陳丙強(qiáng)

(長沙礦山研究院， 湖南長沙 410012)

柿竹園井下科學(xué)配礦的探討*

陳丙強(qiáng)

(長沙礦山研究院， 湖南長沙 410012)

結(jié)合柿竹園多金屬礦的生產(chǎn)實(shí)際，綜合考慮其開采工藝、出礦方式、選廠布局等多因素對供礦的限制和要求，提出科學(xué)配礦的思路和策略，盡量減少原礦波動(dòng)對選礦指標(biāo)的影響，達(dá)到連續(xù)穩(wěn)定、均衡協(xié)調(diào)供礦的要求，以解決選礦工藝難以適應(yīng)原礦變化的問題。

配礦;影響因素;配礦策略;地質(zhì)條件;柿竹園多金屬礦

所謂科學(xué)配礦，即根據(jù)礦山采、掘、出、選的生產(chǎn)實(shí)際，從全局出發(fā)，以出礦控制與品位調(diào)節(jié)為中心內(nèi)容，綜合運(yùn)用統(tǒng)籌學(xué)、系統(tǒng)論、信息論等知識(shí)，有計(jì)劃、有目標(biāo)地對采、掘、出、選全過程實(shí)施全方位實(shí)時(shí)監(jiān)控管理，通過綜合平衡，科學(xué)配比，將不同品位和質(zhì)量的礦石進(jìn)行搭配和混勻，力保供礦的長期均衡和相對穩(wěn)定，以實(shí)現(xiàn)整體最佳選礦效果的一套動(dòng)態(tài)管理方案。它始于采礦設(shè)計(jì)階段，終結(jié)于獲得最終選礦產(chǎn)品，貫徹于采、掘、出、選生產(chǎn)全過程［1，2］。以質(zhì)量管理為核心，以信息、計(jì)劃、目標(biāo)、綜合管理為重要手段，涵蓋采礦設(shè)計(jì)、貧損管理、控制出礦、供礦調(diào)度、選礦調(diào)適、質(zhì)檢保證等多生產(chǎn)部門或生產(chǎn)環(huán)節(jié)［3～5］。

1 地質(zhì)條件

柿竹園鎢錫鉬鉍特大型多金屬礦床屬云英巖—矽卡巖型礦，礦體連續(xù)，西薄東厚，形如舌狀或似層狀。由上而下分大理巖網(wǎng)脈錫礦帶(Ⅰ)、矽卡巖鎢鉍礦帶(Ⅱ)、云英巖網(wǎng)脈—矽卡巖鎢錫鉬鉍礦帶(Ⅲ)、面狀云英巖鎢錫鉬鉍礦帶(Ⅳ)4個(gè)礦帶。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ礦石帶礦量比為24.5%，46.7%，27.5%，1.3%。礦體頂板與大理巖漸變過渡，底板與細(xì)中粒黑云母花崗巖相接，界線清楚。其頂部多已出露地表，露頭最高逾900 m，最低露頭標(biāo)高約500 m，最低埋深標(biāo)高約300 m。礦床礦石基本是原生的，但在斷層上下盤的個(gè)別部位，少量礦石被輕度氧化，另外其頂部有3～15 m的表土層［6］。各礦帶礦石特點(diǎn)如下。

(1)大理巖錫礦石(Ⅰ礦帶)。分布在礦床上部，錫礦物以錫石為主，黃錫礦和錫的硅酸鹽礦物含量極微。錫石主要堆積在大理巖的云母、電氣石、斜長石、螢石、綠泥石及硫化物細(xì)脈中。礦化以錫為主，銅礦化次之。其礦物組成大致為:方解石55%，螢石18%，電氣石7%，磁黃鐵礦6%，石英3%，長石2%，云母約2%，黃鐵礦2%。另有少量錫石、木錫礦、黃錫礦、尼日利亞石、黃銅礦、閃鋅礦、輝銅銀礦，硫銀鉍礦、銻銀礦和鉛丹。此外還有微量的硬羥鈣鈹石、鈹珍珠云母、日光榴石、金綠寶石、塔菲石及綠柱石等鈹?shù)V物。錫石的粒度細(xì)小，由0.01 mm到0.14 mm 不等，多數(shù)為 0.02～0.07 mm。黃銅礦粒度一般為 0.1～0.2 mm。錫的品位為 0.10%～0.28%。除回收錫石外，黃銅礦、黃鐵礦(硫)和螢石可綜合回收利用。

(2)矽卡巖鎢鉍礦石(Ⅱ礦帶)。產(chǎn)于大理巖錫礦石帶之下，云英巖網(wǎng)脈－矽卡巖鎢錫鉬鉍礦石帶之上。局部直接出露地表。這類礦石實(shí)質(zhì)上就是微弱礦化的符山石－石榴石矽卡巖、石榴石矽卡巖、透輝石石榴石矽卡巖和綠簾石石榴石矽卡巖。礦石礦物主要為白鎢礦和輝鉍礦，其次有黑鎢礦、輝鉬礦、黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦、磁鐵礦，自然鉍和輝鉛鉍礦。脈石礦物以石榴石和螢石為主，其次有符山石、透輝石、角閃石、云母、綠簾石、綠泥石、方解石和石英。白鎢礦主要呈浸染狀，粒度一般為0.05～0.295 mm，部分達(dá)0.5～1 mm。黑鎢礦主要分布在云英質(zhì)脈和石英脈之中，但由于這種脈少而小，故其含量甚微。鉍礦物主要為輝鉍礦，其次是自然鉍、輝鉛鉍礦和泡鉍礦。錫的賦存狀態(tài)與大理巖錫礦石不一樣，約有35%～48%的錫是以類質(zhì)同象形式分散在各種矽卡巖礦物中，其余以錫石形式呈細(xì)小的粒狀分布于矽卡巖及其他礦脈中。鉬礦物為輝鉬礦，呈浸染狀分布在矽卡巖及各類礦脈中。螢石分布均勻，礦石中含量一般為21%左右。

(3)云英巖網(wǎng)脈－矽卡巖鎢錫鉬鉍礦石(Ⅲ礦帶)。以云英質(zhì)為主的各類礦脈相互交截構(gòu)成格子狀及不規(guī)則網(wǎng)狀，有時(shí)密集平行分布。單脈寬1～2 mm至40～50cm不等，多數(shù)為幾到十幾厘米。除云英質(zhì)脈外，還有石榴石矽卡巖脈、符山石矽卡巖脈、黑鎢礦石英脈、長石脈、花崗質(zhì)巖脈等。本類礦石品位最富，在整個(gè)礦床中，相對儲(chǔ)量也最大。其礦脈中的礦石礦物主要為黑鎢礦、白鎢礦、輝鉬礦和輝鉍礦，多呈浸染狀或條帶狀出現(xiàn)。黑鎢礦礦化最強(qiáng)，多呈小板狀、毛發(fā)狀產(chǎn)出。白鎢礦或呈細(xì)粒浸染狀產(chǎn)出，或以交代黑鎢礦的形式出現(xiàn)，常分布在黑鎢礦的周圍或者呈黑鎢礦的假像。輝鉬礦主要分布在長石脈和螢石脈中。有的長石石英脈中局部還有少量綠柱石。輝鉍礦主要呈浸染狀出現(xiàn)在矽卡巖及各類小脈中。

(4)云英巖鎢錫鉬鉍礦石(Ⅳ礦帶)。上部主要與云英巖網(wǎng)脈－矽卡巖鎢錫鉬鉍礦石相連，有時(shí)可直接與矽卡巖鎢鉍礦石或大理巖錫礦石相接。其接觸界面較其它礦石類型清楚，但規(guī)模不及其它三種礦石類型大，礦石帶亦不連續(xù)。在云英巖中還常疊加有石英細(xì)脈和云英質(zhì)細(xì)脈，它們往往伴隨有鎢錫礦化。云英巖鎢錫鉬鉍礦石主要分布在花崗巖體內(nèi)接觸帶，其標(biāo)高490～536 m。云英巖化的強(qiáng)弱與礦化強(qiáng)弱基本一致。主要有用礦物為黑鎢礦、白鎢礦、輝鉍礦及錫石等。脈石礦物主要有石英、黃玉、黑鱗云母、白云母、絹云母和螢石。白鎢礦常交代黑鎢礦。黑鎢礦與白鎢礦含量之比為1∶0.86。

2 采掘出系統(tǒng)的重大變化及其影響

柿竹園多金屬礦原由長沙有色冶金設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，以平硐加斜坡道進(jìn)行開拓，階段礦房加嗣后充填法進(jìn)行開采;首采范圍僅限于Ⅲ礦帶富礦體的中心地段，上采高度為69 m，南北長315 m，東西寬312 m。以電耙出礦為主;日生產(chǎn)能力不到1000 t。

而近幾年來，其開采范圍垂向上從490 m擴(kuò)大到558，586，610，620，630 m 等上部區(qū)域，平面上從中部擴(kuò)大到西部、北部及東部，原有的三級礦量平衡也被嚴(yán)重打破;開采方法也由原有的階段礦房法為主，變?yōu)楝F(xiàn)在的崩落法為主;原礦構(gòu)成由基本上開采Ⅲ礦帶富礦石，變?yōu)橐寓蟮V帶為主，兼有部分Ⅱ礦帶和Ⅳ礦帶的礦石，并含一定的風(fēng)化、氧化帶及泥水礦石，又因穿通地表，地表水也滲透其中，礦石結(jié)構(gòu)也由致密塊狀和浸染狀，變化為含斷裂構(gòu)造，這種礦源構(gòu)成給選礦工藝帶來種種困難;原有的以電耙為主的出礦工藝，已完全不能滿足大規(guī)模供礦要求，取之以鏟運(yùn)機(jī)出礦為主，鏟裝機(jī)配汽車及電耙配汽車為輔，多進(jìn)路、多平面、多方式立體交叉出礦格局;隨著出礦構(gòu)成的大幅變化，給選礦工藝也帶來了很大的影響，原有的選礦工藝流程已不完全適應(yīng)現(xiàn)有的原礦變化。

3 科學(xué)配礦策略及措施

以上種種變化對柿竹園公司的采掘、出礦和選礦等各方面提出新的挑戰(zhàn)。但單從具體的某一方面著手又遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能解決問題的全部。比如采出量滿足了，選礦指標(biāo)卻不一定合乎要求，或一時(shí)的選礦指標(biāo)合乎要求，下一階段的選礦指標(biāo)卻不一定合乎要求，或一個(gè)選廠的選礦指標(biāo)合乎要求了，其它選廠的卻不一定合乎要求。諸如此類的問題，給生產(chǎn)和經(jīng)營帶來極不利的影響。因此，建立一套科學(xué)合理的調(diào)控機(jī)制，是迫在眉睫的緊要工作。

3.1 工作基礎(chǔ)和條件

現(xiàn)多金屬礦區(qū)連續(xù)開采方案已確定并實(shí)施，礦源分布已清楚，總的出礦系統(tǒng)及出礦方式也已確定，選廠規(guī)模和布局也已定型。整個(gè)采、出、選系統(tǒng)的基本生產(chǎn)條件和生產(chǎn)工藝已趨成熟。現(xiàn)最為重要的是對系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化管理，特別是加強(qiáng)對配礦工作的全面質(zhì)量管理工作。著重進(jìn)行貧損管理，出礦控制，供礦調(diào)配3大工作。

3.2 主要工作內(nèi)容

(1)收集整理現(xiàn)有地質(zhì)資料，對各采場現(xiàn)有礦源和下步擬出礦源，特別是近地表Ⅱ礦帶含泥難選礦，就礦量、礦帶、地質(zhì)品位、貧化程度、泥水混入情況及各類礦石的選礦性能作全面分析研究及必要的工業(yè)試驗(yàn)，提交各階段出礦計(jì)劃表和三維控制出礦圖表。

(2)完善井下出礦系統(tǒng)，增強(qiáng)配礦調(diào)控能力。

(3)結(jié)合各選廠選礦工藝流程及現(xiàn)有礦源分布，確定各選廠最優(yōu)原礦構(gòu)成，根據(jù)需要調(diào)整采礦、出礦工作面，提出最優(yōu)供礦方案。

(4)做好內(nèi)部質(zhì)檢、計(jì)量工作，及時(shí)反饋相關(guān)信息，并建立完善的信息資料管理系統(tǒng)，便于統(tǒng)計(jì)、預(yù)測和調(diào)控。

3.3 措施和方法

3.3.1 貧損管理

就科學(xué)配礦而言，貧損管理是一項(xiàng)最為重要的工作。該礦的技術(shù)力量相對較強(qiáng)，建立了基礎(chǔ)的VF鉆孔數(shù)據(jù)庫，地質(zhì)樣品EXCLE數(shù)據(jù)庫，同時(shí)又建立了基礎(chǔ)地質(zhì)圖件庫，地質(zhì)、測量、采礦資料也全部采用了電子化管理，為技術(shù)管理提供了良好的基礎(chǔ)，相應(yīng)的貧化、損失技術(shù)工作在內(nèi)容和質(zhì)量上有了較好的保證。在此基礎(chǔ)上，地質(zhì)采礦人員便能認(rèn)真分析地質(zhì)礦量、設(shè)計(jì)開采礦量和存窿礦量等間接礦源和直接礦源的具體供給情況，提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，制訂出切實(shí)可行的采礦、出礦計(jì)劃方案。

另一項(xiàng)重要工作是地表剝土，就該礦區(qū)而言，表土剝離是解決貧化的關(guān)鍵。實(shí)施連續(xù)開采方案以后，開采工藝以崩落法為主，礦區(qū)的西北角已進(jìn)行了放頂處理，井下與地表大面積貫通。地壓問題雖得到了妥善解決，隨之卻不可避免地出現(xiàn)了表土和泥水混入。大量的泥水對選礦將造成嚴(yán)重的后果。對此，設(shè)計(jì)中考慮了大面積的表土剝離，現(xiàn)多已實(shí)施，各出礦當(dāng)頭、出礦點(diǎn)以及整個(gè)鏟礦平巷，完善了相應(yīng)的排水措施。

其次，采場設(shè)計(jì)中進(jìn)行可剔除夾石的避采工作;掘進(jìn)中加強(qiáng)副產(chǎn)礦石的轉(zhuǎn)運(yùn)管理，嚴(yán)禁將廢石倒入溜礦井。

3.3.2 出礦控制

出礦控制是進(jìn)行自然配礦的重要一環(huán)，實(shí)際上是基于覆蓋巖層下放礦理論，對放礦進(jìn)行系統(tǒng)管理和調(diào)控，使礦石進(jìn)行初步混勻，并對上部覆蓋層加以保留的一種技術(shù)手段。由于屬大空區(qū)，大采場，高覆蓋層下的多漏斗放礦，重要的是建立好放礦橢球體模型，根據(jù)鄰斗松動(dòng)體相交情況等量多循環(huán)放礦，使上覆界面始終保持水平下移。使礦石損失最少，將礦石貧化控制在允許范圍內(nèi)。如何利用數(shù)字礦山模型對放礦進(jìn)行有效管理，是值得進(jìn)一步研究的重要工作。

3.3.3 供礦調(diào)配

各選廠技術(shù)人員收集整理好選礦統(tǒng)計(jì)資料及必要的試驗(yàn)結(jié)果，做好階段性的總結(jié)分析工作，給生產(chǎn)技術(shù)部門提交各選廠相應(yīng)的最佳入選品位和最佳原礦構(gòu)成，并及時(shí)反饋相關(guān)信息。在此基礎(chǔ)上，依據(jù)地質(zhì)、采礦及選礦部門編制的出礦計(jì)劃，就變得切實(shí)可行。各選廠的礦源組合及保障方式，鏟裝安排和主溜井的原礦分配等問題，在生產(chǎn)組織安排上由專人組織管理。

3.3.4 綜合管理

計(jì)劃、執(zhí)行、檢查、調(diào)整，再循環(huán)這個(gè)PDCA工作方法，是保障全面質(zhì)量管理順利進(jìn)行的有效途徑。各部門各生產(chǎn)單位的協(xié)調(diào)一致和有機(jī)配合，是做好科學(xué)配礦工作的一個(gè)重要前提。礦山已加強(qiáng)了這方面的考核工作，基層單位加強(qiáng)了專門力量，總體上已進(jìn)一步加大了管理力度，取得了一定實(shí)效。

4 初步效果及不足

通過前期的探索，現(xiàn)組織機(jī)構(gòu)已具雛形，項(xiàng)目目標(biāo)任務(wù)已經(jīng)明了，實(shí)際效果令人滿意，2008年3月，當(dāng)月便扭轉(zhuǎn)了選廠指標(biāo)下滑局面，此后選礦回收率指標(biāo)基本保持穩(wěn)定。當(dāng)年綜合回收率比年初計(jì)劃提高了2個(gè)百分點(diǎn)，比實(shí)行科學(xué)配礦前提高5個(gè)百分點(diǎn)以上，其經(jīng)濟(jì)效益非常可觀。

但是，全局觀念仍有待加強(qiáng)，條塊分割、各自為陣的現(xiàn)象并未根除，信息管理不夠順暢也造成技術(shù)服務(wù)不能及時(shí)到位;再者，應(yīng)建立專門組織機(jī)構(gòu)或部門，進(jìn)行專人專管，提高實(shí)效。

［1］ 盧會(huì)軍，宋長葆.淺析配礦管理［J］.黃金科學(xué)技術(shù)，2006，(1):45－47.

［2］ 金曉云，張林友，惠世和.配礦在提高某鉛鋅礦山選礦回收率中的作用［J］.資源再生，2010，(1).

［3］ 王漪靖，朱永安.金堆城不同類型礦石選礦工藝及選別方法探討［J］.中國鉬業(yè)，2002，(4):7－10.

［4］ 劉 瑋.加強(qiáng)礦石性質(zhì)對比研究提高多個(gè)成礦區(qū)域的礦石綜合選礦回收率［J］.有色冶煉，2002，(4):130－131.

“十一五”國家科技支撐計(jì)劃(2006BAB02B05－1).

2011－01－11)

陳丙強(qiáng)(1968－)，男，湖南湘潭人，工程師，現(xiàn)從事工程咨詢地質(zhì)技術(shù)工作，Email:chenbq163@163.com。