白云鄂博鐵礦邊界品位優化的研究應用

摘要:本文通過對當前的鐵礦石生產技術水平、鐵礦石市場價格、生產成本等因素的分析研究，對多年未變的邊界品位指標進行優化，可以保證在取得良好經濟效益的前提下，充分利用礦產資源，達到延長礦山的開采年限的目的。

關鍵詞:白云鄂博 鐵礦石 礦石邊界品位 優化

１. 前言

開展礦山礦石邊界品位指標的優化研究，利用研究結果指導礦山的具體生產實踐，是提高礦產資源開發的經濟效益，以及使資源得到充分利用、資金充分發揮其作用、使礦山獲得較高的經濟效益和社會效益的有力措施。世界上技術先進的礦山，對包括礦床工業指標在內的礦山生產技術指標的優化都非常重視，每當礦產品價格有較大變化，或生產技術有較大進步時，都要對其關鍵技術指標進行及時的優化，以便取得更佳的效益。

2. 白云鄂博鐵礦邊界品位優化及應用現狀

白云鄂博鐵是國內特大型露天礦山，主要分主采場和東采場兩大露天采坑。經過五十多年的開采，東主兩采場均進入深深部開采，礦石資源量迅速衰減。隨著包鋼鋼鐵產量的增加，鐵礦石資源成了制約公司發展的主要問題之一。為了緩解包鋼對鐵礦石資源的需求，根據當前鐵精礦市場價格和選礦能力，優化礦石邊界品位，有效利用白云鄂博鐵礦礦石資源。

2.1 礦山地質概況

白云鄂博鐵礦一個大型鈮、稀土、鐵礦床，東西長18km，南北寬2—3km，面積48km2，產于震旦系上部的白云巖或白云巖與矽質板巖的接觸處。礦區內鐵、稀土及鈮的礦化規模很大，自西向東分布有5個礦體。其中主礦體、東礦體礦化程度最高、規模大。礦石的特點是：貧礦多、富礦少，平均品位低；礦石類型復雜，氧化礦、多金屬共生礦石及難選礦石多，且嵌布粒度細。

主東礦礦體上盤圍巖主要由含鈮和稀土的板巖、白云巖、云母片巖、變質砂巖和石英巖組成，下盤圍巖除少數的螢石帶，褐鐵礦帶等外，其余均為含稀土的白云巖。

白云鄂博礦床已探明鐵礦石儲量約13.8億噸，鐵含量31—35%。其中主、東礦為5.7億噸，鐵礦石主要是貧鐵礦，富礦只占不到10%，貧礦中磁礦比例占55%。

2.2 礦石品位指標優化客觀要求

白云鄂博鐵礦作為包頭鋼鐵公司的主要礦山基地，其所采用的工業指標是20世紀60年代上級主管部門下達的，鐵礦石邊界品位指標按照類比法定為20%。近幾年，礦山所處的市場環境，特別是資源狀況、選礦技術等生產技術條件與當時相比都已發生了很大的變化，再加上包鋼對礦石需求量的增加，客觀要求我們應針對變化了的情況，對現行的指標進行相關的技術經濟論證，重新制訂和確立其合理的生產技術指標，優化礦石邊界品位，以便充分利用白云鄂博鐵礦礦石資源。

3. 優化礦石邊界品位指標的方法

白云鄂博鐵礦從2005年開始和北京科技大學合作，利用其雄厚的科研資源，運用專家系統工具，對東主礦磁鐵礦的邊界品位指標進行了深入的優化研究。

3.1 建立以邊界品位為自變量求儲量和平均品位的數學模型

礦床工業指標是圈定礦體和計算儲量的基礎，該指標確定的合理與否將直接影響著礦山經營效果的好壞。因此，建立礦床計劃開采境界范圍內礦體儲量（包括平均品位）與礦床工業指標之間的動態關系模型就顯得非常重要。

3.2 建立損失率和貧化率之間的相關關系模型

礦石開采的損失率和貧化率之間存在著一定的關聯，貧化率大，損失率相應地就會變小。因此，如有可能，應當盡可能建立起貧化率與損失率之間的這種關系模型，這樣就可以將不同邊界品位和工業品位方案下的礦石儲量和平均品位動態地轉化為采出礦量和采出品位。當然，若難以收集到可行的資料，則只能選取適當的損失率、貧化率平均值。

3.3 建立以原礦品位為自變量求選礦比及精礦品位的數學模型

對選廠生產而言，基于穩定的生產工藝流程，其選礦比及精礦品位與原礦品位之間一般有著比較密切的關系，原礦品位提高，精礦品位也將提高，而其選礦比會有所降低，因此，應該盡可能建立起反映此種相關關系的數學模型。

3.4 建立綜合技術經濟模型

基于系統優化的復雜性，應建立將技術參數與經濟參數密切地結合起來的“綜合技術經濟模型”以進行分析。這種模型不僅可反映系統復雜的技術參數間的動態聯系，而且可反映經濟參數與技術因素間的密切聯系。通過這種聯系，可根據多個決策變量來求解多個決策目標函數。同時，還可利用此模型進行大量方案的對比分析計算。

3.5 進行多目標優化決策

礦石邊界品位指標優化的目標，就是確定能使企業獲得經濟效益和資源回收效益最佳的邊界品位等礦山經營參數，其本質上就是一個多目標決策問題。

在進行多方案的對比時，不同的決策目標，其峰值（理想值）往往可能出現在不同的方案中。即有可能出現這樣的情況：總利潤最高的方案，卻不是資源回收效益最好的方案，這時對于決策就會出現無所適從的情況。

4. 優化過程及結果

4.1 基于系統論的思想和礦山技術指標整體動態優化的基本原理，以采選經濟效益和資源綜合回收效益為決策目標，在對各生產環節信息流進行系統調研的基礎上，通過系統分析、系統設計，開發了可對白云鄂博鐵礦礦石邊界品位指標進行實時動態優化的軟件系統。

4.2 在建立白云鄂博鐵礦主、東礦邊界品位指標與磁鐵礦礦體儲量、平均品位、磁鐵礦綜合入選品位與精礦品位、選比間動態變化關系模型和綜合技術經濟分析模型的基礎上，采用模糊綜合評判的多目標決策方法，對白云鄂博鐵礦主、東礦磁鐵礦礦石的邊界品位指標進行了系統優化。

4.3 按目前較為合理的鐵精礦平均價格進行測算，當邊界品位為15%，采選的綜合效益最佳。露采境界內613萬噸貧磁鐵礦全部可以利用。與現行20%的邊界品位指標方案相比，預計可增產鐵精礦91.55萬噸。

4.4 國內外技術現狀及發展趨勢

（1）干式預選拋尾技術，對貧磁鐵礦在原礦入磨前采用。發展方向：超細碎—濕式磁選拋尾技術。

（2）高效滾壓技術處理低品位礦石，效益明顯。

（3）通過對原礦的可科學合理配比，也可以高效的利用低品位礦石。

5. 效益分析

5.1 貧磁鐵礦石采礦成本稅費分析，露采境界內按現行邊界品位指標被當做“巖石”拋棄的貧磁鐵礦石，如果改作礦石采出，境界內采剝礦巖總量不會發生變化，所以采礦制造費用、管理費用、采、爆、穿直接費用和采場內礦巖運輸費用均不會增加，所增加的只是礦石在采場的破碎費用、維簡費和資源稅。

5.2 貧磁鐵礦石選礦成本分析，白云鄂博主東礦計劃年產1，200萬噸礦石。按采剝計劃和貧磁鐵礦石儲量，預計每年增產的貧磁鐵礦量約45萬噸。

選礦廠年處理礦石能力1，200萬噸，還有處理礦石潛力50萬噸/年。年增產的最大貧磁鐵礦量未超出選礦廠年處理礦石潛力。

選礦廠多處理貧磁鐵礦石，不需增加選礦固定費用，只增加礦石鐵路運輸費、直接材料動力費和可變制造費。

多開采貧磁鐵礦石使平均入選品位降低，還會使精礦品位降低，預計從65.50%降到65.45%，降低幅度不大，對鐵精礦價格的影響也不大。

5.3 利用礦石邊界品位優化軟件系統，可對主、東礦磁鐵礦石的邊界品位指標重新進行動態的優化，為編制礦山中長期生產計劃提供決策依據， 減少資源浪費。

5.4 白云鄂博鐵礦磁鐵礦石邊界品位指標的優化研究表明，在當前的礦山生產技術水平和礦產品價格條件下，將主、東礦磁鐵礦石的邊界品位指標應由目前的20%調整為15%，按調整后的指標組織生產，露采境界內有613萬噸貧磁鐵礦全部可以得到利用，增加利潤11，006.50萬元。目前，白云鐵礦已經應用該優化成果， 每年利用邊界品位礦石50萬噸左右，既補充了礦石生產能力的不足，又為企業增加了產值。

6. 結論

目前，國內部分老礦山的資源已接近枯竭或相繼閉坑。我礦的東礦采坑境界內不足3，000萬噸的礦量，屬于輕度危機礦山。因此，超貧鐵礦資源的利用已迫在眉睫，這對于挖掘我國鐵礦資源有重要意義。

參考文獻

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