基于爆堆矿岩比例测定其出矿品位的试验研究.pdf

第7 1 卷第4 期 有色金属 矿山部分2 0 1 9 年7 月 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／J ．i s s n ．1 6 7 1 4 1 7 2 ．2 0 1 9 ．0 4 ．0 0 4 基于爆堆矿岩比例测定其出矿品位的试验研究 武拴军1 ，朱强2 ，范永亮1 ，张志贵2 ，陈星明2 ，钟敏2 1 ．金川集团有限公司龙首矿，甘肃金昌7 3 7 1 0 0 ； 2 ．西南科技大学环境与资源学院，四川绵阳6 2 1 0 1 0 摘要出矿品位很大程度上影响矿石回收率及其选矿成本。现有出矿品位测定方法分析时间较长不能及时 有效地指导矿山生产。结合甘肃某镍矿矿岩特性，提出利用人工C A D 面积圈定法和A r c G I S 测定法进行爆堆矿岩 比例计算，对其出矿品位进行测定。为便于现场实际操作，进一步对A r c G I S 测定法进行优化，直接利用矿岩面积 比进行修正，计算出废石混人率，以指导矿山生产。 关键词废石混入率；出矿品位；A r c G I S 测定法 中图分类号T D 8 5 3 ．3 6 ；P 2 0 8文献标志码A文章编号1 6 7 卜4 1 7 2 2 0 1 9 0 40 0 1 9 一0 4 E x p e r i m e n t a ls t u d yo nt h em i n e do r eg r a d eb a s e do nt h ed e t e r m i n a t i o n o ft h ep r o p o r t i o no fb l a s t e d ’p i l e W US h u a n ju n l ，Z H UQ i a n 9 2 ，F A NY o n g l i a n 9 1 ，Z H A N GZ h i g u i 2 ，C H E NX i n g m i n 9 2 ，Z H O N GM i n 2 1 ．L o n g s h o uM i n e ，J i n c h u a nG r o u pC o ．，L t d ．，J i n c h a n gG a n s u7 3 7 1 0 0 ，C h i n a ； 2 ．S c h o o lo fE n v i r o n m e n ta n dR e s o u r c e ，S o u t h w e s tU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ， M i a n y a n gS i c h u a n6 2 1 0 1 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h eg r a d eo fm i n e doreg r e a t l ya f f e c t st h eorer e c o v e r yr a t ea n di t sb e n e f i c i a t i o nc o s t s ．T h ec u r r e n t a n a l y s i sm e t h o do ft h em i n e doreg r a d ec a n ’tg u i d et h em i n ep r o d u c t i o ni nat i m e l ya n de f f e c t i v em a n n e r ．C o m b i n e d w i t ht h ec h a r a c t e r i s t i c so fac e r t a i nn i c k e lorei nG a n s uP r o v i n c e ，t h ea r t i f i c i a lCADa r e ac i r c l em e t h o da n dA r c G I S m e t h o dw e r ep r o p o s e dt oc a l c u l a t et h ep r o p o r t i o no fo r et or o c ki nb l a s t i n gp i l e ，a n dm e a s u r e st h em i n e doreg r a d e ． T h eA r c G I Sm e a s u r e m e n tm e t h o dw a sf u r t h e ro p t i m i z e dt of a c i l i t a t et h ea c t u a lo p e r a t i o n 。a n dt h ea r e ar a t i ow a s d i r e c t l yu s e df o rc o r r e c t i o nc a l c u l a t i o no ft h ew a s t ei n o r er a t es oa st og u i d et h em i n ep r o d u c t i o n ． K e yw o r d s w a s t ei n o r er a t e ；t h em i n e do r eg r a d e ；A r c G i sm e t h o d 无底柱分段崩落法放矿控制与管理特别是低贫 化放矿和截止品位放矿的关键在于及时、准确控制 出矿工作面的矿石品位。矿山在生产中，传统方法 常用化学分析法和经验推断预测法进行出矿品位的 测定。其中，化学分析法周期长，对试验或生产不能 起到及时的指导作用；经验推断预测法虽然直观、简 单、易行，但此法主要依靠人的主观分析，准确性较 差口。6 ] 。因此，寻求一种高效、安全、准确、简单、实时 的品位计算方法是摆在每位工程技术人员面前的课 题，应引起重视加以解决。 作者简介武拴军 1 9 6 9 安全及矿山管理。 通信作者朱强 1 9 8 9 方法及矿山安全。 ，男，高级工程师，主要研究方向为矿山 ，男，研究生，讲师，主要研究方向为采矿 1爆堆矿岩比例测定出矿品位的原理 及方法 爆堆矿岩比例测定出矿品位的原理是利用矿岩 表面颜色不同区分出矿石与废石，从而确定废石混 入率，并计算其当时的出矿品位。此方法首先需建 立废石混入率与出矿品位的关系。 根据现代采矿手册[ 7 1 废石混入率即为废石重 量与矿岩重量的比值，见式 1 。 P 一争一罴 式中P 一废石混入率，％；R 采出矿石中的废 石混入量，t ；丁采出的矿岩总量，t ；a 。一开采矿块 平均地质品位，％；d采出矿石的平均品位，％； a 。围岩中有用组分的平均含量，％。 万方数据 2 0 有 色 金属 矿山部分 第7 1 卷 放矿学中，松散矿岩块度组成的测定方法之一 为平面照相法，通过测定各级矿岩块的水平投影面 积与总面积的百分比关系得出其块度组成[ 8 ] 。利用 此法思路，可测定出矿岩颜色差异较大的爆堆中矿 岩面积大小。忽略矿岩厚度，即可根据面积、体重与 重量的关系，计算出式 1 中废石混入率的大小。 龇一石蠢睾‰ ㈣ q 龇一瓦又面干露可i u ’ 式中P 重量比一重量比计算出的废石混入 率，％；S 废一圈定的废石总面积；S 矿一圈定的矿石 总面积；P 废一废石的体重；阳一矿石的体重。 矿石贫化率计算方法[ 2 ] 如下 r t 1 d - - O 3 a d 式中r 一矿石贫化率，％。 若围岩中不存在有用组分，废石混入率可等于 矿石贫化率，则可利用式 1 及式 3 计算出矿石的 出矿品位与废石混人率的关系，见式 4 。 a a d 1 一P 4 由式 4 可知，矿石的出矿品位与废石混入率成 线性关系，即可直接通过废石混入率来计算出矿品 位，从而实现利用爆堆矿岩比例测定其废石混入率， 计算其出矿品位。 2 爆堆矿岩比例测定甘肃某镍矿出矿 品位 2 ．1 甘肃某镍矿概况 甘肃某镍矿的地质平均品位为0 ．6 0 ％，属于贫 矿资源。由于受经济等因素的影响，拟将原下向胶 结充填法变更为无底柱分段崩落采矿法，以实现降 低开采成本的目的。目前矿山『F 处于无底分段崩落 法现场试验阶段。矿山采用“组合放矿”模式回收矿 石，即依据不同的矿石回收条件，采用总量控制、低 贫化以及截止品位等几种放矿方式的组合。该放矿 模式需严格控制其矿石品位，才能达到最佳的矿石 回收效果，故现场能及时、准确地测定出矿品位显得 尤为关键。 矿山覆岩为胶结充填体，不存在有用组分，表面 呈现灰白色；矿石表面呈现深黑色、黑褐色。矿岩颜 色分明，满足利用爆堆矿岩比例测定其出矿品位的 前提条件。 2 ．2 矿岩比例测定方法的选择 为获取现场废石混入率数据，借助平面照相法 对其矿岩比例进行分析。目前平面照相法后续图像 处理一般采用两种方法，其一为人工数据圈定，其二 为计算机图像处理。本文选用人工C A D 面积圈定 法和A r c G I S 测定法两种方法对图像进行处理 分析。 人工C A D 面积圈定法是平面照相法拍摄的照 片按比例不失真地放置于C A D 界面，经过技术人 员按矿岩颜色差异进行矿岩轮廓人工圈定，进而统 计其矿岩面积。A r c G I S 测定法用A r c G I S 空间数 据的重分类对图像进行二值化处理，通过矿岩颜色 差异采用固定阈值的变换方法将其变成二值图像， 再根据面积统计区分出矿岩比例。 为了验证两种方法的可行性及准确度，进行了 以下试验在5 ％、1 0 ％、1 5 ％和2 0 ％四种不同废石 混人率的情况下配制爆堆矿石，矿岩搅拌静置1d 后放出矿岩，利用人工C A D 面积圈定法 见图1 和 A r c G I S 测定法 见图2 两种方案重新统计其废石 混入率，分析与设定废石混入率的差异。 a 废石混入率5 ％ b 废石混入率l O ％ c 废石混入率1 5 ％ d 废石混入率2 0 ％ 图1利用人工C A D 面积圈定法对放出矿岩进行面积圈定 F i g ．1 A r e ad e l i n e a t i o no fr e l e a s e do r eb ya r t i f i c i a lC A Da r e ac i r c l em e t h o d 考虑到实际胶结充填体在潮湿状态下的颜色会 变深，可能会影响人眼或计算机的识别准确性，故试 验模拟了干燥及潮湿两种状态下的放矿过程。经测 定，其干燥试验状态下，矿石平均密度为2 ．5 0g ／c m 3 ， 万方数据 第4 期武拴军等基于爆堆矿岩比例测定其出矿品位的试验研究 废石平均密度为1 ．7 0g ／c m 3 。由于矿石及胶结充填为2 ．6 9g ／c m 3 ，废石平均密度为2 ．1 4g ／c m 3 。 体存在一定吸水性，在潮湿试验状态下矿石平均密度 a 废石混入率5 ％ b 废石混入率1 0 ％ c 废石混入率1 5 ％ d 废石混入率2 0 ％ 图2 利用A r e G I S 测定法对放出矿岩进行面积圈定 F i g ．2 A r e ad e l i n e a t i o no ft h er e l e a s e do r eb a s e do nt h eA r c G I Sm e t h o d 表1利用式 2 计算两种状态下的废石混入率及其偏差值 T a b l e1T h ew a s t er o c km i x i n gr a t ea n di t sd e v i a t i o nv a l u ei nt w oc o n d i t i o n su s i n gE q u a t i o n 2 ／％ 注E 一掣，其中E 表示废石混入偏差率，P 1 表示混合前废石混入率，P z 表示混合后废石混入率。 由表1 可知对于干燥矿岩，采用人工C A D 面 积圈定法与A r c G I S 测定法统计计算的废石混入率 与设定值偏差在4 ％～7 ％，且能准确反映出废石混 入率增加的趋势，故两种方法均为可用的测定方法。 对于潮湿状态的崩落矿岩，人工C A D 面积圈定法 与A r c G I S 测定法仍具有较高的识别精度，计算废 石混入率的偏差范围与干燥状态基本相当，证明矿 岩在潮湿状态下两种测定方法均可使用。 就人工C A D 面积圈定法与A r c G I S 测定法进 行比较，两种方法的测定精度基本相当，前者的处理 数据的效率比后者约慢十倍，且工作量大，后者受照 片质量影响较大，但后者具有快速、方便、省时、省力 等突出优点，故优先推荐A r c G I S 测定法进行爆堆 矿岩比例的测定。 2 ．3 测定方法优化 A r c G I S 测定法计算其爆堆矿岩比例是可行且 较优的，但式 2 考虑了矿岩的体重问题，使得现场 操作较为不便，故需对其方法进一步优化。 关于废石混入率的计算，一般认为废石占爆堆 的面积比与体积比基本相当；甚至认为式 5 面积比 可以等同于式 2 重量比，为此本文针对此问题进行 了进一步分析。 P ⋯一≤去 ㈣ 式中P 面积比一面积比计算出的废石混入 率，％；S 废一圈定的废石总面积；S 矿一圈定的矿石 总面积。 表2 利用A r c G I S 测定法进行面积比计算废石 混入率及其偏差值 T a b l e2W a s t er o c km i x i n gr a t ea n di t sd e v i a t i o nv a l u e b ya r e ar a t i ou s i n gA r c G I Sm e t h o d／％ 由表2 可知 1 甘肃某镍矿利用面积比计算出的废石混人率 与实际值存在较大的偏差。利用面积比来代替重量 比，对矿岩体重相差不大的矿山可近似使用，对矿岩 体重差异较大的矿山不适用。试验证明这种近似的 做法不具有通用性，准确性较差。 2 干燥情况下其偏差率均值在3 7 ．0 3 ％左右，潮 湿情况下其偏差率均值在2 7 ．8 8 ％左右。分析认为干 燥及潮湿两种状态下其偏差值存在一定差异，主要由 万方数据 2 2 有 色 金属 矿山部分第7 1 卷 于矿岩的吸水性能不同，使得矿岩体重差值发生一定 的变化。矿石的吸水性远小于废石的吸水性，使得干 燥状态下的偏差率高于潮湿状态下的偏差率。故处 于不同含水率下的矿石其偏差值也不尽相同。 3 干燥与潮湿状态下，利用面积比计算出的废 石混入率与实际值差值较大，但其偏差率变化较小。 故矿山在现场运用时，可对面积比计算出的废石混 入率进行修正，即可近似计算出实际废石混入率，而 无需再考虑矿岩的体重问题。 经分析，对式 5 进行修正 P 一篙 ㈤ 式中P ～实际废石混入率，％；口一偏差率 均值，％。 2 0 ．0 0 1 8 ．0 0 1 6 ． 0 冰1 4 - 0 旃1 2 ．0 0 毂 埘6 ．0 0 4 ．0 0 2 ．0 0 0 ．0 0 将干燥及潮湿两种状态下的偏差率均值代人式 6 ，得出根据面积比计算出的废石混入率。 表3A r c G I S 测定法测得的面积比进行修正 计算的废石混入率及其偏差值 T a b l e3W a s t er o c km i x i n gr a t ea n di t sd e v i a t i o nv a l u ea f t e r c o r r e c t i o nc a l c u l a t i o nb a s e do na r e ar a t i oo fA r c G I Sm e t h o d ／％ 1 ‘m1An 1S1 q ／ 1 0 ．0 0 ’‘掣4 ．7 35 ．1 3 L 一＼上 万方数据