瑞木矿区配矿实践

2020-03-26张金鑫

世界有色金属 2020年1期

张金鑫

（瑞木镍钴管理（中冶）有限公司，北京 100028）

配矿工作是一项技术性的管理工作，通过合理有序的配矿工作，有助于增强输出矿石品位的稳定性，有助于增强输出矿石的质量性和连续性[1]。瑞木矿区位于Marum基岩带的中心区域，主要以纯橄榄岩为主。纯橄榄岩经过几百万年热带雨林的淋滤风化作用，形成了一套具有垂向分布特征风化残积地层。从上而下依次为：腐殖层、褐铁矿粘土层（按铁的氧化色分为红色褐铁矿粘土层和黄色褐铁矿粘土层）、残积层、含砾残积层(按砾石的大小和含量，分为上含砾残积层和下含砾残积层)。矿体形态相对稳定，连续性较好，镍、镁、铝等元素在各矿层中从上到下呈规律分布，其中镍、镁元素的含量自上而下由低逐渐增高，到了下伏的纯橄榄岩后，镍的含量明显降低，镁的含量逐渐增高；铝的含量则随深度的加深而降低。瑞木矿山根据各矿层的特性及采场现状剖面进行二次样品控制，综合考虑确定各采点的生产品位，通过车数控制进而达到生产工业指标（下称进仓品位）。

1 地质情况

1.1 腐殖层

黑色、暗棕色、灰褐色，胶状环带结构，土状、松散状构造。主要成分为粘土、胶状针铁矿、橄榄石碎屑及砂状铬铁矿、有机质等[2]。局部可见针铁矿呈环带状产出。矿层多分布在垂顶分带顶层，在山体低洼处相对较厚。本层镍含量均低于圈矿边界品位0.5%，故而该层是主要的剥离层位。

1.2 红色褐铁矿粘土层

红色、褐红色，松散状，胶状结构，土状，块状构造，主要成分为粘土、针铁矿、橄榄石碎屑、铬铁矿、滑石和矾类以及三羟基铝石[Al(OH)3]等矿物组成，是矿区的主要覆盖层。根据矿山取样经验Ni品位多数在0.8%左右，在局部分异较大的开采剖面Ni品位在0.5%左右。Mg品位多数小于0.5%，Al品位多数在6.5%，在局部分异较大的开采剖面Al品位大于10%，最高达13%。与上覆的腐殖层、下伏的黄色含褐铁矿粘土层呈渐变过渡关系。该层位当Ni品位低于0.5%（最低工业品位）被视为剥离层位，当高于0.5%，Al品位低于5%，可用来调配高Mg矿层。根据矿山取样经验Ni品位多数在0.85%左右，在局部分异较大的开采剖面Ni品位低于0.85%。Mg品位多数在0.55%～1%，Al品位多数在1.5%～2%。该层品位近于进仓品位且容易采运，因此是矿山主要的供矿层位之一。

1.3 残积层

浅灰绿色、棕色、杂色，碎裂结构，土状松散结构，土状、块状构造，残余构造，微纹层状构造。该层由碎斑土和碎基两部分组成。碎斑含量为16.78%～26.70%，主要成分为橄榄岩，次为蚀变的蛇纹石、玉髓等。碎基含量为73.30%～82.22%，主要成分为针铁矿、矾类矿物、铬铁矿、滑石、三羟基铝石[Al(OH)3]、伊丁石、锰土矿等，该层基本不含砾石。本层是矿区的主要含矿层位之一，与上覆黄色含褐铁矿粘土层呈渐变过渡的关系，表现为残斑成分明显增多。根据矿山取样经验在分异较好的地方Ni多数在1.05%以上，Mg品位在大于2%，Al品位小于1.6%。在橄榄岩成岩后期由于局部热液作用橄榄岩裂隙发育会形成蛇纹石或滑石。在风化的过程中形成局部残留，这些残留主要是由片状蛇纹石和橄榄石组成。它们从原岩上脱落下来，有的已经在淋滤作用下进行了元素迁移，有的处于未迁移状态，或是正在迁移中。在这些残留物的影响下，会形成Ni和Mg相对较高的矿，下表就对这些残留物单独取样的到其平均值Ni品位1.843%，Mg品位在16.841%，按其所在采掘面所在百分比经行估算得出下表所示残留物多见于残积层和上含砾接触部位或上含砾残积层层，偶见残积层中部。该矿层品位基本已达到进仓品位，是矿山的主力供矿层位。

表1 剖面中残留物所占百分比对剖面整体品位的影响表

1.4 上含砾残积层

浅黄色、浅棕色，碎裂结构，土状结构，角砾状构造，土状、块状构造。本层由角砾和残积物土层两部分组成。角砾主要由纯橄榄岩组成，呈棱角状、次棱角状、浑园状等，粒径0.05m～0.50m，分布不规则，砾石含量5%～30%。残积物土层为碎斑状结构、风化残余结构，土状、块状构造，微纹层状，片状构造，其中碎斑角砾占41%，成分为橄榄石、滑石、次为沿裂隙分布的蛇纹石、针铁矿等。为上含砾残积层中的橄榄岩砾石，浅绿色，颗粒较小。根据矿山取样经验该层Ni，Mg品位相对较高，镍品位基本在1.1%以上最高可达1.3%左右，Mg品位基本在3.5%以上，AL品位低于0.65%。如果该层位有残留物的影响，Ni，Mg品位远比上述品位还要高。相比于残积层，不考虑残留物对综合品位的影响，形成较高的Ni，Mg品位，主要是由于Ni，Mg元素在水的作用下以吸附和游离的方式浸出，未进行大部分转移。该层位主要用于调配黄色褐铁矿层和红色褐铁矿层。

1.5 下含砾残积层

灰绿色、浅灰绿色，局部见浅棕色的铁染矿物。粒状结构、风化残余结构、角砾状、土状、块状构造。本层与上含砾层相似，由角砾和残积物土层组成，只是在角砾的含量上有所差别。该层角砾含量大于30%，最高可达70%以上，砾径大小悬殊，一般为5cm～50cm，小者只有5cm～10cm，角砾成分为纯橄榄岩，其主要矿物为橄榄石。橄榄石呈自形或它形，沿其解理或粒间可见细小的滑石填充。残积物土层相对上含砾残积层含量要低一些，其成分为滑石、蛇纹石、铬铁矿、针铁矿，次为矾类矿物和铁的羟基化合物等。根据矿山取样经验该矿层Ni品位均在1.25%以上，Mg品位在均在4%以上，Al品位相对较低在此不做考虑。该层相比较于上含砾残积层橄榄岩表面积比较大，刚刚从橄榄岩浸出Ni，Mg元素要比上含砾残积层多。故而该矿层成为Ni，Mg品位最高的层位。如果该层位含有明显的残留物则该矿层Ni，Mg品位远比上述品位高的多，Ni品位最高为2.792%，Mg品位最高为17.695%。该矿层是主要的调配层位之一。

1.6 基岩

主要以纯橄榄岩为主，其根据钻探工程中连续出现1m～1.5m橄榄岩被视为基岩，基岩不被视为矿层，在此不做深入探讨。

2 取样工作

矿山地质取样是获得矿山地质工作基础数据的主要手段，是确定矿石质量、矿山地质综合研究的重要依据。就瑞木矿山而言矿体生成的总体地质环境是相同的，但在实际生产过程中，每一个矿层所含有矿石矿物的含量是不同的，所含有的影响生产品位的不利矿物在成分和数量上也是不同的[3]。这些微小变化而又能影响总体的进仓品位，是取样工作最先思考的问题。这些不同有些是可以通过肉眼能识别（如蒙脱石、滑石、蛇纹石等）的矿物来判断的，有的只能通过样品数据来反应。

面对不同剖面所观察到的地质信息，应该采取不同的取样方法，在得到样品数据后，结合剖面地质信息综合考虑得出的结论就可以尽可能反应取样剖面所在的代表品位。

瑞木矿山取样是通过铁铲在掘进剖面从底部到顶部进行均匀的铲掘。下面就瑞木矿山在掘进过程中形成的掘进面，提出几种取样方法：

当掘进剖面垂直高度大于1.2m，剖面没有坍塌相对比较完整。

常规方法：瑞木粘土矿在勘查阶段的钻孔勘查网度是25m＊25m。按这个网度结合前人工作经验确定剖面垂直取样间为距8m～10m，其带表的掘进有效距离为4m～5m。这种方法只在剖面地质信息比较相同的情况下使用。

对比法：如果剖面中局部出现肉眼可见的，能影响整体剖面品位的矿物（如蒙脱石、滑石、蛇纹石等），这些矿物多数是在原岩裂隙中分布，抗风化能力相对较强，在残积层下部，上、下含砾层多见。在布样时要首先穿过这些矿物存在的残余裂隙，同时再相隔4m～5m间距范围内，在没有这些矿物的地方取样，通过观察这些影响品位的矿物所在剖面的比例，对比样品数据综合考虑值（一般采用平均法）就可能代表整个剖面的品位。其样品所代表的有效掘进距离为4m～5m。

坍塌体底部线样：当掘进剖面垂直高度小于1.2m，剖面已经坍塌或是在掘进过程中没有形成相对完整的剖面，多发生在残积层底部和上含砾层之间。由于矿体边坡稳定性较好，坍塌是局部沿挖掘面发生的，在坍塌过程中从剖面的上部到下部已经进行均匀的自然混合；不完整剖面在挖掘过程中散落在剖面底部，这个过程中散落的矿体也进行了均匀行的混合。沿坍塌体底部或是沿不完整剖面的底部，按3m一个样品，间隔5m来进行取样。当坍塌体或不完整剖面中局部含有能影响整体掘进品位的矿石矿物，应适当调整布样位置，使其品位数据产生对比。通过观察这些影响品位的矿物所在掘进矿体中的比例，对比样品数据综合考虑值（一般采用平均法）就可以近可能的代表整个剖面的品位。其样品所代表的有效掘进距离为4m～5m。

当剖面垂直距离大于2m，在取样的时候，人已经够不到顶部时，观察剖面上部的实际情况，结合已取样品的数据综合推断值就可以近可能代表整体剖面的品位。