.06%～0.10%,平均0.07%,SiO2含量41.73%～45.62%,平均44.05%,含量基本穩(wěn)定;S含量0.02%～0.27%,平均為0.19%;P含量0.99%～1.76%,平均1.28%。

礦石結(jié)構(gòu)為中粗粒柱狀變晶結(jié)構(gòu),定向結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造較為簡單,以塊狀構(gòu)造為主,碎裂狀構(gòu)造次之。

2 礦石開采與加工利用設(shè)想

結(jié)合地質(zhì)部門初步提交的資料,鈦鐵礦資源量約在1500～2500萬t之間。根據(jù)礦體產(chǎn)狀要素、空間展布形態(tài)、夾層和覆蓋層的分布狀態(tài),確定開采方式為露天開采,生產(chǎn)規(guī)模100萬t/a,采用橫向采剝方法自上而下水平分層臺(tái)階開采,并貫徹執(zhí)行“采剝并舉,剝離先行”的原則。

產(chǎn)品方案為TFe≥45%,TiO2≥15%的鈦鐵混合粉。破碎流程主要采用兩段一閉路的破碎流程,選礦流程主要采用兩段磨礦—階段磨選—細(xì)篩再磨的全磁選流程。

3 工業(yè)指標(biāo)推薦

3.1 工業(yè)指標(biāo)初選

礦石的工業(yè)指標(biāo)包括礦石質(zhì)量指標(biāo)和開采技術(shù)條件指標(biāo)兩部分[3-5],礦石質(zhì)量指標(biāo)一般指開采品位指標(biāo)即邊界品位、工業(yè)品位,而開采技術(shù)條件指標(biāo)包括可采厚度、夾石剔除厚度、最低開采標(biāo)高、露天邊坡角、剝采比等。

3.1.1 質(zhì)量指標(biāo)

在進(jìn)行品位統(tǒng)計(jì)時(shí),一般根據(jù)樣品品位的最大值與最小值分布范圍,按等間隔劃分區(qū)間來比較分析確定合理品位指標(biāo)[5]?？紤]到本礦為鈦鐵伴生礦產(chǎn),且單獨(dú)鈦、鐵均達(dá)不到工業(yè)利用的標(biāo)準(zhǔn),因此,本次按鈦鐵的綜合工業(yè)品位進(jìn)行劃定。

為確保工業(yè)品位,最大限度地利用礦產(chǎn)資源,利用地質(zhì)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)對(duì)鈦鐵礦樣品進(jìn)行統(tǒng)計(jì),見表1。結(jié)合國內(nèi)類似礦山的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),本次將品位區(qū)間值劃為0.5%,分別按TiO2＋mFe的工業(yè)品位P≥5%、5.5%、6%、6.5%、7%,并根據(jù)實(shí)際樣品品位數(shù)據(jù),結(jié)合工業(yè)品位利用圖解法反推邊界品位,形成5個(gè)質(zhì)量指標(biāo)方案初步進(jìn)行比選。方案1:工業(yè)品位P≥5%,邊界品位P′≥0.6%?；緦⑺械臉悠匪w的礦石劃入了工業(yè)儲(chǔ)量,礦石品位過低,選礦難度大,成本過高,企業(yè)難以盈利。初選不合理,直接排除。方案2:工業(yè)品位P≥5.5%,邊界品位P′≥2.5%。資源量大,僅少量樣品劃入廢石,礦體連續(xù)性好。初選部分合理,繼續(xù)比選。方案3:工業(yè)品位P≥6.0%,邊界品位P′≥5.0%。資源量大,約25%的樣品劃入廢石,礦體連續(xù)性較好。初選較合理,繼續(xù)比選。方案4:工業(yè)品位P≥5.5%,邊界品位P′≥5.9%。儲(chǔ)量受到一定影響,約一半的樣品劃入廢石,礦體連續(xù)性受到一定影響。初選部分合理,繼續(xù)比選。方案5工業(yè)品位P≥7%,邊界品位P′≥6.7%。資源量過少,約80%的樣品劃入廢石,造成大量資源的損失,所形成的礦體都是零散、間斷性礦體,破壞了礦體的連續(xù)性、完整性。初選不合理,直接排除。

隨著邊界品位的提高,礦石儲(chǔ)量減少,但其平均品位卻在提高,入選品位的高低對(duì)經(jīng)濟(jì)效益的影響是明顯的,是影響經(jīng)濟(jì)效益的指標(biāo)之一。因此,初選方案2～4各有優(yōu)缺點(diǎn),需進(jìn)一步比較。

表1 鈦鐵礦樣品品位頻數(shù)頻率統(tǒng)計(jì)

3.1.2 開采技術(shù)指標(biāo)

參考《鐵、錳、鉻礦地質(zhì)勘查規(guī)范》(DZ/T0200－2002)中規(guī)定,鐵礦最低可采厚度指標(biāo)的參數(shù)值一般≥2～4m,而該鈦鐵礦I號(hào)礦體厚度6.90～71.45 m,Ⅱ號(hào)礦體厚度22.80～102.90m,屬較厚礦體,推薦最小開采厚度為≥4m。

參考《鐵、錳、鉻礦地質(zhì)勘查規(guī)范》(DZ/T 0200－2002)中規(guī)定,鐵礦夾石剔除厚度≥1～2m,而該鈦鐵礦夾石在礦體比較發(fā)育,呈透鏡狀產(chǎn)出,厚度從1.9～58.8m不等,推薦夾石剔除厚度為≥2m。

3.2 工業(yè)指標(biāo)的主要比選方案

結(jié)合對(duì)礦石質(zhì)量指標(biāo)及開采技術(shù)條件指標(biāo),最終擬定3個(gè)比選方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,見表2。

表2 工業(yè)指標(biāo)比選方案

3.3 方案對(duì)比

采用Dimine軟件建立礦床地質(zhì)模型的基礎(chǔ),用克里格法計(jì)算出不同方案下礦石儲(chǔ)量、夾石量,并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益和投資效益比較,選擇最優(yōu)方案為工業(yè)指標(biāo)。

3.3.1 礦體形態(tài)對(duì)比

根據(jù)初步確定的3種工業(yè)指標(biāo)方案,利用Dimine軟件建立了不同邊界品位下礦體模型,見圖1。

圖1 礦體地質(zhì)模型

由圖1可以看出,方案1的礦體連續(xù)性最好,基本無夾石,圈定的礦體儲(chǔ)量最多,最有利于集中規(guī)劃、統(tǒng)一開采,但是其平均品位較低,僅為5.9%;方案2礦體開始出現(xiàn)夾石,但礦體連續(xù)性仍較好,在一定程度上仍能夠集約化開采,平均品位有所提高,約6.51%;方案3,礦體出現(xiàn)大量夾石,礦體連續(xù)性較差,尤其是Ⅱ號(hào)礦體,基本無開采價(jià)值,但其平均品位較高,約6.63%。

3.3.2 綜合經(jīng)濟(jì)比較

根據(jù)不同方案的工業(yè)儲(chǔ)量、品位、廢石量、服務(wù)年限、資源利用等情況,對(duì)各方案進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析,見表4。

方案1對(duì)鈦鐵礦資源的利用程度最好,保證了礦體的完整性及連續(xù)性,但由于其平均品位較低,影響了其技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面的優(yōu)勢;方案2各項(xiàng)指標(biāo)較好,雖資源利用程度較方案一稍低,但是經(jīng)濟(jì)效益卻是最優(yōu),在企業(yè)將來的生產(chǎn)中抵抗風(fēng)險(xiǎn)能力最強(qiáng);方案3資源利用程度最低,經(jīng)濟(jì)效益也最差,顯然是非常不合理的一個(gè)方案。

3.4 工業(yè)指標(biāo)論證結(jié)果

根據(jù)以上分析,推薦方案二作為鈦鐵礦的工業(yè)指標(biāo),并將相應(yīng)開采技術(shù)指標(biāo)結(jié)合設(shè)計(jì)規(guī)劃進(jìn)一步完善,確定以下工業(yè)指標(biāo):

(1)礦石質(zhì)量:邊界品位:TiO2＋mFe≥5%;

工業(yè)品位:TiO2＋mFe≥6%。

(2)開采技術(shù)條件:礦石最小可采厚度≥4m;夾石剔除厚度≥2m;剝采比≤2∶1(m3/m3);最低開采標(biāo)高:I礦體＋72m,Ⅱ礦體＋88m;最終邊坡角:I礦體≤50°,Ⅱ礦體≤46°;開采底盤最小寬度≥20m;爆破安全距離≥200m。

表4 綜合效益分析

4 結(jié) 語

(1)通過建立地質(zhì)模型并對(duì)各方案綜合分析,得出方案2(邊界品位:TiO2＋mFe≥5%;工業(yè)品位:TiO2＋mFe≥6%)的礦床工業(yè)利用價(jià)值均優(yōu)于其它兩個(gè)方案,其具有較好的贏利空間;圈定的礦體形態(tài)規(guī)整、厚大、整體連續(xù)性良好,沒有無礦天窗和規(guī)模較大的夾層,為礦床開采工藝的實(shí)施奠定了良好的基礎(chǔ);圈定工業(yè)儲(chǔ)量相對(duì)較多,充分利用了國家礦產(chǎn)資源。

(2)對(duì)于低品位鈦鐵礦,采用TiO2＋mFe綜合工業(yè)品位對(duì)礦石質(zhì)量進(jìn)行界定在低品位伴生礦產(chǎn)中具有極大借鑒意義。

(3)考慮到工業(yè)指標(biāo)易受采選成本、市場情況的影響,建議隨著采選技術(shù)進(jìn)步和鈦鐵混合粉價(jià)格的波動(dòng)做好指標(biāo)的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)研究工作,在資源合理利用的前提下確保綜合效益。

[1]DZ/T0200－2002.鐵、錳、鉻礦地質(zhì)勘查規(guī)范[S].

[2]郝太平,提云生,趙雪朋,等.資源儲(chǔ)量分類與工業(yè)指標(biāo)使用中存在問題的實(shí)例分析[J].礦產(chǎn)勘查,2012,3(3):404-409.

[3]徐立中,王小敏,黃家凱,等.對(duì)丹江口市銀洞山超貧(鈦)磁鐵礦床工業(yè)指標(biāo)的建議[J].資源環(huán)境與工程,2014,28(2): 220-224.

[4]李 靜.雙尖山銀多金屬礦礦床綜合工業(yè)指標(biāo)的應(yīng)用[J].有色礦冶,2016,32(5):52-55.

[5]王運(yùn)敏.現(xiàn)代采礦手冊(cè)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2011.

2017-05-03)

鄭茂興(1985－),男,山東濟(jì)寧人,碩士,工程師,主要從事礦山開采、采空區(qū)治理、礦山壓力控制等方面的設(shè)計(jì)與研究工作,Email:star486＠163.com。