谷海峰

(中鋼石家莊工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，河北 石家莊 050021)

0 引言

礦床工業(yè)指標(biāo)是評價(jià)礦床工業(yè)價(jià)值、圈定礦體、估算礦產(chǎn)資源/儲(chǔ)量的標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)[1]。礦床工業(yè)指標(biāo)的高低直接影響礦山企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用效率[2,3]。目前,我國主要沿用工程指標(biāo)體系(雙指標(biāo)體系)，即根據(jù)邊界品位和最低工業(yè)品位、考慮最小可采厚度、夾石剔除厚度等指標(biāo)，界定礦石與廢石。在單個(gè)工程中同時(shí)釆用雙品位指標(biāo)圈連礦體，圈定礦體后再估算資源儲(chǔ)量，其中起關(guān)鍵作用的是邊界品位和最低工業(yè)品位。

對于多金屬礦床，須遵循“綜合勘查，綜合利用”的原則，一般宜采用綜合品位指標(biāo)估算資源儲(chǔ)量。多金屬礦床工業(yè)指標(biāo)中起關(guān)鍵作用的是綜合邊界品位和綜合工業(yè)品位。綜合工業(yè)品位是指在同一礦床或礦體中，存在兩種或兩種以上達(dá)不到工業(yè)品位一般要求的有用組分，但多種組分綜合回收在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上可行；或雖然有的組分達(dá)到工業(yè)品位一般要求，但因不同組分不均勻交互變化、不宜分采分選，或多種組分綜合回收后可降低工業(yè)品位要求的，經(jīng)論證后綜合確定各有用組分或按等價(jià)原則折算為某一主組分的最低工業(yè)品位要求[4]。按相同原則，可同時(shí)制定相應(yīng)的綜合邊界品位。

現(xiàn)以中國北方某大型鋅多金屬礦床為例，闡述了多金屬礦床工業(yè)指標(biāo)論證過程，為研究和制定類似多金屬礦床工業(yè)指標(biāo)提供參考。

1 礦區(qū)地質(zhì)簡述

礦區(qū)內(nèi)出露地層較簡單，主要有太古界紅旗營子群第二組上部以及中生界侏羅系上統(tǒng)白旗組、張家口組，新生界新近系、第四系。礦區(qū)位于區(qū)域大型倒轉(zhuǎn)復(fù)式向斜的北翼，在此基礎(chǔ)上又疊加了一系列近南北向的基底褶皺，同時(shí)產(chǎn)生一系列斷裂構(gòu)造。礦區(qū)內(nèi)的巖漿巖分為兩類，一類為白旗組中性、侏羅系張家口組酸-堿性巖石，另一類是侵入巖，為燕山期花崗斑巖及其派生的巖枝-石英斑巖。

本礦床成因類型屬具有層控性質(zhì)的次火山熱液多金屬礦床。礦體主要賦存在紅旗營子群第二巖組上部角閃斜長變粒巖中，受北北東向斷裂控制，共圈定礦體175個(gè)，呈近南北走向展布。西部礦體產(chǎn)狀比較陡立，傾角在80°～90°之間，個(gè)別近乎直立，東部及南部礦體產(chǎn)狀相對較緩，傾角在50°～80°之間，平均70°。晚期石英斑巖與礦體關(guān)系密切，對礦體起破壞作用。

礦石結(jié)構(gòu)以乳滴狀結(jié)構(gòu)、交代或溶蝕結(jié)構(gòu)、樹枝狀結(jié)構(gòu)和動(dòng)力壓碎結(jié)構(gòu)最普遍，礦石構(gòu)造以塊狀、脈狀、浸染狀為主。礦床中礦物成分組成比較復(fù)雜，最常見的礦石礦物有閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦、毒砂等。鋅為主元素，并伴生有鉛、銀、金等多種有益伴生組分。鋅一般品位在0.5%～6.0%之間，品位變化系數(shù)為151%；鉛一般品位為0.02%～1.00%，品位變化系數(shù)為215%；金一般品位0.01～0.50 g/t，品位變化系數(shù)為487%；銀一般品位為2～10 g/t，品位變化系數(shù)為237%。鋅屬品位變化較均勻范疇，鉛、金、銀屬不均勻類型。

2 開采技術(shù)條件簡述

大氣降水是地下水的唯一補(bǔ)給來源，裂隙水是礦坑的直接充水因素。大氣降水與基巖裂隙水存在一定的水力聯(lián)系，對礦床充水影響不大。成礦后斷層破碎帶以及個(gè)別復(fù)活的老斷裂屬充水?dāng)鄬樱瑢ΦV床充水具有一定影響。水文地質(zhì)條件簡單。

礦體及圍巖均屬致密塊狀結(jié)構(gòu)的堅(jiān)硬巖石，力學(xué)強(qiáng)度較高，穩(wěn)固性較好，工程地質(zhì)條件簡單。

在中國地震烈度分區(qū)圖中，該區(qū)屬于Ⅶ度區(qū)，地震活動(dòng)較頻繁；礦區(qū)屬于地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育區(qū)；礦區(qū)在開采過程中，局部地段的地貌形態(tài)將會(huì)遭到不同程度的破壞，并存在地表塌陷、地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害隱患；會(huì)出現(xiàn)地下水位降落漏斗，導(dǎo)致在一定范圍內(nèi)地下水位有所下降；存在水土流失現(xiàn)象。地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量中等。

3 論證方案

3.1 方法選擇

礦區(qū)前后經(jīng)不同單位、不同階段、不同程度的地質(zhì)勘查工作及后續(xù)生產(chǎn)探礦所獲得的資料，基本查明了礦區(qū)屬于一個(gè)以鋅礦為主，同時(shí)伴生有鉛、金、銀的大型多金屬礦床，工程控制程度高，地質(zhì)資料全，可滿足地質(zhì)方案法資料要求。因此，選用地質(zhì)方案法制定礦床工業(yè)指標(biāo)。

3.2 論證指標(biāo)選擇與確定

該礦床除主元素鋅外還有鉛、金、銀等多種具有綜合利用價(jià)值的共伴生元素。因鋅、鉛、金、銀等有益組分不均勻交互變化不宜分采分選，符合綜合評價(jià)的條件，質(zhì)量指標(biāo)選用綜合邊界品位指標(biāo)和綜合工業(yè)品位指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)。根據(jù)該礦床特征，開采技術(shù)條件指標(biāo)由最小可采厚度和夾石剔除厚度組成。

本次采用折算法確定綜合品位。折算法是將礦石中可供回收利用的兩種或兩種以上的組分品位，折算為其中相對主要的一種組分品位的計(jì)算方法，以折算結(jié)果表示的主要組分品位總稱為綜合品位，公式為：

(1)

式中:C—以主要組分表示的綜合品位，%或g/t；Cz—主要組分品位，%或g/t；Cci—次要組分品位，%或g/t；Ki—品位折算系數(shù)，%；n—次要組分的種類數(shù)。

根據(jù)礦石特征及礦山采選的實(shí)際情況，確定本礦山以鋅為主要有用組分，鉛、金、銀為次要有用組分，按照等價(jià)原則折算為鋅的品位。

1)品位折算系數(shù)計(jì)算

礦山已建有選廠，選礦工藝成熟，礦石經(jīng)選廠加工得兩種產(chǎn)品：鋅精礦和鉛精礦，其中鋅精礦中含計(jì)價(jià)銀，鉛精礦中含計(jì)價(jià)的金和銀。盈利法綜合考慮了價(jià)格、回收情況和生產(chǎn)成本，在有實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)營統(tǒng)計(jì)的情況下，能夠較客觀地反映礦石主、次有用組分的生產(chǎn)成本、回收效果和產(chǎn)值情況，計(jì)算較符合實(shí)際，具有實(shí)用價(jià)值。因此，本次折算系數(shù)計(jì)算采用利潤比法，公式為：

(2)

表1 主元素采選指標(biāo)參數(shù)表

表2 次要元素采選指標(biāo)參數(shù)表

表1、表2技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)引用礦山2018年度實(shí)際數(shù)據(jù)或根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)求得。根據(jù)K值計(jì)算公式、采選指標(biāo)參數(shù)可以得到本礦山綜合品位計(jì)算公式如下：

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

(3)

式中：Zneq為鋅綜合品位。

2)折算起點(diǎn)的確定

凡參與綜合品位折算的組分品位，均應(yīng)高于該組分的選礦試驗(yàn)尾礦品位；在一般情況下，應(yīng)以該主元素一般工業(yè)指標(biāo)的伴生有益組分評價(jià)指標(biāo)為折算起點(diǎn)。

對比該礦選廠尾砂的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和鉛鋅礦伴生有益組分評價(jià)指標(biāo)，確定各有用組分的折算起點(diǎn)為：鉛0.05%，金0.33 g/t，銀8.73 g/t。

3.3 方案確定

3.3.1 綜合邊界品位確定

采用統(tǒng)計(jì)法擬定礦床綜合品位。對礦山提供的70 420件基本分析樣，按鉛、金、銀折算起點(diǎn)，用綜合品位計(jì)算公式(3)折算后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，Zn綜合品位變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)在0.3%～1%之間，因此本礦床綜合邊界品位取值應(yīng)在0.3%～1.0%之間。

3.3.2 綜合工業(yè)品位確定

礦山為生產(chǎn)礦山，可以利用已有技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)測算綜合臨界品位。以此作為參考，并參照鋅礦一般工業(yè)指標(biāo)，對比類似多金屬礦山工業(yè)指標(biāo)及以往工業(yè)指標(biāo)論證經(jīng)驗(yàn)，綜合擬定綜合工業(yè)品位，最終經(jīng)地質(zhì)、經(jīng)濟(jì)分析擇優(yōu)推薦。

綜合臨界品位計(jì)算公式為：

(4)

式中:αZ0—綜合臨界品位，%；βZ—綜合精礦品位，%；CZ—綜合原礦生產(chǎn)成本，元/t；DZ—綜合精礦售價(jià)，元/t；εZ—綜合選礦回收率，%；ρ—采礦貧化率，%。

該公式中各參數(shù)除采礦貧化率外均強(qiáng)調(diào)為綜合指標(biāo)。表1、表2指標(biāo)數(shù)據(jù)須經(jīng)推導(dǎo)全部折算成鋅綜合指標(biāo)。經(jīng)計(jì)算，綜合臨界品位為1.8。

3.3.3 開采條件指標(biāo)確定

根據(jù)本礦床地質(zhì)特征、開采技術(shù)條件、開采方式、采礦方法和現(xiàn)有的采掘設(shè)備水平，經(jīng)綜合考慮，確定影響本礦床開采的開采技術(shù)條件指標(biāo)為：最小可采厚度1 m，夾石剔除厚度2 m。綜上分析，擬定三套工業(yè)指標(biāo)方案見表3。

表3 三套工業(yè)指標(biāo)方案

3.4 資源儲(chǔ)量試算

按三套方案初步試圈礦體，并估算資源儲(chǔ)量，估算結(jié)果見表4。

表4 方案一資源儲(chǔ)量估算表

3.5 采礦技術(shù)方案

設(shè)計(jì)采用地下開采方式，豎井-輔助斜坡道開拓，推薦主要選用分段空場嗣后充填采礦法、淺孔留礦嗣后充填采礦法。

表5 采礦主要技術(shù)指標(biāo)表

3.6 選礦技術(shù)方案

設(shè)計(jì)選廠規(guī)模與采礦規(guī)模一致。依據(jù)礦山實(shí)際生產(chǎn)情況，工藝流程采用一段閉路磨礦，選別采用優(yōu)先浮選工藝，優(yōu)先選別鉛精礦和伴生的金和銀，主要產(chǎn)品為鋅精礦。其磨礦細(xì)度為-0.074 mm 55%。選礦主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表6。

表6 選礦主要技術(shù)指標(biāo)表

3.7 經(jīng)濟(jì)分析

根據(jù)采選方案提供的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、材料消耗、勞動(dòng)定員等進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，測算礦山投資、成本費(fèi)用、銷售收入、稅金等，并計(jì)算各項(xiàng)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

表7 不同方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比表

3.8 方案比較

3.8.1 地質(zhì)方面

通過試圈，方案一、方案二圈定的礦體總體形態(tài)、產(chǎn)狀基本一致，僅完整程度、礦化范圍略有變化；而方案三圈定的礦體數(shù)量較方案二、方案一明顯減少，礦體變薄，夾石增多，礦體連續(xù)性完整性變差。

根據(jù)表4，對三套方案估算的資源儲(chǔ)量進(jìn)行比較，方案一礦石量、綜合金屬量最多，從資源充分利用角度，方案一最優(yōu)。方案二較方案一礦石量損失10.86%，而綜合金屬量僅損失2.45%，說明方案二較方案一礦石量相對損失不高，金屬量損失較低，資源利用率較高。方案三較方案二礦石量損失24.43%，綜合金屬量損失10.61%，說明方案三資源利用率較差。

總之，在礦體完整性和資源利用上，方案一最優(yōu)，方案二稍次之，方案三圈定礦體連續(xù)性、完整性差，資源儲(chǔ)量少，資源利用率低，不宜作為推薦指標(biāo)方案。

3.8.2 采選方面

三套方案所采用的采礦方式、采礦方法相同，礦石回采率、貧化率一致，但礦山生產(chǎn)規(guī)模不同，采出品位不同，三套方案在采礦方面差別不大。三套方案選礦工藝流程相同，因采出品位的不同，方案一、二、三的精礦品位、回收率、產(chǎn)率指標(biāo)呈逐步升高關(guān)系，單從選礦角度看，方案三最好，方案二次之，方案一最差。單位采選成本隨工業(yè)指標(biāo)的升高而升高，但差別不大。

3.8.3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面

計(jì)算表明，三套方案下的財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率均高于行業(yè)基準(zhǔn)收益率(參考值，取13%)，財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值大于零，具有較強(qiáng)的投資回收能力。這說明三個(gè)方案的工業(yè)指標(biāo)方案在財(cái)務(wù)上都是可行的。單從企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益方面看，方案三企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益最好，方案二次之，方案一最差。

3.8.4 綜合對比論證

工業(yè)指標(biāo)方案的確定須全面考慮經(jīng)濟(jì)效益、資源效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益，應(yīng)體現(xiàn)綜合最佳效益。

通過經(jīng)濟(jì)分析得出三套方案在財(cái)務(wù)上都是可行的。因此，經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)不再是方案甄選須考慮的最重要因素，資源利用率和社會(huì)效益上升則為關(guān)鍵指標(biāo)。由此，可首先將資源利用率差，社會(huì)綜合效益不佳的方案三排除在外。

對比方案一和方案二，二者均可圈出較連續(xù)、完整的礦體，方案二較方案一探求綜合金屬量僅減少2.45%，但方案二年利潤額、投資回收期、財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值、財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率等經(jīng)濟(jì)評價(jià)指標(biāo)均優(yōu)于方案一。

綜合分析，三套工業(yè)指標(biāo)方案中，方案二為最優(yōu)方案。

4 結(jié)語

推薦方案二作為本礦山礦床工業(yè)指標(biāo)來指導(dǎo)生產(chǎn)，具體指標(biāo)為綜合邊界品位Zn≥0.5%；綜合最低工業(yè)品位Zn≥1.0%；共伴生有益組分最低參與評價(jià)指標(biāo)Pb≥0.11%，Au≥0.21 g/t，Ag≥3.42 g/t；最小可采厚度1.0 m；夾石剔除厚度≥2.0 m。

說明一，根據(jù)方案二采選技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對次要組分折算起點(diǎn)和折算系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后的折算起點(diǎn)為：Pb0.11%，Au0.21 g/t，Ag3.42 g/t，綜合品位的計(jì)算公式為：

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

(5)

說明二，礦床工業(yè)指標(biāo)是一組動(dòng)態(tài)參數(shù)，當(dāng)?shù)V山生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)因素發(fā)生大幅度變化時(shí)，企業(yè)可根據(jù)實(shí)際經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件重新核實(shí)折算系數(shù)，確定綜合品位。

通過論證和礦山生產(chǎn)實(shí)踐表明，多金屬礦床采用綜合指標(biāo)對降低礦體圈連難度，增加礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量，提高資源利用率，延長礦山服務(wù)年限，實(shí)現(xiàn)礦山可持續(xù)發(fā)展意義重大。