黔北正安红光坝铝土矿床概略技术经济评价

2013-07-10严学英朱成林雷志远朱永红

四川地质学报 2013年2期

李鋆，严学英，朱成林，雷志远，朱永红

（贵州省地矿局106 地质大队，贵州遵义 563000）

位于黔北正安县境内的红光坝铝土矿床，矿体展布面积1.371km2，于1992～1993年由我队进行地质普查（原称凤王槽铝土矿）[1]，2006～2008年详查[2]，完成1：5000 地质填图17km2，探槽1319.02m3（44个）、浅井40.40m（4个）、钻探4981.82m（21个）、初步可溶性试验样1 件等实物工作量。对该矿床范围内，原则上按100～200m 间距进行地表工程揭露和以200m×200m 或400m×200m 的网度布设和施工钻孔，进行远景控制和详查评价。求获（332）＋（333）类铝土矿矿石资源量940.99万t，具中型矿床的远景规模。同时初步查明了伴生镓的含量、赋存状态及分布规律，估算镓金属资源量为493.08t。矿体形态呈层状、似层状产出，厚度变化系数为23.44%～36.89%，属稳定型。研究表明，在矿床南部有希望扩大矿床远景规模，因此红光坝铝土矿已被列入黔北务正道铝土矿整装勘查的主要对象之一。

红光坝铝土矿在普查、详查阶段地勘总投资为1 000万元，铝土矿的单位勘查成本为1.06 元/t 矿石，地质工作投资效果为374.79 倍，说明地质勘查效果良好。本文选用经济计算与综合分析相结合的评价方法，对该矿床进行概略技术经济评价。鉴于详查工作已结束，但开发期不可知，因此经济评价方法采用不计时的“总利润法”，即计算未来矿山全采期的期望总利润作为目标函数[3]，用资金偿还期及静态投资收益率作评价指标[4～6]。其评价模式可供地质同行在评价类似铝土矿时参考。

1 矿床地质特征

1.1 地层构造

红光坝铝土矿产于上石炭统大竹园组的中上部，大竹园组[7～8]，习称含铝岩系，厚2.20～9.99m，自下而上系由粘土岩、铁质或绿泥石粘土岩、致密状、半土状、碎屑状及豆鲕状铝土矿、铝土质粘土岩以及粘土岩组成。南北向的凤王槽向斜与北北东向的大湾背斜组成了矿床的构造骨架，向（背）斜两翼岩层倾角24°～33°，其核部地层由中二叠统茅口组和栖霞组灰岩所组成。断裂构造不发育，小断层对矿层（体）破坏甚微，不影响矿体分布的连续性和完整性。

1.2 矿床类型及规模

根据成矿地质特征和矿床就位机制，将红光坝铝土矿的成因类型划分为古风化壳型异地堆积铝土矿床[9]；工业类型为一水硬铝石型铝土矿床[10]。经详查求获332＋333 类铝土矿石资源量940.99万t，具中型矿床规模，其中332 类资源量301.26万t，占32.02%，333 类资源量639.73万t，占67.98%。主矿体（1号）分布在背斜转折端一带；次要矿体（2号）分布于向斜西翼。矿体长830～2 500m，沿倾向宽400～600m，展布面积0.459～0.912km2,平均倾角24°～33°，平均厚1.91～2.12m，矿体内部结构简单，以单层铝土矿居多、偶见不稳定夹石（铝土岩）为其特征。

1.3 矿石质量及矿石类型

矿床矿体平均厚度为2.04m，矿石平均含Al2O359.17%，SiO2为9.63%，Fe2O3为9.76%，TS为1.11%，A/S为6.14。铝土矿石由23 种矿物组成，其中以一水硬铝石为主，占矿石矿物总量的90%以上，其次以高岭石、水云母、绿泥石、黄铁矿、褐铁矿、赤铁矿及锐钛矿最为常见。矿石自然类型有碎屑状矿石，占资源总量的68%；豆鲕状矿石，占15%；半土状矿石（图片1），占9%；致密状矿石，占8%。矿石工业类型以低铁低硫型铝土矿为主，占资源总量的67%；其次是低铁高硫型铝土矿，占资源总量的20%；高铁低硫型铝土矿少见，仅占资源总量的13%。

1.4 矿石加工技术性能

采集低铁低硫型铝土矿（Al2O3为58.35%、Fe2O3＜10%、TS为0.56%、A/S为6.86）试验样1 件，由中国地质科学院矿产综合利用研究所采用拜尔法作初步可溶性试验。氧化铝相对溶出率97.18%，实际溶出率83.02%，溶出性能良好。铝土矿中含伴生镓0.0025%～0.0087%，平均0.00524%，根据铝土矿初步可溶性实验，在赤泥中Ga（镓）的绝对量占原矿中Ga（镓）的绝对量的12%以下，表明原矿中绝大部分Ga（镓）进入溶液，可回收利用。据此认为，铝土矿中的伴生镓具有可观的综合开发利用前景[11]。

1.5 矿床开采技术条件

矿体产于下志留统韩家店群页岩或上石炭统黄龙组灰岩古侵蚀面之上，相距1.51～7.51m，1号和2号两个矿体均位于当地最低侵蚀基准面之上，地表无大的水体，地下水主要补给来源为大气降水，小断裂构造对矿体的破坏甚微，破碎带富水较弱，含水层富水性中等，据此预测未来矿坑涌水十分有限。就地形切割而言，矿坑一旦发生涌水现象，其涌水量一般不大，易于排放，矿床水文地质条件划属中等偏复杂似更恰当。矿体直接顶板以致密状铝土质粘土岩或粘土岩为主，极少部分为中二叠统梁山组炭质粘土岩或栖霞组石灰岩，其稳固性稍差，坑采时必须支护；矿体底板为绿泥石粘土岩、铁质粘土岩或粘土岩等。鉴于矿体顶底板围岩为节理裂隙不发育、结构较完整的半坚硬岩石，故将其工程地质条件划为中等类型。矿床范围内为典型的台地地形，其面积宽而广，倾角平缓的铝土矿层（体）沿台地边缘分布，为平坑布设、施工与开采提供了极为有利的地形条件。

2 矿床开发的外部条件

2.1 交通运输条件

红光坝铝土矿位于黔北正安县境内，对外交通方便，矿床（区）有公路通往正安县城，里程28km，日有班车相通；正安到遵义市行程150km；该矿床（区）距离特大型的务川县大竹园铝土矿床（区）只有50km，具有地理区位优势。

2.2 供电供水条件

图1 黔北铝土矿资源分布及交通位置图

在正安县境内，目前已建有小型电站44处，总装机容量6077kW，年发电量1 166万kW.h，已全部联网。拟新建的沙矸电站装机容量3.8万kW，乌江及务川洪渡河梯级电站正在开发建设，必将促进乌江电网电能供给的扩大和提升，在不久的将来就能满足矿山开发的需要。未来矿山用水，可引自流经矿床（区）西部边缘的马河支流。该河流一般流量为3.65t/s，尚能满足矿山开采时用水。矿床（区）附近泉点不仅水量丰富，而且水质好，因此生活用水可以就地解决。

2.3 区域内铝土矿资源形势

黔北务正道地区铝土矿是全国47个整装勘查项目之一。截至2012年，在勘查区面积3 251km2的范围内，共发现铝土矿床25处（图1），求获铝土矿资源总量达4.3 亿吨[12]，具有潜在的资源禀赋，同时还具有矿石质量较佳、开采条件较好、水电充足、交通方便和熔剂灰岩配套[13]等优点，为未来黔北铝工业基地—氧化铝厂和电解铝厂的兴建提供了丰富的矿产资源保障。

2.4 配套熔剂灰岩

众所周知，熔剂灰岩是制取氧化铝必不可少的配套资源。需要量与铝土矿石的比例为1∶1，因此在氧化铝厂附近必须探明所需数量的熔剂灰岩供氧化铝厂配用。在务正道地区每个赋矿向斜的轴部，大都分布有质地优良的中二叠统茅口组灰岩和下三叠统夜郎组中部灰岩，所需熔剂灰岩可就近勘查评价与开发利用，满足未来氧化铝厂的配用需要。

3 开采方式和采矿方法

根据矿床矿体产出特征和台地地形特点，对矿山开采构成了极有利于坑采的耦合效应。因此，采用机械化平硐开拓，阶段(中段)开采的采矿方法成为矿山建设的首选方案。选矿方法可在适当破碎的基础上，以人工手选兼用简单工具剥离为主，流程简单。应该强调的是，开采阶段设计必须要有足够的可采矿量作保障，以确保经济效益的获得。

4 技术经济指标的确定

红光坝铝土矿已被规划为黔北铝工业基地的后备资源保障区，本文以氧化铝为产品进行概略技术经济评价，计算出其潜在的经济价值。

4.1 铝土矿可采资源量（Qs）

式中：Q-（332）+（333）类矿石资源量（940.99万吨）；K-采矿境界内可采资源量系数（0.7）；ε-铝土矿采矿回收率（80%）。

4.2 生产1 吨氧化铝所需矿石的折合比（A）

式中：βA-氧化铝产品中Al2O3的平均含量（拜尔法按一级品取值98.6%）；β-铝土矿矿石中Al2O3的平均含量（59.17%）；εA-氧化铝综合回收率（80%）；ρ-矿石贫化率（6%）。根据国内铝工业发展的形势，结合本矿床地质特征和资源量现状及其埋藏条件，未来氧化铝厂生产规模预期值可确定为15万吨·氧化铝/年（F1），约需矿石31.5万吨/年（F2）。矿山服务年限（T）：T=Qs/F2=526.95万吨÷31.5万吨/年=16.7年。

4.3 矿床全采期的期望总利润（I）

式中：P—氧化铝售价：最新国内市场价格为3 800 元/t 氧化铝（税后价）；C—氧化铝生产成本（含采矿、运输、破碎、财务和管理费用、资源税等及拜尔法制取氧化铝的成本），据有关资料为2000 元/吨；C1—矿山单位铝土矿基建投资（500 元/吨）；C2—氧化铝厂投资（4000 元/吨）；T—矿山服务年限（16.7年）；E—地勘投资（含前期普查和详查的总投资1000万元）。

5 经济效益计算

按上述技术经济指标公式及参数计算，其结果为：Qs=526.95（万吨）；A=2.1；I=374791.83（万元）(未扣出贷款利息)。

6 矿床开发经济效果分析

1）投资偿还期（Ta）

式中：R1-矿山基建投资:

R2-氧化铝厂基建投资:

R3-矿山与氧化铝厂的流动资金；R3=（R1+R2）×15%=（15776.95+60102.65）×15%=11381.94（万元）；

2）投资收益率（i）：

7 矿床综合技术经济评价

1）红光坝铝土矿床具有中型矿床规模，矿石可供坑采。同时具有区位优势，交通便利、电力充足、水量丰富及熔剂灰岩配套等优点，表明外部建设条件良好。

2）红光坝铝土矿矿石质量中等，制取氧化铝采用拜尔法可获得最佳经济效益，加之对铝土矿中镓的综合回收利用，增大矿床收益的附加值，未来矿山、氧化铝厂受益非浅。

3）开发红光坝铝土矿床投资效果良好，全采期的期望总利润为374 791.83万元，投资偿还期为3.9年，投资效率为25.64%，高于目前国内氧化铝厂参考基准收益率10%～20%的指标，就整个黔北务正道地区的铝土矿而言，其勘查开发远景尚有一定的扩大空间，可为氧化铝厂提供后备资源补充。

4）红光坝铝土矿床（区）地处经济发展滞后的乡镇山区，劳动力资源充足，矿床开发必将带来可观的经济效益和良好的社会效益。在采矿区内，人口稀少，利于坑采，但要注意矿坑顶板的支护和采空区的回填，以防治地面塌陷或沉降的发生，因此采用坑采一般不会造成严重的环境污染。矿山建设选址需进行可行性研究，对地质灾害、压覆矿产资源情况作出评估；对矿山废渣、工业废料要定点堆放，妥善处理。未雨绸缪，防患于未然。