有效延长铜街-曼家寨矿段露天服务年限探讨

2022-10-12李湖玲

大科技 2022年39期

李湖玲

（云南华联锌铟股份有限公司，云南马关 663700）

0 引言

矿产资源是国民经济发展的命脉，是工业发展的基础。随着我国矿产资源的高速消耗，如何提高资源的综合利用率越来越受矿山企业及社会各界的重视。

矿山服务年限是指一个矿山从投产开始到开采完成的全部时间，受矿床储量、矿石质量、市场需求等多因素影响。作为矿山企业，矿产资源是根本。虽然矿山消亡是由矿山生命周期决定的必然结果，但如果采取积极的措施，还是可以适当地适当延长矿山服务年限。在此，以都龙锌锡矿区铜街-曼家寨露天矿山为例，从地质、采矿、选矿、资源回收利用等方面，对有效延长矿山服务年限做一些探讨。

1 都龙锌锡矿区概况

都龙铜街-曼家寨矿区位于云南省文山州马关县都龙镇，位于云南省东南部，马关县城131°，平距19km，隶属文山壮族苗族自治州马关县都龙镇。都龙矿区铜街、曼家寨矿段属云南华联锌铟股份有限公司合法的、有效的采矿权，矿区面积2.8011km，开采标高390～1420m。铜街、曼家寨矿段锌锡矿，开采历史较早，解放前就有法国人在矿区采炼铜矿。矿山于1958 年正式建设投产，现在开采方式主要为露天开采。矿区位于南温河变质核杂岩构造南西侧，马关-都龙断裂南西部，北部紧邻老君山花岗岩。总体为宽缓背斜与纵向断裂组成的单斜构造，地层走近向南北，向西倾斜，倾角一般为15°～45°。区内出露地层为中寒武统田蓬组、早寒武统新寨岩组，均为区域变质岩，变质程度中等。新寨岩组地层锡、锌、铜、铅、钨、钼矿化背景值较高，具矿源层特征，也是锡、锌、铜、钨多金属矿的赋矿层位。都龙锌锡矿区于1956 年经群众报矿，1957 至今年先后开展了多次地质找矿勘查工作。其中2006—2008 年矿山企业组织对曼家寨西矿段进行生产勘探，共揭露工业矿体133 个，其中大型规模1 个，中型11 个，小型121 个，形态呈似层状、透镜状，矿床属第Ⅱ勘查类型偏简单，按80×80m 工程网距控制，具大型锌矿床规模。2013—2015 年，公司对曼东矿段进行锡铜矿详查工作，通过本次工作，探获工业+低品位矿体150 个。2016 年至今，公司持续在铜街-曼家寨露天采场开展生产勘探工作，加密勘探，升级工业矿体，探索盲矿体，提升资源储备。

矿区自提交勘探报告以来，实现规模化开采近30 年，公司目前已成为集采选冶为一体的大型联合企业，日产矿石规模达12000t 左右，随着矿山开采量的不断增加，矿产资源高速消耗。目前铜街-曼家寨矿区生产规模达360 万t/年，开采标高390～1420m，开采矿种为锌矿、锡矿。矿区有丰富的资源储量，矿产资源存在较大的潜在价值，其中铟金属资源储量位居全国第一，锡金属资源储量居全国第三，锌金属资源储量居云南全省第三。铜街-曼家寨露天矿山是唯一的采矿场。随着露天矿山的开采，矿产资源快速消耗，剩余露天服务年限仅10 余年，如何提升矿产资源的综合利用率、开源节流、延长矿山服务年限是企业必须思考的问题。都龙矿区地质情况如图1 所示。

图1 都龙矿区地质

2 延长矿山服务年限的途径

2.1 开展地质找矿勘查工作，探获新增资源

开展矿山深部及周边地质找矿勘查工作，探获新增资源储量，是最重要、也是最有效的手段。公司自2011 年以来，加大找矿力度，共投入勘查资金约3 亿元。除在铜街-曼家寨露天采场开展生产勘探工作外，还积极践行产学研用结合，曾委托云南华联矿产勘探有限责任公司、文山地质二大队等技术力量强硬的地勘单位，先后在矿区边部、深部开展金石坡地质找矿项目、辣子寨区块I 地质找矿项目、小老木山地质找矿项目、花石头地质找矿项目等。此外，为更好地指导地质找矿工作，积极与昆明理工大学、贵阳中国科学院地球化学研究所等工作基础与经验丰富的可研院校合作，开展“老君山西部锌锡成矿作用与找矿预测”“铜-曼矿段铟-银分布与赋存规律研究”“老君山岩体及周缘多类型多期次钨锡矿成矿规律及增储项目”等科研项目。通过上述工作，以符合矿山实际的成矿-找矿理论为支撑、以高效合理的勘查技术及工程管理为抓手，新增锌锡铜钨铅银钼矿石量近亿万吨，新增锌锡铜钨铅银钼金属量上百万吨，按铜街-曼家寨矿段现有生产能力360 万t/年计算，可延长矿山服务年限约21 年。此外，还探获伴生铟、银、镉、铁、有效硫、砷等伴生组分，研究了铟银的富集规律。

2.2 整合周边矿山，提高资源储备

在铜街-曼家寨采矿权周边，还有大水河锌锡矿采矿权、大夹槽锡钨矿采矿权、万龙山锌锡矿采矿权、五口洞铜矿采矿权等诸多采矿权、探矿权。其中，属万龙山锌锡矿采矿权资源潜力最好，保有锌锡矿石量4000余万吨，保有锌锡铜金属量约141 万t。且该矿权紧邻铜街-曼家寨矿段，采矿工程布置极为便利，也便于公司以铜街-曼家寨露天采场为中心，与周边矿权统一开采规划。若能整合万龙山采矿权，可延长公司服务年限约11 年。矿权关系如图2 所示。

图2 矿权关系

2.3 降低损失贫化，提高资源利用

近年来，公司主要从人员配置、技术设备等方面，持续加强采矿工作。一方面，向采矿车间配置更多地质技术人员，地质与采矿技术力量相结合，及时解决采矿工作中的实际地质问题。另一方面，购置电动液压产等大型先进采掘设备，竭尽全力降低矿石损失率及贫化率，努力提高矿产资源综合利用率，减少矿石损失贫化。

在地质方面，据采剥范围揭露矿体的情况，及时进行原始地质编录、取样，及时对地质平、剖面图进行改圈，及时指导采矿作业；加强矿石质量预报，利用炮孔取样化验分析品位，分析采剥设计范围内预计可采出的矿石量及矿石品质。

在采矿方面，对矿山地质条件复杂，矿体多、矿石经济类型、矿石类型复杂的特点，“因矿生法”，采用精细化采矿方法。对于水平或缓倾斜矿体，实行岩矿分层，爆破后先将上部矿石围岩铲装完后，再对下部矿岩进行爆破，最终回采全部矿石；对于台阶内倾斜矿体，先用挖掘机将矿体上盘沿矿体倾向清理完废石后，再采掘矿体，最后剥离废石；针对倾角较大的陡倾斜矿体，先将矿体两边的围岩剥离完，再采出矿体。

此外，定期安排人员在排土场取样，通过经济考核的方式，减少排土场矿石的流失。

2.4 积极回收有益伴生元素

铜街-曼家寨矿段伴生有铟、银、镉、铁、硫、砷等伴生组分，在回收锡、锌、铜时，对铟、银、镉、铁、硫、砷等伴生组分的分布规律、回收利用也做了大量研究。

地质方面，2018 年，公司委托中国科学院地球化学研究所开展了《云南省马关县都龙矿区铟-银分布与赋存规律研究》科研项目，通过研究发现闪锌矿是都龙矿区中In 主要载体矿物，其次为黄铜矿，锡石中含有少量In。类质同象是In 主要赋存形式，目前尚未发现In 独立矿物。矿床中存在少量辉银矿独立矿物，都龙矿区Ag的主要载体矿物以黄铜矿为主，其次为方铅矿，而闪锌矿中伴生少量Ag，Ag 在这些矿物中主要以类质同象形式赋存。闪锌矿中In 的富集与温度存在明显关系，高温形成的闪锌矿相对富集In。In 主要富集于矿区矿区陡倾斜矿体闪锌矿中，其次为层状夕卡岩矿体中闪锌矿，而大理岩中细脉浸染状闪锌矿中不含In。2021 年，公司又组织人员开展了《铜街、曼家寨矿床有害元素As、MgO 分布及赋存规律研究》，发现As 集中分布于采场北部纵坐标Y=4600～5000 范围，As 的富集与Zn（铁闪锌矿）关系密切。MgO 集中分布于横坐标X=2900～3300范围，呈带状分布，从南北方向上看，MgO 主要受蚀变带控制，分布于控矿构造F1 断层两侧区域矽卡岩内，矽卡岩内普遍含MgO，MgO 的富集与各主金属元素无明显相关性，与脉石矿物有密切关系。深部As 含量高于地表，推测深度越深，As 的含量会逐步升高。通过科研项目摸清铟银等伴生组分资源概况、分布与赋存规律，为选矿回收利用提供基础依据。

选矿方面，要注意伴生元素的回收利用，加强新工艺、新技术的开发与应用，定期召开采选联动会，及时解决生产中出现的问题，不断提高矿产资源的综合利用率。

2.5 优化选矿工艺，回收废石资源

所谓“废石资源”，是指所含有用组分未达到现行一般工业要求（也就是低于边界品位指标），但在目前的技术经济条件下如果加以回收利用，可产生一定经济效益的资源。结合公司生产实际确定其指标如下：锌0.50%～1.00%，锡0.10%～0.15%，铜0.10%～0.20%，现行相关工业指标如表1 所示。

表1 铜街－曼家寨矿段现行工业指标

一般来说，如果矿石中所含有用组分含量低于边界品位，一般不回收直接拉去排土场进行排放，认为是没有利用价值的“废石”。但在都龙矿区，经测算“废石资源”回收利用1t 可获利润约为7 元，开采利用这类资源仍可盈利。事实上，在采矿生产过程中，不管废石资源是否利用，均会采掘矿体顶底板的“废石”。近年来，矿山不断优化选矿方法，开展了一系列选矿试验，最终确定以重选为主，开展跳汰、螺旋溜槽、磁选试验等研究，摸索出一套不同矿石类型预富集回收的技术经济指标，合理确定了综合回收利用废石资源的工艺流程和选别指标，建立了300 万t/年废石资源综合回收车间。