礦產資源經濟成本篩選法在西藏岡底斯成礦帶銅多金屬礦經濟評價中的應用

舒思齊，張洪濤，裴榮富，朱春華，4，向君峰，孫張濤 (.中國地質調查局，北京 00037；.中國地質科學院礦產資源研究所，北京 00037；3.中國地質調查局地學文獻中心，北京 00083；4.中國地質大學(北京)，北京 00083)

經濟研究

礦產資源經濟成本篩選法在西藏岡底斯成礦帶銅多金屬礦經濟評價中的應用

舒思齊1，張洪濤1，裴榮富2，朱春華1，4，向君峰2，孫張濤3，4
(1.中國地質調查局，北京 100037；2.中國地質科學院礦產資源研究所，北京 100037；3.中國地質調查局地學文獻中心，北京 100083；4.中國地質大學(北京)，北京 100083)

為提高西藏岡底斯成礦帶銅多金屬礦勘查開發工作的經濟效益，該文基于甲瑪銅多金屬礦地質、采礦和選礦技術參數，建立了適合岡底斯成礦帶銅多金屬礦經濟評價的改進的經濟成本篩選模型。并運用該模型對西藏岡底斯成礦帶10個典型銅多金屬礦床(點)進行經濟評價，結果發現：2個銅多金屬礦(點)具有經濟價值，1個銅多金屬礦床(點)具有邊際價值，7個銅多金屬礦床無經濟價值。

經濟成本篩選模型；經濟評價；銅多金屬礦；岡底斯成礦帶；經濟礦床；邊際經濟礦床

0 引 言

礦業勘查開發是高風險投資行業。投資風險的經濟性準則是礦業活動應當遵循的基本準則。在計劃經濟時期，地質調查工作基本上是由國家財政撥款。地質調查成果無償提供給礦山企業使用。由于是國家撥款，地礦部門往往忽視礦床技術經濟評價工作，出現以下情況：單純追求勘探進尺，忽視了進尺的實際效用；單純追求儲量，忽視了儲量能否開發利用并獲得經濟效益；有礦就探，一探到底。結果使大量探明的儲量長期得不到開發利用，積壓了大量的資金，導致了計劃經濟時期探明的27種主要礦種的儲量利用率僅為38%。除了礦區內外條件、礦石工藝性質、開采技術因素外，一個重要的原因就是沒有運用經濟評價對礦產勘查工作進行科學的決策。隨著計劃經濟向市場經濟的轉變，地質成果有償使用，部分企業直接參與地質勘探工作或進行風險勘探，地質勘探工作成為一項投資行為。礦床的技術經濟評價工作成其先導，為投資科學決策提供了依據[1-2]。

北美和歐洲地質學家在礦產資源評價中對經濟成本的評價分析研究地較為深入。美國地質調查局Singer等[3-4]和Camm等[5]基于其大量研究成果，發明了固體礦產資源經濟成本篩選模型(Economical Cost Filters)。

1 礦產資源經濟成本模型

經濟成本篩選模型從經濟學的角度綜合考慮地質、經濟和技術等影響礦床收益的各種因素，以保證一定經濟收益為前提的一個確定礦與非礦的品位-噸位邊界模型。也就是說，許多礦床能否作為礦床而列入評價范圍之內，主要取決于其經濟價值。經濟成本篩選模型可以幫助剔除那些小型、低品位的礦床，淘汰那些已被發現但可能產生不了效益的礦床。該模型可以用于礦床將來的可行性研究中[4，6]。

經濟成本篩選模型做了如下假設：①礦山生產能力是礦床的礦石儲量的函數(Camm討論了二者之間的關系[5])；②礦山和工廠的生產資本和運營成本的經濟模型可以表示為礦山生產能力的冪函數[7](Long等討論了簡化的經濟篩選法的問題及其結果[8]，該結果支持礦山生產能力的冪函數)；③通常情況下采礦作業是通過若干年內擴大礦山和選礦廠生產能力，分攤資本成本；④模型中使用的資本成本假設為一個礦床整個開采壽命的總成本，并假設資本支出在第一年就開始，采礦和選礦生產能力直到礦床枯竭之時都保持恒定。

1.1 簡約成本模型

基于規模經濟學的觀點，單位時間的生產率越高，單位體積產品的生產成本就越低。因此，生產能力是經濟成本估計的關注焦點。所以礦產成本預測都源于對每日采礦能力的預測或者源于對礦山壽命的預測。Camm等給出了資本成本和運營成本模型[5]。資本成本和運營成本指的是建立和運營一個礦山和選礦廠所需要的費用。Camm等[5]和Long等[8]報告指出，每日礦山生產能力可以根據礦床的礦石總量和Taylor法則計算，見式(1)。

(1)

式中：Cm為礦山生產能力，t/d；Td為資源噸位，t；Xd為與年工作天數相關的系數。

由于采礦工作不能開采全部的設計礦量。實際可采出的礦石數量可根據價值折現和采收率進行調整，見式(2)。

Tm=Td·(rfm)·(1+dfm)

(2)

式中：Tm為實際可采礦石量；rfm為礦山采收率系數；dfm為礦山價值折現系數。

不同開采方法采收率系數和價值折現系數見表1。礦山壽命可以通過礦石噸位和日采礦生產能力來估計，日采礦生產能力可以用公式進行計算。如果礦山每年采礦作業天數是350 d，礦山壽命L計算見式(3)。如果礦山每年采礦作業天數為260 d，礦山壽命L計算見式(4)。

L=Td/(Cm·350)

(3)

L=Td/(Cm·260)

(4)

表1 礦山的價值折現系數和采收率系數

數據來源：文獻[4]，文獻[6]。

注：a假定使用的是礦柱回采工藝。

礦山生產能力的預測值構成了礦山資本成本以及運營成本的基礎。然而，選礦資本成本和運營成本是與礦山生產能力不同的其他能力，因為在選礦作業中采礦產生的固體廢棄物一般都沒有進行處理。對于選礦作業而言，日生產能力Cml可以通過式(5)進行計算。

(5)

選礦成本模型與采礦成本模型的形式相同，設備的日生產能力是關鍵變量。礦山開采和選礦工作的成本模型可用式(6)表示。

Y=A·(C)B

(6)

式中：Y為成本估計值；C為礦山和選礦廠的日生產能力；A、B為常數，通過擬合研究區已有礦山資本支出數據獲得。

在這些模型中，設備的日生產能力是一個關鍵變量。

Camm等[5]給出了11種類型選礦方法生產成本和運營成本的估計公式。該公式能夠預測每種選礦方法的資本成本和運營成本。

如果采用地下采礦方法的礦山有豎井入口，就需要追加額外的豎井資本成本和運營成本。Camm等[5]得出豎井的生產成本公式和運營成本公式，見式(7)～(8)。

(7)

(8)

式中：Ys為豎井資本成本；Ysr為豎井運營成本；D為到達礦體底板的豎井深度。

在礦產勘查的早期階段和礦產資源評價中，可以把這些簡約資本成本和運營成本模型用作經濟性篩選。

1.2 經濟成本篩選模型

對于一個特定的噸位，可以通過將預測的運營成本加上資本支出除以生產能力乘以年運營天數再乘以礦山壽命1美元的現值之積，來劃分經濟與非經濟保本線(盈虧平衡線)，見式(9)[4]。

BE=TOC+MOC/(Ds·Cml·PV)

(9)

式中：BE為保本值，美元/t；TOC為運營成本，美元/t；MOC為資本總成本，美元/t；Ds為每年的運營天數；Cml為日采礦能力，t/d；PV為在礦山壽命期限內既定回報率下1美元的現值(Singer，Menzie和Long，1998)。

保本值(美元 /t)可以被視為在特定的礦石品位下，特定的礦床和特定的采礦方法具有的經濟價值。考慮到這些預測中大多數輸入數據的變化性和不確定性，我們取盈虧臨界值的0.7倍和1.3倍來估計無經濟價值、邊際經濟價值和經濟價值礦床的分界點。

1.3 改進的經濟成本篩選模型

美國地質調查局給出了美國西部礦產經濟評價的系數，并指出其他地區礦產經濟評價，可通過調整模型常數而改進模型。西藏地區的礦產資源評價要充分考慮基礎設施成本和環境修復成本，把相應生產成本和運營成本乘以成本差異因子獲得改進的經濟成本篩選模型。

Camm報告指出，每日礦山生產能力可以根據礦床的礦石總量通過Taylor法則計算。礦山日生產能力公式可修正為式(10)。

(10)

式中r0為公式修正系數。

礦山壽命可以通過礦石噸位和日采礦生產能力來估計，日采礦生產能力可以用公式進行計算。如果礦山每年采礦作業天數是Ds天，礦山壽命L計算見式(11)。

L=Td/(Cm·Ds)

(11)

采用線性系數修正采礦成本模型、選礦成本模型、豎井成本模型和環境修復成本模型。選礦成本模型與采礦成本模型的形式相同，設備的日生產能力是關鍵變量。豎井(溜井)的成本模型中豎井深度和日生產能力是關鍵變量。礦山環境修復成本中礦山占地面積是關鍵變量。

礦山開采和選礦成本模型可改進為式(12)；改進的采礦資本成本公式見式(13)；改進的采礦運營成本公式見式(14)；改進的選礦資本成本公式見式(15)；改進的選礦運營成本公式見式(16)；改進的豎井(或溜井)資本成本公式見式(17)；改進的豎井(或溜井)運營成本公式見式(18)。

Yi=ri·Ai·(Cm)Bi

(12)

Y1=r1·A1·(Cm)B1

(13)

Y2=r2·A2·(Cm)B2

(14)

Y3=r3·A3·(Cml)B3

(15)

Y4=r4·A4·(Cml)B4

(16)

Y5=r5·322·D0.851·(Cm)0.489

(17)

Y6=r6·0.838·D0.705·(Cm)-0.338

(18)

式中：ri為修正系數；r1為采礦生產成本修正系數；r2為采礦運營成本修正系數；r3為選礦生產成本修正系數；r4為選礦運營成本修正系數；r5為豎井(或溜井)資本成本修正系數；r6為豎井(或溜井)運營成本修正系數。

隨著人們對環境的重視，礦山復墾和環境修復費用在礦山總投資費用占據較大作用。礦山復墾和環境修復每年投入表述，見式(19)。

Y7=k·s

(19)

式中：S為礦山環境修復和復墾面積(單位：hm2)；k為環境修復成本系數。

2 西藏岡底斯成礦帶資源潛力

岡底斯成礦帶是中國現階段地質找礦工作的重點成礦區帶之一。研究表明，銅礦是岡底斯多金屬成礦帶內最重要的礦種。該成礦帶有望成為中國最重要的銅礦生產和資源儲備基地。目前，該地區已控制銅礦資源量約3 000萬t。從礦床類型來看，斑巖型銅礦是該地區最重要的礦床類型，其銅資源量約占已控制資源總量的90%。因此，該成礦帶又被稱為岡底斯斑巖銅礦帶。根據西藏岡底斯成礦帶的成礦地質背景和成礦條件，結合含礦巖石建造的展布、礦床(點)的空間分布規律和礦床主要成因類型，參照“二輪區劃”的劃分方案，可將岡底斯成礦帶進一步劃分為3個Ⅳ級成礦帶：一是班戈-那曲銅、金、鉻成礦帶；二是申扎-旁多銅多金屬成礦帶；三是謝通門-墨竹工卡銅、鐵多金屬成礦帶。并初步劃分出5個找礦遠景區：一是沖江-廳宮銅礦找礦遠景區；二是甲馬-驅龍銅多金屬找礦遠景區；三是克魯-沖木達銅金找礦遠景區；四是謝通門金銅及富鐵找礦遠景區；五是勒青拉-金達銅多金屬找礦遠景區。岡底斯成礦帶部分典型礦床(礦點)數據如表2所示[9-15]。

表2 岡底斯成礦帶典型銅多金屬礦床(礦點)儲量表

3 西藏岡底斯成礦帶經濟評價

為進一步確定改進的經濟成本模型的系數，本研究用甲瑪礦床二期工程的技術經濟參數校驗改進的經濟成本篩選模型系數。

甲瑪銅多金屬礦床位于西藏拉薩市墨竹工卡縣境內，為西藏已探明的大型銅多金屬礦床之一。甲瑪礦床具工業價值的主礦體以銅鉛為主，伴生鉬、鋅、金、銀等十余種有用組分。2009年底建成了規模為6 000 t/d的一期工程，主要開發淺部適于露天開采的矽卡巖型礦體資源。通過兩年進一步的地質探礦工作，礦區資源儲量大幅度增加，西藏華泰龍礦業開發有限公司決定進行二期工程的建設，繼續擴大生產規模，以充分利用礦產資源并提高企業經濟效益。根據《甲瑪銅多金屬礦二期建設工程可行性研究報告》，二期工程開采范圍為甲瑪礦區47～88線之間、一期工程露天開采范圍之外的矽卡巖礦體及角巖礦體。角巖型礦體采用露天開采方法，設計露天開采服務年限為16.4 a，項目基建期為2 a。矽卡巖型礦體采用地下開采方法，生產規模規模為20 000 t/d，設計地下開采服務年限為76.4 a，每年工作330 d。考慮到地下采礦有利于礦區地表的環境保護。本研究采用甲瑪銅多金屬礦二期工程的地下開采技術參數校驗改進的經濟成本篩選模型的系數。

矽卡巖礦體設計利用儲量礦石量為50 442.24萬t，金屬量分別為銅352.76萬t、鉬31.86萬t、鉛40.48萬t、鋅18.31萬t、金126.44 t、和銀6 933.7 t。

地下開采采用平硐-豎井-斜坡道開拓方案。設計采礦規模為2萬t/d。選礦工藝流程采用銅鉬混浮+混合精礦濃縮脫藥+再磨+銅鉬分離，選礦處理能力為2萬t/d。二期工程占地面積482.17 hm2。其中，永久性占地面積456.36 hm2，臨時占地面積30.21 hm2。環保投資為28 210萬元，占總投資5.7%。

根據甲瑪銅多金屬礦合理勘查開發數據，經濟成本篩選模型系數分別為：日生產能力模型修正系數：r0=0.4；采礦資本成本公式修正系數r1=5.5；采礦運行成本公式修正系數r2=4.4；選礦資本公式修正系數r3=7.6；選礦運行成本公式修正系數r4=3.9；豎井資本成本公式修正系數r5=2；豎井運行成本公式修正系數r6=0.14；礦山環境修復成本公式系數k=58.5。

根據倫敦金屬交易所(LME)2017年1～3月銅、鉛、鋅、和鉬的現鈔價，即銅金屬價格約為39 855元/t，鉛金屬價格約為15 578元/t，鋅金屬價格約為19 060元/t，鉬金屬價格約為102 000元/t。根據上海黃金交易所T+D合約，2017年1～3月黃金T+D價格為275元/g，白銀T+D價格為4.05元/g。根據上述銅、鉛、鋅、鉬、金和銀價格，修正的經濟成本評價模型，對岡底斯成礦帶典型銅多金屬礦床(點)(表2)進行經濟評價，發現：玉龍銅多金屬礦和驅龍銅多金屬礦具有經濟價值；甲瑪銅多金屬礦具有邊際經濟價值；扎那尕銅礦、白容崗銅礦、莽總銅礦、榮木錯拉銅礦、多霞松多銅礦、馬拉松多銅礦、和拉青東銅礦無經濟價值(圖1)。

圖1 岡底斯成礦帶典型礦床(礦點)經濟評價

4 結 論

本研究介紹了美國地質調查局發明的礦產資源經濟成本篩選模型，對西藏岡底斯成礦帶銅多金屬礦進行評價，并取得如下成果。

1)運用西藏甲瑪銅多金屬礦相關技術參數對經濟成本篩選模型進行改進，建立了適合岡底斯成礦帶銅多金屬礦床的經濟評價模型——改進的經濟成本篩選模型。隨著岡底斯成礦帶更多的銅多金屬礦的開發，其技術經濟參數將被用來對改進的模型進一步完善，使模型能更真實評價岡底斯成礦帶其他銅多金屬礦。

2)基于2017年1～3月銅、鉛、鋅、鉬、金、和銀價格，運用改進的經濟成本篩選模型對岡底斯成礦帶10個典型銅多金屬礦床(點)進行評價，得到如下結論：玉龍銅多金屬礦和驅龍銅多金屬礦具有經濟價值；甲瑪銅多金屬礦具有邊際經濟價值；扎那尕銅礦、白容崗銅礦、莽總銅礦、榮木錯拉銅礦、多霞松多銅礦、馬拉松多銅礦、和拉青東銅礦無經濟價值。然而，隨著金屬價格回升、銅和伴生金屬探明儲量增大、和伴生金屬綜合利用能力提高，目前評價為無經濟價值的礦床將來也可變成具有經濟價值的礦床，進而被開發利用。

3)改進的經濟成本篩選模型做了較簡化的經濟假設，未把礦山勘查開發過程中所有經濟成本都考慮在內，所以其預測也比較初略。但是，在礦床(點)勘查開發早期階段運用該模型能將明顯不具有經濟價值的礦床和明顯具有經濟價值的礦床區分開，對指導下一步勘查開發投入具有重要指導意義。

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Application of Economic Cost Fileters on copper polymetallic deposits in Gangdese metalligenic belt in Tibet

SHU Siqi1，ZHANG Hongtao1，PEI Rongfu2，ZHU Chunhua1，4，XIANG Junfeng2，SUN Zhangtao3，4
(1.China Geological Survey，Beijing 100037，China；2.Institute of Mineral Resources，Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing 100037，China；3.Center of Geological Liberary，China Geological Survey，Beijing 100083，China；4.China University of Geosciences(Beijing)，Beijing 100083，China)

In order to economically explore and develop the copper polymetalligenic deposits in Gangdese metallegenic belt，the improved Economic Cost Filter for copper polymetalligenic deposits in Gangdese metallegenic belt is set up on the basis of the technique parameters of geology，mining，and beneficiation of Jiama copper polymetalligenic deposit.The 10 typical copper polymetalligenic deposits are valued by the improved Economic Cost Filter.The result shows that two of them are economic，one of them is marginal，and the rest seven are uneconomic.

Economic Cost Filters；economic evaluation；copper polymetallic deposits；Gangdese metallegenic belt；economic deposit；marginal deposit

2017-03-20 責任編輯：劉艷敏

地調項目“全球巨型成礦帶找礦勘查方法技術研究”資助(編號：12120113102100；2013-2015)

舒思齊(1977-)，男，博士，主要從事礦業可持續勘查開發研究，E-mail：shusiqi@sina.com.cn。

裴榮富(1924-)，男，研究員，博士生導師，中國工程院院士，長期從事成礦學和礦產勘查地質學研究，E-mail：prirf@sohu.com。

F407.1

A

1004-4051(2017)08-0054-05