某铀矿床露天开采经济合理剥采比研究

陈 勇，郝志华，孙永强，吴铁军

(1.中核第四研究设计工程有限公司，河北 石家庄 050021； 2.贵州核工业新原实业有限责任公司，贵州 贵阳 550000)

经济合理剥采比是指开采露天矿最终分层时单位地质矿量(或单位原矿量)在经济上允许分摊的最大岩石剥离量[1]。矿床在开展开采方式研究时，经济合理剥采比需要重点关注，它的取值决定了矿床总体开发技术方案，影响到露天开采境界、露天开采方案、露天开采经济效益等。

努和廷铀矿床是二连盆地内资源已经探明的特大型砂质泥岩型铀矿床，矿床上部覆盖岩层为相对软弱的砂岩、泥岩、泥质砂岩等，矿体产状平缓，平均厚度1.5 m，埋藏深度为15～100 m(其中Ⅰ号主矿体平均埋深50 m)，部分区段适合采用露天开采，其余只能采用地下开采。

矿床前期开采方案研究确定露天开采范围时，需要开展露天开采经济合理剥采比研究。按平均值计算，努和廷矿床全矿平均剥采比超过30 t/t，而国内露天开采不管是金属矿还是煤矿，露天开采经济合理剥采比一般均不超过10 t/t(或m3/m3)[2-3]，如果参考其他矿山的经济合理剥采比经验值来确定努和廷矿床的露天开采境界，则矿床难以圈定露天开采境界。努和廷铀矿具有与煤矿相近的赋存特点，在国内尚无露天开采的先例，经济合理剥采比取值需要作为特例进行研究。

1 经济合理剥采比计算方法

经济合理剥采比常用的计算方法有两类：一类是比较法，它是以露天开采和地下开采的经济效果作比较来计算的，用以划分矿床露天开采和地下开采的界线，该方法通常采用产品成本比较法和储量盈利比较法；另一类是价格法，用露天开采成本和矿石价格作比较来计算。

1.1 比较法

1.1.1 产品成本比较法

1) 原矿成本比较法。以露天开采和地下开采单位矿石生产成本相等为计算基础，确定经济合理剥采比，原矿成本比较法建立在地下开采与露天开采的贫化率和回采率视同相等的基础上，忽略了露天开采资源利用率和采出矿石质量高的优势，与实际有一定偏离。通常只有两种开采方法的矿石损失率和贫化率相差不大时使用。该方法所需基础数据少，计算简捷。

2) 精矿成本比较法。以露天开采和地下开采1 t 精矿的成本相等为计算基础，确定经济合理剥采比，精矿成本比较法考虑了两种开采方式采出矿石的质量对选矿指标影响的差异，但未考虑矿石损失的因素，在两种开采方案损失率接近，贫化率相差明显的情况下较适用。

1.1.2 储量盈利比较法

以露天开采和地下开采动用单位可采储量获得的盈利相等为计算基础，可分别按原矿产品计算和按精矿产品计算。储量盈利比较法考虑了两种开采方式在采出矿石的数量和质量、选矿等技术经济因素的差别。通常两种开采方式选择时各种条件均适用，但计算所需要的采矿、选矿相关工艺参数和成本费用数据较多，计算公式复杂。

1.2 价格法

价格法是以动用单位可采储量产出矿产品的销售价格大于(等于)矿产品成本为基础计算的，以保证矿山不亏损。价格法的特点是计算所得的经济剥采比与矿产品的销售价格紧密连在一起，比较适合价值较低的矿床，如石灰石矿、贫金属矿床等，或者由于技术条件不宜用地下开采而只能采用单一露天开采的矿床。价格法既可以计算到原矿，也可以计算到精矿。

对于以销售矿石产品的矿山，计算公式见式(1)。

(1)

式中：Njh为经济合理剥采比，t/t或m3/m3；dl为露天开采原矿销售价格，元/t；a为露天开采单位矿石的采矿费用(不包括剥离费用)，元/t；b为露天开采单位废石的剥离费用，元/t。

2 努和廷矿床经济合理剥采比计算方法选择

2.1 比较法

不管是原矿成本比较法还是按原矿计算的储量盈利比较法，均以地下开采技术方案可行为前提。国内目前没有与努和廷矿床赋存特点相似且成功进行地下开采的先例，相应的地下开采采矿成本、采矿损失率、采矿贫化率等指标不确定。若采用按原矿比较法来计算经济合理剥采比，只能参考相似条件的煤矿地下开采参数进行计算，结果具有不确定性，采用原矿成本比较法不合适。

努和廷矿床完成了详查阶段的勘查工作后，开展了矿石水冶工艺评价研究。尚无成熟的矿石处理工艺流程，矿石选冶生产过程中的回收率也还有待扩大试验证实，国内也没有可供参考的处理相似矿石性质的选冶生产厂，矿石的选冶加工费用难以估算，也就是说采用精矿成本比较法和储量盈利比较法计算经济合理剥采比缺少必要的参数。不考虑按精矿产品计算经济合理剥采比。

2.2 价格法

价格法不考虑露天开采与地下开采的成本比较，只考虑在当前技术经济条件下，露天开采能实现盈利的境界，考虑了企业投资、成本费用、效益等因素，对于像努和廷矿床这样在当前技术条件下采用地下开采有一定困难的矿床，采用价格法计算经济合理剥采比相对合理。

常用的价格法计算公式中，未考虑最低的盈利要求，在市场经济条件下，除了矿石开采成本，还必须要考虑矿石回采的利润。美国的计算方法[4]增加矿石开采盈利值，考虑了矿石单位品位对应的盈利要求。

因此，价格法的公式调整后，考虑露天开采最低的盈利要求更合理。价格法的计算公式相应调整为式(2)。

(2)

式中：dl为露天开采原矿销售价格，元/t；a为露天开采单位矿石的采矿费用(不包括剥离费用)，元/t；b为每吨废石的剥离费用(含运输费用)，元/t；e为露天开采单位矿石储量最低盈利，元/t。

价格法的计算公式中矿石售价既可以是原矿(坑口)售价，也可以是粗加工、储运之后的市场销售价，只要与矿石成本费用计算口径一致即可。

3 努和廷矿床经济合理剥采比计算参数

3.1 矿石最低盈利

价格法计算经济合理剥采比公式(式(2))中露天开采单位矿石储量最低盈利值(e)是露天开采企业需要考虑的。努和廷矿床露天开采需要有盈利，也就是在露天开采最困难的边界上，矿石开采还得有利润。努和廷矿床与煤矿赋存条件相近，参考煤矿开采的经验值，按10元/t作为露天铀矿石开采的盈利。

3.2 原矿销售价格

努和廷矿床采用价格法计算经济合理剥采比，关键是露天开采原矿销售价格这个参数，铀矿石有其特殊性，露天开采原矿销售价格需要研究确定。

3.2.1 露天矿山原矿销售价格选取方法

采用价格法计算经济合理剥采比，首先需要确定原矿销售价格。露天开采生产的矿石(如煤矿、铁矿)一般情况下采用直接外销和送自有选冶厂两种处理方式。采用价格法计算经济合理剥采比时，如果矿石直接外销则可以参考矿床所在地周边矿山矿石的销售价格，结合露天采出矿石的品质，对原矿销售价格做出预测。如果矿山企业有选冶厂，矿石采出后直接送选冶厂处理，矿山销售的产品是精矿，矿山采、选、冶不单独核算中间产品的售价。这种情况下，可以用当地市场上相近品质矿石售价来预测露天采出矿石的销售价格。

3.2.2 铀矿石“售价”核算方法

铀矿冶行业相对其他矿种有其特殊性，矿山企业没有形成完全的市场化竞争，企业生产成本构成完全由市场因素决定，但产品销售价格由政府相关部门确定。所有矿山企业都是采冶一体化的，销售的是水冶工艺处理后的产品，相当于其他矿种的精矿产品，各个矿山企业均不出售矿石也不核算矿石的“售价”(注：企业生产实际上不存在这个售价)。铀矿冶企业生存的前提是企业投入产出有一定利润，利润体现在矿产品售价中，尽管最后出售的是水冶工艺处理后的产品，但利润分摊到矿山开采和矿石加工(水冶)两个环节中。采用矿石生产成本加上利润即可以核算铀矿石的“售价”。

3.2.3 努和廷矿床露天开采矿石“售价”测算

努和廷矿床露天开采采出矿石“售价”只能参考国内其他铀矿山企业生产现状。目前国内采用露天开采的铀矿山只有一个，企业生产成本数据代表性略差。国内地下开采的硬岩铀矿山数量较多、生产服务年限长，每年均有统计的矿石生产成本数据，多个矿床统计的平均采矿成本能比较真实反映当前技术经济水平条件下，我国铀矿企业矿山开采实际情况。在市场经济条件下，矿石购买方“按质论价”，只关注矿石品质而不关心矿石是来源于露天矿还是地下矿。因此，以国内地下矿山矿石生产成本来测算努和廷矿床露天开采可以接受的生产成本是合理的。

矿石生产成本除矿床赋存特点影响外，各个地区物价和人工成本的差异会影响到矿石生产成本，在测算矿石生产成本时需要考虑地区影响因素。另外铀矿石“售价”的高低取决于矿石的品质，矿石品位和浸出性能是反映铀矿石品质高低的主要因素，测算矿石“售价”时需要考虑矿石品位和浸出性能影响因素。再考虑矿石开采一定的盈利，即可估算出在当前国内生产技术水平条件下，努和廷矿床采出矿石的合理“售价”。

研究在考虑上述影响因素后，提出努和廷矿床矿石“售价”的计算公式，见式(3)。

(3)

式中：dl为努和廷矿床矿石销售价格，元/t；W努为努和廷矿床采出矿石平均品位，%；E均为国内铀矿床矿量加权的矿石平均生产成本，元/t；W均为国内铀矿床矿量加权的矿石平均品位；e为露天开采单位矿石最低盈利要求；η为矿石生产成本区域影响系数；δ为矿石浸出性影响系数。

1) 采出矿石平均品位(W努)。结合矿床露天开采工艺，考虑露天开采环节废石混入情况，估算努和廷矿床采出矿石平均品位为0.076%。

2) 矿石平均生产成本(E均)。努和廷矿床矿石“售价”的计算公式中，以2011年国内铀矿山矿石生产成本统计数据参与计算铀矿床矿量加权的矿石平均生产成本，为考虑各个矿床在国内铀矿石平均成本所占权重，以矿床保有资源量来计算矿石平均生产成本，计算公式见式(4)。

(4)

式中：Ei为矿床矿石生产成本，元/t；Qi为矿床保有矿石量，t；E均为按矿床保有矿石量加权的矿石生产成本，元/t。

对于正常生产的企业，除了物价上涨因素外，各年统计的矿石生产成本变化不大，研究以各铀矿企业上报的2011年度矿石生产成本(共16个矿床)为计算基数，代表了近年来铀矿冶行业的采矿生产现状。矿石生产成本为矿石倒运至水冶厂堆矿场的总成本费用。研究剔除了矿石生产成本数据明显偏高和偏低的三个矿床，基本能反映当前铀矿开采的社会平均生产成本水平。

经计算近年开采的铀矿床按照矿量加权矿石平均生产成本为326元/t[5]。

3) 矿石平均品位(W均)。努和廷矿床矿石“售价”计算公式(3)中，铀矿床矿量加权的平均矿石品位考虑了各个矿床在国内铀矿石平均品位中所占权重，以矿床保有矿石量加权来计算，计算公式见式(5)。

(5)

式中：Wi为矿床矿石地质品位，%；Qi为矿床保有矿石量，t；W均为铀矿床按矿量加权求得的矿石平均品位，%。

经计算，近开采的铀矿床按照矿量加权矿石平均品位为0.12%。

4) 矿石生产成本区域影响系数(η)。矿石生产成本受价格水平影响，而价格水平各个地区差别较大。要得出各地确切的价格水平分析数据相对困难，研究引入区域影响系数，以反映各地区差异。按区域价格水平设低、较低、中等、较高、高等五个级别，区域影响系数分别取0.8、0.9、1.0、1.1、1.2。二连地区尽管地处西部省份，但地处中蒙交界地区，劳动力成本相对较高，除电力和燃料成本较低外，其他原辅材料大多需要从内地长距离运输才能供应，相对来说，区域价格水平较高，因而矿石生产成本区域影响系数取1.1。

5) 矿石浸出性影响系数(δ)。铀矿石的可浸出性是影响矿石“售价”的重要因素，浸出性能好坏对应着矿石“售价”高低。浸出性能好坏主要体现在工艺流程的复杂程度和试剂消耗量，工艺越复杂，矿石越难浸出，生产环节越多，动力和试剂消耗量越多。研究按很难浸出、难浸出、中等难度浸出、容易浸出、很容易浸出等五个级别，区分铀矿石的浸出性能，这五个级别的浸出性影响系数对铀矿石“售价”的影响值分别取0.8、0.9、1.0、1.1、1.2。努和廷矿床矿石水冶工艺初步成果显示，矿石采用分级处理→中性浓密→加温碱浸→逆流倾析→离子交换→氯化钠淋洗→“111”产品的工艺流程，细粒级矿石碱法浸出率70%。对比国内其他铀矿石水冶工艺流程，努和廷矿床矿石浸出环节多，浸出率低，属于很难浸出类矿石，因此，矿石浸出性影响系数取0.8。

把相关参数代入努和廷矿床矿石“售价”的式(3)中，经计算努和廷矿床矿石“售价”为190 元/t。

3.3 矿石采矿费用和废石剥离费用

努和廷矿床采用露天开采所采用的工艺和设备均与其他露天矿相同，矿石的采矿费用及废石的剥离费用均可借鉴其他矿山统计数据。

选用价格法计算经济合理剥采比时，矿石销售价格与采剥费用计算统计口径需要一致，露天采矿单位矿石采矿费用和单位废石剥离费用包括矿山开采各个环节的直接成本、需要分摊到单位矿石和单位废石的费用。研究选用生产要素构成法估算努和廷矿床单位矿石采矿费用和单位废石剥离费用。

生产要素法计算露天矿的采剥费用包括生产作业直接成本、管理费和财务费，这三项构成了采剥作业的总成本费用。结合努和廷矿床赋存特点，借鉴相似条件露天煤矿开采方案测算矿山开采投资；参考露天煤矿多年统计的矿石和废石生产消耗指标，按当前的物价水平计算生产消耗的直接成本；按铀矿冶行业的规定，测算人工费用，计提分摊到矿石生产成本费用中管理费、财务费用、其他制造费。以上成本费用除了可以按矿石和废石生产环节分别统计计算的指标外，其余均按露天开采矿石和剥离废石的生产规模分摊。经测算努和廷矿床单位矿石采矿费用为10.3 元/t，单位废石剥离费用为7.4 元/t(合14.8 元/m3)[6]。

4 努和廷矿床经济合理剥采比

把研究测算的各参数代入式(2)中，得出考虑盈利要求后的经济合理剥采比为22.8 t/t。该计算值参考了国内铀矿开采平均水平及相似条件露天煤矿开采技术，也兼顾了努和廷矿床的资源特点及当地的价格水平。相对一般煤矿计算的经济合理剥采比偏大，但却较为全面反应了努和廷铀矿床露天开采面临的实际情况，以此来确定露天开采境界是相对合理的。

5 结 语

努和廷矿床开采方案在还需要深入研究的情况下，露天开采经济合理剥采比计算采用价格法是恰当的，在价格法计算公式中增加矿石开采最低盈利要求，更能反应露天开采生产要有利润的客观要求。

针对努和廷矿床的特点，创新性的构建了兼顾国内铀矿开采平均水平、矿床采出矿石品质、矿床所在地区差异、矿石最低盈利要求等因素，用于测算努和廷矿床露天开采矿石“售价”的公式，解决了努和廷矿床露天开采矿石“售价”测算问题。这种测算方法可作为其他矿种采用价格法计算经济合理剥采比的参考。

采用这种方法测算时，相关影响系数级别划分及其取值，尽管考虑了一定的区分度是合理的，但这些影响系数由多因素共同决定，等级数和对应数值的准确性还有待深入研究论证。