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大红山铜矿矿石损失率及贫化率优化实践
2019-07-10
损失率、贫化率是评价矿山生产技术及管理水平的关键指标,目前,国内已将工业矿 和低品位矿资源全部纳入计算评价范围。大红山铜矿自投产以来,矿体开采矿石损失贫化一直偏 高,场内损失率居高不下,甚至出现负损失的情况。
Serial No. 602 June. 2019 现ꢀ 代ꢀ 矿ꢀ 业 MODERN MINING 总第 602期 2019 年 6 月第 6 期 大红山铜矿矿石损失率及贫化率优化实践 胡ꢀ 川 云铜集团技术中心矿山研究院) ( ꢀ ꢀ 摘ꢀ 要ꢀ 损失率、贫化率是评价矿山生产技术及管理水平的关键指标,目前,国内已将工业矿 和低品位矿资源全部纳入计算评价范围。 大红山铜矿自投产以来,矿体开采矿石损失贫化一直偏 高,场内损失率居高不下,甚至出现负损失的情况。 为合理确定损失率和贫化率,更新了传统损失 率、贫化率含义及计算方法,对 720、485 中段部分采场重新进行了损失率计算,考虑含有用组分的 围岩混入和顶板垮落情况,避免了负损失的出现;通过对 285 中段 B48-68 线方案优化,将设计开发 利用资源储量全部纳入损失率计算范畴后,矿块设计总损失增大 7% ,设计回采品位由 0. 338% 提 升到 0. 389% ,废石混入率由 48. 9% 降低至 40% ,贫化率由 36. 7% 降低至 27% ,使得该矿块资源经 济效益最大化。 损失率和贫化率是一对相辅相成相互制约又相互矛盾的技术指标,只有结合矿山 实际,合理确定损失率、贫化率,才能有效降低采选成本,减小尾矿排放量及排放成本。 关键词ꢀ 损失率ꢀ 贫化率ꢀ 控制措施 DOI:10. 3969 / j. issn. 1674-6082. 2019. 06. 024 Optimization Practice on the Ore Loss Rate and Dilution Rate of Dahongshan Copper Mine Hu Chuan ( Mining Institute of Technical Center of Yunan Copper Group Co. ,Ltd. ) Abstractꢀ Loss rate and dilution rate are the key indicators for the evaluation of mine production technology level and management level of mines. At present,the industrial ores and the ores with low grade have been included in the calculation and evaluation scope. Since the Dahongshan Copper Mine is put into production,the ore loss and dilution rate have been in high level,the stoping ore less is high,even the negative loss phenomenon is occurred. In order to determine the reasonable ore loss rate and dilution rate,the classical method for calculation of ore loss rate and dilution rate is improved and some related definitions are revised. The ore loss rate of the part of stops of 720 m and 485 m sections of the mine are calculation again. By considering the phenomenon of the mixing of surrounding rock mass containing use- ful constituent and roof collapse,the negative loss phenomenon is avoided. By optimization on the schemes of B48ꢁ68 line of 285 m section,after the designed and developed reserves are included in the calculation of loss rate scope,the designed total loss of ore block is increased by 7% ,the designed stoping grade is increased from 0. 338% to 0. 389% ,the waste rock mixing rate is increased from 48. 9% to 40% ,the ore dilution rate is decreased from 36. 7% to 27% ,the maximum economical benefits of the stoping of the ore block is obtained. The above study results further indicated that loss rate and dilution rate are a pair of mutually complementary and mutually contradictory technical indicates,only by reasonably determining the loss rate and dilution rate in combination with the actual situation of the mine,the mining cost can be effectively reduced and the tailings emission and emission cost can be reduced. Keywordsꢀ Loss rate,Dilution rate,Controlling measures ꢀ ꢀ 矿山开采的损失率、贫化率指标是矿山技术工 ꢀ ꢀ 胡ꢀ 川(1986—),男,工程师,硕士,653100 云南省玉溪市红塔 作的主要内容,也是体现矿山生产技术水平的关键 [ 1-2] 。 在开发过程中,可能会因为各种原因导致 区玉河路。 指标 9 2 ꢀ ꢀ 胡ꢀ 川:大红山铜矿矿石损失率及贫化率优化实践ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2019 年 6 月第 6 期 矿石损失和贫化,但是部分矿石的损失贫化是可以 由于采矿过程中废石的混入造成,二次贫化多数是 由于运输过程中高品位资源的丢失造成,贫化率是 采矿过程质和量的反映;而废石混入率是反映废石 混入的多少,是引起矿石贫化的一个因素,仅是采矿 过程混入量的体现。 [ 3-5] 。 降低矿石的损失和贫化, 通过技术手段控制的 不但可以减少矿床有用组分的损失,增加有用组分 的产量,还可以降低采矿选矿成本,减小尾矿排放量 [ 6] 及排放成本,提高企业经济效益 ,同时在社会效 益、环境效益方面也具有重要的意义。 损失及贫化原因如下: 1 ꢀ 矿山概况 大红山矿区开发建设始于上世纪 80 年代,1993 (1)不同矿床不同矿体由于复杂程度及赋存状 [ 10] 态的不同 ,导致采矿过程不可避免的造成矿石损 失与贫化。 年大红山铜矿一期工程开工建设,1997 年 7 月建成 投产。 二期工程于 2003 年 6 月建成投产,西部矿段 采矿工程 2016 年 9 月建成投产。 大红山铜、铁矿区 大地构造位置位于扬子准地台,介于红河断裂与绿 汁江断裂所夹持的滇中中台陷楚雄凹陷内,系云南 山字型前弧西翼与哀牢山构造带的交汇部位。 矿区 基底为早元古代大红山群,系富含铁、铜的浅-中等 变质程度的钠质火山岩系,属古海相火山喷发-沉积 变质岩;盖层为上三叠含煤碎屑岩系。 矿区的主要 (2)矿山地测工作不够,现场情况不清,矿体不 实,未能准确反映矿体形态,导致设计偏差造成损失 与贫化。 (3)由于矿山生产建设需要,为保护地表或井 下建(构)筑物而形成保安矿柱导致损失;留设永久 矿柱或顶底柱造成损失。 (4)采矿方法的局限或者爆破施工等原因造成 损失。 # 铜矿带为Ⅰ 铁铜矿带,产于曼岗河组中上部的石榴 (5)出矿或矿石运输过程中造成损失与贫化。 3 黑云角闪片岩夹变钠质凝灰岩段(Pt1 dm ) 中,自上 3ꢀ 损失贫化优化 而下由Ⅰc →Ⅰ3 →Ⅰb →Ⅰ2 →Ⅰa →Ⅰ1 →Ⅰo 7 个铁铜共 生的矿体群组成。 3. 1ꢀ 合理计算方法选择 从矿体的开拓到回采全过程中,大红山铜矿至 今一直沿用“35905”技术指标体系,其中,采场最终 损失率、最终贫化率是最核心的技术指标,从强采、 强供到资料、设计、放矿,再到数据分析、综合指标, 损失贫化的概念贯穿始终。 目前,大红山铜矿采场( 盘区) 场内损失率为 5 % ~ 10% ,采场损失率为 23% ~ 26% ,加上设计损 失、中段损失等,总损失率为 37% ~ 40% 。 采场贫 化率为 9% ~ 12% ,中段贫化率达 30% 以上。 2 ꢀ 损失贫化分析 传统定义中,采矿损失率是指损失的金属量或 落矿前设计阶段,通过实测现场数据,均采用直 接法计算设计损失贫化指标。 [ 7-12] 。 新 矿石量与工业矿金属量或矿石量的百分比 设计损失率计算公式为 时期,随着资源综合开发利用理念的深入,矿产资源 开发利用水平的提高,很多矿山基本已将低品位矿 资源纳入开发利用范围,从可研到单元采矿设计,均 已对低品位资源进行了系统分析规划。 因此,传统 的损失管理已不能服务新时期资源开发利用过程, 其计算方法不能真实体现矿产资源开发利用水平, 目前,已将设计范围内设计利用资源储量(包括工 业矿和低品位矿) 统一纳入损失率计算范畴。 因 此,损失率的概念应为损失的金属量或矿石量与对 应阶段设计利用金属量或矿石量的百分比。 Qs × 100% , Pz = Q (1) 式中,Pz 为直接法计算损失率,% ;Qs 为损失地质矿 量,t;Q 为地质矿量,t。 设计贫化率计算公式为 ρ = C - Cx × 100% , (2) C 式中,ρ 为矿石贫化率,% ;C 为地质矿量品位,% ; C 为采下矿石品位,% 。 x 落矿后,通过制定严谨的平衡放配矿计划,由供 贫化率指采出矿石地质品位的降低程度。 废石 混入率是指混入的废石量占回采矿石量的百分 矿管理组采取出矿取样和计量的方式,统计采场供 矿情况;供矿结束后,通过空区扫描方式,将空区范 围反映到最终落矿设计上,核实并计算顶板、间壁柱 的落矿情况,采用间接法计算采场最终损失贫化指 标。 [ 7-12] 。 传统的工作中,易于将贫化和废石混入 2 比 个概念混淆,虽然在某些单一矿种矿化界限清晰的 矿床,不考虑围岩品位或围岩品位为零时,贫化率和 废石混入率的结果是一致的,但贫化率和废石混入 率仍然是 2 个完全不同的概念。 在矿山采选流程 中,贫化可分一次贫化和二次贫化,一次贫化多数是 最终损失率计算公式为 Pj = 1 - Q æ Cc - Qh Ch ö × 100% , c (3) è Qd Cd ø 9 3 总第 602 期 现代矿业 2019 年 6 月第 6 期 式中,Pj 为间接法计算损失率,% ;Qd 为地质矿量, t;Qc 为采出矿石量,t;Qh 为废石混入量,t;Cd 为地 质品位,% ;Cc 为采出矿石品位,% ;Ch 为废石混入 品位,% 。 积铜铁共伴生矿床,围岩均有矿化,在计算损失率 时,必须考虑围岩混入或顶板间壁柱垮落情况,剔除 相应的混入金属量后计算,否则部分采场会出现负 损失的情况,指标失真。 如表 1 所示,720-48-50I 采 场若不考虑含有用组分的围岩混入和顶板垮落情 况,则其出现负损失的现象,显然是不符合实际的; 485-50-52I 采场若不考虑有矿化的围岩混入情况, 其场内损失率明显偏低,指标失真。 同时,可以看 出,贫化率和废石混入率是 2 个不同的概念,应分开 计算,区别对待。 最终贫化率计算公式为 ρj = C - Cc × 100% , (4) C 式中,ρj 为矿石贫化率,% ;C 为地质矿量品位,% ; Cc 为采出矿石品位,% 。 需要注意的是,大红山铜矿属海相火山喷发沉 表 1ꢀ 结束采场计算损失率指标对比 地质矿量 总供矿量 / t 围岩混入量 / t 其他垮落量 / t 不考虑围岩混入 场内损失率/ % 考虑围岩混入 场内损失率 / % 采场 / t 7 20-48-50I 85-50-52I 81. 25 82. 95 4. 22 1. 5 ꢁ ꢁ2. 09 7. 83 4. 95 4 509. 38 469. 48 65. 64 20. 72 3 . 2ꢀ 三维可视化软件应用 矿石中有益组分的损失,既浪费矿产资源,又会 地减少矿石损失贫化和废石混入。 在原方案的基础上,汇总分析生产探矿成果资 料,并结合 285 中段矿体赋存情况、矿化情况,采用 三维矿业软件开展方案优化,回采设计地质矿量减 少 45. 68 万 t,设计总损失率增大 7% ,回采地质品 位由 0. 552% 提升到 0. 569% ,回采品位由 0. 338% 提升到 0. 389% ,废石混入量减少 143. 62 万 t,废石 混入率由 48. 9% 降低至 40% ,从而使得贫化率由 36. 7% 降低至 27% ,实现该部分资源经济效益最大 化,优化前后相关指标见表 2。 缩短矿山服务年限,废石混入导致的矿石贫化会增 加选矿尾矿处理成本。 但是,由于矿体赋存条件和 一些技术原因,一部分的损失和贫化是不可避免的, [ 13-18] 一部分的损失贫化可以通过技术手段优化 。 在大红山铜矿 285 中段 B48-68 线中,采用 Di- mine 软件对中段回采范围进行矿体和构造建模(图 1 ),在软件中开展采场规划设计工作,主要优势: 表 2ꢀ 285 中段 B48-68 线方案优化前后相关指标对比 地质 矿量 地质 品位 / % 回采 矿量 / 万 t 回采 总损 品位 混入量 失率 废石 贫化率 项目 / % / 万 t / % / 万 t / % 优化前 354. 95 0. 552 776. 95 0. 338 380. 13 优化后 309. 27 0. 569 588. 1 0. 389 236. 51 29 36 36. 7 27 图 1ꢀ 285 中段西部 B48-63 线方案 4 ꢀ 结ꢀ 论 优化前后矿房矿柱三维模型 ( 1)在矿产开发过程中,只回采工业矿,只计算 工业矿,损失率小,但是资源特别是低品位资源浪费 大,企业的服务年限也少。 若只追求损失小,工业矿 低品位矿全部设计回采,将会导致废石混入大,贫化 高,落矿矿量变大,处理资源量增大,处理品位低,开 采成本和选矿成本将会加大。 可见,损失率和贫化 率是一对相辅相成相互制约又相互矛盾的技术指 标,又是能够真实反映矿山资源开发利用水平的直 接指标。 针对一个矿床(矿体)或一种采矿方法,合 理确定损失率和贫化率,是企业生产技术管理方面 的重点。 ꢀ ꢀ (1)直观显示矿体与构造的关系,特别是 F3 主 干断层与矿体的关系(矿体沿倾向向北收缩了 4. 0 30. 0 m),进而调整工程,减少投入,合理缩小回 采范围,降低贫化。 ~ ( 2)矿柱回采。 结合矿岩性质,通过合理控制 跨度及暴露面积,控制回采顺序,经过经济测算后, 采用胶结充填的方式回采矿柱,达到资源利用的目 的,减少损失。 ( 3)优化顶部回采范围和底部堑沟。 根据切顶 及堑沟技术要求,结合矿体顶部、底部形态品级变化 情况,确定切顶层分界线及堑沟坡度和分界线,极大 ( 2)在评价采场(盘区或矿体)(下转第 107 页) 9 4
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