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露天铜多金属矿复杂矿床精细化供配矿管理研究
2019-02-20
江西铜业股份有限公司城门山铜矿为提高在矿石品位逐年下降、矿石性质复杂情况 下的资源回收率,通过健全供配矿管理体系、精细化技术手段支撑精确复杂地质供配矿等管理和技 术方法研究,保证了入选矿石品位、矿石性质的稳定性,入选矿石铜品位合格率提升8 个百分点以 上,选矿技术指标得到了较大程度的改善。
Serial No. 597 January. 2019 现ꢀ 代ꢀ 矿ꢀ 业 MODERN MINING 总第 597期 2019 年 1 月第 1 期 露天铜多金属矿复杂矿床精细化供配矿管理研究 1 2 1 1 1 罗来林 ꢀ 王利岗 ꢀ 吴国华 ꢀ 丁立强 ꢀ 陈先万 ( 1. 江西铜业股份有限公司城门山铜矿;2. 北京矿冶科技集团有限公司) ꢀ ꢀ 摘ꢀ 要ꢀ 江西铜业股份有限公司城门山铜矿为提高在矿石品位逐年下降、矿石性质复杂情况 下的资源回收率,通过健全供配矿管理体系、精细化技术手段支撑精确复杂地质供配矿等管理和技 术方法研究,保证了入选矿石品位、矿石性质的稳定性,入选矿石铜品位合格率提升 8 个百分点以 上,选矿技术指标得到了较大程度的改善。 关键词ꢀ 精细矿体填图ꢀ 爆堆品位管理ꢀ 拌矿品位ꢀ 综合管理系统 DOI:10. 3969 / j. issn. 1674-6082. 2019. 01. 028 ꢀ ꢀ 江西铜业股份有限公司城门山铜矿,是一座已 不同程度氧化的含铜、锌、黄铁矿等多金属复杂矿 床,属矽卡岩型、斑岩型、块状硫化物型“三位一体” 复合矿床,铜矿物及含铜矿物种类较多,有表内外各 类型矿体 226 个,既有原生铜矿物黄铜矿、各种黝铜 矿,又有次生铜矿物辉铜矿、兰辉铜矿、铜兰等。 (2)矿石品位复杂,品位变化系数一般为 3 ~ 5 倍,局部高的甚至达到 8 ~ 10 倍。 矿石氧化率高,以 探明的以铜硫为主、伴生金银的大型铜矿,矿石储量 达 2. 2 亿 t。 矿山根据“三步走” 的发展规划,按照 “ 稳定一期,建设二期,推动三期,打造国内效益领 先型露天铜矿山” 的发展愿景和战略定位,2003 年 一期正式投产后,经营业绩逐年稳步提升,2007 年 扩 建 二 期 工 程, 日 处 理 矿 石 7 000 余 t。 在 一 期 1 200 t/ d 的原矿处理量阶段,供配矿管理工作依 靠自身经验式、粗放式的管理模式以及借鉴外部矿 山的供配矿管理制度。 二期扩产至 7 000 t/ d 处理 量,随着原矿品位逐年下降,供配矿管理形成多部门 协作的运作体系,原有的供配矿管理模式已不能满 足现阶段的需求。 # # 3 Cu、5 Cu 矿体为例,含铜黄铁矿氧化率平均在 25% 左右,且含有夹石和褐铁矿较多,不同矿体含铜 斑岩矿的氧化率为 7% ~ 22% 不等。 要实现资源的 高效利用,具有极大的挑战空间。 1. 2ꢀ 工程及水文地质条件复杂 (1)风化深度达ꢁ100 ~ ꢁ150 m,西南部最深达 ꢁ320 m 标高,F1 断层横穿矿区南部,长 1 600 m、断 裂破碎带宽 20 ~ 60 m,岩溶发育,最深达ꢁ350 m 标 高。 供配矿管理实质是矿产资源质与量的协调与均 [ 1-3] 衡,是最大化利用采出原矿的重要保证 ,是一项 动态的、系统性矿石质量管理工作,贯穿于矿山规 划、整个生产过程和各个环节。 城门山铜矿通过多 年探索与实践,健全供配矿管理体系、稳定复杂地质 供配矿,可持续发展矿山资源,形成了城门山铜矿露 天铜多金属复杂矿体独特的精细化供配矿管理体 系,从源头上保障了矿山高效回收资源,增强了企业 效益,实现了提质增效转型升级,为公司持续快速发 展做出了新的更大的贡献。 ( 2)绝大部分矿体在侵蚀基准面以下,矿床一 半处于季节性湖泊中,围岩灰岩中岩溶发育,岩溶率 平均达 3. 41% ,充填率 78% ,采剥过程中矿坑涌水 量大。 2 ꢀ 露天铜多金属矿复杂矿床精细化供配矿 管理方案 2 . 1ꢀ 供配矿管理体系的健全 1 ꢀ 复杂矿床供配矿面临的问题 针对原矿处理量增大、原矿品位下降、多部门高 1 . 1ꢀ 矿石性质复杂 效协作等问题采取以下具体措施: 1)成立组织机构,明确责任划分。 明确责任 ( 1)矿石组分复杂。 城门山铜矿是一个已受到 ( 加强对供配矿工作的领导和管理是做好供配矿工作 的基本保证。 城门山铜矿领导班子高度重视供配矿 管理工作,建立组织领导机构,成立了以矿长为组 ꢀ ꢀ 罗来林(1989—),男,助理工程师,副场长,332100 江西省九江 市柴桑区城门乡联盟村。 1 26 ꢀ ꢀ 罗来林ꢀ 王利岗等:露天铜多金属矿复杂矿床精细化供配矿管理研究ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2019 年 1 月第 1 期 长,生产副矿长牵头的供配矿工作领导小组,明确供 配矿的主管部门为生产技术部,调度室具体负责下 达供配矿指令,调度室主任专门负责管理和协调供 配矿工作。 配矿指令的执行情况进行严格检查和考核,充分利 用卡调系统、综合管理系统对指令执行情况进行实 时监控,维护供配矿指令的严肃性。 开展入选铜硫 指标合格率对标管理,实现供配矿指标量化管理;在 矿组织绩效考核中专门设置供配矿考核指标,不仅 关注入选矿石品位指标,还将异常指标个数纳入考 核范围,并将考核指标与生产单位的组织绩效和单 位班子成员的个人绩效直接挂钩;开展供配矿劳动 竞赛,使生产单位的态度从“被动服从” 到“主动配 合”,使供配矿管理工作迈入良性循环,确保矿山稳 产高效。 ( 2)建立体系文件,加强过程监督。 矿山本着 高、精、严的要求,不断促进供配矿管理体系完善,先 后修订了《 供配矿管理制度》、《 生产计划管理制 度》、《露采生产矿量计算及管理制度》、《矿石贫化 损失计算和管理制度》等多项涉及供配矿工作的制 度文件。 在此基础上,认真落实质量责任制,加强工 艺纪律检查,在《生产异常指标分析管理制度》增加 供配矿管理指标分析,不断修正异常指标控制范围, 坚持日常异常指标分析、改进,保证供配矿指标的合 理控制。 2. 2ꢀ 精细化技术手段稳定复杂地质供配矿 2. 2. 1ꢀ 精细矿体填图技术 城门山铜矿现阶段浅部开采 3、5、7、10、15 号矿 体,属Ⅲ勘探类型,基本网度 80 m×80 m。 矿床次生 富集现象明显,矿体形态变化大,矿岩接触频繁,矿 石工业类型、自然类型多样,矿石氧化程度不一,矿 石品位分布不均匀、变化系数极大,其储量级别无法 满足日常精细供配矿管理。 在多达三处不同供矿点 的情况下,矿量几百至几千吨不等,以及不同时段供 矿量和品位控制需储量级别控制精细达到米级程 度,因此精细控制矿体是做好日常供配矿管理的重 要环节。 ( 3)滚动计划管理,精细入选品位。 矿山按照 远近结合”的原则,实施年、季、月的“五四三”滚动 计划管理。 “ 五年滚动计划” 指导矿山长远发展, 四季滚动计划” 确保完成全年计划,“三月滚动计 “ “ 划”实现季度目标。 如:生产初期编制月度计划时, 月入选矿石品位直接采用年计划指标,未能根据不 同月份采出矿石品位的不同制定阶段性品位计划。 而今按照作业面不同时间段的推进,制定不同月份 的供配矿计划,并增加当月入选品位修正下月供配 矿计划。 在采用滚动计划管理后,使计划和实际相 符,真正达到了计划管理的目的。 以上月 1 ∶1 000 现状图为底图,根据以往实测 地质资料及勘探资料绘制采区矿体分布预测图。 每 天采区现场编录新揭露工程现象,记录矿体形态特 征、构造特征,追索控制平台地质界线,编录炮孔岩 粉构成并取样分析,对铜、硫元素作基本分析,金、 银、锌、钼、氧化铜做组合分析。 对特殊地质点及炮 孔用专业测量仪器(TRIMBILE R8 GNSS 定位系统) 替代精度不高的手持式 GPS 定位测量,用地质罗盘 测量产状数据。 室内及时汇编炮孔相关数据库(包 括编号、 孔位、 岩性、 元素分析等), 便于用于 DI- MINE 矿山软件建立地质数据库。 将现场地质编录 资料及样品化验结果更新绘至矿体分布预测 AU- TOCAD 图上(见图 1),编制矿体二次圈定图及爆堆 品位分布图。 二次圈定图常用于月度采剥计划及周 配矿计划编制中,爆堆品位分布图常用于日配矿计 划及生产执行中。 爆堆品位分布图见图 1。 ( 4)搭建联动平台,实现信息共享。 一是定制 “ 线上”综合管理系统。 供配矿信息流包括岩粉样 数据、供配矿计划、地质图件、过程监控、选矿指标数 据、异常指标数据,传递是否及时对供配矿质量产生 重大影响。 矿山采用生产综合管理系统、卡调系统、 在线荧光分析系统、互联网+QQ 群等多途径信息交 流方式,确保供配矿信息流共享、快捷、通畅。 二是 坚持“线下” 联动预报机制。 由于供配矿管理是多 部门协作的生产作业流程,施行周期性矿点预报机 制,实现现场联动办公,确保供配矿高效管理。 每周 一、周四由生产技术部牵头,组织采、选相关管理与 技术人员在采区进行现场矿点预报。 对近期供配矿 计划交流探讨,掌握供配矿点矿石性质、类型、品位 和泥化氧化等情况,分析判断入选矿石的可选性和 对选矿生产的影响,形成书面供配矿计划。 同时根 据出矿点情况,选厂可针对性开展常规选矿试验,为 选矿生产提供技术支撑,并形成试验报告,提高供配 矿质量。 精细矿体填图技术的应用很好地解决了复杂矿 体精细控制程度,提高了资料准确度,为采剥月度计 划、周供配矿计划、日供配矿计划编制及执行提供了 可靠的保障。 ( 5)优化指标管理,严肃考核监管。 矿山对供 1 27 总第 597 期 现代矿业 2019 年 1 月第 1 期 数据品位分布特征,计划富矿配比,用矿量加权平均 估算富矿区平均品位。 采用 GPS 系统现场定位矿 点区域,对富矿采用“漏斗式拌矿” 作业(图 2),并 现场监控实际变化状况。 用手持式 X 射线荧光分 析仪多点测量拌矿后富矿堆品位(图 3),结合计划 预估品位、现场变化特征、分析仪实测结果综合预估 富矿堆平均品位,用于供配矿管理。 图 1ꢀ 爆堆品位分布 2 . 2. 2ꢀ 精准管理爆堆品位 [ 4-7] 。 爆 爆堆品位准确性直接影响供配矿质量 堆品位管理包含计划爆堆品位、爆堆备量、图点相 关、富矿爆堆等相关内容管理。 图 2ꢀ 漏斗式拌矿 ( 1)计划爆堆品位管理。 根据更新的矿体分布 预测图、矿体二次圈定图、矿体变化规律及品位分布 规律,编制下阶段采剥区域矿体预测图,包括矿体形 态、矿岩类型、矿石氧化程度、矿量、有用元素分布等 信息,在此基础上编制月度采剥计划及周配矿计划。 图 3ꢀ 手持式 X 射线荧光分析仪测量拌矿品位 (5)加强供配矿过程监控。 通过制定配比计 划、发布交班 PPT、反馈配比车数、优化搭配原则,实 现供配矿过程管控。 一是根据供配矿点分布及实际 矿石品位情况,确定合理供配矿比例(表 1),甚至为 精确入选品位局部采用“斗数配矿法”。 二是将当 天供配矿点、推进方向、注意事项以交班 PPT 的形 式发布在 QQ 群中共享,实现现场准确交班( 见图 ( 2)爆堆备量管理。 爆堆备量是周配矿计划实 施穿孔爆破至出矿实际发生的中间过程。 因矿岩界 定或特殊时期需要而实际存在,备量周期中爆堆矿 石品位、氧化程度会发生变化,影响爆堆品位实际预 估准确性,而导致供配矿品位产生波动。 为此矿山 开展《露天爆破矿石变化特征》 试验研究。 试验结 果表明:矿石爆破后,在自然条件环境下,矿石特征 会发生变化。 前 3 d 在天气状况良好的条件下铜品 位及氧化率变化特征不明显,但随时间延长氧化率 增高 1 ~ 3 个百分点。 雨水对已爆破矿石作用明显, 随雨水量加大,铜金属流失现象严重,铜品位明显下 降,氧化率增高。 在爆破备量管理中,在天气状况较 好的情况下一般控制爆破备量周期为 3 d;在天气状 况不好条件下,特别是富矿体,尽量采取“ 现爆现 采”的原则。 4 )。 三是供配矿作业开始后,每小时对供配矿实际 车数进行确认(表 2),若发现车数存在偏差需及时 进行调整,同时在原矿仓严格按照轮次配比要求下 矿,避免富矿集中进入原矿仓。 四是在供配矿过程 中,若矿石出现含锌、泥、铁矿石及氧化率高等现象, 及时向选厂预警通报,同时降低该类矿石的车数配 比。 表 1ꢀ 供配矿比例 ( 3)图点关联管理。 爆堆品位分布图用于实际 出矿点品位/ % 计算品位/ % 供矿台数 出矿点 配比 S / 台 Cu S 2 Cu 供配矿管理,但图上位置与现场实际出矿的位置往 往会产生较大误差,难以图点对应,会造成爆堆品位 失真。 对当天出配矿点采用 GPS 系统现场定位,对 特殊品位分布点、矿块采运区进行标识,做到图点相 关,便于爆堆品位预估及特殊点掌控。 西北ꢁ58 m 灰山ꢁ46 m 0. 7 3. 25 0. 4 4. 5 12 20 4. 50 0. 65 0. 25 8. 19 8 采坑ꢁ70 m 南 ꢀ ꢀ (6)优化矿仓配矿模式。 由于城门山铜矿矿石 特殊性,矿石进入中间矿堆过程中易造成块矿与粉 矿二次分离,矿堆矿石分层后,进入浮选作业后易造 成跑槽、沉槽、磨矿浓细度变化频繁,引发指标波动。 因此,矿山进一步优化碎矿生产组织,一是充分发挥 破碎机作用,努力提高破碎效果,中、晚班利用采场 ( 4)富矿爆堆品位管理。 矿山现阶段富矿主要 出露在矿体次生富集带,铜品位 1% ~ 20% ,品位特 高现象明显,区域变化快,供矿量不大,但对供矿品 位产生决定性影响。 先在图上作业,根据周边爆孔 1 28 ꢀ ꢀ 罗来林ꢀ 王利岗等:露天铜多金属矿复杂矿床精细化供配矿管理研究ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2019 年 1 月第 1 期 # # 停止供矿 3 个间歇时段进行 1 和 2 中间矿堆倒换 操作,减少因挖机倒矿造成的入选矿石块度不均匀; 二是需要使用挖机倒矿时,尽量做到块矿与粉矿按 一定比例均匀下矿,实现矿堆粉矿与块矿合理搭配 进入半自磨的磨浮流程,保证入选矿石的均衡稳定。 ( 7)复杂工程水文地质条件供矿。 复杂的工程 水文地质条件,给供配矿带来一系列不确定影响因 素。 在工程地质方面,一是氧化矿对选别指标影响 较大,应控制入选矿量,比如在灰山ꢁ34 m、ꢁ46 m、 ꢁ58 m 等作业台阶采用单趟不超过四分之一的比 图 4ꢀ 交班 PPT 图 表 2ꢀ 4:20 ~ 6:00(2 系统)实际车数确认 出矿点品位/ % 计划品位/ % 车数品位 / % 计划 计划总车数 实际车数 实际总车数 出矿点 硫品位 车比 / 台 硫品位 / 台 / 台 铜品位 铜品位 铜品位 硫品位 0 0 2 . 3 . 7 . 0 2 4. 75 供配矿点 1 西北ꢁ58 m) 30 ( 1 3 20 15 2. 00 1. 25 供配矿点 2 采坑ꢁ70 m 南) 8 0. 67 8. 53 51 0. 67 8. 63 ( 供配矿点 3 ( 疏干ꢁ58 m) 8 例缓慢出矿。 二是在破碎断裂带和岩溶区域出矿 时,比如金鸡窝出矿点,首先要充分考虑液压反铲的 作业安全,其次在白班视线好的情况下对该区域矿 石进行特别处理,最后在铲装过程前后及时挑出杂 物和大块,以免进入卸矿口撕裂皮带。 在水文地质 方面,一是为减少工作面积水采用台阶开沟、水仓抽 排等方式降低水对矿石的影响。 二是地下透水造成 塌孔现象严重采用“现穿现爆” 的方式提高爆破效 果。 三是在雨季和地下涌水量大的工作面容易造成 粉矿黏车斗和堵塞卸矿口的现象, 采用 “ 现爆现 采”、“干湿结合”的方式出矿。 82. 69% 到 2017 年的 90. 99% ,提升了 8. 30 个百分 点;入选矿石硫品位合格率,从 2016 年的 75. 68% 到 2017 年的 88. 21% ,提升了 12. 53 个百分点,保证 了入选矿石品位的均衡稳定,使选矿技术指标得到 了较大程度的改善。 在矿石氧化率持续上升的情况 下,2017 年选铜回收率比 2016 年提升 0. 17 个百分 点,原矿处理量逐年呈上升趋势,对矿山提质增效起 到了至关重要的作用。 参ꢀ 考ꢀ 文ꢀ 献 [ 1]ꢀ 才振东. 矿山生产中的供配矿管理[ J]. 金属矿山,1990(10): 3-45. 4 3 ꢀ 结ꢀ 论 城门山铜矿通过优化供配矿管理体系、精细化 [2]ꢀ 秦爱军. 露天矿配矿管理与配矿方案的动态调整[J] . 化工矿 物与加工,2012,41(11) :29-31. [ 3]ꢀ 李志国,崔周全. 基于遗传算法的多目标优化配矿[ J] . 广西 大学学报(自然科学版),2013,38(5):1230-1238. 技术手段支撑精确供配矿,确保了每年生产任务的 完成,生产各项指标逐年提升。 采剥计划执行率得 到提升,为采剥工程布局优化提供了保障,采剥工程 避开了矿废接触区域,减少了配矿和矿废分剥对工 程周期的影响,实现了运距和采剥方向上的最优。 采矿损失率和贫化率得到了有效控制,低品位矿石 也得到了有效利用,在充分利用矿产资源的同时也 降低了生产成本。 原矿品位、矿石性质的稳定性得 到了保证,入选矿石铜品位合格率从2016 年 的 [ 4]ꢀ 井石滚,卢才武,李发本,等. 基于 GIS / GPS / GPRS 的露天矿配 矿动态管理系统[J]. 金属矿山,2009(6):140-144. [5]ꢀ 吴ꢀ 飞. 配矿对武山铜矿经济效益影响探讨[ J]. 金属矿山, 002(9):9-11. 2 [ 6]ꢀ 李发本. 三道庄露天矿配矿管理系统研究[D]. 西安:西安建 筑科技大学,2004. [ 7]ꢀ 杨生飞. 胜利东二号露天矿煤质精细化管理研究[J]. 露天采 矿技术,2010(S1):73-74. ( 收稿日期 2018-12-02ꢀ 责任编辑ꢀ 袁风香) 1 29
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