大红山铁矿供矿截止品位经济模型构建及应用

大红山铁矿供矿截止品位经济模型构建及应用

刘晓军，徐万寿，孙卫

玉溪大红山矿业有限公司，云南玉溪， 653100

摘要：根据供矿截止品位计算公式建立经济模型，结合企业自身工序成本与铁精矿市场行情，计算出供矿截止品位并应用于指导低品位矿体回采规划。

关键词：截止品位、经济模型、超低品位矿

0 背景

大红山铁矿自2002年投入试生产以来至今已近20年，目前正处于采矿鼎盛时期，资源优势得到了充分发挥，年采供矿量约1200万t，年产铁精矿350万t以上，创造了较大的经济效益和社会效益。在大红山铁矿高负荷生产的同时，矿石资源也在极速消耗。为提高铁精矿的单位产率和经济效益，企业要求采供铁原矿品位保持在34%左右，这就造成生产组织过程中不可避免的存在采富弃贫的情况，部份矿石资源成为永久损失。这种开采方式造成大量低品位矿石资源浪费，给矿山持续生产和发展带来了严峻挑战。

大红山铁矿是国内一流的矿山企业，也是国家绿色矿山建设的示范企业，提高矿石资源综合利用率、确保企业的持续稳定发展变得刻不容缓。因此，亟需对供矿截止品位进行分析并建立经济模型，以指导后续的回采规划。

1 截止品位计算公式推导

根据金属平衡列出公式：

Q×a₀=Q₁×a₁+（Q-Q₁）×a₂ ①

式中：Q—入选原矿量，t；

Q₁—产出铁精矿量，t；

a₀—原矿品位，%；

a₁—产出铁精矿品位，%；

a₂—尾矿品位，%；

根据成本效益平衡列出公式：

Y×Q+A×Q+E×Q₁+（Q-Q₁）×D≤B×Q₁ ②

式中：Y—吨原矿采矿综合成本（含运输提升费用），元/t；

A—吨原矿选矿综合成本，元/t；

E—吨精矿分摊的财务、管理和税费成本，元/t；

D—吨尾矿处理成本，元/t；

B—国内铁精矿售价，元/t；

根据式①推出选比P：

P=Q/Q₁=（ a₁- a₂）/（ a₀- a₂） ③

综合以上①②③公式，推出铁矿的供矿截止品位：

a₀≥〔（Y+A+D）×a₁+（B-Y-A-E）×a₂〕/（B+D-E） ④

由式④可看出，供矿截止品位仅与各项工序成本、选矿工艺（精矿品位、尾矿品位）有关系。

2 建立供矿截止品位经济模型

吨原矿选矿综合成本A、吨精矿分摊成本E、吨尾矿处理成本D、铁精矿品位a₁、尾矿品位a₂、国内铁精矿售价B均可根据近三年企业现有统计数据或网络查询。但对于吨原矿采矿综合成本Y则要考虑以下两种情况，一是存窿低品位矿回收，二是单体设计回采低品位矿石。

大红山铁矿主矿体呈缓倾斜状，采矿方法采用无底柱分段崩落法，前期回采供矿截止品位≥28%，经过多年生产在覆盖层下留存有大量存窿低品位矿石资源，在下盘台阶部位设计回收这部分存窿低品位矿，其成本可参照崩落法采矿成本。

另外企业计划回采前期未纳入设计回采的纯低品位零星矿体，采矿方法主要选用分段空场法，因此单体设计低品位矿石回采成本可参照矿区类似采矿方法的采矿成本。

综上，结合式④建立供矿截止品位经济模型并代入数据，如表1。

表1 供矿截止品位经济模型

显然，存窿低品位矿回收和单体设计回采低品位矿的供矿品位应保证大于16.97%和18.40%时方可创造经济效益。

3 经济模型的实际应用及效果

大红山铁矿西翼采区Ⅱ1-3矿体位于下盘，矿体倾角25°~50°，由多层分支矿体组成，各分支矿体平均水平厚度约18m，连续性差且矿体形态变化较大，地质品位较低，矿体间夹石厚度5m~16m，夹石平均品位TFe16.10%。在回采设计前根据地质钻孔资料对矿体重新圈定，将17%＜TFe＜20%的资源圈定为超低品位矿纳入设计回采范围并验证供矿品位。采矿方法采用无底柱分段崩落法，将340m及以上分段厚大废石夹层一同崩落回采，如图1、图2；技术经济指标见表2。

图1 西翼采区下盘矿体365m分段回采设计平面图

图2 西翼采区下盘矿体回采设计C15线剖面图

表2 西翼采区下盘矿体回采设计技术经济指标

虽将厚大废石夹层一同崩落回采，因废石夹层中含有铁品位，低品位矿采出品位依然达到了22.62%，满足供矿品位≥20%要求，同时相比推算的供矿截止品位18.4%仍有一定冗余量，因而方案可行。目前该设计方案已在施工中。

4 存在的问题

随着大红山铁矿开采深度的延伸，采矿成本可能会进一步增大，因此该经济模型所计算的供矿截止品位有所偏低。另外，大红山铁矿尾矿品位相较同类型其它矿山偏高，选矿工艺参数有待进一步研究优化，现有指标制约了井下铁矿石资源的综合回收利用。

由于铁精矿的售价在不断波动变化，难以形成固定的截止品位指标，不利于长期指导井下生产，在实际应用选取指标时需充分考虑一定的经济系数和市场风险。

5 结论与建议

地质圈矿时可按照超低品位矿（15%≤矿石品位<20%）、低品位矿（20%≤矿石品位<30%）、贫矿(30%≤矿石品位<45%)和富矿（矿石品位≥45%）等不同品级进行圈定矿体。对于含废石夹层、呈多层状产出不同品级的矿体进行回采设计规划时，可考虑整体回采，并应用截止品位经济模型作验证，虽然会增加废石混入率、降低采出矿石品位，却能更充分的回收利用矿石资源，摊低采矿成本并延长矿山服务年限。

矿山企业在生产组织过程中应当加强井下供配矿管理，充分考虑将略低于截止品位的矿石资源与高品位矿石按一定比例配矿，创造更长远的经济效益。同时应加强矿石抛废技术的研究，积极改进创新选矿工艺技术，降低尾矿品位，提高金属回收率。

参考文献：

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[4]董凯程,潘桂海,黄丹.大结构参数无底柱分段崩落法过渡分段放矿优化研究[J].中国矿业,2020,29(S1):356-360+371.