渑池县小龙庙铝土矿矿体特征及其评价研究

2022-08-02冯阳光

能源与环保 2022年7期

冯阳光

(1.河南省有色金属矿产探测工程技术研究中心，河南郑州 450000；2.河南省有色金属地质矿产局第六地质大队，河南郑州 450000)

铝土矿作为国家的一种重要战略资源，其勘探开发得到了愈来愈多的关注。近年来，随着国民经济的快速发展，铝土矿石在许多工业领域中具有广泛的应用性。因此，合理地开发铝土矿资源，能够带来显著的经济效益和社会效益。渑池县小龙庙铝土矿已被列入河南省重点勘察的对象之一。

为了查明渑池县小龙庙铝土矿9号矿体赋存情况，根据矿区的地质矿体特征情况，开展铝土矿地质普查和工程测量。采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，其结果可为渑池县小龙庙铝土矿由地质普查转入地质详查的决策依据，其概略技术经济评价的方法或模式可供地质同行在评价类似铝土矿时参考。

1 地质普查情况

1.1 矿区地质概况

矿区属豫西低山—丘陵地貌，地势总体东北高、西南低。东部鹿抬头山海拔最高达+848.7 m，西南部义凹附近最低海拔+567.6 m，最大相对高差为281.1 m。出露地层以古生界和新生界为主，构造形迹比较复杂，岩浆岩不甚发育，矿产资源丰富，含矿岩系大面积为第四系黄土覆盖，冲沟中有基岩出露。受中朝准地台华熊台缘拗陷控制，具“一穹、三向、三组”交错的扇形地垒式拱断特点。其中，3组断裂相互交错，形成了许多大小不同的地堑和地垒，对区内煤、铝含矿岩系的展布起着重要的控制作用。

1.2 普查方法

开展1∶5 000地形测量、地质修测及1/2 000勘探线剖面测量，然后通过地质钻探手段及系统取样工程，对区内已发现的矿体进行中深部加密控制，通过水文钻探基本查明矿区的水文地质情况。

1.3 工作布置

(1)工作布置原则。矿床属沉积型铝土矿床，位于背斜的轴脊线部位，为第Ⅱ勘查类型[1]。从矿区实际出发，在勘查许可证所允许的三维空间内，合理选用布置勘查工程。遵循由表及里、由近到远、由浅入深，循序渐进，以铝土矿为主，综合勘查、综合评价的原则。

(2)工程间距。根据《铝土矿、冶镁菱镁矿地质勘查规范》(DZ/T 0202—2002)中有关铝土矿第Ⅱ勘探类型工程间距要求，控制的工程间距为沿走向200 m、沿倾向100 m。

1.4 工程测量控制

根据测区实际需要和满足普查矿区的设计要求，在测区内布设了4个点的GPS E级网，按GPS一级标识规格制作预制标石，上端15 cm×15 cm，下端20 cm×20 cm，标石高为6 cm，如图1所示。对4个GPS点和2个等级控制点进行观测，其平差结果的各项精度指标：距离中误差最大值为3.2 mm，最弱边相对误差1∶84 427( 限差1∶30 000)，坐标中误差最大值为3.7 mm，满足规范对E级网的要求[2]。以钻探程为主要控制手段，此次施工钻孔26个，其中铝土矿见矿孔11个，矿心采取率82%～85%，平均83.7%，全部大于等于80%。

图1 GPS一级预制标石Fig.1 GPS primary marker stone

2 小龙庙铝土矿体特征

2.1 矿石结构

矿石结构按矿物的结晶特征进行划分，多呈他形柱状晶粒结构、自形或半自形晶粒结构、泥晶或隐晶质结构等。按矿物颗粒形态划分，矿石呈砾屑状、砂(粒)状、蜂窝状、豆鲕状和致密状结构。小龙庙铝土矿石的典型结构如图2所示。

图2 豆鲕状铝土矿矿石照片Fig.2 Photo of bean oolitic bauxite ore

2.2 矿石构造

该区矿石构造主要为层状、块状、蜂窝状构造。

(1)层状构造。在部分矿石中的碎屑与豆鲕粒排列显示方向性，可称为半定向或定向构造。其长轴与层面平行，略显分选性。呈断续水平层理，单层厚10～80 cm，部分层理发育，层间常夹鳞片状黏土矿物及铁质浸染，形成薄层状及条带状构造。

(2)块状构造。矿石中铝土矿物呈他形粒状集合体分布，矿石成分及矿石结构无明显差异，粒度均一，分布均匀，矿物粒状集合体分布无方向性，不显层理，是碎屑状、砂状、微粒状、致密状矿石的主要构造特征。

(3)蜂窝状构造。矿石具空洞和孔隙，属次生构造。地表露头风化或地下水强烈的淋滤作用下，豆鲕粒或其他矿物淋失，形成蜂窝状及针状孔洞，孔径一般1～5 mm。有的孔洞常为次生高岭石、水铝石所充填。在砾屑状矿石中有时能见到。

2.3 矿石的矿物成分及矿物特征

矿石主要矿物为一水硬铝石，次要矿物为高岭石、伊利石。微量矿物有绿泥石、赤铁矿、针铁矿、锐钛矿、金红石、埃洛石、电气石、锆英石、方解石、石英等，详细见表1。

表1 铝土矿主要矿物定量测定Tab.1 Quantitative determination results of main minerals of bauxite %

一水硬铝石以他形粒状为主，粒度多在10 μm左右，多数晶粒之间紧密镶嵌，构成致密的集合体，少部分与其他矿物(黏土矿物)相胶结[3]。高岭石多呈细小的碎片状，片长在5 μm以下，以集合体或分散胶结形式与一水硬铝石共生，也有的和一水硬铝石共同组成某些豆鲕的核心，少量呈较为粗大鳞片状，有的迭成弯曲的扇形体。伊利石呈细长的叶片状，往往按一定方向排列形成集合体，少部分呈散状在一水硬铝石矿物中。绿泥石呈细微的叶片状，片长多在2～3 μm，分散于一水硬铝石等矿物中，极少富集成团，含量少，结晶细小。铁质矿物主要包括赤铁矿和针铁矿2种。赤铁矿含量很少，个别矿石中发现有分散状细小的球粒。部分地段的矿石中铁质矿物含量较高，在矿石中呈浸染状产出，部分在蜂窝孔隙内聚集成集合体团粒[4]。钛质矿物包括TiO2的2种同质异相变体锐钛矿和金红石，这2种矿物在矿石中都以分散颗粒状存在。锐钛矿晶体多呈短柱状和不规则粒状，粒度变化很大，大者可超过0.1 mm，小者小于1 μm。

2.4 矿石的化学成分

铝土矿石中化学成分主要有Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、S、CaO、MgO、K2O、Na2O、P2O5、V2O5及Ga等。其中，除前5项含量较高外，其余均为少量或微量，详见表2。

铝硅比是衡量矿石质量的主要指标之一。该区铝硅比在2.1～23.3，主要分布在3.5～10.0(图3)，平均5.2。铝硅比值与矿厚及Al2O3呈正相关。其他元素K2O、Na2O、CaO、MgO等含量不高，对矿石无明显影响。

表2 矿区样品的化学分析结果Tab.2 Chemical analysis results of mine samples

图3 铝土矿Al2O3和SiO2的比值Fig.3 Ratio of Al2O3 and SiO2 of bauxite

3 概略技术经济指标

作为国家急需的矿产资源，本文以铝土矿为研究对象，进行概略技术经济评价，计算出其潜在的经济价值。

3.1 未来矿山生产规模及服务年限

小龙庙矿区铝土矿资源量(332)+(333)+(333)低类2 071.6万t，其矿床规模属大型，故未来矿山生产规模拟为100万t/a矿石量。

目前，矿山的生产规模为100万t/a，矿石贫化率为10%，其服务年限的计算公式[5]为：

(1)

式中，T为服务年限；P为铝土矿可采储量；A为生产规模；ρ为矿石贫化率。

将数据代入公式计算得，T=13.6年。

3.2 经济效益分析

(1)现金流入。考虑铝土矿近5年的平均售价200元/t，年平均销售收入的计算公式为：

II=A×a=20 000万中，II为铝土矿销售收入；a为近5年的平均售价，200元/t。

将数据代入公式计算得，II=20 000万元。

(2)现金流出。现金流出的主要内容包括年生产成本、年矿产资源税、年矿产资源补偿费、年增值税、年城建及教育费附加、年市场交易费和所得税，其总额为15 746万元。

(3)年平均利润。矿山年利润=年销售收入-年总成本-年矿山税费-企业所得税=4 254万元。

(4)投资收益率。投资收益率=(年销售收入-年总成本)/总投资×100%=44.4%。

(5)投资利润率。投资利润率为年平均利润额与投资总额的比值，其计算公式为[6]：

式中，I为投资利润率；E为投资总额。

将数据代入公式计算得，I=23.6%。

(6)投资回收期。投资回收期计算公式[7]为：

式中，T′为投资回收期。

将数据代入公式计算得，T′=4.2年。

(7)盈亏平衡点。盈亏平衡点=固定成本/(年销售收入-可变成本-年矿山税费)×100%=45.8%。

(8)平衡产量。平衡产量=年产矿石量×盈亏平衡点=45.8万t/a。

3.3 敏感性分析

经济效益计算表明，按现行市场价格，每年只需生产Al2O3品位为65.49%、铝硅比为5.4的铝土矿石45.8万t，便可达到盈亏平衡。经济效益计算显示，矿山总利润为57 854.4万元，平均年利润4 254万元。投资利润率为23.6%，投资收益率44.4%，投资回收期4.2年。从以上数据来看，各项经济指标均等同或超出同行业的一般标准。矿山一旦建设投产，不但企业获利可观，每年尚可向国家交纳的税费达3 746万元。除此之外，尚可解决矿山所在地的部分剩余劳动力，带动地方的经济发展。因此，矿山开发的企业经济效益和社会效益显著。

选取技术经济指标及经济效益计算的过程中，未考虑不可预见费。实际矿山生产建设中其他费用的支出相当多，如占地费用、采矿权价款、前期地质勘查投入、矿山设计费等都必须计入成本[8]，矿山的实际利润达不到所计算的数据。另外，还得考虑到矿石价格一旦大幅度下跌，经济效益会大大降低。总之，影响矿山生产经济效益的因素是多方面的，各项指标的选取及经济效益计算所提供的数据仅作矿山建设参考，矿山建设一旦立项，尚需进行更为细致的可行性研究。