多金属矿山开采利用低品位矿石资源经济性分析

吴淑冰，张志贵，陈星明，阿吉五作

(1.西南科技大学 环境与资源学院， 四川 绵阳市 621010；2.凉山矿业股份有限公司拉拉公司， 四川 凉山市 615141)

多金属矿山开采利用低品位矿石资源经济性分析

吴淑冰1，张志贵1，陈星明1，阿吉五作2

(1.西南科技大学 环境与资源学院， 四川 绵阳市 621010；2.凉山矿业股份有限公司拉拉公司， 四川 凉山市 615141)

采用盈亏平衡法计算，以综合品位代替单一金属品位作为矿石开采边界品位，探讨拉拉铜矿开采利用其延伸勘探区低品位矿石资源的经济性。分析结果表明：当单一金属品位达不到边界品位要求时，多金属矿综合品位可达到，这可为该矿山综合回收利用低品位矿石资源、延长露天开采部分服务年限提供依据。

多金属露天矿山;低品位矿石;综合边界品位;盈亏平衡法

0 引 言

铜是中国的短缺资源，预计在今后相当长时间内只能保持铜金属产量60万t/a左右的水平。为了解决可持续发展中存在的资源“瓶颈”问题，许多矿山企业开始把眼光投向低品位资源的开采与利用上面[1]。在现有经济技术条件下如能利用低品位矿石资源，不仅可以缓解矿山资源危机、延长服务年限、减轻地质勘查压力，更可促使矿山企业淘汰落后生产技术和工艺，积极研究开发新技术、新工艺。

以四川凉山州拉拉铜矿落凼矿区为例。矿山现以露天开采为主，露天采场北部已推进到最终境界，东部、西部属边缘矿体。其露天开采上口最高台阶标高+2224 m，场底标高+1890 m，总深度334 m。+2034 m标高以上为山坡露天，采深190 m，下部凹陷露天采深144 m。

该矿山回收利用的矿产资源以铜为主组分，有益伴生组分有：钼、钴、铁、硫、金、银、稀土、硒、碲、铼、磷11种，其中计价元素有钼、钴、铁、硫、金、银6种。该矿选厂主要生产铜、钴、钼、铁4种合格精矿，金、银、硫富集在铜精矿中。矿山生产能力为345万t/a。按现有开采规模和资源储量计算，矿山服务年限仅4.2 a，属于严重危机矿山。为延长矿山服务年限，增强矿石资源供给能力，保证企业可持续发展，矿山对原露天矿周边探矿权范围内区域进行了勘探，探得现有境界外露天部分保有矿石资源1330.13万t，数量相当可观。经测定，此区域铜矿石的平均品位为0.36%，而矿山目前开采的铜边界品位为0.4%，因此，上述境界外的保有储量按照现在的边界品位圈定标准是达不到开采利用要求的。由于该矿为多金属矿，而矿山一直以单一金属(铜)品位作为开采边界品位，根据这一特点，本文试着从综合品位入手，就这部分矿石资源有无利用价值进行探讨。

1 低品位矿石的界定

陈甲斌[2]提到对于多金属矿山，低品位矿是指在当前技术经济条件下，由于主组分矿石品位较低而单独开采经济亏损的矿体，按品位级别划分，把经济品位以下、边界品位以上的资源统称为低品位矿石。因此，低品位矿石(铜)的上限为经济品位，下限为边界品位。此种界定方法将矿山的经济技术结合起来，较符合矿山实际。根据高兆奎[3]的研究成果，矿石经济品位是在考虑投资的情况下的品位，在这种情况下矿山企业的利润函数为：

(1)

式中，π为矿山总利润，元；T为矿山总收益，元；I为矿山投资总额及固定资产投资贷款利息，元；C为总成本，元；IP为每吨矿石的投资额固定资产投资贷款利息，元/t；CP为吨矿石可变成本，元/t；p为矿产品位价格，元/t；Q为矿量，t；y为选矿回收率，%；α为采矿品位，%；ρ为采矿贫化率，%。

两边对Q求导并令导函数为零整理得：

(2)

对于拉拉铜矿，IP为38.38元/t，CP为190.23元/t，p铜为37537.7元/t，y为89.56%，ρ为15%。由公式(2)计算得矿山铜的经济品位为0.8%。陈甲斌[2]等学者指出，在同品质的条件下，尾矿的利用比采矿再选要经济；如果尾矿利用都处于不经济状态，则同品位的矿石资源的利用肯定也不经济，且尾矿品位也易获取，因此用尾矿品位代替边界品位作为低品位矿石的下限是合理的。根据矿山选矿厂指标，铜尾矿品位为0.05%，因此低品位铜矿资源的下限为0.05%。由此可得，当单金属铜的品位在0.05%～0.8%范围内时为低品位矿石。而该矿山露天延伸勘探区域铜矿石的平均品位为0.36%，结合以上界定铜矿石的品位范围可判断此区域矿石资源为低品位矿石资源。

2 低品位矿石综合边界品位确定模型

矿山目前只依据主组分铜的品位来确定整个矿山的边界品位。然而，该矿石中不仅含有铜，还伴生有相当数量的钼、钴等金属资源。有学者认为，在多金属矿山中，除主组分金属外一般都伴生有可回收利用的有益组分，且伴生组分的价值有可能大于主要组分的价值。实际上，在相当长一段时间内，矿山所属公司仅靠分选其它伴生金属就足以支付其所有采选等成本费用，铜金属则完全成为其净效益。因此，该矿山目前只以单一金属铜的边界品位作为整个矿山的边界品位的方式显然是不合理的，现考虑以多金属(铜、钼、钴)的综合边界品位作为整个矿山的边界品位。根据定义，综合边界品位即主组分边界品位与伴生组分经当量系数折算后的品位之和。

在计算当量系数时应全面考虑回收成本及选矿回收率等指标的影响，在此采用盈利法进行当量系数的计算，即开采伴生组分所能获得的利润与折算成主组分后所能获得的利润相等[4-5]，即

(3)

则当量的主组分品位为：

(4)

由此可得伴生金属的当量系数为：

(5)

式中，Fi为伴生金属的当量系数；α0i为主要主组分的品位，%；αi为伴生组分的品位，%；p0为主组分精矿的销售价格，元/t；pi为伴生组分精矿的销售价格，元/t；c0为主组分的选矿成本，元/t；ci为伴生组分精矿的选矿成本，元/t；y0为主组分的选矿回收率，%；yi为伴生组分的选矿回收率，%。

产值法中矿石的综合品位计算公式为[6]：

(6)

对于拉拉铜矿，当前p钼为2250元/t·度，p钴为142111.9元/t，c0为57.3元/t，c钼为77.3元/t，c钴为87.3元/t，y钼为72.58%，y钴为20.51%，其他参数取值同前，利用公式(5)计算得出钼的当量系数为2.19；钴的当量系数为0.87。由公式(4)可知，0.01%钼品位相当于0.022%的铜品位；0.01%的钴品位相当于0.0089%的铜品位。可见，在低品位多金属中，伴生金属经济价值较大，不应忽略，当以综合品位评价金属价值时，伴生金属品位的高低对低品位矿石是否具有综合回收价值有一定的影响。延伸勘探区铜的平均品位为0.36%，钼的平均品位为0.014%，钴的平均品位为0.012%，利用公式(6)进行折算可得到0.4%的综合当量品位，与矿山现采用的0.4%边界品位持平，由此看来，伴生金属品位决定着低品位矿石的经济效益以及是否能够开采利用。因此，若在多金属矿山生产中使用综合品位，可真正实现对矿产资源的综合评价、综合利用，提高矿山的经济效益。

3 低品位矿石的开采利用价值及经济分析

对于某一给定块段，品位越高，其开采价值就越大。矿山企业开采某一块段矿石要能盈利，从块段中采、选出的矿石产品的价值必须高于其采、选过程中所支付的费用。当块段中采、选出来的矿石产品的价值等于其采、选成本时，矿山企业收支平衡，此时的开采品位称为盈亏平衡品位[7]。目前我国大多数矿山在确定边界品位时仍使用盈亏平衡法，其计算公式如下：

(7)

推出盈亏平衡品位：

(8)

式中，cm为采矿成本，元/t；cc为选矿成本，元/t；η为精矿品位，%；y为综合回收率，%。

由于拉拉铜矿对于计价金属金、银等的统计不完整，在此仅计算铜、钼、钴三种精矿的综合品位。根据矿山提供的资料， 2008～2012年该矿山销售给子公司冶炼厂铜精矿的最低价格为16307.4元/t，最高价格为43969.8元/t，平均价格为37537.7元/t；cm为102.93元/t；cc为57.30元/t；η为24.82%；y为76.13%。将以上相应数据代入公式(8)并计算得：

(1) 当铜精矿价格最低时铜矿石的盈亏平衡品位为0.38%；

(2) 当铜精矿价格最高时铜矿石的盈亏平衡品位为0.14%；

(3) 以铜精矿平均价格计算得铜矿石的盈亏平衡品位为0.16%。

由计算结果知，盈亏平衡品位随着精矿产品的变化而变化，当价格高时可开采品位较低的矿石，反之开采的矿石品位则较高。

根据公式(6)，当铜矿石的平均品位达到0.36%时，其综合品位可达到0.40%，明显高于近5年(2008～2012)在价格波动情况下的铜的盈亏平衡品位，由此看来在现有经济技术条件下以综合品位作为边界品位该区域的低品位矿石是可开采利用。

低品位矿石的伴生金属在采矿过程中不承担采矿成本、企业管理费、财务费用和资源税等，只担负送往选厂过程的运输费用、选矿成本及销售费用[8]。就该矿山来说在相当长一段时间内，所属公司仅靠分选其它伴生金属就足以支付其采选等成本费用，铜金属获得的效益则完全成为其净效益。

据上海金属网提供的数据统计表明，2008～2012年的铜市场的月均价在27179～73283元/t之间振荡，5年均价为56032元/t。若精矿粉按金属吨60%计价，矿石铜品位按延伸勘探查明的平均品位0.36%计，则采出1 t矿石含铜的价格p铜=56032元/t矿石×60%×0.36%×(1-15%)=102.87元/t矿石。该矿山延伸勘探区资源储量有1330.135万t，当全部采出时含铜的矿石价值为13.68亿元，由此看来，低品位矿石资源具有较高的经济价值，回收利用这部分矿石资源可增加公司的效益。

4 结 论

(1) 由以上计算结果可知，在现有经济技术条件下当单一金属(铜)品位达不到矿山边界品位指标时综合边界品位是能达到的。

(2) 利用综合边界品位指标可为矿山露天开采部分增加1330.135万t低品位矿石资源，这部分矿石资源可使矿山增加收益13.68亿元，按矿山年生产能力345万t计算，可延长矿山露天开采服务年限3.8 a。

[1]向永生,何焕学,等.低品位矿产资源评价问题研究—以金矿资源为例[J].地质与勘探,2008,44(3):79-83.

[2]陈甲斌,贾文龙.低品位铁矿资源开发经济分析模型与应用研究[J].地质学刊,2008,32(4):324-331.

[3]高兆奎.试论市场经济条件下圈定矿体的4项品位指标[J].西北地质,2002,35(3):113-118.

[4]李国清,胡乃联,等.多金属矿床边际品位优化与应用[J].北京科技大学学报,2010,32(9):1107-1112.

[5]M.Osanloo, M.Ataei. Using equivalent grade factors to find the optimum cut-off grades of multiple metal deposits[J].Minerals Engineering, 2003(16):771-776.

[6]侯晓东,孙爱祥.低品位矿石综合利用问题探讨[J].有色金属矿产与勘查,1999,8(4):241-245.

[7]江四海,李德斌.运用盈亏平衡品位进行低品位矿采选决策[J].江西有色金属,2006,20(1):22-25.

[8]马洪志,孙媛.基于边际分析理论的露天矿低品位矿石优化利用研究[J].采矿技术,2011,11(4):53-54.

2014-08-14)

吴淑冰(1989-),女，广西南宁人，硕士，研究方向为矿山资源经济，Email:595294936@qq.com。