淺談我國某金紅石礦采樣設計

卿得成

（中冶長天國際工程有限責任公司，湖南 長沙 410007）

淺談我國某金紅石礦采樣設計

卿得成

（中冶長天國際工程有限責任公司，湖南 長沙 410007）

選礦試驗采樣設計是一項復雜而又重要的工作，確保試樣的代表性是采樣設計工作的關鍵。本文以我國某金紅石礦為例，根據礦床地質特征和礦石的性質，綜合考慮影響礦石代表性的各種因素，對其進行了采樣設計，以確保能夠采出滿足試驗要求、且具有帶表性的試驗樣品。對類似項目具有一定的指導和借鑒意義。

采樣設計；礦石類型；配樣計算；試驗樣品；代表性

金紅石是已知70多種含鈦礦物中最重要的鈦礦物之一，主要成分是二氧化鈦，不僅是生產金屬鈦、鈦合金的原料，而且還廣泛應用在化學工業領域。近年來，隨著我國鈦工業的飛速發展，對其原材料金紅石需求量急劇增加，因此，合理開發該礦產資源，勢在必行[1,2]。

本次進行采樣設計的我國某金紅石礦床屬于受變質巖漿礦床，為確定其選礦工藝流程、技術經濟指標，提高金紅石的選礦回收率，降低生產成本，進一步開展選礦工藝研究，需要進行采樣設計。該項目資源量較大，試驗需要采集的試驗樣品重量較大，為確保試驗樣品具有較強的代表性，能夠滿足試驗要求，本次采樣設計需細致研究相關地質基礎資料以及規范，同時還需結合采礦、選礦等專業的相關要求。

1 采樣設計依據

（1）項目地質勘探報告。

（2）項目相關選礦試驗報告。

（3）項目預可行性報告。

（4）采礦專業提出的巖石混入率6%。

（5）選礦等專業及合作試驗單位提出的采樣重量和礦樣配比要求。

2 礦床地質狀況

2.1 礦體分布、形態、產狀及規模

該金紅石礦為受變質巖漿礦床。礦區出露地層為上太古界五臺群碾子溝組和冰林溝組。礦區基本構造形式為一向南-南西傾斜、傾角20°～60°，一般30°～40°的單斜構造，斷裂構造不發育，構造較簡單。

該礦床自-3勘探線至31線礦體長約1700 m，其中Ⅰ號礦體為主礦體，地表出露長度約900 m，略呈一反“S”形，西段傾向S，中段傾向W，東段傾向SW，傾角多為30°～40°；傾斜延深一般300～500 m，最大800 m；礦體埋藏標高，最低1380 m，最高1912 m；礦體呈似層狀、多層狀、透鏡狀產出，其厚度沿走向、傾向都有一定變化。該礦床共分為8個礦體，估算的資源量共2843.75萬t，TiO2平均品位2.13%，其中Ⅰ號礦體資源量2830.98萬t，占總儲量的99.55%。其他均為小礦體。

2.2 礦物成分

礦區礦石工業礦物較單一，主要為金紅石，其次有鈦鐵礦和磁鐵礦。該礦金紅石呈黃褐、紅褐、褐及黑褐等色，以自形、半自形粒狀、短柱狀嵌布于直閃石、鈣鎂閃石等脈石礦物之間，少部分呈包體產出。脈石礦物主要為直閃石、鈣鎂閃石和透閃石。次為普通角閃石、綠泥石、滑石等。

礦區金紅石單礦物分析結果為：TiO298.11%、Fe2O30.76%、Al2O30.35%、V2O50.18%、MnO 0.013%。

2.3 礦石結構構造

金紅石礦石結構主要有粒狀變晶結構，交代殘余結構、柱狀結構、粒狀結構、鱗片狀變晶結構、纖維狀變晶結構及放射狀結構等。礦石構造簡單，主要為浸染狀，其次有條帶狀、層紋狀和片狀構造等。

2.4 礦石類型

根據金紅石礦石的礦物組合特征，礦石自然類型共分為5種類型，其中鈣鎂閃直閃巖型為主要類型。

3 試驗樣組成的確定

3.1 礦石類型分布頻率統計

按照選礦試驗要求，本次采樣綜合礦樣確定在代表首采期五年，日處理原礦5000 t的范圍。礦石量參照本礦區預可研設計，綜合礦樣代表13線至29線1836 m標高以上露采場內礦石810萬t，該礦床劃分了強風化帶與中～弱風化帶，下面分別對強風化帶和中～弱風化帶中各類型礦石的樣品長度，進行統計計算（表1、表2）。

表1 強風化帶不同類型礦石比例統計表Table 1 Statistical table of the proportion of different types of ores in intensely weathered zone

表2 中～弱風化帶不同類型礦石比例統計表Table 2 Statistical table of the proportion of different types of ores in medium to weak weathered zone

從表1、2可知，鈣鎂閃直閃巖型礦石在強風化帶和中～弱風化帶中類型分布所占比例為94.75%、96.66%，所以本次采樣設計試驗樣品主要由鈣鎂閃直閃巖型礦石組成。

3.2 各類型礦石不同品位區間樣長分布頻率統計

（1）強風化帶鈣鎂閃直閃巖型礦石（表3）

表3 強風化帶鈣鎂閃直閃巖型礦石金紅石TiO2品位區間比例統計表Table 3 Statistical table of the proportion of TiO2interval ratio of calcium and magnesium flash anthophyllite ores in intensely weathered zone

（2）中～弱風化帶鈣鎂閃直閃巖型礦石（表4）

3.3 礦體頂、底板圍巖及夾石金紅石TiO2品位統計

表4 中～弱風化帶鈣鎂閃直閃巖型礦石金紅石TiO2品位區間比例統計表Table 4 Statistical table of the proportion of TiO2interval ratio of calcium and magnesium flash anthophyllite ores in medium to weak weathered zone

礦區共有8個礦體，礦體直接頂、底板為鈣鎂閃直閃巖和斜長角閃巖。礦體夾石主要為石英滑石片巖、石英直閃巖和偉晶巖（表5）。

表5 礦體頂、底板圍巖及夾石金紅石TiO2品位統計表Table 5 Statistical table of TiO2of roof, bottom plate surrounding rock and stone of orebody

采樣設計試驗樣品綜合考慮到礦區5種類型礦石在強風化帶、中～弱風化帶分布，礦體頂、底板圍巖及夾石金紅石TiO2品位，以及6%廢石混入率。經計算，試驗綜合礦樣入選品位為金紅石TiO22.11%。

4 采樣點布置與配樣計算

4.1 采樣點布置

（1）為使采出礦樣品位分布，能客觀反映礦床內原地礦石品位的分布狀況，避免采樣點數量太少，導致采出礦樣品位代表性不足現象的發生。采樣點布置前，應按一定品位區間統計樣品長度分布頻率并計算各區間礦石平均品位，為采樣點布置提供依據。

（2）采樣點的數量，應以滿足礦樣代表性和礦樣總重量要求為基本前提[3]。主要礦石類型或品級，一般應有3～4個采樣點。對工藝性質穩定、容易選別的礦石，采樣點可適量減少，反之，應視情況增加。

（3）布置的采樣工程應盡可能控制多個類型或品位區間的礦石。本次采樣設計考慮到該礦床的強風化帶和中～弱風化帶中5種礦石類型的分布、主要礦石類型的6個不同品位區間樣長分布頻率以及頂底板圍巖與夾石品位。

（4）采樣點（工程）的布置，應注意在所代表區域內空間分布的代表性，并以近期開采地段為主[4]。

（5）盡可能利用已有勘探、采礦工程進行采樣。無適當工程可利用時，在不影響礦樣代表性的條件下，優先選擇交通運輸方便、工程量少、作業安全、易于施工的地點布置新的采樣工程。

綜合以上采樣點布置的原則，本次采樣點（工程）主要布置在13線CK1301、15線CK1502、TC18、23線CK2301、27線TC27，共四條勘探線的三個鉆孔、二條探槽。共布置采樣點45個，另外還布置了60個備用采樣點，以確保能采集具有足夠代表性的綜合礦樣。

4.2 配樣計算

配樣計算的目的，是為了獲得符合相應代表性要求的選礦試驗樣品。為此，必須使設計配置的綜合礦樣，盡可能客觀反映所代表范圍內原地礦石質量變化狀況。本次采樣設計配樣計算的主要依據如下：

（1）對礦床劃分了強風化帶與中～弱風化帶。然后，按兩帶內礦體面積計算出前者占13.15%，后者為86.85%的量比關系；

（2）分別對強風化帶和中～弱風化帶中各類型礦石的樣品長度，進行統計計算。結果見表1、表2，從表中可以看出，該礦床主要礦石類型為鈣鎂閃直閃巖型礦石。

（3）對強風化、中～弱風化帶中鈣鎂閃直閃巖型礦石類型，按TiO2含量0.4～0.6%劃分區間，分別計算了不同品位區間的礦石樣長比例和金紅石TiO2的平均品位，計算結果見表3、表4。按照強風化帶與中～弱風化帶的比例關系、各種礦石類型分布頻率，以及金紅石TiO2（%）品位區間比例。計算出各品位區間和巖石的采樣重量，以及各品位區間礦樣品位要求。然后用重量加權法計算出綜合大樣的平均品位。配樣計算結果見表6。

（4）強風化和中～弱風化鈣鎂閃直閃巖型礦石每個品位區間布置3～4個采樣點，其他次要類型和巖石布置1～2個采樣點。礦樣配制的平均品位計算公式為：

表6 某金紅石礦選冶試驗采樣設計配樣計算表Table 6 Sample mixing calculation table of sampling design for one rutile mine

式中：

Cd—礦石樣的平均品位，%；

Ci—i采樣點的礦石品位，%；

Qi—i采樣點初步確定的礦石采樣重量，t；

Qk—礦石樣的總重量，t；

配樣計算是一個繁瑣、重復的過程，當配出礦樣的品位與采樣要求相差較大時，應改變某些采樣點的采樣重量，或者重新選擇一些采樣點，然后再進行計算，如此重復數次，直至兩者基本一致，本次采出礦樣品位與綜合大樣礦石品位之間，允許有±0.1～0.2%（金紅石TiO2）的波動范圍。

5 結束語

選礦試驗采樣設計是一項復雜而又重要的工作，確保試樣的代表性是采樣設計工作的關鍵[5]。如果試樣缺乏代表性，會導致選別成果不能滿足設計建設的需求，貽誤了建設時機，拖長建設周期。本文采樣設計綜合考慮礦床的5種礦石類型，不同品位區間分布頻率以及樣點布置和配樣計算等幾個方面。保證試樣的代表性，滿足選冶試驗要求。為該礦山的建設發展提供了基礎支撐。

[1]吳賢，張健，等.我國金紅石礦產資源分布、開發及技術現狀[J]，稀有金屬，2007，31(6): 146-148.

[2] 趙一鳴.金紅石礦床的類型、分布及其主要地質特征[J]，礦床地質，2008，27(4): 520-521.

[3] 莫全偉，邵一，等。黑色冶金礦山企業地質設計[M].

[4] GB 50830-2013，冶金礦山采礦設計規范[S].

[5] GB/T 25283-2010，礦產資源綜合勘查評價規范[S].

Discussion on Sampling Design for One Rutile Mine in China

Qing Decheng
(Zhongye Changtian International Engineering Co.,Ltd.,Changsha Hunan 410007)

Sampling design of mineral processing experiment is a complicated and important work, The sample representativeness is the key to the sampling design.This paper will take one rutile mine in China for example.Samples to meet the test requirements and representativeness based on the geological characteristics, ore features of the deposit and other factors.It will give some guidance and reference for similar projects.

sampling design; ore types; sample mixing calculation; test sample; representativeness

P618.47

B

1672-5603（2016）04-080-4

*第一作者簡介 卿得成，男，1982年生，工程師，主要從事礦山地質設計工作。E-mail: 77026513@qq.com

2016-10-16；改回日期：2016-11-21。