红土镍矿开采方法的应用与实践

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摘要：瑞木红土镍矿项目地处气候特殊的热带雨林地区，全年分雨季和旱季，矿体风化程度较高，早期采用液压反铲装载，卡车运输的开采方法，但随着采区的扩张，部分采区已超过了卡车运输的经济合理范围，另外也受到下游洗矿工艺系统的制约。因此，另一种开采方法-水力开采应运而生，该采矿方法在红土镍矿的开采中为首例，经过长时间的实践和探索，机械和水力开采相互补充，克服了产能的瓶颈，提高了项目的安全经济运营的环境。

关键词：红土镍矿；开采方法；机械开采；水力开采

1矿区简介

瑞木红土镍矿所在地区属热带气候，每年11月~4月为雨季，5月~10月为旱季，年平均降雨量4500mm，降雨多集中在雨季，旱季降雨较少。区内地势相对平缓，山峰最高标高810m，最低标高654m。开采范围内地面坡度大部份在0°~30°，工作坡度相对较缓。红土镍矿由六层组成，分别为腐殖土层、红色褐铁矿层、黄色褐铁矿层、残积层、含砾石的残积层及基岩，其中腐殖土和红色褐铁矿及部分在开采边界品位外的黄色褐铁矿为剥离层，主要开采层位为黄色褐铁矿层、残积层和上含砾层。矿区内黄色褐铁矿层平均厚度7.5m，残积层为2.0m，含砾残积层为3.5m。

2采矿方法介绍

2.1机械开采。瑞木红土镍矿具有埋藏浅，剥采比小，矿石呈层状分布，风化较好，主开采层位不需要爆破，可直接只用液压反铲挖掘机进行开挖装载。经过多年的实践，目前已形成了一套成熟的开采工艺，即使用推土机和反铲液压挖掘机剥离，挖掘机装载，铰接式卡车运输，矿石筛分，水洗出原矿浆后送至下一个工艺系统。具体的开采工艺如图二所示，各工艺环节详细可参考“某“湿型”红土镍矿床开采实践”一文[1-4]。2.2水力开采。水力开采法是借助于水的能量将含矿矿层冲击崩落，使矿石粉碎分离出来的方法。根据所使用的水的压力来源分为两种，一是把矿体分为阶段，利用天然压力对工作面上的矿物冲刷，在阶段最低处开挖沟渠，收集矿物，另外一种是使用经过加压后的水通过水枪对矿物进行冲采，在工作面前方和两侧开挖集浆沟渠，将矿浆引至主集浆沟后汇集至泵站，进行输送[5-7]。水力开采方法采用第二种，即使用清水加压泵对蓄水池内的水进行第一次加压，送至柴油多级加压泵，经过多级泵二次加压后通过抗压橡胶软管输送至位于工作面的水枪，加压水通过水枪实现对矿体的回采，在回采至上含砾矿层时，需要挖掘机进行配合松动矿体。

3采矿方法的选择

瑞木红土镍矿的开采早期一直沿用是机械开采工艺，水力开采工艺的使用最初旨在克服产能的瓶颈及卡车运距过大的问题，经过6年的研究和实践，水力开采工艺已基本趋于成熟，目前在整个产能所占比重已达到了35%。两种采矿工艺各有自身的适用范围，单一的采矿方法都无法满足生产的需求。机械采矿工艺是单斗—卡车间断式生产工艺，采矿生产灵活性强，以采场为生产单元，覆盖面积较大，根据现场条件的不同可以任意调配，配矿灵活，旱季受取水量的制约较小。但其初期一次性投入大，后期设备维修成本高，随着采场的扩张，受运距的制约较大，另外，在矿石运输过程中所承担的运输风险较大；水力开采是连续生产工艺，以每个水枪所采工作平台为一个生产单元，开采设备简单，初期投入、后期维护相比传统采矿要少，但生产能力旱季受取水量的制约较大，雨季期间受大雨影响较大，配矿也不如机械开采灵活。两种开采方法最大的区别在于回采矿体的方法和矿浆生产的环节不同，机械开采需要配置洗矿系统造浆，而水力开采是利用水力压力冲采矿体，在冲采现场实现造浆，省去洗矿工艺环节；经过实际测算，每生产一吨金属镍，水力开采成本较机械开采约300美元，约为机采成本的45%。随着运输距离的增加，谁来开采在矿浆输送和造浆方面的优势会更加显著。另外，在生产过程中，通过对杂质含量数据的分析研究，水力开采杂质镁品位要比传统的圆筒洗矿法低1.5%。主要原因是在水力开采过程中，易溶的镁进入液相，使矿浆固相中的镁变低。两种采矿工艺的主要工艺环节的区别详见表1。目前两种开采方法都已成熟，在开采方法的选择上，结合整个矿山的长远规划，确定机械和水力开采的区域和产能占比，综合两种开采方法的优势和不足，最终确定采用哪种采矿方法。

4展望

两种采矿方法在项目中产能比重分别为65%和35%，随着采区面积的不断扩张，机械开采面临着运距增加，超出铰接卡车的经济合理运距后，面临着运输费用将成非线性增长，设备数量的投入，运输安全风险的提高等问题，鉴于此，可考虑联合开采的方案，即将机械开采出的矿石运输至水力开采一个专门的冲洗平台进行造浆，以解决运输距离的问题。水力开采面临着雨季期间汇水量大，造成集浆池的溢流，可以通过局部封闭集浆沟渠和在集浆沟渠两侧设备截水沟等措施控制和减少外部雨水的汇入；另外针对旱季期间取水量不足的情况，可以设立回水池，通过利用下游生产系统中的回水作为补充；最后，由于水力开采收到集浆沟的限制，无法完成对矿体的完全回采，可考虑两种方法联合使用，回采水力开采境界外的剩余矿体。

参考文献:

[1]位哲，梁嘉，李兴家．某“湿型”红土镍矿床开采实践[J]．金属矿山，2014，（08）：41-44．

[2]翟秀静．镍红土矿的开发与研究进展[J]．世界有色金属，2008，（08）：36-38．

[3]高宇航．巴布亚新几内亚瑞木镍钴矿床赋矿层特征[J]．地质勘探，2017，（10）：173-175．

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[7]胡福祥．露天矿水力开采技术研究[J]．矿业工程2013，11（06）：27-28.

作者:高智令 单位:瑞木镍钴管理（中冶）有限公司