金铜矿床品位指标的综合评价研究（柳等等,李克庆《中国矿业》2007.1）.pdf

第16卷第1期 2007年1月 中 国 矿 业 CHINA MININGMAGAZINE Vol. 16 , No. 1 January 2007 金铜矿床品位指标的综合评价研究 柳等等 李克庆 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室 北京100083 摘 要通过对影响矿山经营效果的多种因素综合分析,采用系统建模法和模糊综合评判方法,对 某金铜矿的边界品位、工业品位及相关的主要技术指标进行了多目标优化研究。结果表明,优化后该矿 的总利润和净现值有了明显的提高,说明将该矿的品位指标进行优化是合理的。 关键词优化 边界品位 工业品位 数学模型 中图分类号 TD982 文献标识码 A 文章编号 1004 - 4051 2007 01 - 0094 - 04 COMPREHENSIVE UATION STUDY ON GRADE INDEXOF CERTAIN GOLD2COPPER DEPOSIT Liu Dengdeng Li Keqing The Key Laboratory of the Ministry of Education for High2Efficient Mining and Safety of Metal Mines; Beijing University of Science and Technology; P. R. ChinaBeijing 100083 Abstract Through the comprehensive analysis of various factors that affect the mine operatoin results and by the systematic modelling and the fuzzy comprehensive uation , multi2purpose op2 timizatoin study was made on the cut2off grade , industrial grade and relative main technic inds of certain mine. From the results we know gross profit and NPV have obviously improved after optimization , so its reasonable for optimization grade index on this mine. Key words Optimization Cut2off grade Industrial grade Mathmatical model 收稿日期 2006 - 08 - 07 作者简介柳等等1981 - 女 宁夏西吉人 毕业于华北水利 水电学院 现为北京科技大学土木与环境工程学院硕士研究生 从 事矿产普查与勘探方面的研究 矿床品位指标是矿山生产的主要技术指标。矿 床品位指标边界品位和工业品位不是一个独立 的指标,它的变化不仅直接影响工业矿体的规模大 小和品位高低,而且会间接影响采矿生产的损失率 和贫化率,以及选厂的入选品位、选矿回收率等指 标,最终影响到矿山生产的经济效益和社会效益。 尽管品位指标的调整对矿山生产的经济效益和 社会效益有显著的影响,但要实现两种效益的同时 优化,却相当复杂。近年来,北京科技大学矿产经 济研究室摸索出一套富有独创性的“双品位指标异 步滚动整体优化”的新方法 〔1〕。本文的目的即是基 于该方法,通过对某金铜矿品位指标的优化,选取 适合于该矿当前技术和市场条件的最优边界品位和 工业品位。 1 矿山概况 该矿是一个以铜为主、铜金伴生的多金属矿 床,在地质勘探阶段,矿体圈定和储量计算以铜为 主,其所采用的品位指标为边界品位013 ,工业 品位017 ,截止目前该矿保有地质储量1200万 t。矿床开采采用分段中深孔落矿,嗣后阶段采用 充填法和上向水平分层充填采矿法,年生产规模 30万t ,开采的总体损失率为8 ,贫化率为8 。 选矿采用三段一闭路碎矿、一段闭路磨矿,混合2 再磨分离浮选流程,主要产品为铜金精矿,选厂设 计处理矿石30万t ,目前的实际处理能力35万t。 2 相关技术指标动态关系模型的建立 211 地质储量和平均品位模型 本文通过收集该矿山已有生产数据资料,运用 数理统计和回归分析的方法,建立了矿体储量及平 均品位随边界品位和工业品位的变化而变化的数学 模型 〔2〕, 建模结果如下所示。 Q x , y 1122253 0100553x- 0144981y 01045x2- 0114081xy 0105066y2 0104337x3 - 010758x2y 0107444x y2 0101425y3 模型的F检验结果为F 13883168 ,F5 9 , 45 11132 第1期柳等等等金铜矿床品位指标的综合评价研究 C x , y 1173485 - 0103395x 0163822y -0108615x20130282x y0102976y2- 0108634x3 011407x2y- 0113031xy2- 0102491y3 模型的F检验结果为F 18348146,F5 9 , 45 11132 式中x-为边界品位, ;y-为工业品位, ;Q x , y -为储量系数;C x , y -为地质平均 品位, 。 212 金铜相关关系模型 如前所述,该矿地质勘探阶段的储量计算是以 铜为主,兼顾金的工业指标,这在当时以铜为主要 生产产品的情况下是合理的。目前,随着认识水平 和选矿技术水平的提高,金亦变成了该矿的主要生 产和回收对象,因此,不考虑铜与金之间的关系及 其对制定工业指标的影响,显然是不合理的 〔3〕。为 此,本次研究基于该矿计划开采范围内勘探数据的 大量统计分析,通过建立铜和金之间的关系模型, 来考察矿体中金的地质平均品位随着铜的工业指标 变化而变化的情况,以及这些变化对矿山总体经营 效果的影响情况。以下是矿体中金-铜品位关系的 建模结果。 Au 110361464Cu 1119280995 其中相关系数R 0158211,r5 5154 01196 ; F检 验 为F 2640151,F5 5154 318415 ; Cu为铜的品位, ; Au为金的品位, g/ t。 213 采矿损失率和贫化率指标的确定 一般而言,矿石开采的损失率和贫化率之间, 存在着一定的相关关系,贫化率大,损失率相应地 就会变小。因此,如有可能,应尽可能建立起贫化 率与损失率之间的相关关系模型,这样就可以将不 同边界品位和工业品位方案下的矿石储量和平均品 位,动态地转化为采出矿量和采出品位。本次研究 中,发现该矿的损失率和贫化率指标之间不存在这 种相关关系,因此,研究中采用了该矿损失率和贫 化率的计划指标,即损失率718 ,贫化率810 。 214 铜金选矿回收率模型的建立 通过对该矿2005年选厂日报数据的整理和分 析,得到该矿Cu、Au的入选品位与回收率之间的 关系模型为 1 Cu的回收率模型 HCu 9910689e - 0110213/ x1 相关系数R 0169999 ;r5 451 01196 ; 式中 HCu-为铜的回收率, ;x1-为Cu的入选 品位, 。 2 Au的回收率模型 HAu 9514712e - 0125924/ x2 相关系数R 015635; r5 451 01196 ; 式中HAu-为金的回收率, ;x2-为Au的 入选品位, 。 3 优化方案的制定及决策目标的确定 通过对该矿原始勘探样品统计分析发现,该矿 矿石品位指标大多数集中在012 和017 之间, 依该矿现有的生产技术条件来看,开采品位指标低 于012 的矿石不太现实,因此,将边界品位和工 业品位的优化范围确定为012 ～019 ,变化步 长为011 。 决策目标作为评价矿山技术指标合理性的标 准,不仅应该反映矿山生产的经济效益,而且应该 体现相应的社会效益;经济效益不仅要考虑静态的 利润目标,而且还应考虑动态的净现值目标。因 此,本次优化以总利润、净现值、铜总产量和金总 产量作为决策目标。 4 各方案决策目标值的测算 411 评价期的确定 评价期的长短,取决于矿山潜在的资源状况、 决策者对未来生产技术发展和市场走势的预估、国 家的矿产资源政策等因素,由于市场的变化是经常 性的,而生产应保持一定的稳定性,因此,评价期 应以中短期为主。本次优化确定评价期为2006～ 2010年,共5年的时间。 412 各种财务和费用指标的界定 财务费用指标是计算和影响矿山经济效益的基 本参数,该矿生产管理较为规范,本次优化就以其 2006年的年度计划参数作为评价期各年的指标。 413 决策目标的计算 在确定各项技术指标之间动态联系和财务费用 指标值的基础上,借助于我们研制的品位指标整体 动态优化软件,建立综合技术经济分析模型,对该 矿评价期内前述各个方案的总利润、净现值、铜总 产量和金总产量进行了测算,其结果如表1所示 按前述设定,本次优化共进行了188个方案的测 算,限于篇幅,表1仅列出了包含最优方案的部分 计算结果。例如,当方案指标为边界品位012 、 工业品位017 时,总利润目标为40493万元,净 现值为33985万元,铜总产量为32084t ,金总产 量为3119kg。 5 决策目标的综合评判 59 中 国 矿 业第16卷 511 决策目标权重的确定 作为矿山企业制定生产经营计划的依据,上述 所确立的四个决策目标的重要性,显然是各不相同 的。本次研究中,结合该矿的实际经营状况,采用 专家评分法确定这四个目标的权重依次为总利润 016、净现值011、铜总产量012、金总产量011。 512 综合评价模型的建立 一般而言,在一个多目标的决策问题中,其评 价因素指标对各个决策目标的影响程度并不同 步,一个评价因素在正向影响着某个决策目标的同 时,它可能也在负向影响着另一个决策目标 〔4 - 5〕。 例如,随着工业指标的提高,选厂入选品位可能相 应地提高,选矿的经济效益有可能提高。但是随着 工业指标的提高,矿石的可采量相应地减少了,资 源回收总量则有可能减少。针对资源回收总量这个 决策目标而言,这种减少就是工业指标提高的负效 应。另一方面,多个决策目标往往具有不同的量纲 和数量级,例如表1所列数据中,总利润的单位为 万元,而铜总产量的单位为吨,金总产量的单位为 千克。因此,须采用一种数学方法,将这些性质各 异的决策子目标统一在一个总的决策目标之下,从 而对评价因素指标的合理性做出评价,此即多 目标决策问题。对此类决策问题,目前已有多种行 之有效的方法,本次优化采用模糊数学理论中的模 糊综合评判法,对表1所示的各个方案进行优选。 表1 各方案目标值测算及综合评价结果 主 要 技 术 指 标 方案 边界 品位 Cu 工业 品位 Cu 地质 品位 Cu 地质 品位 Au 入选 品位 Cu 入选 品位 Au 回收率 Cu 回收率 Au 单位g/ tg/ t 目 标 值 总利润净现值 铜 总产量 金 总产量 综合隶 属度 万元万元tkg 1012012118621172118593138328481275563281831390129 20120131193211117811929316831431461292023277931470143 30120142212118411999317831834135306553267931480153 40120152107212119121069319841236518319273252531440161 50120162114213119721139411841538632330343232431340167 6012017212214221294854049333985320843119017 70120182128215210921269414851140153347963181331010165 80120192134214211621199415851442277346433152130800166 90130130194211117811929316831431464291943275231450142 100130142101212118511999317831834246307093265731470153 110130152108212119121069319841236705320233250131420162 120130162115213119821139411841638870331553229331320167 130130172122214210421219412841939401341183204231160166 140130192136216211721349415851542553356073145230740167 150140142101212118511999317831834270307143263131450153 160140152108213119221079319841236824320803247631400162 定义备择对象集X {方案1 ,方案2 ,⋯⋯, 方案n} , u为决策目标集{总利润,净现值,铜 总产量,金总产量} , R为模糊关系矩阵。则评判 空间为W {X , U , R}。可以看出,本优化过程 所确立的四个决策目标取值越大,它们对总目标的 贡献也越大。因此,我们可以定义其隶属函数为 Lsd i ∑ n i 1 Wj μ ij 其中 μ x 0 xΦxmin xij-xjmin xjmax-xjmin xmin x xmax 1xΕxmax 式中Lsd i-为方案i的综合隶属度; Wj-为第j个决策目标的权重系数; μij-为第i方案中第j个决策目标的模糊隶属 度; xij-为第i方案中第j个决策目标的目标值; xjmin-为所有方案中第j个决策目标的最小 值; xjmax-为所有方案中第j个决策目标的最大 值。 显然,综合隶属度最大的方案即是最优的方 案。 6 优化结论 根据该金铜矿上述综合经济评价结果,我们认 为所做的方案是可行的,尤以6号方案为最佳。最 优方案和原始方案比较如表2所示。 69 第1期柳等等等金铜矿床品位指标的综合评价研究 表2 最优方案和原始方案的结果比较 原 始 方 案最 优 方 案增 量 边界品位 013边界品位 012- 011 工业品位 017工业品位 0170 总利润万元39401总利润万元40493 1092 净现值万元34118净现值万元33985 1943 铜总产量t32042铜总产量t32084 42 金总产量kg3116金总产量kg3119 3 由表2我们得知,优化后该矿在总利润、净现 值、铜总产量和金总产量这四个决策目标,都有不 同程度的增长。因此,对该矿进行品位指标的优化 是有意义的,也取得了一定的经济效益。 但在未来矿山生产中,应注意如下一些问题 1由于损失率和贫化率对矿山经营效果的敏 感度比较高,在未来的矿山生产中,应尽可能降低 损失率和贫化率,但它们对矿山经营效果的影响不 同,须建立损失率和贫化率的相关关系,使得损失 率和贫化率对矿山经营效果的综合影响结果降到最 低。 2加强矿山管理,降低矿山生产经营的间接 费用,降低产品成本。 参考文献 〔1〕 陈希廉.矿产经济学[ M].北京中国国际广播出版社, 1992 73. 〔2〕 李克庆,袁怀雨,胡永平.歪头山铁矿合理入选品位综合评 价研究[J ].金属矿山, 1998 , 27 12 . 〔3〕 田家华,杜国银.金矿床品位-储量数学模型的建立及应用 [J ].黄金地质科技, 1992 , 34 4 . 〔4〕 刘华生,王洪海.某金矿采矿方法优化研究[J ].黄金, 1992 , 13 12 . 〔5〕 孔爱云,王克强,向永生.某金矿技术经济评价及品位指标 优化研究[J ].黄金地质, 1998 , 4 4 . 第24届国际矿物加工大会 IMPC论文集征文通知 国际矿物加工大会IMPC是国际矿冶界最重要的学术会议之一。大会自1951年迄今已举办 23届,每2 - 3年举办一次。会议内容涉及除石油以外的所有矿物加工领域,包括矿物粉体、分离、 提取冶金、矿物材料、废弃物处理的工艺、技术、装备及节能、环保等。该会是矿物加工选矿领 域最具权威性的国际学术会议。 经国务院批准,第24届IMPC将于2008年9月在北京召开。大会由中国工程院与中国矿业联合 会、中国有色金属工业协会、中国钢铁工业协会、中国煤炭工业协会和中国建材工业协会联合主办, 北京矿冶研究总院承办。 大会现面向国内外进行论文征集,应征论文应技术先进、有创新性、学术水平高和较强实用价 值。行业范围包括有色金属、黑色金属、非金属矿、化工和能源矿物、贵金属矿物、建材、煤炭、交 通、水利和电力等。 征文截止时间 2007年5月31日前提供英文论文详细摘要500字以内 ; 2008年1月15日前 提供英文论文全文。投稿请登陆大会网址www. impc2008. org ,按照论文征集的具体要求将摘要电 子版以及个人信息进行网上提交或发至联系人邮箱,并电话确认。 联系人王福良 地址北京市西外文兴街1号100044 电话 010 88399042 68310569 传真 010 68317050 电子信箱 impc2008 impc2008. org 79