创新的低品位资源开发技术在紫金山矿的应用

邹 凯

(紫金矿冶设计研究院， 福建上杭县 364200)

创新的低品位资源开发技术在紫金山矿的应用

邹 凯

(紫金矿冶设计研究院， 福建上杭县 364200)

紫金山金矿矿床属次火山热液金属硫化物次生富集的成矿类型，矿量达几亿吨，其中可供开发利用的资源占63.1%，属于含金0.2～0.5 g/t的低品位矿。矿山十分重视运用创新技术对低品位资源的开发与利用，而且获得了先进的生产技术指标和显著的规模经济效益。介绍了矿床赋存的基本特点;阐述了应用综合技术方法对低品位资源开发利用所取得的创新成果和经验。通过研究建立低品位资源开发经济模型和资源评估软件系统以及强化对矿石质量的严格管理，确保了矿床资源的合理开发与利用，使矿山取得了低成本、规模化开采的显著经济效益，推动了矿山的持续发展。

紫金山金矿;低品位资源;开发利用;创新技术

0 前言

紫金矿业集团所属的紫金山金铜矿床，是1980年代探明的特大型有色金属矿床之一，其中金含量在0.2 g/t以上的低品位矿石资源就有几亿吨，约占可利用的金资源的63.1%。紫金矿业集团从1993年开始，为了充分开发利用低品位金矿资源，组织了大量的技术力量，开展由地质、采矿、选矿和环保等多专业配合的技术攻关研究，并取得了低品位资源开采利用的国内领先、世界先进的成果。矿山经过艰苦创业、滚动发展，已成为国内单体矿山保有可利用储量最大、采选规模最大、产金量最大、入选矿石品位最低、吨矿处理成本最低、经济效益最好的中国第一大黄金矿山。现在，紫金山矿田被列为2011年国家首批40家资源节约与综合利用示范基地。

1 金矿资源概述

紫金山金矿床属燕山晚期中酸性斑岩成矿系列的一部分。金矿体产于潜水面以上的氧化带中，是原生含金铜的硫化物氧化次生富集的产物，其平面及剖面上都呈右行侧列分布，矿头埋深一般在50～80 m左右。矿区西北矿段已探明的金矿体有0，1，2，3等4个。其中主采的1号矿化带展布于15～12勘探线之间，富集在8～11线，长600 m、宽300～400 m，走向 320°，倾向北东，倾角 40°～50°。矿山的资源量高达几亿吨，金金属量超百吨，是一个特大型低品位金矿床。

矿物成分比较简单，其中微晶蚀变石英含量大于90%，地开石及其它粘土矿物占3%，金属矿物(褐铁矿等)为3%～5%，还有少量氧化残余的硫化物(2%～4%)。

在设计开发利用的矿产资源中，金品位为0.2 g/t以上的资源量占到63.1%。矿体具有典型的面状矿化特征，矿石品位在其中心及裂隙交汇部位处较高，随矿体赋存标高不同，呈现明显跳跃式变化的基本规律。一般情况下，矿石的品位变化系数为63%～107%，高低相差5～20倍，最高可达20余倍。矿石的工业类型为单一次生氧化金矿石，具有易选冶的显著特点。

2 低品位资源的勘探与评价

矿山在发展中，针对勘探程度偏低等问题，大力开展了成矿机理和规律特征的研究，并实施与生产探矿资料结合的分析方法，获得了对矿床资源的新认识和技术成果，从而为矿产的资源查定控制与开采利用提供了重要依据。

2.1 资源开发利用的地质技术

2.1.1 矿床特征与成矿规律研究

通过成矿理论研究，更加明确了矿区内主要矿体的赋存部位与相关因素的关系，纠正了认为紫金山金矿体垂直剖面上出现的上金下铜现象，主要不是原生矿化分带，而是氧化分带的看法，确定了金的后期矿化作用与火山热液期后的火山热泉有重要关系，从而有效地指导了地质工程实施以及露、坑开采的生产技术工作。矿山通过井巷、硐室及钻孔等工程手段，保证了探矿工程40 m×40 m的网度，符合了正规勘探的Ⅱ类和Ⅲ类要求，使可控制矿体储量达到总储量的80%以上，同时纠正了认为970 m标高以上范围无矿体的看法，深化了对矿体资源规律与前景的认识。

2.1.2 勘探增储夯实资源基础

矿山自20世纪开始，耗资几千万元，投入工程量近3万余米，钻探数千米，并广泛采集矿样8000余个，全面开展了低品位矿提金试验及矿岩磨片分析，为充分开发利用低品位资源提供了技术依据。

编制完成的《西北矿段金矿勘探报告》和《金铜矿床西北矿段勘探补充及储量计算报告》，顺利通过了专家评审，后经国土资源部核准认定，紫金山金矿床属特大型金矿床，探明可提供利用的金金属储量超过百吨，平均品位1.238 g/t左右，与原先的详查结果相比增储24倍。这一研究与勘探成果，获得国家经贸委黄金科技进步特等奖。

2.2 低品位资源的评价技术

2.2.1 编制低品位资源的评价系统软件

在低品位资源的开发利用中，紧密结合矿山生产经营成本实际，运用经济地质理论，研制开发了与国际接轨的IDS储量计算与评价软件系统。

IDS储量计算系统基本原理特点是不同于传统方法，它把矿体中各部位的平均品位看成是空间位置的函数，按如下要求进行计算:

(1)将储量计算范围划分为大小一致的地段;

(2)对每块地段的平均品位进行估值，依据可利用地段品位影响范围内的样品来估算块段品位;

(3)计算大于等于不同边界品位的块段储量之和，即为总储量，并根据不同的入选品位及储量，形成品位－吨位图。

实践表明，软件的应用对矿山资源的评价和开采指导作用是十分明显的。当采用大规模露采边界品位为0.5 g/t指标圈定矿体时，原来的矿化描述为带状矿化带现象变得模糊，取而代之的是个矿化以强硅化为中心的一个垂向构造控制带。矿山台阶高度12 m，严格与IDS资源评价软件系统的块段保持一致;生产中以炮孔岩粉样品作为二次圈定矿体的依据，效果良好。多年来的统计结果表明，储量随生产而不断变化的情况基本符合矿山实际，资源开发呈现稳定态势，数字化系统把紫金山低品位金矿资源动态管理技术提高到一个创新的水平。

2.2.2 建立资源开发评价的经济模式

矿山为适应低品位资源开发利用的新形势要求，运用市场化经济规律和技术经济法则，运用黄金价格市场的杠杆调节作用，建立起了切实的经济模式，指导了低品位资源的开发利用，并创造了好效益。

(1)遵循经济法则更新矿床工业指标。在市场经济条件下，低品位资源的开采存在激烈竞争的实际问题，传统的计划经济时期规定的矿床工业指标已落后于矿业发展要求，更不是评价矿床资源开发利用的唯一依据，只有应用生产技术经济与市场价格结合的体系指标来规范采矿计划，才能使矿山赢得主动，达到对低品位资源利用的最大化、成本最低化和经济效益显著化的目标。随着生产技术的提高和成本的降低，矿山对计划经济年代规定的边界品位进行了合理修正，把最初的边界品位由1 g/t调整到0.5 g/t，然后又再降到0.2 g/t的现行生产计划指标。这样以来，矿山相对增加了数千万吨的低品位资源利用量，既利于延长矿山寿命，又促进了矿山的持续发展。

(2)最低矿石工业品位确定。从矿山生产经营角度上说，保持生产盈亏平衡应该是最基本的要求。根据这一原则，通过合理的计算确定，用成本价格法确定矿床最低工业品位，有利于提高矿山的生产技术经济水平，获得更好的经济效益。矿山运用如下公式计算，确定最低工业品位:

式中:α——最低工业品位，%;

β——精矿品位，%;

C——原矿综合成本，包括采、剥、选、运成本、管理费及资源税等;

D——单位精矿价格，元/t;

K——选冶综合回收率，%;

ρ——采矿贫化率。

根据矿山情况，运用上式计算出生产矿石的最低工业品位，然后再结合资源控制要求，并按尾矿品位的实际指标，最终确定紫金山金矿最低工业品位指标为≥0.2 g/t。多年来，矿山依据成本控制法并结合实际，取得了资源开发规模化效益和经验，推动了矿山的跨越式发展。目前，矿山生产能力为10万t/d左右，最低入选品位为0.2 g/t，年利润数亿元，使低品位金矿资源的开发利用与保护控制技术达到了国际领先水平。

(3)从废石中回收低品位资源的技术。矿山一年的剥离总量在3000万m3左右，如能从中回收部分含金废石，效益是可想而知的。通过对具有围岩矿化程度高，矿岩含量＞0.2 g/t和全岩矿化的矿床特性研究，并调查分析了依据穿孔岩粉样单一因素界定排弃废石量的不科学性后，总结出了“挑块品位分级法”，使废石中的低品位资源得到了较为合理的回收。“挑块品位分级法”操作简单，只要运用露采生产中铲装作业的小铲斗反向挖掘机，对矿岩的大小块进行挑块分装，就可在剥离排土的过程中实现从废石中进行低品位资源的回收。保守估计，矿山在多年的实际工作中，每年能从废石中回收100万t以上的低品位矿石量，创收数百万元的经济效益。

3 低品位矿床资源开采与管理技术

3.1 资源的规模效益开采

矿山的生产方式经过了资本与技术积累的早期阶段，并从那时起就决策了因地制宜、总体规划、分步实施、滚动发展的远景规划。本世纪初，紫金山矿的开采方式从地采顺利转型为露天开采，充分利用露天作业所具有的可运用高效采掘、运输设备，劳动生产效率高，生产成本较低和劳动条件较好等显著优势，获得了对低品位金资源开采的显著规模经济效益。现在，露天开采的生产能力可达10万t/d以上，超过转型前生产能力的20倍，年利润超过10亿元。

3.2 陡帮开采技术应用

露采生产的前期，为了减少剥离费用，严格控制低品位资源开发成本，并通过理论探索和生产技术实践，不断取得经验，紧密结合具体的开采条件，正确选择了生产单组合台阶数3～5个;工作平台宽35～60 m;安全平台宽15 m，台阶坡面角75°，工作帮坡角为31°等有效而合理的技术要素，使陡帮开采技术应用的水平不断提高，从而加快了由地采向露天开采转型过渡的顺利衔接，促进了规模生产能力的形成。

实践认为，通过陡帮开采工艺，也就是露天采场剥岩段陡工作帮作业，避开剥岩高峰，均衡生产剥采比，从而提高了矿山的效益，保证了采矿场的生产能力，矿山生产量得到了不断攀升，有效地加快了低品位金资源开发利用的进程。矿山应用此技术，减少表土剥离量超过3000万m3，少支出财务费用数千万元。

3.3 优化境界，回采贫矿资源

在保稳定求发展的思想理念指导下，矿山生产中，多次对露采的境界设计进行优化，扩采了大量的贫矿资源，使低品位金矿资源的开发利用更加合理，达到可持续发展的战略要求。仅2002年的露采设计方案中，把地质详查报告中Ⅰ—2号矿化带的NE边缘矿体纳入境界内，就比矿业公司的早期方案新增了(0.7 g/t以上的品位)矿石量1272.4×104t，金金属量13335.37 kg;比设计院方案增加矿石量2806.41×104t，金金属量 28155.14 kg，取得了低品位资源开发利用的明显效果。

3.4 严格的矿岩管理技术

矿山在生产中，针对低品位矿体在生产平台上的分布特点，编制了一套严格的矿岩管理技术操作办法，控制了矿石在铲装运排工艺过程中的贫化损失，提高了资源回收利用效率。通过对施工作业的矿岩分采分爆、分装分运、爆堆矿量校核、待排岩土淘洗抽查等多种办法和技术，达到了对矿岩质量合格的严格规定。同时，对露采生产中外包工程队的施工要求，实行了矿岩警戒区限的量化规定，并体现奖罚分明的制度约束力。通过这些综合的技术管理措施，保证了外排废石的品位 ＜0.2 g/t的标准规定。

3.5 市场化运作模式的露采工程建设

在露天开采的生产中，引进了市场化竞争的运营机制，保证了生产过程的良性循环。矿山将采矿工程外包，不仅节约了大量的设备投入和资金筹备，而且实现了对低品位资源开采的规模效益。各工程承包公司具有大量的工程设备及专业队伍和管理技术优势，能根据矿山生产的需要，灵活进行计划性调节，解决生产中陡帮开采管理要求相对较高的困难和问题，保证了设备能力的充分发挥，体现其在露采规模化生产中的有效作用。

在低品位金资源的开发利用中，矿山还应用了诸如采空区处理和防塌陷等多种技术，确保了生产作业的安全与持续，为取得露天开采的显著规模效益提供了技术保障。

4 结论

紫金山矿在低品位金矿资源的开发利用中，实施了科学兴矿战略，采用有效的综合创新技术和新工艺，使品位控制、生产成本、规模效益等各种技术指标达到了世界先进水平。为完成矿业集团所赋予的“新一轮创业”任务，必须进一步加强科技创新、体制创新和管理创新，不断强化先进技术的应用，在矿业的开发中取得新突破、新成绩，全面促进低品位金矿资源的开发利用技术的提升，为矿业的发展做出新贡献。

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2011－06－13)

邹 凯(1941－)，男，江西信丰人，教授级高工，享受国务院特殊津贴，长期从事采矿和矿山地压控制技术的科研工作。