紫金山低品位铜资源全面利用精细采矿技术研究

付 毅，李和平，陈鹏辉

（紫金矿业集团股份公司，福建 厦门 361101）

低品位矿床就是矿体内有用金属含量较低，利用传统开采技术和加工技术一般难于获得预期效益，随着地球资源的日趋紧张，利用低品位资源成为技术研发极为关切的问题。近年来各资源企业通过加大生产规模、大力降低采剥（掘）比和各项材料消耗、降低矿石贫化率和减少矿石运输及选矿费用等降低采矿成本来加大低品位资源利用率[1-4]。福建紫金山金铜矿根据自身矿岩实际，创新采用降低边界品位、精准品位分布、混爆分装分运、堆浸与浮选相结合，形成了一套全新的低品位铜资源利用方法，经济效益非常显著。

1 边界品位与资源量关系研究

矿山资源量与边界品位存在紧密关系，通常情况下，降低边界品位赋存资源量增加。

紫金山为大型低品位斑岩型铜金矿床。为了最大限度利用资源，项目研究将露采最低工业品位确定在0.15%，与国家相关规范所推荐的0.2%为边界品位、最低工业品位0.4%相比可增加70万吨铜金属。

2 低品位资源高效利用总体方案

2.1 总体利用方案

（1）在矿山设计工业指标（铜矿边界品位0.25%，最低工业品位0.40%）基础上，根据紫金山铜矿体分布特征及盈亏平衡分析，将二次圈矿矿石利用边界品位降低至0.15%，在此基础上按不同矿石类型及品级进行矿体二次圈矿，圈出矿石和废石及不同品位等级的矿石界线。

（2）采矿作业按照二次圈矿地质模型，以最低的采矿成本，采用分采分爆、混爆分装、分装分运等工序，将不同品级的矿石、含矿废石、废石运至不同的溜井或废石堆场。

（3）纯废石和含矿废石进入废石堆场，进行自然堆存、天然堆浸，通过集水池用湿法工艺回收铜。

（4）低于0.25%低品位矿石破碎后进入湿法堆浸厂系统采用生物提铜湿法技术，生产99.99%阴极铜。

（5）高于0.25%属高品位铜矿石采用“分步优先浮铜再选硫”的浮选工艺，生产出优质的铜精矿和硫精矿。

2.2 最低工业品位的确定

通过技术经济评价确定最低利用边界品位。

G1 取低利用铜边界品位；%。

C1 单位矿石地、采、冶直接成本；元/t。

ρ1 湿法回收率：65%。

P1 铜湿法产品计价：元/t。

2.3 湿法与选矿分界品位确定

根据湿法、选矿作业回收率和成本差异确定分界品位。

G2 浸选作业分界品位。

C2 单位矿石地、采、选直接成本；元/t。

ρ2 浮选回收率：90%。

P2 铜精矿产品价格：元/t。

2.4 采场采出品位估计

根据矿体产状、台阶高度、矿体平均品位、围岩品位确定采场台阶出矿品位为：

C2 ：二次圈定矿体平均品位。

CW： 围岩品位 ；%。

H： 台阶高度；m。

θ：岩矿石安息角(°)。

L2：二次圈定矿体水平厚度(m)。

研究表明，当炮孔倾向与开拓方向基本一致时，出矿品位、贫化率、损失率和出矿量等指标均与炮孔倾角无关，而与一次圈定矿体平均品位、水平厚度、矿体倾角、台阶高度、围岩品位、边际品位、开拓方向与矿体走向间夹角、岩矿石安息角8 项参数相关，其中出矿量还与一次圈定地质矿量相关。

3 低品位资源利用地质数据库建立

3.1 单爆堆二次圈矿

炮孔岩粉样化验结果出来后，地质人员通过Minis系统获取炮孔的品位数据，整理孔口表、化验表、测斜表并导入到SURPAC软件中，利用SURPAC系统的二次开发模块，进行单爆堆的二次圈矿。二次圈矿结果包含该爆堆的爆堆编号、爆破日期、爆破方量、爆破单位、金/铜品位数据、金/铜矿量数据以及矿岩属性信息和边界控制点三维坐标等信息，相关信息均保存于地测采三维协同平台数据库。

3.2 不同等级品位标记

根据炮孔品位数据，将矿岩划分为7种不同类型，分别用不同的代号和颜色旗帜进行区分。特殊情况下，采用两种类型旗帜联合捆绑标识，如含金低铜，采用黄色和红色双色旗帜捆扎标识。

3.3 现场矿岩划分

根据爆堆二次圈矿矿岩划分界线，结合测量人员提供的炮孔实测图，利用测量仪器RTK定好相关基准点，辅助现场进行放样标识，取样人员根据标识利用不用颜色的旗帜进行划分。

现场矿岩划分的准确性直接影响着采矿的贫化损失率，面对现场矿岩划分难的局面，地质技术员开展了一系列工作，要求地质人员对爆堆矿岩界线复杂部位、可疑部位和异常部位及时进行跟踪验证，必要时对爆堆进行验证取样，并依据化验结果修正矿岩界线，以指导出矿，提高资源利用率。

3.4 生产地质模型更新

基于地测采三维协同平台，地质人员将单日爆破的所有炮孔数据整理成孔口表、化验表、测斜表并导入平台数据库，通过SURPAC系统二次开发模块对工作目录下所有爆堆一次性处理，对勘查模型进行估值并赋矿岩类型，实现了从勘查模型到生产模型的升级，应用于矿山短期计划的编制及绘制现状面品位分布图，每日更新一次生产模型。

3.5 SURPAC与卡调系统的结合

地质人员完成当日爆堆二次圈矿后，将所形成的各个爆堆矿岩多边形线文件导入卡调系统，卡调系统自动读取矿岩多边形线文件相关内容，包括矿石量、品位、金属量、废石方量、工程公司、三维坐标等信息，为现场生产作业安排提供基础资料。

生产人员根据所导入的爆堆信息，按生产需求通过卡调系统进行作业安排，并实时监控作业情况，随时调整作业安排，并汇总统计出矿量、排渣量等数据，及时更新爆堆剩余矿量、废石量等数据，实现爆堆资源的动态管理、精细化利用资源。

4 低品位资源高效利用采矿方案

4.1 关键技术要求

中低品位矿石采用混爆作业，依据大量现场资料，建立爆破后爆堆品位移动规律，从而在铲装前利用不同颜色旗帜对0.15%~0.25%和0.25%以上不同品位区间进行标定，对中低高品位进行分铲分装作业，不同品位的矿石根据要求进入不同的去向。要按不同品级和配矿要求的在指定地点分别进行卸矿。采场设置低品位专用溜井，低品位矿石经采场运至溜井，经平硐电机车转运至地表破碎站，达到合格块度后运至堆场，进行堆浸浸铜作业。

4.2 穿爆过程管理

穿爆管理人员根据最新品位现状图和台阶品位分布图，结合矿体空间分布规律，在计划推进区域全部为矿石或废石的区域实施分穿分爆，矿岩分布复杂等不具备分穿分爆的区域实施混穿混爆。废石区域孔距、排距分别为6m、5m，矿石区域孔距、排距分别为5.5m、4.5m，矿石坚硬、裂隙发育难爆区域孔距、排距分别为4.8m、3.8m。对于不具备分穿分爆的区域孔距、排距按照5.5m、4.5m实施混穿混爆，以较少矿石大块率。

4.3 铲装运输过程管理

露采场0.15%~0.25%的低品位矿石去向主要有湿法溜井，高品位铜矿搭配供矿溜井。爆堆爆破后，地质人员将该爆堆str文件导入卡调爆堆管理数据库，系统自动读取矿量、品位、所属工程公司、方位和爆破日期等信息。管理人员在卡调爆堆管理系统通过筛选相关条件，可以快速掌握当前采场工程公司低品位矿石备矿情况。取样人员对新爆堆现场插旗，即用不同颜色彩旗区分高低品位矿石，从而标定矿岩分布。生产科片区管理每班现场复核，确定爆堆可否作业状态，并在卡调爆堆数据库中进行状态设定，同时根据矿岩分布和爆堆环境确定爆堆中高低品位矿石的开采方向，以便安排生产。

4.4 卡调系统管控系统应用

4.4.1 生产安排制定

根据生产月度计划矿量及品位要求，制定相应的月度调矿计划。现场管理班组根据选厂生产情况、品位调控要求，结合溜井井存和卡调爆堆管理系统提供的实时生产备矿，按照运距就近原则制定具体的生产安排，将高低品位的矿石进行配矿，运送至不同溜井，确保选厂矿量、品位满足月计划要求。

4.4.2 调度指令实施

（1）调度指令包括铲装设备型号、编号、铲装方向和顺序、大块排弃要求、矿石去向、运输线路等内容。

（2）卡调系统管理人员将生产调度指令录入卡调系统，挖机操作人员按步骤登录卡调终端，接收并核对调度指令无误后，即开始作业。

5 现场工业应用结果

选取2020年1月为例，该月铜矿二次圈定矿石量187.12万吨，平均品位0.361%，其中品位<0.25%矿石量为39.65万吨，平均品位0.200%，占比21.19%，全部运往铜矿湿法厂喷淋入堆处理，处理矿石量为44.65万吨，因湿法喷淋入堆处理是周期性的，分别有3个月、6个月和12个月周期，当月矿产阴极铜959.609吨，其余矿石则分别运往铜矿二选厂和铜矿三选厂进行浮选处理，合计处理矿石量190.47万吨，平均品位0.346%，有效利用了低品位矿石资源，产生良好的经济效益。

目前铜矿湿法厂的平均入选品位0.21%～0.23%，铜矿浮选厂平均入选品位0.40%～0.43%， 2020年累计露采铜矿累计贫化率3.41%、损失率1.62%；铜矿浮选厂回收率从85%提升至90%，选铜尾矿品位从0.07%降至0.044%；铜矿湿法厂优化喷淋制度，降低入堆矿石粒度，入堆品位从0.35%降至0.22%，回收率维持在65%，堆场尾渣品位从0.12%降至0.080%。

6 结论

紫金山现有低品位矿石约占保有资源量的30%。在矿岩分界十分复杂的情况下，分别开展了分穿分爆、混穿混爆、炮孔代表性取样、炮孔RTK辅助插值、地质模型自动更新、SURPAC与卡调系统联合开发等项目，不断强化低品位矿石的精细化管理。依托技术创新和高效管理，低品位矿石源源不断地高效采出，给企业和社会带来了巨大效益。该项技术通过地、采、选冶利用联合攻关，综合实现了低品位资源低成本利用，高效益开发。在国内外实现了边界品位最低、开采品位最低、技术路线最为先进的效果。其中采矿混爆分装分运方法及低成本采矿为低品位资源利用起到了关键作用。