陕西省某钒钼矿体选冶试验样采样设计浅析
2013-11-04高田
高田
陕西省核工业地质局二一四大队 723200
任何一种矿产的工业利用，都要经过从地质勘查、设计建设到生产等三个阶段。每一阶段都可能需要进行矿石加工选冶性能试验。选冶性试验成果，是矿床评价和选矿厂设计的重要依据。选冶性试验成果的可靠性，取决于矿石样品的代表性。矿样代表性差，不仅会影响矿床评价和选矿厂设计的质量，甚至会使建成的选矿厂不能正常生产，达不到预期的技术经济指标，造成资金的浪费和矿产资源的损失。因此，选冶性试验矿样的采取，必须先制定正确的采样设计方案，并根据有关采样规定、规范的要求进行。
以下笔者就陕西省某钒钼矿体选冶试验样品采样设计，对编制过程中应注意的问题做一浅析。
1 矿体地质概况
该区地层属中上志留统磨坝组（S2-3m），分七个岩性段。
该钒钼矿体赋存于测区中上志留统磨坝组第三岩性段（S2-3m3）中，该岩性段主要分布于矿区中南部，约占工作区面积12%。主要岩性为炭质绢云母石英片岩、方解黑云母石英片岩、黑云母阳起石片岩夹富炭石英岩、硅质灰岩等。岩层东部多为北倾，西部多为南倾，倾角60°～90°，厚度470m。与下伏第二岩性段（S2-3m2）呈整合接触，上覆第四岩性段（S2-3m4）呈断层接触。
该钒钼矿体分布于矿区10～3号剖面之间。地表出露标高800～947m，走向80°～105°，控制走向长度800m，倾向延深290m。地表至815m中段，倾向北，倾角80°～90°；815m中段以下，倾向南，倾角80°～90°；走向呈东西向波状弯曲，似层状。含矿岩性为方解黑云母石英片岩。
该钒钼矿体落实（332+333+3341）资源量见表1-1。
其中钒矿体最大厚度15.80m，矿体平均厚度6.77m，V2O5品位一般在0.877%～1.143%，矿体平均V2O5品位为1.082%。钼矿体最大厚度10.36m，平均厚度2.59m，Mo品位一般在0.06%～0.088%。
该钒钼矿体中钒矿体比钼矿体规模大,单钒矿体资源量占钒矿体总资源量的10.3%,钒钼共生矿体占钒矿体总资源量的89.7%。
2 矿石特征
2.1 矿石的矿物组成
脉石矿物主要有石英，一般为小颗粒，粒度0.02～0.07mm，含量变化20～50%。黑云母呈细小片状，定向排列，地表多变化为绿泥石、有时为阳起石所代替。黑云母含量变化10～30%。方解石都呈结晶颗粒，顺片理，多定向，呈条带状，地表肉眼观察似“眼球”。一般1.5×2mm，地表多风化呈蜂窝状构造，呈斜切或横穿。副矿物有榍石，一般为细小颗粒，呈分散状，最多可达3%～5%。绿帘石和黝廉石，一般为细小颗粒，分布不均，前者为黄色具斑杂状干涉色，后者为一级灰干涉色。炭质为细分散的散点状、尘状，分布在黑云母内或部分方解石内，量少。
矿石中钒钼存在形式较复杂。其中金属矿物主要为：钒云母、钙钒铀矿、钒锌铅矿、硫化钼、三氧化钼、钼酸钙等。黄铁矿，常为小颗粒，有时顺片理呈条带状，分布不均匀。磁黄铁矿分布普遍，黄铜矿中见闪锌矿，呈固熔体分离的乳浊状结构。闪锌矿颗粒比黄铁矿稍大。非金属矿物主要有石英、方解石、绿泥石、阳起石等。
表1-1 钒钼矿体资源量统计表
表4-1 该钒钼矿体不同矿石类型矿样重量分配表
表4-2 该钒钼矿体不同品位区间矿样重量分配表
表4-3 该钒钼矿体设计采样点统计表
2.2 矿石的化学成分
1、矿石中V2O5品位一般在0.877%～1.143%，平均V2O5品位为1.082%；Mo品位一般在0.06%～0.088%，平均品位0.076%。矿化较均匀，但地表由于受淋失作用品位降低，其影响厚度约20m。
2、矿体伴生有益元素有镍、银，其中镍平均品位为0.110%，银平均品位为5.7×10-6，均未达到伴生元素利用标准。
2.3 矿石类型
钒钼矿体中依钒、钼共生情况可分为钒、钼共生类型及单钒类型两种
3 采样设计
3.1 样品代表性要求
选矿试验矿样代表性最根本的要求，就是所采取和配制的矿样与今后矿床开采时送往选矿厂选别的矿石性质基本一致。
应满足如下要求：
①根据不同类型和品级的矿石分别采取；
②不同类型和不同品级的矿样重量比，与矿床内不同类型和不同品级矿石储量的比例基本一致，以确保所采的样品在矿石类型、品级及空间分布等方面具有充分的代表性。
③考虑开采时的贫化可掺入一定量的围岩及夹石，废石混入率按10%～25%确定，使试样的品位略低于勘查区（段）的平均品位。
④矿样主要组分的平均品位、品位波动情况和可供综合回收成分的含量，应与矿床相应范围内的类型和品级矿石的基本情况一致。
⑤从矿体顶底板围岩和夹石中采取的矿岩样种类、成分和比例应与矿床开采时的实际情况基本一致。
3.2 矿样重量要求
选冶实验样需要的矿样重量的确定，主要取决于下述因素：矿石类型和性质，试验类型、规模和深度，选矿方法和工艺流程的复杂程度，试验设备的规格和能力，试验运转时间等。
根据选矿试验要求的试验矿样重量，并考虑装运损失量、加工化验消耗量以及最终配样和缩分要求等因素所需要的富余量进行计算，确定采出矿样的重量。计算公式如下：Q=KD2
式中Q-矿样（具有代表性）最小重量，kg；d-矿样中最大颗粒粒径，mm；
K-矿石性质系数，与矿石的种类、有用矿物含量、嵌布粒度、密度和分布的均匀程度等有关。K值应通过试验方法求得，本次设计K值暂取0.5。
通过计算本次设计所采矿样最小代表重量约为5000kg。
4 采样布设
4.1 采样布设原则
选冶实验样品的采样布设首先要考虑矿石类型、工业品级等差异性对选矿试验和未来矿山开采可能产生的影响，确定采样重量的总体比例；然后考虑不同块段资源储量的代表性，及其所涉及探矿工程中矿石的品位情况，确定具体采样工程位置；在具体工程中，依据矿石类型、工业品级等差异性确定的采样重量，确定具体采样位置和采样重量；依据以往勘查报告中确定的矿石体重，结合采样重量、采样工程规格和采样点样长，初步计算采样规格。
4.2 采样重量分配
1)采样配重要素确定
根据矿石的工业品级、不同矿石类型、主要伴生组分的含量及分布等不同特征，及其对选矿试验可能产生的影响和未来矿山开采的实际情况，确定采样配重要素。
该钒钼矿体采样配重主要考虑矿石类型和矿石品级两种主要因素。
该钒钼矿体矿石类型分为钒钼共生矿体和单钒矿体；矿石品级以V2O5品位为主分为4个品位区间，即：小于0.500%（围岩及夹石）、0.500%～0.877%、0.877%～1.143%、大于1.143%。
2)采样重量分配
依据不同类型矿石和不同品级矿石资源量所占总资源量的比例分配采样重量。
（1）依据钒钼共生矿体和单钒矿体分配采样重量见表4-1。
（2）依据矿石品级分配采样重量见表4-2。
4.3 采样位置确定
1）采样位置确定的原则
①采样工程应分布在矿体的各部位，不能过于集中。沿矿体走向的两端和中部，以及沿倾斜方向的浅部和深部，都应布置采样点，同时也应照顾到主要储量分布地段及首采地段。
表5-1 该钒钼矿体设计各采样点的采样规格及采样重量
②选择采样工程时，应考虑能代表不同矿石类型和工业品级，并照顾到各类型、各工业品级矿石的物质组成和矿石性质等方面的一般特征。
③采样点的数量，应尽可能多些。充分利用已有的勘探工程和采矿工程，选择其中对矿石类型和工业品级揭露最完全的工程点作为采样工程点。
④矿体顶底板围岩采样点应布置在与矿体接触处和开采时围岩崩落厚度的范围内。
⑤在选择采样点时，应考虑施工和运输条件。在不影响矿样代表性的前提下，选择施工及运输条件较好的地点作为采样点。
2）采样点确定
根据确定的采样工程，确定采样工程中采样位置样号见表4-3。
3）设计各采样点的采样重量及采样规格
在采样设计的配样计算和采样施工中，拟定或采出的矿样平均品位与其所代表的矿石的地质平均品位之间，允许有一定的波动范围。通常情况下，对主要有用组分，允许向下波动。
5 配样计算
通过反复增减法进行配样计算，根据矿石类型及不同品位区间初步选定的各采样点及分配的矿样重量，用重量加权法计算全部矿样主要组分V2O5的平均品位，使矿样各采样点重量分配比例满足表4-1、表4-2的要求，其主要组分V2O5的平均品位符合该钒钼矿体平均品位1.082%±0.15。
通过配样计算，各采样点采样重量及采样规格见表5-1。
6 结语
为保证试样的代表性，笔者认为应从以下几点着重考虑：
1）试样的主要化学成分（主要有用组分及伴生有益、有害组分）的品位应与所代表的矿体（矿床）基本一致。试样主要组分的实际品位与采样设计品位之间的允许误差范围应满足相关规范规定。
2）试样的矿石类型、矿物组分、结构构造，有用矿物粒度和嵌布特性应与所代表的矿体（矿床）基本一致。
3）试样的物理化学性质，如矿石的泥化、风化、碎散程度等，应与所代表的矿体（矿床）基本一致。
4）试样中配入的近矿围岩、夹石的组成和性质，以及配入的比例（即废石混入率）应与矿山开发时的实际情况基本一致。
5）采样时，分别采取各类型（矿层）各品级的矿石和近矿围岩夹石，组合混合试样时，各类型（矿层）各品级的矿石重量比例应与所代表的矿体（矿床）中各类型（矿层）、各品级的矿石的储量比例基本一致。
6）采样点数目应根据矿石复杂程度、矿化均匀程度、试验工作深度并考虑施工和运输等具体情况而定。
7）试样的代表性不足或完全不符合要求时应补采或重采样品。
[1]陕西省沉积钒矿地质勘查暂行规定
[2]陕西省XX县XXX地区以钼为主多金属矿普查报告
[3]陕西省XX县XXX地区以钼为主多金属矿补充勘查报告
[4]郭秀平，张洁.矿石加工选冶性能试验样品的采取.河北地质，2009年第1期
[5]地质矿产实验室测试质量管理规范.DZ0130-1～DZ0130-13-94
