大红山铜矿低品位铜铁资源综合利用经济分析.pdf

大红山铜矿低品位铜铁资源综合利用经济分析李 德,马佩周(玉溪矿业有限公司, 云南 玉溪市 653100)摘 要:依据大红山铜矿床资源赋存特性及开采现状,分析了现用开采工艺资源利用程度 低的原因,提出了铜铁合采的新思路,并从经济可行性方面进行了论证;论证表明,铜铁合 采这一思路在经济上是合理的 关键词:小中段空场法;下向深孔侧向落矿;资源综合利用;经济临界品位新中国成立以来,国家很重视铜工业的发展,在相当长时期内,铜工业被列为优先发展的产业,但受 国内铜资源的制约,铜矿山发展相当缓慢,到2004 年末,铜矿山产铜能力仅有60万t,而铜熔炼能力达180万t,电解精炼能力、 铜材加工能力则分别高达240万t、500万t矿山产铜居世界第7位,粗铜和电解铜居世界第3位,铜材加工居世界第1位目 前,国内铜精矿自给率还有进一步下降的趋势,巨大 的原料缺口只有通过国际市场弥补铁矿资源目前 的供需态势也同样严峻预计到2010年,铁矿进口 量将占到全球需求量的40%左右铜铁资源过度依赖境外资源的状况,必然阻碍我国经济的健康发 展根据我国富矿少、 贫矿多的资源现状,国家鼓励 企业发展低品位矿采选技术,以充分利用国内贫矿 资源。

大红山铜矿隶属于玉溪矿业有限公司,拥有大红山铁铜矿区铜矿首采区开采权,该区铜铁矿资源 丰富,但低品位铜铁占资源总量的比例很大在以 往资源观念、 开发技术、 开发政策、 经济环境等条件 的综合制约下,仅开采铜矿体的富矿部分,低品位铜 铁资源未得到有效利用本文结合大红山铜矿生产实际、 工艺特点、 矿体赋存条件,通过对大红山铜矿 低品位铜铁综合利用的经济合理性分析,旨在提高 大红山铜矿的资源综合利用水平1 大红山铜矿首采区矿床成因及赋存特征1. 1 矿床成因类型 大红山铜铁矿区有7个含矿带(Ⅰ-Ⅶ) ,其中 主要分布在铜矿首采区范围内的第 Ⅰ 矿带为铜铁矿 带,其矿床属火山喷发-沉积变质矿床第 Ι 矿带 含矿地层为大红山群曼岗河组第三岩段(Ptdm3) ,东起B2 (A192)线,西至F3 (B75线)断层,成层连续分布 含矿地层系一套火山喷发-沉积变质的变钠质 凝灰岩、 石榴黑云角闪片岩、 石榴黑云白云石大理岩 等含铁铜的岩石组成呈层状产出,层位稳定、 火山 与沉积特征明显,与上、 下地层(Ptdm2、Ptdm4)均呈整合过渡接触1. 2 第 Ⅰ 矿带矿体赋存特征 第Ι 矿带分布西起A244线,东至A49线。

东 西长7000 m,南北宽800～1500 m,面积8 km2为一走向近东西、 南倾的单斜构造,倾角14° ～46°,平 均25° 厚度8～70 m,平均35 m埋深0～800 m 依据铜铁含量变化,从上到下可分为7个矿层(见图1)Ic含铜铁矿体:东起B4线,西至B72线,走向 长1400 m,倾斜宽800 m,呈薄层状赋存于I3矿体 的顶板,下与 Ⅰ3矿体相隔0～5 m,贫矿厚0. 87～9. 12 m,平均3. 97 m,铁矿石贫矿储量为136. 22万t, SFe: 25. 00%～29. 63% ,平均26. 76% ,伴生铜金 属量9081 t, Cu: 0. 10%～0. 34% ,平均0. 25% Ⅰ3含铁铜矿体:走向长1800 m,倾斜宽1200m,分布面积2. 16 km2,埋深191～705 m,标高- 29 ～800 m,主要集中在400～650 m标高范围内,表内 矿铜金属量407479 t,平均品位0. 84% ,平均厚度11. 61 m,伴生铁金属量1163. 16万t,平均品位23. 89%Ib含铜铁矿体:分布于B4 - B72线,走向长1500 m,倾斜宽500 m,主要集中在400～600 m标 高。

矿体赋存于Ptdm3含矿地层中上部,上距 Ⅰ3矿 体0～20 m,下距 Ⅰ2矿体0～20 m铁矿石量809. 86万t,矿体厚1. 08～21. 40 m,平均6. 88 m,ISSN 1671 - 2900 CN 43 - 1347/TD 采矿技术 第8卷 第1期 Mining Technology, Vol . 8,No. 1 2008年1月 Jan. 2008SFe: 25. 05%～30. 55% ,平均26. 6% ,伴生铜13130t,品位0. 03%～0. 25% ,平均0. 16%图1 1#矿带层位关系Ⅰ2含铁铜矿体:走向长1700 m ,倾斜宽1100m ,分布面积1. 87 km2,埋深217～697 m,标高13～742 m,主要分布于400～600 m标高表内矿铜金 属量343698 t,平均品位0. 79% ,平均厚度10. 50m,伴生铁金属量820. 19万t,平均品位18. 93%Ia含铜铁矿体:走向长600 m,倾斜宽200 m,主 要集中在443～556 m标高铁矿石量161. 00万t, 矿体厚0. 38～31. 94 m,平均5. 25 m, SFe: 24. 99% ～32. 3% ,平均26. 77% ,伴生铜2586 t,品位0. 07% ～0. 20% ,平均0. 16%。

Ⅰ1含铁铜矿体:走向长1300 m ,倾斜宽600m,分布面积0. 787 km2,埋深266～724 m,标高278 ～716 m,主要分布于450～600 m标高表内矿铜 金属量41124 t,平均品位0. 71% ,平均厚度5. 64m,伴生铁金属量101. 35万t,平均品位17. 49%Io含铜铁矿体:走向长200 m,倾斜宽200 m,主要集中在403～600 m标高铁矿石量148. 77万t, 矿体厚1. 19～8. 55 m,平均4. 18 m, SFe: 25. 77%～33. 61% ,平均29. 08% ,伴生铜1673 t,品位0. 02% ～0. 14% ,平均0. 11%1. 3 主要构造及控矿作用矿区工程揭露的主要断层有: FⅢ- 6、FⅢ- 0、FⅢ- 2、FⅢ- 1; FⅠ- 13、FⅠ- 16、FⅠ- 17、FⅠ-6、FⅠ- 7、FⅠ- 8、FⅠ- 5、FⅠ- 4FⅢ- 6:赋存于I2矿体底板,走向、 倾向、 倾角 与矿体基本一致,对矿体无破坏作用,但对采准工程稳定性有一定影响,在一定程度上加大了采准工程 的支护量FⅢ- 0、FⅢ- 2、FⅢ- 1: 3条断层伴随辉绿辉 长岩侵入体对矿体沿走向倾向的破坏都比较大。

沿 走向将矿体切成4段,即:沿倾向将矿体错开并使矿体品质变贫、 变薄,影响最为突出的是B22 - B24、B28线、B38 - B42线FⅠ- 13、FⅠ- 16、FⅠ- 17、FⅠ- 6、FⅠ- 7、F Ⅰ- 8、FⅠ- 5、FⅠ- 4:它们成一组平行断层,走向 与矿体基本一致,倾向与矿体有一定交角,对矿体顶板的破坏较为严重受破坏严重的地段分别是B30- B34线,B42 - B52线2 现行采矿工艺及存在问题2. 1 小中段空场采矿法大红山铜矿现用小中段空场采矿法,该采矿工 艺是一种分层开采工艺,它的开采对象仅是第 Ⅰ 矿 带的I3、I2含铁铜矿体,且各自形成独立的采准系统 见图2)一期设计采用YT - 90凿岩机凿岩,底部 漏斗结构电耙出矿工艺;二期设计采用SI NBA1354凿岩台车凿岩,底部堑沟结构、 铲运机出矿工艺(见 图2)采场结构参数:采区长度为100 m,分段高度10 ～12 m,采场跨度47 m,矿柱宽度8～10 m 爆破参数:孔径80 mm,排间距1. 4 m,孔底距2. 7 m,每米崩矿量5. 5～6 t,炸药单耗0. 7 kg/t其 主要经济技术指标见表1。

表1 分采主要经济技术指标盘区生产能力 ( t/d)损失率 (% )贫化率 (% )采掘比 (m /kt) / (m3/kt)采切废石比 (% )铲运机台效 (万t/台a)凿岩台车效率 (万m /台a)炮孔崩矿量 ( t/m)1000～120025. 8816. 58. 32/10725. 8730～407. 585. 5～6. 52. 2 采矿工艺存在的问题从表1可以看出,该工艺存在的主要问题是: (1)开采难度大、 千吨采掘比大、 开采成本高由于实行分采,各矿体分别布置采准巷道和充填系统,不但造成工程布置困难,而且千吨采掘比高达107 m3/kt,开采直接成本达到50元/t6采矿技术 2008, 8(1) 图2 小中段空场采矿法(2)资源综合利用率低铜金属开采率50% ,铁金属开采率37%2. 3 资源利用率低的原因分析(1) I1矿体薄小、 距矿山主系统较远、 单独形成 系统不经济,因而得不到利用,损失约为5%2)矿柱损失较大,设计损失为25. 88% ,实际开采损失平均为25%～30% (3)贫矿占总储量的36. 7% ,利用率约为35% ,损失率达17%4)多层缓倾斜产出使矿床铜铁矿化不均,铜铁矿体交错产出,且多次地质构造破坏,将矿体错断成台阶状,降低了工艺的适应性,加大了开采过程中 的损失,采场内损失达8%。

(5) Ic、Ib、Ia贫铁矿体未得到充分利用,贫铜矿 未得到充分回收是造成铁金属利用率低的主要 原因3 铜铁合采基本思路3. 1 下向深孔侧向落矿采矿工艺 针对现用分采工艺开采损失高、 低品位资源未 得到充分利用等造成资源综合利用率低的现状及原因,提出了充分利用矿山现有系统,寻求采矿新工艺,实行铜铁合采,降低开采成本,体现规模效应,使 低品位铜铁资源得以有效利用,提高资源综合利用 率的思路依据大红山铜矿资源特点,铜铁合采就 是将Ic、I3、Ib、I2、Ia铜铁矿体视为一个完整矿体或 根据赋存特征分别组合为完整矿体进行开采为此,玉溪公司组织有关人员从采矿方法、 结构 参数计算机模拟、 空区处理、 系统能力及改造措施、 安全环保等多方面对采矿工艺进行了深入研究研 究认为:下向深孔侧向落矿空场采矿法是一种工程 布置简单、 凿岩爆破效率高、 采矿成本低、 资源利用率高、 规模效益好的采矿工艺(见图3) 主力设备配置: SI NBA261下向深孔凿岩台车2 台, SI NBA1354上向凿台车2台, TORO - 400电动 铲运机5台(其中一台备用) ,破碎锤2台,形成6000 t/d生产能力。

采场结构参数:采区长度200 m,分段高度25～50 m,采场跨度36 m,矿柱宽度8～10 m 爆破参数:孔径165 mm,排间距3 m,孔间距3m,每米崩矿量27 t,炸药单耗0. 34 kg/t主要经济 技术指标见表2表2 合采主要经济技术指标盘区生产能力 ( t/d)损失率 (% )贫化率 (% )采掘比 (m /kt) / (m3/kt)采切废石比 (% )铲运机台效 (万t/台a)凿岩台车效率 (万m /台a)炮孔崩矿量 ( t/m)600021～2551. 8 /23. 6225. 8745～553. 96273. 2 下向深孔侧向落矿工艺的优势 下向深孔侧向落矿工艺与小中段空场采矿工艺 相比,具有以下突出优势1)采准切割布置简单,采掘比由原来的107m3/kt降到了26. 7 m3/kt,仅为原来分采的1 /42)深孔崩矿量由5. 5 t/m提高到27 t/m,炸7李 德,等: 大红山铜矿低品位铜铁资源综合利用经济分析药单耗由0. 7 kg/t降到0. 34 kg/t,大大提高了爆破 效率,降低了凿岩爆破成本;采矿直接成本由50元/t降到29. 89元/t,与现用采矿工艺相比成本降低 了40. 2%。

图3 下向深孔侧向落矿空场采矿法(3)资源利用率高对435中段的研究表明, 有效利用低品位表外资源和含铜铁矿体中伴生铜金 属量16500 t、 表外铁金属量176万t,铜资源开采率 由50%提高到74. 8% ,铁金属开采率由37%提高 到83. 1%4)大规模连续回采,生产效率高,同面积供。