銅坑礦礦產(chǎn)資源綜合利用和找礦潛力

許遠清，陳慶發(fā),韋方景

(1.廣西華錫集團股份有限公司銅坑礦，廣西 南丹 547205；2.廣西大學資源與冶金學院，廣西 南寧 530004)

大廠礦田是世界罕見的超大型錫多金屬成礦基地，共伴生礦產(chǎn)有鋅、鉛、銻、銀、銦、鎵、鎘、鉍、硫、砷等十多種[1]。從20世紀60年代以來，先后有陳毓川院士、雷良奇教授、秦德先教授等許多地質(zhì)專家在此開展了卓有成效的地質(zhì)研究工作，發(fā)表論文近500篇，為礦山建設提供了寶貴的理論指導。但是，在礦山生產(chǎn)地質(zhì)管理和采礦實踐中，如何進行具體的資源綜合利用，至今都沒有該類科技論文公開發(fā)表過。

隨著礦產(chǎn)資源的急速消耗，人類對環(huán)境保護也愈來愈關注。《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要》就正式提出了“發(fā)展綠色礦業(yè)，強化礦產(chǎn)資源節(jié)約與綜合利用”的戰(zhàn)略思想。《礦產(chǎn)資源節(jié)約與綜合利用十二五規(guī)劃》做出了具體的部署[2]，就是要“通過示范基地建設，整體提高開發(fā)效率和水平，盤活大批資源，提高供給能力”。

大廠礦區(qū)的礦業(yè)開發(fā)得到了各級政府的高度重視，國務院批準從2010年起設立礦產(chǎn)資源節(jié)約與綜合利用專項[3]。2011年，廣西南丹大廠錫多金屬礦區(qū)被定為首批國家級礦產(chǎn)資源綜合利用示范基地。銅坑礦是大廠礦區(qū)內(nèi)最大的采礦企業(yè)，得到了中央財政支持，通過實施“92#錫多金屬礦體回采工藝改造及多災源重疊難采礦體綜合回收工程”項目，現(xiàn)已回收了難采資源礦石量64萬t。為了充分利用不可多得的礦產(chǎn)資源，謹以本文拋磚引玉，期望我國的資源綜合利用能取得新的突破。

1 礦山概況

1.1 礦床地質(zhì)特征

銅坑礦位于廣西南丹縣大廠鎮(zhèn)境內(nèi)，區(qū)內(nèi)含礦地層為泥盆系碳酸鹽巖和硅質(zhì)巖，控礦構造為NW向大廠斷裂，燕山期中酸性巖漿巖呈NS向巖墻產(chǎn)出，西邊出露閃長玢巖，東側出露花崗斑巖[4]。花崗斑巖西邊為錫石硫化物礦床，包括細脈帶礦體、似層狀91#和92#礦體，建礦以來一直在開采利用；東邊為矽卡巖型鋅多金屬硫化物礦床，主要包括94#、95#和96#似層狀緩傾斜薄礦體，是廣西215地質(zhì)隊危機礦山找礦發(fā)現(xiàn)的低品位礦體，現(xiàn)階段正在開拓，近期還不能投入生產(chǎn)。

1.2 礦山開采現(xiàn)狀

礦山始建于1978年，聯(lián)合開拓方式，早期采用充填法，目前使用崩落法采礦，年開采能力220萬t。上部的細脈帶礦體因含硫高而形成火區(qū)，91號礦體也因底部采空而垮落。近十年來，主要開采92號礦體，按礦體走向劃分為7個盤區(qū)內(nèi)，各個盤區(qū)內(nèi)再分為礦房和礦柱。由于礦房采完之后沒有進行及時充填，致使地壓活動強烈(圖1)，形成了破碎礦柱和垮落體[5]，T202、T111采場單元垮通了地表；386m水平礦柱群，405m水平T106采場出礦時，出現(xiàn)細脈帶礦體自燃火燒灰垮落，含硫煙氣和高溫熱氣逼人；出礦灑水降溫時，時有因火燒灰過多而造成礦石隨泥漿一起流動的災害現(xiàn)象，采礦難度極大，制約了回采率的提升。

1-條帶灰?guī)r；2-細脈帶礦體；3-91#礦體；4-92#礦體；5-夾石；6-垮落界線；7-采場范圍；8-采空區(qū)；9-自燃火區(qū)；10-坑道

2 綜合利用示范基地建設與找礦潛力

2.1 示范基地建設戰(zhàn)略意義

20世紀80、90年代，大廠礦區(qū)的民采民選活動異常混亂，屢禁不止。許多民營選廠設備簡陋，伴生礦產(chǎn)直接丟失，含鎘、鉛、硫、砷等有害尾礦廢水隨意排放，刁江被污染成了毒江[6]。由于民窿盜采，高峰礦和銅坑礦井下形成了許多無續(xù)空區(qū)，難以查明，嚴重浪費了國家寶貴的資源。2001年，礦區(qū)內(nèi)發(fā)生了影響非常嚴重的龍頭山“7·17”透水事故。近幾年來，錫礦資源日益緊缺，我國已從錫出口國轉為了進口國。通過示范基地的建設，可以消除環(huán)境污染，提高資源利用水平和經(jīng)濟效益，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要保障。

關于礦產(chǎn)資源綜合利用的理解也存在差異，一般包含采礦和選礦階段。《找礦突破戰(zhàn)略行動綱要(2011～2020年)》明確要求“實現(xiàn)難利用資源開發(fā)利用的規(guī)模化和產(chǎn)業(yè)化，不斷提高礦產(chǎn)資源節(jié)約與綜合利用水平”。《地球科學大詞典》還強調(diào)了要提高共伴生組分的回收利用和消除“三廢”污染，變廢為寶[7]。筆者認為，資源綜合利用需要在找礦階段即開始重視伴生組分的嵌布特征、類質(zhì)同象等研究，為采選冶加工等提供科學依據(jù)，全過程維持生態(tài)平衡，實現(xiàn)資源經(jīng)濟價值最大化的綠色礦業(yè)行為，是一項強國戰(zhàn)略。

2.2 示范基地項目概況

廣西南丹大廠錫多金屬礦資源綜合利用示范基地規(guī)劃區(qū)面積80km2，建設單位為廣西華錫集團股份有限公司，項目建設涉及采礦、選礦、冶煉三個方面，其中采礦企業(yè)有銅坑礦和高峰礦。現(xiàn)將銅坑礦負責的兩大工程簡介如下。

1) 92#錫多金屬礦體回采工藝改造及多災源重疊難采礦體綜合回收工程。由于火區(qū)、垮落區(qū)和破碎礦柱的影響，過去一直難以回采。實施該工程的目標，就是要在5年內(nèi)盤活資源量630萬t，采礦回收率提高2%～5%。

2) 銅坑低品位鋅多金屬礦資源綜合利用工程。由于礦體品位低、傾角緩、埋藏深、薄層狀等特點，采礦難度較大，通過該工程的實施，旨在盤活低品位鋅資源量4161萬t，為華錫集團的可持續(xù)發(fā)展提供資源保障。

2.3 示范基地的建設成效

2.3.1 井下資源儲量的實地調(diào)查

為明確了解儲量可利用程度，銅坑礦專門成立了92#礦體開采現(xiàn)狀調(diào)查項目，總工程師羅先偉擔任組長，組織地質(zhì)、測量、采礦及地壓技術人員對T202-203、T304-305、T204、T106、T317-318、T112-115、92#礦體礦柱群、202#線盤區(qū)柱等進行實地檢查，發(fā)現(xiàn)垮落區(qū)沿著采空區(qū)周圍擴散，在采空區(qū)的密集區(qū)域連成一片，在細脈帶、91#、92#礦體間的重疊區(qū)域上下連通，形成大小不等的8個地表塌陷坑。利用3DMine礦業(yè)工程軟件，建立了地質(zhì)數(shù)據(jù)庫和礦體垮落區(qū)、空區(qū)模型，根據(jù)空區(qū)測量和破碎程度，重新進行了儲量分類和計算。

2.3.2 加強采礦技術攻關

銅坑礦珍惜資源財富，走“產(chǎn)、學、研”相結合的道路，注重新技術、新工藝的研發(fā)和應用[8]。兩年來，組織技術人員與廣西大學、北京礦冶研究總院、長沙礦山研究院等科研院校合作，完成了《銅坑礦破碎礦體采礦關鍵技術應用研究》、《銅坑礦地下采場結構與工藝與安全綜合技術研究》及《92#礦體大礦塊階段強制連續(xù)崩落采礦技術技術應用研究》等主要科研項目，解決了破碎礦體的開采難題。

2.3.3 難利用資源儲量回采

兩年來，通過垮落區(qū)實地調(diào)查，按開采難易程度重新計算了儲量，積極開展科技研究，回采了難利用礦石64萬t(表1)，按產(chǎn)值300元/t計，實現(xiàn)回收產(chǎn)值1.92億元。

表1 銅坑礦2011～2012年難利用錫礦資源回采量

2.4 銅坑礦區(qū)的找礦潛力

大廠銅坑超大型錫礦床位于丹池深大斷裂帶，由于地殼和構造的多旋回演化，巖石重熔和巖漿的多期次侵入，導致地殼中的有用成分重新分布和進一步富集[8]；后期含礦熱液沿SN向東巖墻(先期斷裂)和NW向F1斷裂等有利的導礦構造運移，在緩傾斜長坡背斜東翼的巖層中順層侵入；同時，扁豆灰?guī)r、條帶狀硅質(zhì)灰?guī)r等裂隙發(fā)育，巖石易于交待，從而形成了91#富礦體，在硅質(zhì)巖中發(fā)生沉淀形成了92#特大型錫礦體。過去認為，礦體賦存于東、西兩個巖墻之間。但經(jīng)過邊部找礦，自2002年以來，在東巖墻東側發(fā)現(xiàn)了91#和92#礦體的延伸部分；2006年在東部探礦時，215地質(zhì)隊又發(fā)現(xiàn)了鋅多金屬礦體。由此可見，銅坑礦區(qū)成礦物質(zhì)來源豐富，成礦作用期次較多，導礦和容礦條件優(yōu)越，是罕見的超大型礦床儲存基地，還可能有未知的大型甚至超大型礦床未被發(fā)現(xiàn)，具有較大的找礦潛力。

3 存在問題與建議

3.1 主要問題

1) 對資源綜合利用的認識不足。大廠是世界著名的錫多金屬資源基地，長期以來，得益于富礦的恩賜，即使開采單一的錫礦，也能取得良好的經(jīng)濟效益，沒有樹立資源危機意識，未能深刻體悟到綜合利用的價值。示范基地建設兩年來，地質(zhì)和采礦技術人員開展了大量的綜合利用研究工作。但由于礦區(qū)地處偏遠，長期以來安于現(xiàn)狀的思想觀念難以改變，仍有部分人對新的礦山三率考核指標和資源綜合利用等學習不夠，理解不深，缺少創(chuàng)新。

2) 伴生礦產(chǎn)的基礎工作薄弱。銅坑礦自1978年建礦以來，一直開采錫礦體，至今也是以錫產(chǎn)品為生產(chǎn)考核指標，在樣品測試時，組合分析的樣品數(shù)量較少。十多年來，沒有專門進行過伴生礦產(chǎn)的調(diào)查研究，目前使用的數(shù)據(jù)來源于早期的研究成果，不利于未來規(guī)劃和科學決策。

3.2 建議

1) 樹立新型的資源意識。我國是資源大國，過去大量的出口錫產(chǎn)品，但是，現(xiàn)在卻要大量的進口，可見，節(jié)約和愛護資源是我們刻不容緩的大事。所以，要利用網(wǎng)絡和會議等做好宣傳教育，讓職工人人領會綜合利用的精神實質(zhì)，珍惜和節(jié)約資源，在生產(chǎn)過程自覺的變廢為寶，減少污染，提高資源的綜合利用水平。

2) 加強人才隊伍的建設。礦產(chǎn)資源是礦山存在的根本，人才是企業(yè)發(fā)展的根本。在礦山開采過程中，只有建立動態(tài)管理機制，及時更新地質(zhì)資料，健全儲量管理的各種臺賬，保持三級礦量平衡，做好地質(zhì)綜合研究，采礦設計才會更加合理，才能有效地提高回采率和綜合利用水平。因此，通過各種途徑培養(yǎng)年輕科技人才是極為重要。

3) 建立綜合利用考核體制。大廠礦田的伴生礦物近100種，重金屬元素和有害元素較多，如鉛、鎘、砷、硫等，若能利用就是寶貴財富，若不能回收利用就會污染環(huán)境，顯然綜合利用是變廢為寶的有效手段。所以，應該建立一套合理的考核標準，以此促進人們自覺地提高綜合利用水平。

4) 加強礦產(chǎn)資源綜合勘查力度。礦產(chǎn)資源是礦山企業(yè)發(fā)展的根本，缺少資源就是無米之炊，隨著儲量的日益消耗，只有加大找礦才能維持可持續(xù)發(fā)展[9]。大廠礦區(qū)具有豐富的錫礦、銅礦、銻礦和銀礦等多種礦體，在開展外圍或深部找礦時，必須進行綜合勘查與評價，不遺漏任何一種礦體；同時，對共伴生資源進行綜合評價，為后期的選冶工藝流程設計提供科學依據(jù)，有利于提高綜合利用率。

4 結論

1) 國家政策是礦山企業(yè)前進的指南針。銅坑礦資源綜合利用示范基地的建設，預計可以盤活難利用資源量610萬t。兩年來，經(jīng)過井下實地核查，查明了破碎礦柱和垮落區(qū)的儲量分布情況，掌握了儲量的實際可利用程度，通過科技攻關，目前已經(jīng)回采礦石64萬t，實現(xiàn)產(chǎn)值約2億元，同時，減少了伴生有害組分的環(huán)境污染。實踐證明，國家政策的引導和支持，是礦山企業(yè)發(fā)展的重要動力。

2) “開源節(jié)流”是礦山企業(yè)前進的兩條腿。節(jié)流就是要減少動用資源儲量，盡量回采低品位礦體和破碎礦柱，通過提高“三率”指標[10]，以最低的儲量消耗獲取最大的經(jīng)濟收入；開源就是要加大找礦力度，延長礦山服務年限。大廠礦區(qū)是得天獨厚的超大型礦床成礦基地，自1955年以來，相繼發(fā)現(xiàn)了91#、92#和100#等大型錫礦體，危機礦山找礦期間又在東巖墻東側發(fā)現(xiàn)了94#、95#和96#等鋅多金屬礦體，表明了較大的找礦潛力。因此，加大找礦投資，提高找礦技術，必將找到新的礦產(chǎn)資源。

致謝：本項目研究過程中，得到了銅坑礦羅先偉總工程師、鄭陽副總工程師和周炳任副總工程師的支持，在此表示感謝！

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