和尚橋采場穩產提質技術方案

郎永忠　陳能革

(馬鋼集團礦業有限公司)

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和尚橋采場穩產提質技術方案

郎永忠陳能革

(馬鋼集團礦業有限公司)

以國際鐵礦石價格大幅下跌、國內鐵礦石市場價格接近礦山生產成本為研究背景，和尚橋鐵礦在動態市場情況下，建立了礦山動態經濟采出品位指導模型，通過采取重新編制采剝進度計劃、優化采場內排方案、提高礦石采出品位、提出貧礦資源綜合利用等技術措施，制定了經濟可行的和尚橋采場穩產提質技術方案，取得了一定的成效，可供類似礦山參考。

穩產提質采剝進度計劃采出品位指導模型

和尚橋鐵礦是馬鋼集團公司重要的鐵礦石生產基地，該礦山為露天開采，設計規模為500萬t/a，目前開采范圍主要為大尾山礦段和馬塘礦段。近期市場普氏62%鐵礦石指數始終在50美元/t左右波動，根據預測，該形勢將持續相當一段時間，而和尚橋鐵精礦累計制造成本2015年上半年達48美元/t，礦山經營處于虧損邊緣。另外，該礦山在前期建設過程中因諸多原因，在采場東部及偏南部位(馬塘礦段)臨時設置了堆土場，和尚橋選廠粗碎站、中碎站也前移至該處，采場今后很長一段時間內僅能向西北及西南方向(大尾山礦段)推進，與原初步設計相比發生了較大變化，大尾山礦段的礦石品質相對全礦床較低，而原初步設計是加快采場東南部推進。總體來講，和尚橋鐵礦生產經營形勢異常嚴峻，亟需開展采場穩產提質技術方案研究。

1　采出品位指導模型

和尚橋采場大尾山、馬塘礦段設計開采范圍面積1.23 km2，開采標高+38～-96 m，開采范圍內利用儲量表內礦加表外礦計16 048.99萬t，平均品位TFe 21.21%，近礦圍巖品位12.78%。采出品位變化能夠引發選礦回收率變化從而導致噸精礦粉選礦成本發生變化。在設計露天采場境界不發生改變的前提下，從采礦工藝角度分析，采出品位變化僅能通過調整所采礦石的邊界品位來實現，這意味著剝采比若發生變化，則采礦成本也發生變化。

1.1采出品位與采礦成本模型

和尚橋采場內分0，-12，-24，-36，-48 m共5個生產水平，設計露天采場境界內剩余礦巖量為14 157.9萬t(礦量6 649.8萬t)。和尚橋磁鐵礦表外礦邊界品位為15%。據此，采用3DMine軟件[1-3]對開采境界內剩余礦石各品位段的礦量進行了統計，結果見圖1。

圖1　主要品位區間與礦量

和尚橋采場境界內剩余礦量平均品位為22.05%，由圖1可知：礦量較多的品位區間為16.5%～27.5%，該區間礦量約占總礦量的92%。

若需提高采出品位，從采礦工藝方面講，僅能通過提高所采礦石的邊界品位來實現，即將低品位段礦石作為巖石進行剝離剔除。若將和尚橋采場邊界品位由15%提升至15.5%，邊界品位提升后，15%～15.5%品位段的6.89萬t表外礦(平均品位15.22%)即作為巖石增加至巖石量中，由此引起采場剝采比、巖石平均品位、采出品位的一系列變化。根據開采境界內剩余礦石各品位段的分布情況，參照邊界品位為15%時，礦體近礦圍巖及夾石平均品位為12.78%，礦石回采率為95%，廢石混入率為5%，按照0.5%遞增對低品位表外礦進行剔除，從而得出回歸擬合采出品位與剝采比的計算模型：

(1)

式中，y1為剝采比，t/t；x1為采出品位，%。

模型擬合曲線見圖2。由圖2可知：隨著采出品位的提升，剝采比呈上升趨勢。

圖2　采出品位與剝采比的回歸擬合曲線

2015年1—6月，和尚橋采場原礦累計平均開采成本為29.83元/t，剝采比為0.639 t/t，采場原礦巖采剝成本為18.20元/t。根據采出品位與剝采比擬合模型計算，采出品位從20.50%開始，按0.5%遞增，不同采出品位與原礦采剝成本的關系(圖3)。

圖3　采出品位與原礦采剝成本的關系

隨著采出品位的提升，更多低品位段礦石將作為巖石進行剝離剔除，每采1 t原礦需剝離的巖石量有所增加，采場剝采比也進一步增大，從而引起噸原礦采剝成本的增加。

1.2采出品位與選礦成本模型

2014年和尚橋選礦廠單位原礦的實際生產成本為33.35元/t。根據近年來和尚橋選礦廠的生產數據，選取部分原礦全鐵品位為18%～26.5%的數據回歸擬合出的采出品位與選礦回收率的模型為

(2)

式中，y2為選礦回收率，%；x2為入選品位，%。

式(2)模型的擬合曲線如圖4所示。

圖4　采出品位與選礦回收率的回歸擬合曲線

和尚橋選礦廠的選礦流程為三段一閉路，破碎產品高壓輥磨超細碎后通過中場強磁選機預先拋尾，采出品位的變化將引起拋尾產率的變化，進入磨選系統的礦量將發生變化，磨選系統、濃縮過濾系統及尾礦運輸系統的單位原礦成本均將發生變化。將和尚橋選礦廠單位原礦生產成本分為破碎系統、超細碎系統、磨選系統、濃縮過濾系統、尾礦輸送系統、人員工資及附加、制造費等7個部分分別進行分析，隨著采出品位的變化，磨選系統、濃縮過濾系統及尾礦輸送系統的單位原礦生產成本將發生變化，從而引起單位原礦總生產成本的變化。采出品位與單位原礦選礦成本的關系模型可表示為

(3)

式中，y3為原礦選礦成本，元/t；x3為入選品位，%。

式(3)模型的擬合曲線見圖5所示。

圖5　采出品位與單位原礦選礦成本的回歸擬合曲線

根據式(2)、式(3)模型，計算了在不同采出品位下的選礦回收率、單位原礦總生產成本及精礦成本，得出了采出品位與精礦選礦成本的關系(圖6)。

圖6　采出品位與單位精礦選礦成本的回歸擬合曲線

由圖6可知：隨著采出品位的提升，每噸鐵精礦需入選原礦量減少，精礦選礦成本呈降低的趨勢。

1.3采出品位指導模型

綜合考慮采出品位與采礦成本、選礦成本的關系，根據式(1)～式(3)模型計算結果，和尚橋采場采出品位在20%～24%按0.5%遞增時，采出品位與鐵精礦粉生產成本的關系模型可表示為

(4)

式中，y4為鐵精礦生產成本，元/t；x4為入選品位，%。

式(4)模型的擬合曲線如圖7所示。

不同采出品位與對應的鐵精礦粉生產成本的關系如圖8所示。

圖7　采出品位與鐵精礦粉生產成本的回歸擬合曲線

圖8　采出品位與鐵精礦粉生產成本的關系曲線

根據本研究提出的采出品位指導模型，和尚橋采場若能在實際生產中嚴格控制生產剝采比，則可降低礦石單位采剝成本，使鐵精礦粉生產成本低于國際鐵礦石價格。若長期控制生產剝采比，則會影響采場穩產，甚至導致采場減產。在和尚橋采場已確定的露天開采最終境界內，受選比、剝采比雙重影響，鐵精礦粉生產成本相對較低的采出品位為21.00%～21.50%，采出品位降低或提高，鐵精礦粉的生產成本均會增加。雖然生產成本基本一致，但在相同入選量條件下，采出品位高0.5個百分點可多獲得約4萬t鐵精礦粉，因此，考慮生產任務，較合適的采出品位為21.50%左右，2015年上半年的入選品位為21.00%，近一段時間內采場的采出品位應在此基礎上提高0.5個百分點。本研究提出的采出品位指導模型的鐵精礦粉生產成本未考慮期間費用，若需與當前進口礦動態市場價格進行比較，鐵精礦粉的生產成本還需增加一定的期間費用，同時進口礦也需考慮一定的到廠費用。

2　采場后期采剝進度計劃編制

根據和尚橋礦體特征，隨著露天采場向深部拓展，采出品位呈增高趨勢。在原初步設計采剝進度計劃中，采場計劃在2021年末具備內排條件，2022年初開始逐步實行內排。本研究在2015年末采場采剝計劃圖的基礎上，重新編制采剝進度計劃。

2.1采剝進度計劃編制原則

(1)采場推進方向。采場推進方向主要集中于采場西北側的大尾山礦段，以便盡快實現采場內排。

(2)采出品位和產量。2015年和尚橋采場礦石累計平均采出品位為20.80%，根據采出品位指導模型的計算結果，和尚橋采場較合適的采出品位應為21.50%左右，礦石產量500萬t/a，按原初步設計剝采比(1.31 t/t)。

(3)內排運輸系統。利用采場北幫已形成的12～0 m、0～-12 m運輸公路，向西側沿固定幫再新建-12～-60 m開拓運輸道路。新建的北幫固定運輸系統為提前開采和尚橋采場大尾山端部創造條件，并為臨時排土場堆存巖土的內排提供了較合理的運輸通道。

2.2采剝進度計劃編制

根據上述采剝進度計劃編制原則，以2012年12月安徽省化工地質勘查總院編制的《安徽省馬鞍山市和尚橋鐵礦第二期生產勘探報告》建立的礦體模型為基礎，基于3DMine軟件，以2015年12月末的采場狀態為起始點，對2016—2027年和尚橋采場的采剝進度計劃進行編制。

(1)采場提前內排方案。和尚橋采場南幫固定破碎站及膠帶空間將于2019年末形成，2020年進行采場粗破碎站遷移工作，2020年末基本具備內排條件，2021年上半年實現采場內排。

(2)采場生產方案。2016年開始對采場進行強化開采，大尾山礦段和馬塘礦段每年安排8個臺階同時生產，另外利用現有的干選廠入選含鐵圍巖，加大采場剝離量，確保采場達到穩產、提質的目的。

3　貧礦資源綜合利用

(1)極貧礦回收利用。目前，馬鞍山鐵礦資源綜合利用國家級示范基地高村項目已建成前期部分設施，在高村采場建設的粗破碎站、粗碎干選廠房以及中、細碎篩分干選開放式極貧礦試驗場地，已處于試運行階段。由目前試驗場地試運行結果可知，中碎干拋后一般可將極貧礦品位提高4個百分點以上，效果較理想，因此，鑒于和尚橋采場、高村采場鐵礦床成礦特點一致，可考慮在和尚橋采場建設干選站，將和尚橋采場經濟開采品位外的貧礦資源進行中、細碎后進行干選，將一定量經濟開采品位外的貧礦資源轉化成經濟開采礦石資源，既可降低每年和尚橋采場工業品位礦石開采量，又可減少采場每年采剝總量，在一定程度上延長礦山穩產時間。

(2)圍巖綜合利用。和尚橋采場屬于近城市礦山，近年來，隨著城市建設的快速發展以及政府對石料礦山整頓關閉工作的陸續開展，建筑石料的市場需求量逐漸攀升，價格也隨之走高。和尚橋采場圍巖雖含S較高，降低了強度，無法用作建筑石子，但仍可作為公路道碴或土石方填料。

若能將中、細碎干選后的廢石再進行分級篩分，每年即能產出大量一定粒級的石子對外銷售，既滿足了城市建設發展的需要，又可提高礦山經濟效益，減少了排土場廢石排放量，延長了排土場服務年限，可進一步確保采場穩產及產能的提升。

4　結　語

針對國際鐵礦石價格處于低位運行的態勢，為進一步降低和尚橋鐵礦生產成本，構建了礦山動態經濟采出品位指導模型，在此基礎上，重新編制了和尚橋采場后期采剝進度計劃，并對貧礦資源綜合利用措施進行了詳細分析。上述措施的制定和實施，對于實現和尚橋采場提前內排、穩產500萬t/a以及提高采出品位0.5%的目標大有幫助，對于類似礦山也有一定的參考價值。

[1]趙德孝，柳小波.金山店鐵礦入選品位動態優化數學模型建立[J].金屬礦山，2004(4)：10-77.

[2]李克慶，牛京考.白云鄂博鐵礦磁鐵礦石品位指標的優化[J].北京科技大學學報，2007，29(3)：334-337.

[3]江斌.高村采場廢石中極貧礦綜合回收利用的研究[J].現代礦業，2009(9)：99-101.

2016-07-12)

郎永忠(1982—)，男，工程師，243000 安徽省馬鞍山市太白大道1899號。