幾內亞鋁土礦開發(fā)生產中配礦的應用

周 讓

（中國水利水電第三工程局有限公司，陜西 西安 710024）

1 鋁土礦開采現(xiàn)狀

幾內亞鋁土礦資源豐富，鋁土礦儲藏量約為400億噸，占世界總儲量的26%，排名第一，并具有品位高，富鋁、高鐵、低硅、易采、易選之特點，屬富含三水鋁石的紅土型鋁土礦[1]。硅鋁鐵風化殼是本區(qū)的含礦巖系。主要礦石類型為蜂窩狀、土狀和塊狀鋁土礦。礦體多賦存于山體頂部和坡度適中的斜坡上，地形平坦地段和溝谷部位礦體質量差或無礦體[2]。

幾內亞博凱-博法地區(qū)有多家中資企業(yè)在該地區(qū)開采鋁土礦，通過海運將鋁土礦原礦石運至國內，再進行冶煉。由于各中資企業(yè)均近幾年才開始投產，且?guī)變葋嗕X土礦成礦條件有別于國內，因此在該地區(qū)鋁土礦開采目前尚沒有成熟，可供參考的開采工藝。鋁土礦企業(yè)根據各自企業(yè)所屬礦體地質情況，不斷摸索、試驗，形成符合各自企業(yè)要求的開采工藝。目前采礦方式更多趨向于露天采礦機剝采的方式，部分地形復雜的區(qū)域采用爆破的方式。采礦區(qū)域的選擇各不相同，有選擇先采富礦區(qū)域，貧礦區(qū)域暫時擱置，只要富礦而低品位礦石采用堆存或直接丟棄；也有采用貧礦和富礦兼采的方法，通過合理配礦以增加礦石產出量。通過礦體開采順序不同的比較，前者雖前期有更高的經濟效益，但是后期富礦采完后，貧礦區(qū)域礦體和低品位礦石的處理是一個難點。而后者雖然前期經濟效益相對較低，但礦山服務年限更久，產出量更多。

2 配礦的目的

配礦是結合礦山生產目標和生產技術條件，通過一定比例將高中低不同品位的礦石進行搭配、混合，使出礦品位控制在穩(wěn)定的品位區(qū)間值內，以增加合格礦石的產出量，減少礦山低品位礦石的堆存量，提高礦產資源的利用率，從而改善礦山企業(yè)的經濟效益，延長礦山服務年限[3]。

3 配礦工作的方法與流程

配礦工作貫穿整個礦山生產階段，主要通過生產前的采礦計劃，生產中采礦區(qū)域之間的合理安排以及同采區(qū)內不同品位級已采礦石首次原地混合，生產后不同采區(qū)各品位級礦石再進行搭配混合等一系列技術措施，使出礦品位持續(xù)穩(wěn)定地控制在特定區(qū)間內。

3.1 計劃階段

編制年生產計劃、季度生產計劃、月生產計劃、周生產計劃等生產計劃是生產前配礦工作的一種形式。根據礦山生產目標，以貧富兼采為方針，合理規(guī)劃不同時間段每臺采礦機的采礦區(qū)域，將貧礦石和富礦石按一定比例合理搭配、混合，使各采區(qū)同時間段計劃開采出的礦石品位加權值在特定區(qū)間內，使進度目標和質量目標得以實現(xiàn)。

3.1.1 編制生產計劃書的流程

（1）核實當前生產區(qū)域剩余可采礦石量以及可采礦石量的品位值。（2）結合生產目標，判斷當前開采區(qū)域可采礦石量和可采礦石品位能否滿足生產目標，不滿足生產目標需要重新選定滿足配礦要求的新礦體，新礦體選擇不僅要從地質品位和儲量角度考慮，也要注意新礦體與現(xiàn)有采區(qū)的距離，減少采礦機轉場時間。（3）分析礦體的地質條件，根據地質品位確定礦體的邊界，根據礦體的形狀和地形條件以及采礦機可采條件合理規(guī)劃采區(qū)。（4）計算每個采區(qū)可采礦石量以及品位，可借助3Dmine礦業(yè)工程軟件和Mapgis制圖軟件計算可采礦石量及品位。（5）借助3Dmine礦業(yè)工程軟件和Mapgis制圖軟件計算各采區(qū)單位樣長厚度礦石品位及礦石量，研究礦石在空間上的分布以及變化規(guī)律，通過分析礦石量及品位在縱向和平面上的變化規(guī)律，掌握各采區(qū)高、中、低品位礦石分布情況及礦石量。（6）將相同時間段可采區(qū)域的預采出礦石進行搭配，使預采出礦石量及品位滿足生產要求，確定各采礦機采礦區(qū)域。（7）以此類推出各時間段采礦機采礦區(qū)域，以及可采礦石量和礦石品位。（8）計算一個生產目標期內預可采礦石量總和以及礦石加權品位值。（9）通過比較往年計劃出礦品位和實際出礦品位，計算每年的貧化率和損失率，結合經驗選擇合理的計劃貧化率和損失率計算預采出礦石總量及礦石品位值。（10）與生產目標對比，判斷是否符合生產要求，編制生產計劃書，以此確定進度目標和質量目標。

3.1.2 影響計劃書可行性的因素

（1）品位計算方法的選擇：計算各采區(qū)礦石之間搭配，計算配礦品位時均采用加權平均法計算。

（2）地形條件：部分含礦區(qū)域可能出現(xiàn)坡度較陡地形，但采礦機無法在地形坡度較大的區(qū)域開采，雖然礦石量及品位值符合采礦要求，也只能放棄開采。

（3）礦體地質條件：由于地質勘探精度不夠，工程勘探線布置不夠合理或不完善等，都可能造成礦體頂板腐殖土、蓋層和夾石未完全控制，導致礦石貧化和損失率超過控制標準；分析礦體的空間分布，了解礦體地質因素在空間上的變化規(guī)律。（1）腐殖土：腐殖土分布在礦體凹凸不平的表面上，采用推土機進行清表，凹陷部位腐殖土無法清除，采礦機剝采時和礦石混在一起，采礦機剝采第一、二層時貧化嚴重，損失率高。（2）蓋層：蓋層形狀大小不同，分布不均，采礦機剝采時和礦石混在一起，貧化嚴重，損失率高。（3）礦體縱向上地質穩(wěn)定性不同，礦體上部多分布蓋層，品位變化大，貧化嚴重，損失率高，穩(wěn)定性差，配礦不易控制；礦體中部、底部品位變化小，穩(wěn)定性較好，配礦易控制。綜合考慮各礦體的地質條件，及時修正礦床的地質資料，更正確地劃分各品級礦石的界線，更準確地估算地質儲量、地質品位，使進度計劃和質量計劃的編制更切合實際。

（4）采礦機的因素

①故障率：采礦機故障率隨著工作時間的增加而增長。②工作環(huán)境：雨季和旱季采礦機的有效工作能力和時間不相同，雨季受雷電天氣的影響，采礦機需要避雷而暫停工作；旱季溫度高，灰塵大，機器故障率高。③有效工作時間：采礦機行駛速度緩慢，不宜頻繁遠距離轉場。

3.2 采礦階段

根據化驗結果，統(tǒng)計各采區(qū)當前實際堆存礦石量及品位，實時監(jiān)控各采區(qū)礦石量及品位分布情況，使礦區(qū)各品位級礦石堆存量保持動態(tài)平衡，按計劃安排采礦機采礦區(qū)域。

當發(fā)生不確定性因素影響采礦計劃的正常執(zhí)行或者計劃與實際存在偏差時，計算各品位級礦石量，判斷是否滿足配礦需求。分析當前各采區(qū)可采層位礦石量及品位分布情況，進行調整采礦機采礦區(qū)域，確保各采區(qū)已采出高、中、低品位礦石量保持總體平衡。

采礦過程中通過將高品位礦石、低品位礦石和夾石進行兩次分離和混合達到質量控制的目標。采礦過程中首先將夾石剔除，對于夾石量小，剔除難度高的夾石與高品位礦石和低品位礦石進行混合。對高品位礦石和低品位礦石進行采樣化驗，根據化驗結果將低于邊界品位的夾石進行二次剔除，計算低品位可參配量，將剩余低品位礦石與高品位礦石分離，分別集堆。

采礦過程中根據市場需求，隨時調整邊界品位，當市場形勢好或選礦工藝要求有所下降，在巖礦分離時，降低邊界品位，適當增加低品位礦石量以及降低夾石剔除率，將原夾石或低品位礦石和高品位礦石進行原地集堆混合。當市場形勢差或選礦工藝要求高，在巖礦分離時，提高邊界品位，適當減少低品位礦石參配量以及增加夾石剔除率，將夾石、低品位礦石和高品位礦石進行分離，分別集堆。

3.3 配礦階段

3.3.1 配礦流程

根據礦區(qū)每個采區(qū)礦石堆存量及平均品位，將不同采區(qū)高、中、低品位礦石按一定比例混合，計算礦石整體加權平均品位，判斷是否滿足生產要求，計算符合要求的配礦比例。將高、中、低品位礦石同時間，按比例，持續(xù)裝車運出生產區(qū)域，抵達港口裝駁，再深海倒駁裝船。

根據配礦經驗配礦不需要將礦石完全混合后再裝車運出生產區(qū)，裝車后在抵達目的地的過程中，會發(fā)生車輛混合，卸貨后再倒運至駁船上時再次混合。經過多次倒運混合，即可完成礦石混合、配礦。

配礦工作需結合生產情況，確保采礦機有充足的工作面，在不影響生產的前提下將礦石運出生產區(qū)。

3.3.2 導致配礦結果和實際結果相差較大的因素

（1）采樣規(guī)范性：采樣不規(guī)范或者采樣方法不合理，樣品失去代表性，導致化驗結果失真。采礦工藝、采樣位置、樣品粒度大小不同均影響樣品品位。通過不斷實驗，選擇正確的采樣方法，包括樣點的布置、樣品規(guī)格及間距。

（2）化驗準確性：配礦的直接依據是來自化驗室提供的化驗結果，當出現(xiàn)化驗結果與實際值不相符時，需重新采樣化驗、分析對比，找出問題所在。

（3）礦石量：依據化驗結果和工作人員現(xiàn)場判別準確劃分各品位級礦石邊界，通過測量準確計算礦石量。

（4）低品位的礦石量占比：低品位礦石配比過高，配礦品位變化波動大。

（5）裝車：加強配礦現(xiàn)場的監(jiān)督和管理，保證高、中、低品位礦石同時間、按比例，持續(xù)裝車運出生產區(qū)域。嚴格控制高、低品位礦石保持同時裝同時停，以降低出礦品位變化波動。

（6）地質條件認知度：礦體頂板有覆蓋層不均勻分布，采礦過程中有廢石混入，礦石品位變化大，貧化嚴重，可信度低，配礦時減少上部礦石量占比。

4 配礦實驗

4.1 實驗背景

4.1.1 地質特征

本實驗所在礦區(qū)鋁土礦主要分布于粒玄巖等基性巖漿巖經風化淋濾作用形成的風化殘積層中，風化殘積層主要分三層，上層為含氧化鐵較高、氧化鋁品位低的鐵蓋層（又稱鐵帽石），也常有塊狀鋁土礦分布，頂板厚度不均勻，多在0～2 m厚，為礦體頂板蓋層。殘積層中上部、中部為蜂窩狀、塊狀鋁土礦，其中蜂窩狀鋁土礦品位較高，厚度在2～10 m不等。殘積層下部鋁土礦為泥質結構，鋁土礦品位較低。礦體底板為鐵質黏土、粉砂質黏土，主要特征為“高硅低鋁”。礦體頂板厚度及礦體厚度不均勻，且不在同一層為上。該地區(qū)鋁土礦品位在礦體縱向上呈“低-高-低”的趨勢。

4.1.2 采礦工藝

本實驗所在礦區(qū)，采礦工藝為采用維特根采礦機（SM2500）的方式，采礦機為四履帶式，配有長11.3 m、可180°旋轉的輸料皮帶，前后履帶中間為切削轉子，礦體經過切削轉子，被切割成小粒徑礦石，經由輸料帶，輸送至采礦機兩側或后方，形成由多個料帶堆積而成的長方形料堆。

礦體上方表層多有灌木生長，采礦前進行表層腐殖土清除，采用“挖機-人工”配合的方式將堅硬巖層凹槽內腐殖土（厚度0.5 m左右）清理后，用暫無工業(yè)價值的礦石進行回填鋪平，再用采礦機進行剝采，剝采厚度平均為0.45 cm，逐層向下剝采。

根據鋁土礦的地質特征和采礦工藝，剝采后的礦石在礦體縱向上的特點為：

（1）距離堅硬巖層表面上2 m的礦石，常有腐殖土、鐵帽石等圍巖混入礦石，礦石品位變化大，巖礦辨識難度大，質量難控制。

（2）礦體中部、中下部層位，地質條件單一，品位變化穩(wěn)定，質量易控制。

（3）礦體底板不在同一面上，采礦機無法根據礦層變化，進行精細化選擇開采，常有底板圍巖混入，礦石品位較低，但巖礦辨識難度小，質量較易控制。

生產過程中，礦體不同層位礦石品位變化特點，對配礦的結果有不同的影響，主要的影響因素有：不同品位礦石的混合程度、不同品位礦石的配礦比例。

4.2 配礦實驗

4.2.1 不同品位礦石的混合度實驗

生產過程中采礦機開采的每13條帶的礦石，由輸料帶輸送至同一料堆，下一條帶的料壓覆上一層的料，因此采礦過程中，礦石已進行初步的混合。通過不同品位礦石按比例直接裝車與異地選擇配礦場進行配礦的實驗對比，研究不同品位礦石的混合度對配礦結果的影響程度。

實驗進行了14 d，第1～7 d每天將不同品位礦石按比例進行配礦，運至配礦場，不同品位礦石分層鋪平，再進行裝車。第8～14 d每天將不同品位礦石按比例進行配礦，根據配礦比例直接裝車。最后根據港口第三方檢測機構每天的綜合樣化驗結果，進行對比?；灲Y果見表1和表2。

表1 配礦場配礦實驗化驗分析表

表2 采場直接裝車實驗化驗分析表

由表1、2可知，配礦品位與裝船第三方檢測誤差均在允許范圍之類，本礦區(qū)在現(xiàn)開采工藝條件下，可以直接在采場按配礦比例進行裝車。在采場直接按配礦比例進行裝車不僅簡化了配礦工藝，而且大大節(jié)省配礦成本。

4.2.2 不同品位礦石的配礦比例實驗

通過不同品位礦石的配礦比例實驗，主要研究40%≤Al2O3＜42%區(qū)間的礦石（簡稱低品位礦石）占比對配礦結果的影響程度。

將低品位礦石比例按7個區(qū)間進行實驗，每個區(qū)間分別進行2次實驗，每次實驗取1個綜合樣?；灲Y果見表3。

表3 低品位礦石占比配礦化驗分析表

由表3可知，低品位礦石占比越高，配礦誤差越大，對配礦結果影響程度越大，配礦的質量也越難控制。因此本礦區(qū)配礦要求低品位礦石占比不超過20%。

5 配礦結果比較

記錄日常配礦工作情況，定期進行計劃配礦結果與實際裝船結果比較，配礦結果與實際裝船結果比較，分析可能影響配礦結果的因素，確定具體配礦誤差較大的時間和原因，及時調整配礦方案，規(guī)避影響配礦的因素。

例如博凱地區(qū)某紅土型鋁土礦項目，每日配礦指標Al2O3裝船平均品位為45.2%～45.6%，其中低品位小于20%；按此標準配礦后直接在采場進行礦石裝運，裝船時再進行取樣以及第三方取樣。某時間段連續(xù)6船（約18萬t/船）Al2O3配礦品位與裝船品位對比見表4。

表4 Al2O3裝船品位與配礦品位對比表

由表4可知配礦Al2O3平均品位45.38%，裝船自取樣結果Al2O3平均品位45.70%，第三方裝船取樣結果Al2O3平均品位45.58%，配礦結果與自取樣結果對比Al2O3平均品位差-0.32%，配礦結果與第三方結果對比Al2O3平均品位差-0.21%。因此通過合理配礦可以使每船出口礦Al2O3品位持續(xù)穩(wěn)定在設計區(qū)間值內。

6 結語

配礦是設計、剝采、運輸工作中重要環(huán)節(jié)，配礦工作的成果好壞直接影響出口礦石品位結果，是保障礦山經濟效益的主要依據。為保證“采-運-裝”工作順利實施，必須加強管理，控制好配礦工作的各項環(huán)節(jié)，加大生產地質投入，深入研究地質條件，掌握礦體變化規(guī)律，提高質控工作能力，加強理論值與實際值的比較和分析。

配礦的合理應用能減少礦石損失，增加出礦量，降低出礦品位波動幅度，使礦山持續(xù)穩(wěn)定運輸特定區(qū)間值品位的礦石，提高礦山經濟效益，延長礦山服務年限。