徐繼業(yè)

(攀鋼集團礦業(yè)有限公司設計研究院)

攀枝花鐵礦蘭營徐采場是西南地區(qū)大型露天鐵礦山采場之一，設計原礦開采規(guī)模為700萬t/a，是攀鋼集團主要鐵礦石原料供應基地。礦區(qū)占地面積為3.7 km2，從西至東分蘭山、營盤山和徐家山3個礦段。礦區(qū)于1965年底基建剝離，1970年2 月投產(chǎn)，以蘭營徐采場目前境界內(nèi)結(jié)存的礦石資源量及原礦開采規(guī)模，該采場將于2021年左右閉坑。

蘭營徐采場露天開采境界外賦存大量的掛幫礦和深部礦石資源，為了提高礦業(yè)公司資源綜合利用率、延長露天礦山服務年限，在當前鐵精礦市場行情下，開展掛幫礦回收經(jīng)濟性分析有利于公司下一步對蘭營徐采場掛幫礦綜合利用決策做出正確判斷，有利于公司可持續(xù)發(fā)展的資源保障。

1 開采現(xiàn)狀

蘭營徐采場目前采用露天開采方式，新水平準備在營徐采場礦巖交界處的礦石中開溝，向上、下盤推進，隨著采場的下降，為了便于巖石破碎站的移設，逐漸變?yōu)樵谙卤P開溝，向上盤推進。

采場作業(yè)水平主要為1 240，1 225及1 210 m共3個水平，各生產(chǎn)水平的礦石由4.6，7.6 m3電鏟裝入60，100 t級自卸汽車運往設在采場上盤P8～P13勘探線間1 300 m水平新建的振動放礦站，經(jīng)振動放礦機將礦石裝入80 t礦車，由150 t電機車牽引，經(jīng)密蘭隧硐運往選礦廠；剝離的廢石主要由7.6，10 m3電鏟裝入100 t級自卸汽車運往巖石破碎站，經(jīng)膠帶運輸至朱礦鐵路排土場。

2 掛幫礦資源分布及儲量

掛幫礦體是指露天底以上，露天境界內(nèi)開采礦體在境界外延伸的部分礦體。露天開采的礦山一般都存在掛幫礦體，根據(jù)其賦存部位分為上盤、下盤、端幫和露天底以下(多個露天底的開采境界)掛幫礦體4種[1]。根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)統(tǒng)計資料,露天開采結(jié)束后,殘留在露天境界周圍的礦量占開采總儲量的5%～16%[2]。

2.1 掛幫礦資源分布

蘭營徐采場1 120 m水平以上掛幫礦資源北東起于P1線，南西自P19線止于F211斷層，主要分布在蘭山西端幫、上盤及露天底正下方，北幫資源量極少，且呈零星分布。礦體長約1 800 m，呈東西向展布，傾向北西，傾角約55°。蘭營徐采場露天境界外掛幫礦體分布見圖1。

圖1 蘭營徐采場露天境界外掛幫礦體分布

2.2 掛幫礦資源量

蘭營徐采場露天開采終了境界外保有工業(yè)礦石(Fe1+Fe2+Fe3)資源量(331+332+333)為18 791萬t，平均地質(zhì)品位為TFe 31.97%，低品位礦石(MFe)資源量(331+332+333)為7 382萬t，平均地質(zhì)品位為TFe 17.37%。其中1 120 m水平以上掛幫礦工業(yè)礦石(Fe1+Fe2+Fe3)資源量(331+332+333)為6 506.71萬t，平均地質(zhì)品位為TFe 32.05%，占境界外工業(yè)礦石資源總量的34.6%；低品位礦石(MFe)資源量(331+332+333)為3 631.39萬t，平均地質(zhì)品位為TFe 17.19%，占境界外低品位礦石資源總量的49.2%。掛幫礦資源量詳見表1。

3 掛幫礦回收經(jīng)濟性分析

國內(nèi)外對于掛幫的開采方式一般有再擴大境界露天開采、露天轉(zhuǎn)地下開采和露天-露天轉(zhuǎn)地下聯(lián)合開采3種[3]，掛幫礦資源回收應遵循工程投資省、基建短、投產(chǎn)快、生產(chǎn)成本低的原則，從而實現(xiàn)掛幫礦開采的經(jīng)濟效益最大化[4]。本文僅對單獨采用露天開采或地下開采2種方式進行經(jīng)濟性分析。

表1 蘭營徐采場掛幫礦資源量

注：蘭營徐采場礦石品位是采用1955年3月8日四川省礦產(chǎn)儲量委員會川儲發(fā)(1955)05號文下達的工業(yè)指標，其中工業(yè)礦石是指TFe品位不小于20%的礦石，低品位礦石是指TFe品位為15%～19.99%的礦石。

3.1 掛幫礦開采成本

3.1.1 露天開采成本

掛幫礦露天開采全成本C1主要由平均剝采比NP決定，其計算公式為

C1=A+BNp,

(1)

式中,A為礦石生產(chǎn)成本，元/t；B為巖石剝離成本，元/t；Np為露天開采平均剝采比，t/t。

3.1.2 地下開采成本

根據(jù)《蘭營徐采場掛幫礦開采可行性研究》及結(jié)合尖山采場掛幫礦地下開采實際生產(chǎn)成本，其地下開采成本為80元/t。

3.1.3 精礦成本

根據(jù)蘭營徐采場掛幫礦各品級礦石地質(zhì)品位、開采方式及密地選礦廠實際選鐵、選鈦相關(guān)指標，各品級礦石采出品位及鐵精礦、鈦精礦選比見表2。

表2 掛幫礦采出礦石品位及選比

注：表中MFe品級規(guī)格礦選比分別為1.64，1.72 t/t。

采用露天或地下開采方式回采不同品級掛幫礦石，其鐵精礦成本為

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

(2)

式中,C1為原礦采礦成本，元/t；C2為原礦選礦加工成本，元/t；C3為原礦資源補償費，元/t；C4為精礦資源稅，元/t；T為選鐵比，t/t；D為精礦其他費用，元/t。

蘭營徐采場采用露天、地下開采方式回采不同品級掛幫礦石生產(chǎn)鐵精礦、鈦精礦成本結(jié)果見表3。

表3 各開采方式不同品級礦石生產(chǎn)鐵精礦、鈦精礦成本計算結(jié)果

3.2 掛幫礦開采方式界限分析

掛幫礦是采用露天擴幫開采方式還是采用地下開采方式的界限主要為經(jīng)濟合理剝采比(Nj)，經(jīng)濟合理剝采比是指露天開采在經(jīng)濟上最大允許的剝采比,是一個理論的極限值，是確定露天礦最終境界的重要經(jīng)濟指標的依據(jù)，其大小直接影響到露天開采和地下開采所占比例以及礦產(chǎn)資源的利用程度[5]。

目前經(jīng)濟合理剝采比的確定方法主要有原礦成本比較法、精礦成本比較法、儲量盈利比較法和價格法[6]。根據(jù)各種方法的適用條件和礦山企業(yè)實際情況，采用以精礦產(chǎn)品計算的價格法和儲量盈利比較法計算經(jīng)濟合理剝采比，取小值。

根據(jù)本次確定的計算方法，其經(jīng)濟合理剝采比計算公式為

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為露天、地下開采鐵精礦生產(chǎn)成本，元/t;TL1、TD1為露天、地下開采選鐵比，t/t;ML2、MD2為露天、地下開采鈦精礦生產(chǎn)成本，元/t；TL2、TD2為露天、地下開采選鈦比，t/t；MY1、MY2為鐵精礦、鈦精礦銷售價格，元/t；ηL、ηD為露天、地下開采回采率，%；eL、eD為露天、地下開采廢石混入率，%。

以開采蘭營徐采場掛幫礦工業(yè)礦石為條件，將表3中相關(guān)數(shù)據(jù)代入得經(jīng)濟合理剝采比為6.81 t/t,表明蘭營徐采場掛幫礦若采用露天擴幫方式開采，則圈入境界內(nèi)巖礦剝采比不應大于6.81 t/t，否則就需采用地下開采方式。

3.3 掛幫礦回收礦石品級經(jīng)濟性分析

3.3.1 露天開采

采用露天開采方式單獨回采Fe3品級礦石，從經(jīng)濟性角度應滿足以下條件：

ML3+ML4(TL3/TL4)≤MY1+MY2(TL3/TL4) ,

(5)

Ns>0 ,

(6)

式中,ML3、ML4為露天開采條件下單獨考慮Fe3回收生產(chǎn)鐵精礦、鈦精礦成本，元/t;TL3、TL4為露天開采條件下單獨考慮Fe3回收時的選鐵比、選鈦比，t/t;MY1、MY2為鐵精礦、鈦精礦銷售價格，元/t；Ns為生產(chǎn)剝采比，t/t。

將表3中單獨開采Fe3品級礦石成本代入計算得出0

采用露天開采方式單獨回采MFe品級礦石，從經(jīng)濟性角度應滿足以下條件：

ML5≤MY3,

(7)

Ns>0 ,

(8)

式中,ML5為露天開采條件下單獨考慮MFe回收生產(chǎn)規(guī)格礦成本，元/t;MY3為規(guī)格礦預期銷售價格，元/t，Ns為生產(chǎn)剝采比，t/t。

將表3中單獨開采MFe品級礦石成本代入上述方程組無解，說明露天擴幫單獨回采MFe不具有經(jīng)濟效益。要使露天擴幫單獨開采MFe具有經(jīng)濟效益，其生產(chǎn)的規(guī)格礦銷售價格應不低于30元/t。

3.3.2 地下開采

采用地下開采方式單獨回采Fe3品級礦石，從經(jīng)濟性角度應滿足以下條件：

MD3+MD4(TD3/TD4)≤MY1+MY2(TD3/TD4) ,

(9)

式中,MD3、MD4為地下開采條件下單獨考慮Fe3回收生產(chǎn)鐵精礦、鈦精礦成本，元/t;TD3、TD4為地下開采條件下單獨考慮Fe3回收時的選鐵比、選鈦比，t/t;MY1、MY2為鐵精礦、鈦精礦銷售價格，元/t。

將表3中相關(guān)數(shù)據(jù)代入計算可得604.31元/t≤423.64元/t，該不等式不成立，說明地下開采條件下單獨考慮Fe3回收不具備經(jīng)濟性。

采用地下開采方式回收較高品位工業(yè)礦石(Fe1+Fe2)的同時附采Fe3品級礦石，從經(jīng)濟性角度應滿足以下條件：

MD5+MD6(TD3/TD4)≤MY1+MY2(TD3/TD4) ,

(10)

式中,MD3、MD4為地下開采條件下附采Fe3回收生產(chǎn)鐵精礦、鈦精礦成本，元/t;TD3、TD4為地下開采條件下單獨考慮Fe3回收時的選鐵比、選鈦比，t/t;MY1、MY2為鐵精礦、鈦精礦銷售價格，元/t。

將表3中相關(guān)數(shù)據(jù)代入計算可得425.43元/t≤423.64元/t，該不等式不成立，說明地下開采條件下附采Fe3不具備經(jīng)濟性。

3.4 掛幫礦回收具有經(jīng)濟效益的市場價格分析

3.4.1 露天開采

采用露天開采方式回采掛幫礦的市場價格應滿足以下條件：

MT1+MT2(TL1/TL2)≥ML1+ML2(TL1/TL2) ,

(11)

式中,MT1、MT2為露天開采條件下掛幫礦回收鐵精礦、鈦精礦銷售價格，元/t；ML1、ML2為露天開采鐵精礦、鈦精礦生產(chǎn)成本，元/t;TL1、TL2為露天開采選鐵比、選鈦比，t/t。

當MT1、MT2及擴幫境界內(nèi)平均剝采比Np使不等式0.98MT1+0.107MT2≥191.24+31.5Np成立時，即說明掛幫礦具備了露天開采的市場價格條件。含折合后的鐵精礦價格與平均剝采比的關(guān)系曲線見圖2。

圖2 含折合后的鐵精礦價格與平均剝采比的關(guān)系曲線

以鐵精礦、鈦精礦產(chǎn)品現(xiàn)行銷售價格(鐵精礦220元/t、鈦精礦555元/t)代入計算得出Np≤2.66 t/t，即說明在現(xiàn)價市場價格條件下若剝采比小于2.66 t/t，蘭營徐采場掛幫礦采用露天開采方式具有經(jīng)濟效益。

3.4.2 地下開采

采用地下開采方式回采掛幫礦的市場價格應滿足以下條件：

MT3+MT4(TD1/TD2)≥MD1+MD2(TD1/TD2) ,

(12)

式中,MT3、MT4為地下開采條件下掛幫礦回收鐵精礦、鈦精礦銷售價格，元/t；MD1、MD2為地下開采鐵精礦、鈦精礦生產(chǎn)成本，元/t;TD1、TD2為地下開采選鐵比、選鈦比，t/t。

當MT3、MT4使不等式(0.98MT3+0.107MT4)≥430.13成立時，即說明掛幫礦具備了地下開采的市場價格條件。

以鐵精礦、鈦精礦產(chǎn)品現(xiàn)行銷售價格代入計算可得274.99≥430.13，不等式不成立；以產(chǎn)品預測價格(鐵精礦340元/t、鈦精礦680元/t)代入計算得405.96≥430.13，不等式也不成立，說明在現(xiàn)行市場價格和預測市場價格條件下采用地采方式回收蘭營徐采場掛幫礦都不具有經(jīng)濟效益。如要采用地下開采方式回收蘭山采場掛幫工業(yè)礦石資源，在鐵精礦340元/t、鈦精礦680元/t銷售價格條件下，其回采的礦石資源品級主要為較高品位的礦石(Fe1+Fe2)，若要附采一部分Fe3品級的工業(yè)礦石，將表3中相關(guān)數(shù)據(jù)代入式(12)計算可得TD1≤2.2 t/t。根據(jù)密地選礦廠現(xiàn)有選礦指標可知，地下開采回采礦石(Fe1+Fe2+Fe3)資源的綜合地質(zhì)品位TFe不低于32.56%。

4 結(jié) 論

(1)蘭營徐采場1 120 m水平以上掛幫礦工業(yè)礦石(Fe1+Fe2+Fe3)資源量為6 507萬t；低品位礦石(MFe)資源量3 631萬t，該部位掛幫礦資源量大，對延長礦山服務年限，保障公司攀枝花本部礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

(2)在鐵精礦340元/t、鈦精礦680元/t市場價格條件下，蘭營徐采場掛幫礦露天擴幫開采的經(jīng)濟合理剝采比為6.81 t/t，在目前開采技術(shù)條件下只能采用露天轉(zhuǎn)地下開采方式回收該部位掛幫礦資源。

(3)在鐵精礦340元/t、鈦精礦680元/t市場價格條件下，露天擴幫單獨回采Fe3品級礦石其經(jīng)濟合理剝采比小于3.07 t/t時具有經(jīng)濟效益,地下開采不論是單獨回采還是與較高品位工業(yè)礦石(Fe1+Fe2)附采都不具有經(jīng)濟效益，如要隨較高品位工業(yè)礦石一起附采其中一部分，要求回采的工業(yè)礦石平均地質(zhì)品位TFe不低于32.56%。

(4)無論是在現(xiàn)行市場價格還是在預測市場價格條件下,采用地下開采方式回收蘭營徐采場掛幫礦都不具有經(jīng)濟效益，公司要實施蘭營徐采場掛幫礦露天轉(zhuǎn)地下開采工程，鐵精礦、鈦精礦市場價格應維持在360元/t和800元/t左右水平。

[1] 韓 波.淺析露天轉(zhuǎn)井下時掛幫礦體開采的技術(shù)問題[J].礦業(yè)工程,2008，6(1)：26-27.

[2] 孟桂芳.國內(nèi)外露天轉(zhuǎn)地下開采的發(fā)展現(xiàn)狀[J].化工礦物與加工,2009(4)：33-34.

[3] 蔡路軍,馬建軍,江 兵,等.大冶鐵礦2#掛幫礦開采方法研究[J].礦冶工程,2006,26(1):8-10,13.

[4] 王叢林.凹山采場境界外礦山資源利用回收分析[J].金屬礦山,2002(9):61-62.

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