基于统计学方法制定金属矿床工业指标的探讨

基于统计学方法制定金属矿床工业指标的探讨

芦大超Summary：金属矿床工业指标的确定直接影响所圈定矿体的形态、采矿方法的选择、采矿损失率和矿石贫化率，间接影响选矿回收率，最终影响开发整个矿床的经济效益。以李坝金矿床为例，介绍了该矿床的边界品位、块段最低工业品位、矿区最低工业品位、最小可采厚度和夹石剔除厚度等工业指标的制定过程，并指出随着企业内部条件和外部环境的变化，工业指标应是一个动态标准，可以修订和优化原有工业指标，应重视和推广应用地质模型的建立，考虑工业指标变化对矿体连续性的影响，采用统计学方法估算资源储量，并根据市场变化实行资源储量和工业指标的动态管理。Key：金属矿床;工业指标;统计学;矿体模型;经济效益;李坝金矿床：TD11P618.51：1001-1277（2020）08-0031-07文献标志码：Adoi：10.11792/hj20200805引言金属矿床工业指标是指在一定时期的技术经济条件下，对矿床质量和开采技术条件方面提出的指标，是圈定矿体、估算资源量的依据，通常包括一般工业指标和论证制定的工业指标[1]。工业指标与矿山企业采、选、冶和加工技术水平有着密切的函数关系，同时又受到资源需求程度和经济政策的制约。工业指标确定的合理性体现在圈定矿体方面，是计算资源储量和确定矿山规模的依据，是正确估算和评价矿床资源储量的标准和基础。工业指标的高低取决于矿床地质构造和矿体特征，国家对矿产资源的方针、政策，以及矿石采、选、冶技术水平。工业指标直接影响所圈定矿体的形态大小、复杂程度、资源储量，而且还影响矿床开采范围、生产规模、采矿方法、选矿工艺、采矿损失率和矿石贫化率等，进而影响矿山生产经营的经济效益[2]，以及矿产资源的回收利用程度和矿山服务年限等。当前国内采用的工业指标，按内容大致可分为两大类：传统指标体系和地质统计学指标体系。采用统计学法制定工业指标，可以形成几十套方案（传统指标体系最多3套方案），从中找出最佳方案，从而制定最佳和最合理的工业指标。随着近年来采、选、冶技术水平的提高，矿产品价格的上涨及开采成本的降低，原有传统工业指标已不能满足提高企业经济效益的要求。笔者根据36年黄金矿山设计经验，结合统计学方法，以李坝金矿床为例，阐述了工业指标的制定过程，为矿山的资源开发及生产提供可靠保障。1主要矿段地质特征李坝金矿床为礼岷金矿带东部的大型金矿床。目前，该矿床共划分为2个矿段：李坝矿段和赵沟矿段。李坝矿段东西长约2880m，南北宽约2200m，面积3.43km2。矿体总体呈110°展布，其分布具有明显的群（带）特征，可划分为2条矿化带。其中，矿段南部以5号矿体为主，发育由许多小矿体组成的矿带，称之为5号矿带;矿段北部以6号矿体为主，发育由许多小矿体组成的矿带，称之为6号矿带。5号矿带西起40勘探线，东至140勘探线，长约1000m，宽约800m，面积约0.80km2，其在空间上总体沿徐家台背斜及核部断裂F12展布，受F12断裂控制，产状和断裂基本一致。6号矿带西起143勘探线，东至64勘探线，东西长约2200m，宽约1500m，面积为2.63km2，其在空间上总体沿马沟背斜及断裂展布，受断裂控制，产状和断裂基本一致，总体走向110°。目前为止，6号矿带共圈出矿体67条，其中规模较大的矿体有18条。赵沟矿段距李坝矿段北约2km，东西长约1200m，南北宽约800m，面积0.96km2。其中，主矿化带宽约100m，总体呈近东西向展布，矿化带部位分布集中，产出空间主要受东西向断裂F29控制，矿体平行产出，其产状与控矿断裂一致。矿体产出位置也是花岗斑岩脉集中分布部位。2矿区资源储量试算2.1试算方法及开采技术指标本次矿床工业指标资源储量试算采用Micromine软件，计算方法为距离反比加权法。根据矿床规模、开采技术条件，以及采矿方法、采矿设备等确定矿床开采技术指标。由于该矿床围岩及夹石破碎，通过与陕西镇安金矿床、广西宏益金矿床（均产出含砷、含碳微细粒金难采、难选矿石）对比，这些矿床的类型较为相似，夹石剔除厚度采用2.0m时很难留住夹石，因此夹石剔除厚度采用4.0m。考虑该矿床开采技术条件差，矿石、围岩、夹石破碎，参考相似矿山，本次工业指标试算采用的开采技术指标为：1）矿石可开采厚度≥1.0m。2）夹石剔除厚度≥4.0m。3）当厚度小于矿体最小可采厚度时，按m·g/t值衡量。2.2数据录入及檢查采用Micromine软件进行矿体边界的圈定和资源储量估算，需要3类基础数据：工程坐标文件、工程测斜文件和样品分析结果。原始数据输入Micromine软件后，经过“针对工程的数据校验”“最大值、最小值检查”和“在三维视图中对勘查工程的数据校验”，在进行地质体及矿体圈定过程中发现错误并及时修正，保证了在数据转抄、转换和导入过程中对错误及时更正。2.3地质解释根据剖面端点坐标、剖面视域范围，由人工按试算工业指标圈定矿体（见图1）。在此基础上，圈定、连接、标注各地质要素（如地层界线、岩体界线、地层或岩体代号、断裂、矿体边界等）。2.4建立线框模型在Micromine软件三维视图环境中调入各剖面圈定的地质体界线、矿体界线，建立三维地质实体或矿体实体（见图2）。2.5方案及结果本次资源储量试算分别采用边界品位0.5g/t、0.8g/t、1.0g/t对矿体进行圈定，分别建立了三维矿体模型，并进行了38个方案的资源储量统计[3]，其中工业指标较佳的15个试算方案的资源储量统计结果见表1。2.6方案对比针对采用边界品位0.5g/t、0.8g/t、1.0g/t圈定矿体完整性进行分析，分别对李坝矿段7勘探线、赵沟矿段87勘探线剖面矿体进行了圈连（见图3、图4）。从图3可以看出：李坝矿段边界品位0.5g/t方案矿体完整性最好，其次是边界品位0.8g/t方案，边界品位1.0g/t方案矿体完整性相对较差，整体表现为矿体变窄，条数变多。从图4可以看出：赵沟矿段边界品位0.5g/t、0.8g/t、1.0g/t方案矿体连续性、完整性相同，只是矿体局部变窄。3预计采用的采、选工艺3.1矿山生产规模、工作制度综合考虑矿山开采技术条件、资源储量、合理服务年限等，确定矿山总生产能力为135万t/a（4500t/d）。其中，李坝矿段75万t/a（2500t/d），赵沟矿段60万t/a（2000t/d）。3.2采矿工艺及方法该矿床出露地表的氧化矿体已经基本开采完毕。地表出现很多露天采坑，矿区山体坡度较陡，已不适合露天开采。因此，推荐矿床开采方式为地下开采。依据矿体形态、赋存特征、围岩性质、工程地质、水文地质等条件，确定开拓系统为平硐+竖井。根据矿体赋存特征及开采技术条件，由于围岩不稳定，推荐厚度大于4m的矿体采用分段崩落充填采矿法进行开采，厚度小于4m的矿体采用分层崩落充填采矿法进行开采。3.3选矿工艺根据选矿试验，该矿床矿石加工技术性能属难选冶矿石，常规的选矿方法对有价元素回收率低，而推荐的选矿工艺流程中对烟气（含有砷、硫）未处理，直接外排会对当地空气造成严重污染。因此，烟气需要进行环保处理后外排。选矿流程：原矿→磨矿→浮选→精矿二段焙烧→再磨→氰化炭吸附→解吸电解→冶炼→获得合质金;精矿焙烧后的烟气→收尘→收砷→制酸。4工业指标试算方案比较4.1矿山建设投资根据矿山建设条件及生产工艺，按4500t/d（135万t/a）规模建设，估算基本建设投资为90000万元，投资包括李坝矿段及赵沟矿段采矿、选矿厂、冶炼厂、氰化厂、尾矿库、征地、水、电等附属设施投资，流动资金10000万元。项目总投资100000万元。4.2成本及费用根据矿山生产技术条件，结合矿山实际生产成本，估算成本及费用见表2。4.3产品价格考虑市场趋势及充分回收资源，按近年价格制定工业指标，其产品按350元/g进行经济评价。4.4试算方案对比根据矿山拟定的建设规模，以及采、选、冶生产工艺、技术参数、生产成本、产品价格等指标，为了获得最佳工业指标方案，对各方案进行经济比较，通过寻找最佳经济效益，进而确定最佳工业指标。本次工业指标对38个方案中的36个方案进行了综合技术经济比较，并从边界品位0.5g/t、0.8g/t、1.0g/t3个方案分别提取了3个最好方案进行技术经济对比，结果见表3。方案对比结果显示，方案8经济效益最佳，其利润及财务净现值均高于其他方案，其次为方案7、方案9。4.5最低工业品位校核为了更准确地制定矿床工业指标，采用技术经济法对该矿床试算的工业指标进行校核。主要确定合理的矿床边界品位，以及盈亏平衡时的地质资源块段品位和可回收投资的矿床最低工业品位。4.5.1边界品位的确定1）边界品位范围。对于矿床边界品位范围，本次工业指标的制定对李坝矿段0～3.0g/t的2408件样品及赵沟矿段0～3.0g/t的592件样品进行了统计2）边界品位。除按上述方法确定边界品位范围外，还应按抛弃尾矿品位的2～3倍，并参考开采技术条件来最终确定。该矿在选矿试验中，其尾矿抛弃的金品位为0.397g/t。但是，由于选矿试验中的入选金品位（4.02g/t）高于该矿床平均品位，代表性不强。该矿床平均金品位约3.0g/t，按矿石贫化率为20%计算，入选金品位2.4g/t，其抛弃的尾矿品位应为0.24～0.25g/t。因此，本矿床的边界品位范围为0.5～1.0g/t，但考虑矿床开采的矿石贫化率较高（绝大部分为20%），以及选矿难度较大，回收率不高，因此取矿床边界品位范围的上限，本矿床工业指标边界品位确定为≥1.0g/t。4.5.2盈亏平衡品位为了确定块段品位能否盈亏平衡或盈利，采用技術经济的价格法来校核块段的最低工业品位[4]，其块段的最低工业品位按式（1）计算：a块≥C（1-γ）αρ（1-A）（1）式中：a块为块段最低工业品位（g/t）;C为矿石分摊全部成本，取339.29元/t;A为资源税（万元），为销售额的3%;γ为平均矿石贫化率，为20%;α为综合回收率，取78.59%;ρ为产品价格，取350元/g。经计算，块段盈亏平衡品位为1.60g/t。计算出的块段盈亏平衡品位与表3中的最佳经济效益方案的块段品位值基本吻合。如果不吻合，根据工业指标方案对比最佳方案、矿体连续性及矿体赋存状态，可以适当调整块段最低工业品位指标。4.5.3最低工业品位为了保证该矿的盈利能力，并能够对投资进行返本付息，需要确定最低工业品位，以达到建设项目投资能够全部回收的目的。因此，建议采用技术经济价格法来确定最低工业品位，确保矿区投资得到有效回收。最低工业品位计算公式如下：式中：a为单工程最低工业品位（g/t）;F为分摊建设投资，取83.33元/t（分摊建设投资按8年还完计算）。经计算，最低工业品位达到2.00g/t及以上，就能全部收回建设投资。5最终推荐的工业指标依据矿体特征、围岩特性、工程地质、水文地质条件及矿体规模等，并通过以上各工业指标方案的技术经济指标对比及校核，确定该矿床采用地下开采，推荐李坝矿段、赵沟矿段工业指标如下：1）矿石质量条件。①边界品位≥1.00g/t。②块段最低工业品位≥1.60g/t。③矿区最低工业品位≥2.00g/t。2）矿床开采技术条件。①矿体可开采厚度≥1.0m。②夹石剔除厚度≥4.0m。③当厚度小于矿体最小可采厚度时，按1.60m·g/t值衡量。6需要说明的问题1）各个金属矿床工业指标的制定影响因素和侧重点不同，有些矿床工业指标还需要对一些主要影响因素进行论证和对比。主要包括以下几个方面：采矿因素，开采方式、开拓运输方案、采矿方法、开采难度;选矿因素，矿石选矿难度、选矿方法、选矿流程、产品方案等;经济因素，产品方案、产品价格、产品运输距离、资金（投资）使用方案（贷款方案、自筹方案）等;其他因素，供电方案、供水方案、运输方案、厂址方案、环保要求、安全要求等。这些因素均是影响制定工业指标的主要因素[5]。2）推荐的工业指标为该矿床最佳方案指标。此外，在经济允许的情况下，为了矿体的完整性，可适当降低矿床的块段工业品位指标。3）工业指标应及时调整。产品价格发生变化时，应根据当时经济情况及生产实际情况，对工业指标进行重新核定。7结语以李坝金矿床为例，进行矿床工业指标的制定，详细介绍了矿床边界品位及块段、矿床最低工业品位的确定方法，说明了采用地质统计学方法比传统方法（投影法、断面法等）提供的资源储量试算方案多。一般情况下采用传统法提供的指标试算方案不超过3个（每做1个资源储量估算方案的耗时较长），找到指标最佳方案的可能性较低;而采用地质统计学方法，提供的资源储量试算方案非常多，通过对地质资源储量估算的各个方案进行技术经济评价和对比，能够找到矿床最佳或最合理的工业指标方案。因此，采用地质统计学方法与技术经济评价相结合制定矿床工业指标，是未来制定矿床工业指标的趋势。[参考文献][1]中华人民共和国自然资源部.矿床工业指标论证技术要求