对丹江口市银洞山超贫(钛)磁铁矿床工业指标的建议

徐立中，王小敏，黄家凯，唐 卓，黄桂珍，杨树暄

(湖北省地质调查院，湖北武汉 430034)

对丹江口市银洞山超贫(钛)磁铁矿床工业指标的建议

徐立中，王小敏，黄家凯，唐 卓，黄桂珍，杨树暄

(湖北省地质调查院，湖北武汉 430034)

通过经营数据分析与论证，提出湖北银洞山铁矿床工业指标，供同类矿床勘查和资源开发利用评价时参考。

岩浆晚期分异;超贫铁矿;钛磁铁矿;工业指标;建议

0 引言

银洞山铁矿经多年勘查和开采实践结果证明，该矿床是一个矿体埋藏浅、易采、易选、生产成本较低、矿床规模较大(＞7亿t)的基性—超基性岩浆晚期分异型超贫(TFe 10% ～20%)(钛)磁铁矿床［1］。矿石品位虽低，但易采、选冶性能好，生产成本低，是一个具有较大潜在经济价值的铁矿床。与银洞山铁矿类似的铁矿在鄂西北地区分布面积较广，矿床(点)多，资源潜力巨大。

由于目前国内对该类型铁矿床的工程控制程度、矿石质量要求等尚无正式规范，据此，笔者根据选矿试验和矿山多年经营数据，结合矿床特点，考虑技术上可行和经济上合算，本着充分利用铁矿资源和保护环境的原则，同时借鉴辽西地区和河北承德的开发经验，特拟定本矿床工业指标，供地质勘查和资源开发利用评价参考。

1 矿床特征

1.1 矿体特征

该区辉石岩体系由岩浆在深部分异演化后多次侵入而成，是(钛)磁铁矿化的成矿母岩。岩体呈北西向展布，长5 600 m，宽 150 ～2 080 m，总面积 7.6 km2。按全铁14%，二氧化钛＞5%可圈出7个矿体。矿体长300～1 380 m，宽30 ～680 m;平均品位 TFe 14.94%，品位(TFe)变化系数1.93%;TiO25.53%。矿体铅直厚度39.88 ～258.06 m，厚度变化系数45.53%。矿体品位变化均匀，但厚度变化较大。

矿体形态规整，在横剖面上呈半圆形，底部近似锅底，在纵剖面上底部呈一不对称的锅底形。

1.2 矿石特征

1.2.1 矿物组分

矿石为钛磁铁矿辉石岩，灰绿—深灰绿色，海绵陨铁结构，稀疏浸染状构造。

矿石中主要矿石矿物为钛磁铁矿、钛铁矿及白钛石，少量褐铁矿、赤铁矿;主要脉石矿物为辉石，次为普通角闪石、透闪石、阳起石、绿泥石、蛇纹石、方解石、白云石、黄铁矿，少量斜长石、黑云母、绿帘石、榍石、金红石、尖晶石、黄铜矿、斑铜矿等。主要矿物钛磁铁矿含量在14% ～15.31%之间，钛铁矿3.52% ～4.00%，白钛石1% ～1.21%，黄铁矿0.0% ～0.2%，脉石占80%(体积比)。矿石化学成分见表1。

表1 矿石化学成分一览表Table 1 Chemical composition of ore

1.2.2 主要矿物嵌布特征

钛磁铁矿 主要为固溶体分解形成的磁铁矿—钛铁矿微细连晶体，在不同物理条件下形成格状、网状、板状结构，主晶为磁铁矿，客晶为钛铁矿，多为半自形—他形晶粒状，粒度不均，粒径一般为0.1～1.00 mm，最大者可达2～4 mm，尚有少量粒状磁铁矿，具半自形—它形晶粒状，粒径0.03～0.07 mm。

钛铁矿 为本区主要的钛矿物，与钛磁铁矿镶嵌产出或呈连晶体共生在一起，呈稀疏浸染状分布于矿石中。以粒状、格状、板状、网脉状等四种基本形状产出，以粒状钛铁矿为主，含量占70%，多数为中粒状，粒径0.1～1.0 mm，格状、板状及网脉状的钛铁矿占30%，粒径0.01 ～0.07 mm。

白钛石 为本区另一种主要含钛矿物。以隐晶质或细微晶质的榍石为主的集合体，主要为钛铁矿，钛磁铁矿蚀变而成。粒径部分在0.1 mm以下，部分在0.2 ～0.06 mm 之间。

硫化物 主要为黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿，矿石中含量甚少，以细小的星点状晶粒产出，粒径0.01～0.02 mm。

单斜辉石 自形—半自形晶粒状，常被阳起石、透闪石、黑云母、绿泥石、蛇纹石等交代，并明显地受钛磁铁矿，钛铁矿的熔蚀。粒径1 mm左右，含量占80%。

前三种主要的铁钛矿物中，钛磁铁矿、钛铁矿为自辉石结晶之后同时自岩浆中晶出的产物，白钛石为钛磁铁矿、钛铁矿蚀变后的产物，三者往往共生在一起。

1.2.3 主要有用组分的含量、赋存状态及变化规律

铁 以单矿物的形式出现，主要的含铁矿物为钛磁铁矿，少量赤铁矿、褐铁矿、碳酸铁。本区纯钛磁铁矿含量约为68%。

辉石岩中钛磁铁矿分布较均匀，全铁品位变化系数为1.93%。

根据磁性铁系统组合分析资料统计计算，mFe与TFe相关系数为0.9。

总体上讲，矿体磁性铁含量平均6.98%。深部磁性铁的含量高于地表。详见表2。

表2 Ⅰ号矿体磁铁矿含量及占有率统计表Table 2 Statistical table of magnetite content and occupation rate

钛 钛主要以单矿物形式(钛铁矿、白钛石)赋存在矿石中，其次钛磁铁矿及脉石矿物含部分钛(表3)。

TiO2含量变化不大，一般含量在4.5%以上，平均含量5.53%。

表3 钛物相分析结果表Table 3 Results table of titanium phase analysis 单位:%

1.2.4 主要有害组分的含量、赋存状态及其变化

矿石中主要有害组分为S、P。

硫 主要以硫化物的形式存在，主要矿物为黄铁矿，黄铜矿等。硫含量变化在0.008% ～2.74%之间，平均含量0.271%。

磷 主要以磷灰石出现，磷含量变化在0.032% ～0.497%之间，平均 0.161%。

虽然矿石中两种有害元素含量均高于允许含量(S≤0.15%、P≤0.15%)，但精矿中硫、磷含量均很低，其中S含量仅0.01%，P含量仅0.011%，均在允许含量之内。

1.2.5 矿石类型划分

矿石自然类型，按组成矿石的主要矿物划分为“钛磁铁矿石”。

矿石的工业类型，根据《铁、锰、铬矿地质勘查规范》(DZ/T0200－2002)中标准属“需选铁矿石”。依据mFe对TFe的占有率(表2)，划分为“弱磁性铁矿石”。

根据试验分析结果，按铁精矿(MgO+CaO)/(SiO2+Al2O3)比值划分，分别为0.42 和 0.79，为酸性或半自熔性矿石。

2 矿石加工选冶性能

经武钢矿山研究所选矿试验结果，原矿 TFe 15.96%，采用“粗磨抛尾后，粗精矿细磨选铁加振击细筛，再磨工艺流程”，获得TFe 57.71%的铁精矿，回收率63.57%。目前区内有同类矿山四个，采用两段磨矿、两段磁选(弱磁)选矿工艺流程，生产经营状况良好。由此可以看出，银洞山超贫磁铁矿选别条件好，工艺成熟，无技术难题障碍。

3 矿床开采技术条件简述

银洞山含铁辉石岩中矿体宽度及厚度均较大，部分矿石直接裸露地表，适宜露天开采。矿体围岩均为含矿母岩―含钛磁铁矿辉石岩，其结构构造、矿物成分与矿石基本一致。拟采矿体均处于当地侵蚀基准面以上，地形有利于自然排水。矿床充水主要含水层富水性差，地下水补给条件不好。矿区地形地貌条件简单，地层岩性单一，地质构造简单，岩体结构以块状结构和层状结构为主，岩石稳定性相对较好，不易发生矿山型地质灾害。矿区附近无污染源，地表水、地下水水质良好，矿岩和废岩不易分解出有害组分，矿区地质环境质量良好。矿区水文地质属简单类型、工程地质条件和环境地质条件属中等类型。矿山开采的不良工程地质现象为局部崩塌、落石，但规模小，对矿床开采影响较小。

综合矿区水文地质、工程地质和环境地质条件，确定矿床开采技术条件属中等矿床(Ⅱ)。

4 工业指标的确定

4.1 工业指标确定的原则［2］

(1)根据国家与地方对铁矿的急需。

(2)结合矿床特点，最大限度地保护和充分利用矿产资源。

(3)保证矿体圈定的合理性和完整性，以利于矿产开发和提高资源利用率。

(4)保证矿山开采技术上可行和经济上合理，提高经济效益。

(5)利于资源综合研究、综合评价及综合利用。

4.2 工业指标确定的依据

(1)根据北京中宝信资产评估有限公司和长沙有色冶金设计研究院，提供的《湖北省丹江口银洞山铁矿评估报告》(2006年)和《湖北省丹江口市银洞山矿区银洞山矿段钛磁铁矿资源开发利用方案》(2006年)。

(2)参考国内河北和辽宁同类矿床开采实践数据。

4.3 工业指标确定的方法

根据银洞山矿床的具体情况，此次工业指标的确定方法是以方案法为主，辅以价格法、概率统计法，对该矿床的工业指标进行分析论证。

4.3.1 价格法

价格法是根据从矿石中精选1 t铁精矿的生产成本不得超过铁精矿产品的市场价的原则，来计算确定矿床的最低工业品位。其计算如下:

式中:a低——最低工业品位(%);βx——铁精矿产品的品位 57.71%;Cx——处理1 t矿石的采、选、冶综合生产成本61.06元/t;Px——选精矿市场售价420元/t(2009 年);εx——选精矿回收率 63.57%;r——采矿贫化率1.68%(围岩混入率5%，围岩 TFe 10%);rx——选精矿产率 17.58%。

上述计算结果获得最低工业品位为13.42%，以最低工业品位值为准，从样品品位与样品数量间的相依关系图中(图1)，当面积 S1=S3时，边界品位可＜10.00%，实际矿区单样最低品位大于此值，另据类比法，要求边界品位大于或等于尾矿品位的1.5～2倍，本区尾矿品位在5% ±，故边界品位取值10.00%，最低工业品位取14.00%。当市场价格降低100元/t精矿时，最低工业品位需要提高4%左右(取17%)，若市场价格上涨100元/t精矿时，最低工业品位可降低2.5%左右(取11%)。

4.3.2 概率统计法

取4-11线矿段内铁品位10.14% ～18.21%之间的全部样品共673个。根据统计学原理，当已确定最低工业品位指标，求边界品位值，其可靠程度是较高的。下列求法是在已确定最低工业品位指标为14.00%的情况下，来求边界品位值，其步骤:

(1)将铁品位在10.14% ～18.21%的全部样品673个，按1.00%为基本间距划分出9个样品区间，求出各区间样品的累计数及累计频率(表4)。

表4 样品数及频率统计表Table 4 Statistical table of number of samples and frequency

(2)以样品品位为纵坐标，累计样品数为横坐标，用MAPGIS在作一直角坐标系。根据各区间样品的累计数，对应各区间样品的品位中值求出9个点，将这9个点园滑地连接起来，即组成“样品品位与样品数量的相关关系图”(图1)。

(3)以最低工业品位14.00%作一条平行于X轴的直线与所作曲线交于一点，以该点为基点试求最低工业品位值，使得面积S1=S3相应坐标的Y值即为所求的边界品位值。

(4)由图1可知，当面积S1=S3时，边界品位值可＜10%，这不符合实际，又根据本区尾矿品位、国内同类矿床生产经验和本矿山实际情况，故取10.00%为最低工业品位14.00%的前提下相对应的矿床边界品位值。

图1 样品品位与样品数量相关关系图Fig.1 Correlations between the grade and the number of the samples

4.3.3 方案法

方案法根据价格法(从矿石中精选1 t铁精矿的生产成本不得超过铁精矿产品的市场售价原则)计算结果所取得的最低工业品位值(13.42%)为依据，取最低工业品位值14.00%(此值＞13.42%)作为一方案的最低工业品位值，以14.00%为准用概率统计法求得相对应的边界品位值可＜10.00%，结合实际情况，取10.00%为一方案的边界品位值;在获得一方案边界品位和最低工业品位值二项品位指标的基础上，根据本矿床特点，结合国内同类矿床工业指标拟出二方案的二项品位指标(边界品位:12%;最低工业品位:15%);将原矿床工业指标(矿权人自定)作为第三方案(边界品位:13%;最低工业品位:14%)。并根据这三个方案的指标分别进行矿体圈定和储量估算，以及各项技术经济指标的比较(表5)。

5 工业指标建议

本矿床工业指标建议以方案法为主，价格法和概率统计法从不同角度为方案法提供工业指标依据和可信度。笔者根据价格法、概率统计法所求得的最低工业品位值(14.00%)、边界品位值(10.00%)和武钢矿山研究所选矿矿样矿石品位值(15.68%)为依据，拟定出一方案的二项品位指标(边界品位:10%;最低工业品位:14%)，再根据矿床地质特点和国内同类矿山生产情况拟出二方案(边界品位:12%;最低工业品位:15%)、三方案(边界品位:13%;最低工业品位:14%)，经各方案对比结果，归纳出下述特点。

一方案 ①圈定矿体形态完整、无夹石，便于开发利用;②矿段平均品位14.44%(此值小于试验样原矿品位15.68%);③资源利用率高(100%)，达到充分利用矿产资源的目的(比一、三方案增加2 614～705千t矿石量);④剥采比小，单位矿石采选成本低、服务年限长;⑤经济效益估较二、三方案差;⑥扩大矿床、矿区规模，使资源得到最大限度的利用。

二方案 ①矿体形态完整性比其它方案稍差，局部出现夹石体，开采难度均大于一、三方案;②资源利用率比其它方案减少5%～7%，减少铁矿石量1 909～2 614千t;③单位矿石的采选成本比其它方案稍有提高，服务年限比其它方案缩短3.2～2.4年;④经济效益估算比一、三方案提高37.59% ～0.49%(2 609.5～68万元);⑤偿还贷款年限比一、三方案缩短1.8～0.3 年。

表5 银洞山铁矿区工业指标方案对比表Table 5 Comparisons between industrial indicators scheme in Yindongshan iron ore

三方案 ①矿体形态较完整，夹石体比二方案减少，比一方案开采难度增大;②资源利用率比一方案减少2%;③单位矿石的采选成本比一方案稍有提高，服务年限比一方案少1.5年;④经济效益估算比一方案提高36.92%(3 718万元)，比二方案减少0.49%(68万元);⑤偿还贷款年限比一方案缩短1.5年，比二方案延长0.3年。

从上述三个方案所具有的特点进行比较，在运用开发经济效益论证的基础上，即技术上可行和经济上合算，本着能充分利用铁矿资源和方便开采的原则，保证矿山有较好的经济效益，并尽可能降低剥采比等原则，我们认为一方案较佳，故建议采用工业指标如下:

矿石质量标准 ①边界品位TFe≥10%，mFe≥6%;②块段最低工业品位TFe≥14%，mFe≥8%。

矿床开采技术条件指标 ①可采厚度≥4 m(铅直厚度);②夹石剔除厚度≥4 m;③露天平均剥采比≤0.5∶1;④采场最终边坡角≤60°;⑤最低开采标高:一般为当地最低侵蚀基准面，地形低缓的矿区凹陷深度一般不超过50 m;⑥爆破安全距离≥400 m;⑦选矿比6∶1 ～10∶1。

6 结语

银洞山铁矿床矿体埋藏浅、易采、易碎、易磨、易选、采选生产成本较低。铁品位虽然较低，但规模较大，磁选速度快，选矿回收率较高。经矿山开发生产经营实践证明，具有良好的经济效益和社会效益。因此，将是一个具有巨大潜在经济价值的铁矿床。本矿床工业指标建议的提出，是建立在矿石选冶性能研究和矿山生产经营实际经济效益的基础上来进行的，方法正确、数据可靠，其结果具有代表性，所建议的工业指标可作为该类型矿床地质勘查评价之用，此建议是否合理，有待于实践去验证和修正。

［1］ 王世军.承德超贫磁铁矿的开发与评价［J］.资源·产业，2004，6(5):14－16.

［2］ 徐立中.对鄂西北地区吴家梁式海相火山岩型低品位磁铁矿工业指标的建议［J］.科技创新导报，2011，208(28):45 －47.

(责任编辑:陈文宝)

Suggestion on the Industrial Index of Yindongshan Extremely Barren(titanium)Magnetic Ore Deposit in Danjiangkou City of Hubei Province

XU Lizhong，WANG Xiaomin，HUANG Jiakai，TANG Zhuo，HUANG Guizhen，YANG Shuxuan
(Hubei Geological Survey，Wuhan，Hubei430034)

Yindongshan iron ore，which is located in the northwest of Hubei province，is a extremly barren(titanium)magnetic ore deposit of late basic-ultrabasic magmatic differentiation type.With analysis and argument of the data of the ore deposit，the authors discussed above，this paper issues the industry index of this kind of ore deposit to be referenced for similar ore prospecting and the resource exploration.

late magmatic differentiation;extremely barren iron ore;(titanium)magnetic ore;industry index;suggestion

P618.31

A

1671－1211(2014)02－0220－05

2013－05－14;改回日期:2013－08－29

徐立中 (1957－)，男，教授级高级工程师，地质矿产专业，从事地质找矿工作。E－mail:xnxulizhong@sina.com

book=224,ebook=298