基于統(tǒng)計學方法制定金屬礦床工業(yè)指標的探討

蘆大超

摘要：金屬礦床工業(yè)指標的確定直接影響所圈定礦體的形態(tài)、采礦方法的選擇、采礦損失率和礦石貧化率，間接影響選礦回收率，最終影響開發(fā)整個礦床的經(jīng)濟效益。以李壩金礦床為例，介紹了該礦床的邊界品位、塊段最低工業(yè)品位、礦區(qū)最低工業(yè)品位、最小可采厚度和夾石剔除厚度等工業(yè)指標的制定過程，并指出隨著企業(yè)內(nèi)部條件和外部環(huán)境的變化，工業(yè)指標應是一個動態(tài)標準，可以修訂和優(yōu)化原有工業(yè)指標，應重視和推廣應用地質(zhì)模型的建立，考慮工業(yè)指標變化對礦體連續(xù)性的影響，采用統(tǒng)計學方法估算資源儲量，并根據(jù)市場變化實行資源儲量和工業(yè)指標的動態(tài)管理。

關鍵詞：金屬礦床;工業(yè)指標;統(tǒng)計學;礦體模型;經(jīng)濟效益;李壩金礦床

中圖分類號：TD11 P618.51 文章編號：1001-1277（2020）08-0031-07

文獻標志碼：Adoi：10.11792/hj20200805

引 言

金屬礦床工業(yè)指標是指在一定時期的技術經(jīng)濟條件下，對礦床質(zhì)量和開采技術條件方面提出的指標，是圈定礦體、估算資源量的依據(jù)，通常包括一般工業(yè)指標和論證制定的工業(yè)指標[1]。工業(yè)指標與礦山企業(yè)采、選、冶和加工技術水平有著密切的函數(shù)關系，同時又受到資源需求程度和經(jīng)濟政策的制約。

工業(yè)指標確定的合理性體現(xiàn)在圈定礦體方面，是計算資源儲量和確定礦山規(guī)模的依據(jù)，是正確估算和評價礦床資源儲量的標準和基礎。工業(yè)指標的高低取決于礦床地質(zhì)構(gòu)造和礦體特征，國家對礦產(chǎn)資源的方針、政策，以及礦石采、選、冶技術水平。工業(yè)指標直接影響所圈定礦體的形態(tài)大小、復雜程度、資源儲量，而且還影響礦床開采范圍、生產(chǎn)規(guī)模、采礦方法、選礦工藝、采礦損失率和礦石貧化率等，進而影響礦山生產(chǎn)經(jīng)營的經(jīng)濟效益[2]，以及礦產(chǎn)資源的回收利用程度和礦山服務年限等。

當前國內(nèi)采用的工業(yè)指標，按內(nèi)容大致可分為兩大類：傳統(tǒng)指標體系和地質(zhì)統(tǒng)計學指標體系。采用統(tǒng)計學法制定工業(yè)指標，可以形成幾十套方案（傳統(tǒng)指標體系最多3套方案），從中找出最佳方案，從而制定最佳和最合理的工業(yè)指標。

隨著近年來采、選、冶技術水平的提高，礦產(chǎn)品價格的上漲及開采成本的降低，原有傳統(tǒng)工業(yè)指標已不能滿足提高企業(yè)經(jīng)濟效益的要求。筆者根據(jù)36年黃金礦山設計經(jīng)驗，結(jié)合統(tǒng)計學方法，以李壩金礦床為例，闡述了工業(yè)指標的制定過程，為礦山的資源開發(fā)及生產(chǎn)提供可靠保障。

1 主要礦段地質(zhì)特征

李壩金礦床為禮岷金礦帶東部的大型金礦床。目前，該礦床共劃分為2個礦段：李壩礦段和趙溝礦段。

李壩礦段東西長約2 880 m，南北寬約2 200 m，面積3.43 km2。礦體總體呈110°展布，其分布具有明顯的群（帶）特征，可劃分為2條礦化帶。其中，礦段南部以5號礦體為主，發(fā)育由許多小礦體組成的礦帶，稱之為5號礦帶;礦段北部以6號礦體為主，發(fā)育由許多小礦體組成的礦帶，稱之為6號礦帶。5號礦帶西起40勘探線，東至140勘探線，長約1 000 m，寬約800 m，面積約0.80 km2，其在空間上總體沿徐家臺背斜及核部斷裂F12展布，受F12斷裂控制，產(chǎn)狀和斷裂基本一致。6號礦帶西起143勘探線，東至64勘探線，東西長約2 200 m，寬約1 500 m，面積為2.63 km2，其在空間上總體沿馬溝背斜及斷裂展布，受斷裂控制，產(chǎn)狀和斷裂基本一致，總體走向110°。目前為止，6號礦帶共圈出礦體67條，其中規(guī)模較大的礦體有18條。

趙溝礦段距李壩礦段北約2 km，東西長約1 200 m，南北寬約800 m，面積0.96 km2。其中，主礦化帶寬約100 m，總體呈近東西向展布，礦化帶部位分布集中，產(chǎn)出空間主要受東西向斷裂F29控制，礦體平行產(chǎn)出，其產(chǎn)狀與控礦斷裂一致。礦體產(chǎn)出位置也是花崗斑巖脈集中分布部位。

2 礦區(qū)資源儲量試算

2.1 試算方法及開采技術指標

本次礦床工業(yè)指標資源儲量試算采用Micromine軟件，計算方法為距離反比加權(quán)法。

根據(jù)礦床規(guī)模、開采技術條件，以及采礦方法、采礦設備等確定礦床開采技術指標。由于該礦床圍巖及夾石破碎，通過與陜西鎮(zhèn)安金礦床、廣西宏益金礦床（均產(chǎn)出含砷、含碳微細粒金難采、難選礦石）對比，這些礦床的類型較為相似，夾石剔除厚度采用2.0 m時很難留住夾石，因此夾石剔除厚度采用4.0 m。考慮該礦床開采技術條件差，礦石、圍巖、夾石破碎，參考相似礦山，本次工業(yè)指標試算采用的開采技術指標為：

1）礦石可開采厚度≥1.0 m。

2）夾石剔除厚度≥4.0 m。

3）當厚度小于礦體最小可采厚度時，按m·g/t值衡量。

2.2 數(shù)據(jù)錄入及檢查

采用Micromine軟件進行礦體邊界的圈定和資源儲量估算，需要3類基礎數(shù)據(jù)：工程坐標文件、工程測斜文件和樣品分析結(jié)果。

原始數(shù)據(jù)輸入Micromine軟件后，經(jīng)過“針對工程的數(shù)據(jù)校驗”“最大值、最小值檢查”和“在三維視圖中對勘查工程的數(shù)據(jù)校驗”，在進行地質(zhì)體及礦體圈定過程中發(fā)現(xiàn)錯誤并及時修正，保證了在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)抄、轉(zhuǎn)換和導入過程中對錯誤及時更正。

2.3 地質(zhì)解釋

根據(jù)剖面端點坐標、剖面視域范圍，由人工按試算工業(yè)指標圈定礦體（見圖1）。在此基礎上，圈定、連接、標注各地質(zhì)要素（如地層界線、巖體界線、地層或巖體代號、斷裂、礦體邊界等）。

2.4 建立線框模型

在Micromine軟件三維視圖環(huán)境中調(diào)入各剖面圈定的地質(zhì)體界線、礦體界線，建立三維地質(zhì)實體或礦體實體（見圖2）。

2.5 方案及結(jié)果

本次資源儲量試算分別采用邊界品位0.5 g/t、0.8 g/t、1.0 g/t對礦體進行圈定，分別建立了三維礦體模型，并進行了38個方案的資源儲量統(tǒng)計[3]，其中工業(yè)指標較佳的15個試算方案的資源儲量統(tǒng)計結(jié)果見表1。

2.6 方案對比

針對采用邊界品位0.5 g/t、0.8 g/t、1.0 g/t圈定礦體完整性進行分析，分別對李壩礦段7勘探線、趙溝礦段87勘探線剖面礦體進行了圈連（見圖3、圖4）。

從圖3可以看出：李壩礦段邊界品位0.5 g/t方案礦體完整性最好，其次是邊界品位0.8 g/t方案，邊界品位1.0 g/t方案礦體完整性相對較差，整體表現(xiàn)為礦體變窄，條數(shù)變多。從圖4可以看出：趙溝礦段邊界品位0.5 g/t、0.8 g/t、1.0 g/t方案礦體連續(xù)性、完整性相同，只是礦體局部變窄。

3 預計采用的采、選工藝

3.1 礦山生產(chǎn)規(guī)模、工作制度

綜合考慮礦山開采技術條件、資源儲量、合理服務年限等，確定礦山總生產(chǎn)能力為135萬t/a（4 500 t/d）。其中，李壩礦段75萬t/a（2 500 t/d），趙溝礦段60萬t/a（2 000 t/d）。

3.2 采礦工藝及方法

該礦床出露地表的氧化礦體已經(jīng)基本開采完畢。地表出現(xiàn)很多露天采坑，礦區(qū)山體坡度較陡，已不適合露天開采。因此，推薦礦床開采方式為地下開采。

依據(jù)礦體形態(tài)、賦存特征、圍巖性質(zhì)、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)等條件，確定開拓系統(tǒng)為平硐+豎井。

根據(jù)礦體賦存特征及開采技術條件，由于圍巖不穩(wěn)定，推薦厚度大于4 m的礦體采用分段崩落充填采礦法進行開采，厚度小于4 m的礦體采用分層崩落充填采礦法進行開采。

3.3 選礦工藝

根據(jù)選礦試驗，該礦床礦石加工技術性能屬難選冶礦石，常規(guī)的選礦方法對有價元素回收率低，而推薦的選礦工藝流程中對煙氣（含有砷、硫）未處理，直接外排會對當?shù)乜諝庠斐蓢乐匚廴尽Ｒ虼耍瑹煔庑枰M行環(huán)保處理后外排。選礦流程：原礦→磨礦→浮選→精礦二段焙燒→再磨→氰化炭吸附→解吸電解→冶煉→獲得合質(zhì)金;精礦焙燒后的煙氣→收塵→收砷→制酸。

4 工業(yè)指標試算方案比較

4.1 礦山建設投資

根據(jù)礦山建設條件及生產(chǎn)工藝，按4 500 t/d（135萬t/a）規(guī)模建設，估算基本建設投資為90 000萬元，投資包括李壩礦段及趙溝礦段采礦、選礦廠、冶煉廠、氰化廠、尾礦庫、征地、水、電等附屬設施投資，流動資金10 000萬元。項目總投資100 000萬元。

4.2 成本及費用

根據(jù)礦山生產(chǎn)技術條件，結(jié)合礦山實際生產(chǎn)成本，估算成本及費用見表2。

4.3 產(chǎn)品價格

考慮市場趨勢及充分回收資源，按近年價格制定工業(yè)指標，其產(chǎn)品按350元/g進行經(jīng)濟評價。

4.4 試算方案對比

根據(jù)礦山擬定的建設規(guī)模，以及采、選、冶生產(chǎn)工藝、技術參數(shù)、生產(chǎn)成本、產(chǎn)品價格等指標，為了獲得最佳工業(yè)指標方案，對各方案進行經(jīng)濟比較，通過尋找最佳經(jīng)濟效益，進而確定最佳工業(yè)指標。

本次工業(yè)指標對38個方案中的36個方案進行了綜合技術經(jīng)濟比較，并從邊界品位0.5 g/t、0.8 g/t、1.0 g/t 3個方案分別提取了3個最好方案進行技術經(jīng)濟對比，結(jié)果見表3。

方案對比結(jié)果顯示，方案8經(jīng)濟效益最佳，其利潤及財務凈現(xiàn)值均高于其他方案，其次為方案7、方案9。

4.5 最低工業(yè)品位校核

為了更準確地制定礦床工業(yè)指標，采用技術經(jīng)濟法對該礦床試算的工業(yè)指標進行校核。主要確定合理的礦床邊界品位，以及盈虧平衡時的地質(zhì)資源塊段品位和可回收投資的礦床最低工業(yè)品位。

4.5.1 邊界品位的確定

1）邊界品位范圍。對于礦床邊界品位范圍，本次工業(yè)指標的制定對李壩礦段0～3.0 g/t的2 408件樣品及趙溝礦段0～3.0 g/t的592件樣品進行了統(tǒng)計

2）邊界品位。除按上述方法確定邊界品位范圍外，還應按拋棄尾礦品位的2～3倍，并參考開采技術條件來最終確定。該礦在選礦試驗中，其尾礦拋棄的金品位為0.397 g/t。但是，由于選礦試驗中的入選金品位（4.02 g/t）高于該礦床平均品位，代表性不強。該礦床平均金品位約3.0 g/t，按礦石貧化率為20 %計算，入選金品位2.4 g/t，其拋棄的尾礦品位應為0.24～0.25 g/t。

因此，本礦床的邊界品位范圍為0.5～1.0 g/t，但考慮礦床開采的礦石貧化率較高（絕大部分為20 %），以及選礦難度較大，回收率不高，因此取礦床邊界品位范圍的上限，本礦床工業(yè)指標邊界品位確定為≥1.0 g/t。

4.5.2 盈虧平衡品位

為了確定塊段品位能否盈虧平衡或盈利，采用技術經(jīng)濟的價格法來校核塊段的最低工業(yè)品位[4]，其塊段的最低工業(yè)品位按式（1）計算：

a塊≥C（1-γ）αρ（1-A）（1）

式中：a塊為塊段最低工業(yè)品位（g/t）;C為礦石分攤?cè)砍杀荆?39.29元/t;A為資源稅（萬元），為銷售額的3 %;γ為平均礦石貧化率，為20 %;α為綜合回收率，取78.59 %;ρ為產(chǎn)品價格，取350元/g。

經(jīng)計算，塊段盈虧平衡品位為1.60 g/t。

計算出的塊段盈虧平衡品位與表3中的最佳經(jīng)濟效益方案的塊段品位值基本吻合。如果不吻合，根據(jù)工業(yè)指標方案對比最佳方案、礦體連續(xù)性及礦體賦存狀態(tài)，可以適當調(diào)整塊段最低工業(yè)品位指標。

4.5.3 最低工業(yè)品位

為了保證該礦的盈利能力，并能夠?qū)ν顿Y進行返本付息，需要確定最低工業(yè)品位，以達到建設項目投資能夠全部回收的目的。因此，建議采用技術經(jīng)濟價格法來確定最低工業(yè)品位，確保礦區(qū)投資得到有效回收。

最低工業(yè)品位計算公式如下：

式中：a為單工程最低工業(yè)品位（g/t）;F為分攤建設投資，取83.33元/t（分攤建設投資按8年還完計算）。

經(jīng)計算，最低工業(yè)品位達到2.00 g/t及以上，就能全部收回建設投資。

5 最終推薦的工業(yè)指標

依據(jù)礦體特征、圍巖特性、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件及礦體規(guī)模等，并通過以上各工業(yè)指標方案的技術經(jīng)濟指標對比及校核，確定該礦床采用地下開采，推薦李壩礦段、趙溝礦段工業(yè)指標如下：

1）礦石質(zhì)量條件。

①邊界品位≥1.00 g/t。

②塊段最低工業(yè)品位≥1.60 g/t。

③礦區(qū)最低工業(yè)品位≥2.00 g/t。

2）礦床開采技術條件。

①礦體可開采厚度≥1.0 m。

②夾石剔除厚度≥4.0 m。

③當厚度小于礦體最小可采厚度時，按1.60 m·g/t 值衡量。

6 需要說明的問題

1）各個金屬礦床工業(yè)指標的制定影響因素和側(cè)重點不同，有些礦床工業(yè)指標還需要對一些主要影響因素進行論證和對比。主要包括以下幾個方面：采礦因素，開采方式、開拓運輸方案、采礦方法、開采難度;選礦因素，礦石選礦難度、選礦方法、選礦流程、產(chǎn)品方案等;經(jīng)濟因素，產(chǎn)品方案、產(chǎn)品價格、產(chǎn)品運輸距離、資金（投資）使用方案（貸款方案、自籌方案）等;其他因素，供電方案、供水方案、運輸方案、廠址方案、環(huán)保要求、安全要求等。這些因素均是影響制定工業(yè)指標的主要因素[5]。

2）推薦的工業(yè)指標為該礦床最佳方案指標。此外，在經(jīng)濟允許的情況下，為了礦體的完整性，可適當降低礦床的塊段工業(yè)品位指標。

3）工業(yè)指標應及時調(diào)整。產(chǎn)品價格發(fā)生變化時，應根據(jù)當時經(jīng)濟情況及生產(chǎn)實際情況，對工業(yè)指標進行重新核定。

7 結(jié) 語

以李壩金礦床為例，進行礦床工業(yè)指標的制定，詳細介紹了礦床邊界品位及塊段、礦床最低工業(yè)品位的確定方法，說明了采用地質(zhì)統(tǒng)計學方法比傳統(tǒng)方法（投影法、斷面法等）提供的資源儲量試算方案多。一般情況下采用傳統(tǒng)法提供的指標試算方案不超過3個（每做1個資源儲量估算方案的耗時較長），找到指標最佳方案的可能性較低;而采用地質(zhì)統(tǒng)計學方法，提供的資源儲量試算方案非常多，通過對地質(zhì)資源儲量估算的各個方案進行技術經(jīng)濟評價和對比，能夠找到礦床最佳或最合理的工業(yè)指標方案。因此，采用地質(zhì)統(tǒng)計學方法與技術經(jīng)濟評價相結(jié)合制定礦床工業(yè)指標，是未來制定礦床工業(yè)指標的趨勢。

[參 考 文 獻]

[1] 中華人民共和國自然資源部.礦床工業(yè)指標論證技術要求：DZ/T 0339—2020[S].北京：地質(zhì)出版社，2020.

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