第二节　工业矿矿石质量和矿山开采技术条件与要求

一、工业矿标准的确定

关于工业矿矿石质量要求目前已有不少国家标准，一般各行业对所用的工业矿原材料的质量要求（包括质量要求的项目和限定的可行数据）各有不同，同一行业因产品不同或同类产品的企业产品标准不同对所用的同一种工业矿原材料的质量要求也会有所不同。还需要指出的是，与各种工业矿石质量要求项目比较单一（一般对各种工业矿矿石都要求达到某一个晶位——含量）不同，对工业矿而言，往往不同的工业矿种的矿石质量要求的项目常不一样，甚至同一种工业矿，因用途不同，对其矿石质量的要求也不同。另外，各个工业矿种可以被开发的最低矿量（小于这一矿量矿山很快被采光，服务年限过短，会达不到利润目标甚至收不回投资）和矿山开采条件要求也不同。上述的矿石质量、最低需要的矿量和开采技术条件，是确定工业矿的标准。

二、矿山工业指标和精矿质量与要求

一般矿山采出的矿石在未经选矿之前称为原矿，原矿质量好的不经选矿而能达到工业应用质量要求的，可以直接作为工业矿制品的原材料。原矿质量达不到要求者，需经选矿使质量提高后才能使用。原矿经选矿而获得的产品称为精矿。原矿或精矿是各种工业矿制品的原材料。所以对那些原矿不能直接用来制造产品的工业矿而言，还需经选矿使原矿成为精矿才能使用，这就有一个精矿质量要求的问题。经选矿达不到精矿质量要求，或虽能达到质量要求但成本过高影响盈利者，也不能作为工业矿来开发利用。

众所周知，工业矿的矿种数量多，确定工业矿的条件变化大（影响因素多），所以工业矿的发现、地质勘查以及矿业开发的可行性评估比较复杂。

还需要特别强调指出的是，工业矿的标准——矿山工业指标和精矿质量要求，是随时间推移、工艺技术发展、新产品开发、市场（社会）需求、资源保护要求及投资主体变化而不断发生改变的。

在进行工业矿的利用与开发工作之初，首先要掌握的就是对有关的工业矿种矿石质、量与可开采条件的要求。也就是说，首先要弄清楚，作为可以开发的工业矿，必须要满足哪些基本条件。

关于工业矿或者说工业矿床基本的质、量与开采条件，在地质勘查业中称为“矿山工业指标”。矿山工业指标简称工业指标，又称矿产工业指标或矿产工业要求，是评价矿床有否工业利用价值的依据，或者说是判别工业矿的标准，并据此来圈定矿体，计算矿产储量（可采矿量）。它是根据当前社会对矿产资源的供需情况、生产的技术水平，通过技术经济核算、对比，为用于矿床勘查和开采时圈定可采矿体，划分矿石类型和品级，计算可获得的矿量而来制定的。在矿山开发时，技术上可行、经济上有利的最低矿石质、量和开采条件是基本要求。简而言之，工业指标乃是确定工业矿的技术标准。需要指出的是，工业指标不是一成不变的，同一时期，根据具体条件，同一矿种不同的矿山，或不同用途，其工业指标可以有差别；不同时期，由于市场变化、采选加工技术的进步、新产品的开发，同一个矿山的工业指标也可以有变化。基本原则是：根据工业指标所圈定的可采矿体必须是技术上可采、可选、可加工，经济上有利可图，而且能够保证最大限度地充分利用所可能采出的不可再生的矿产资源。

各非金属矿矿种的工业指标在全国矿产储量委员会制定的分矿种地质勘探规范（如《水泥原料矿地质勘探规范》、《玻璃原料矿床地质勘探规范》、《硼矿地质勘探规范》等，以下简称《规范》）中都有一般的标准可资参考。这些地质勘探规范中的工业指标明确了矿山的矿石质、量和矿山开采技术条件的最低的或者说最下限的标准。在中国已开发利用的130种非金属矿种中，全国矿产储量委员会已颁布有地质勘探规范的非金属矿种为数还比较少。全国矿产储量委员会还编有一本《矿产工业要求参考手册》（以下简称《手册》），其中载有40多种非金属矿的工业要求，其数量比已颁布的地质勘探规范要多，没有地质勘探规范的矿种可参考《手册》。《规范》和《手册》中都没有的其他矿种则要根据该种矿石的精矿或制品的国家、行业、专业或企业标准来测算确定。

工业指标的制定，一是根据采矿、选矿和制品加工技术，必须技术上可行，而且作为原料的矿石质量能保证选出合格的精矿和生产出合格的制品；二是根据采矿、选矿及制品加工的成本和市场价格，必须经济上有利。这项工作比较复杂，需请有经验的专家来推算确定。

本章所介绍的矿石质量及矿山开采技术条件要求是对每个矿种的一般要求。严格地说，有时即使是同一矿种，不同的矿山，其工业指标也是不一样的，具体矿山的工业指标要根据矿山具体情况、矿石用途和当时的采选加工工艺及市场行情来确定。

关于精矿质量要求已有不少国家标准、行业标准或专业标准，可以遵照执行；尚无统一标准的，则可以按行业的传统要求自行制定企业标准。

要强调的是，上述的一些《规范》有的在21世纪初已在修订与改编，《手册》出版于1981年，其中所列的一些工业要求已经过时，只有历史意义，千万不可在不了解当前市场和产品生产工艺的需求的情况下盲目搬用。

还需要强调的是，矿山工业指标与各行各业的产品标准密切相关，因为不同标准的产品要求作为其生产原料的原矿或精矿的质量是会有差别的。产品标准有国家标准、行业标准、企业标准，要求有差别，也会影响工业指标。

目前各行业对工业矿种要求的矿山工业指标，多是以20世纪80～90年代的产品标准为基础的。

在21世纪初，有的行业如膨润土协会等即将推出新的行业产品标准来替代原来的标准。

所以下面介绍的对原矿、精矿的质、量要求和矿山开采技术条件要求，以及有关的产品生产工艺和生产技术要求都仅能视作历史资料，以供参考。在真正进行工业矿项目开发的投资决策时，必须收集当时有关的市场畅销产品的产品标准，根据企业的能力和开发方向、生产工艺、矿床特点和资源保护要求来确定适合自己产品标准的矿山工业指标。

从本章第二节开始，将从各行业所用工业矿的工业指标和精矿质量要求进行阐述。为避免重复和累赘，除个别的以外，每个矿种的参考性工业指标将在被作为该矿种主要用途的行业中叙述，并将这一矿种在其他行业中的有关要求也一并阐述。

三、矿床规模的确定

利用和开发某一种工业矿时，首先不但要求有一定质量矿石的矿山，而且这一矿山的储量必须达到一定规模（数量），以保证开发投资得以回收并获得预期利润。这就引出一个矿床规模的概念。矿床规模是指对某种工业矿床可被利用和开发的矿山储量数字的规定。

矿床规模一般是根据年矿石需用量乘以预期矿山服务年限再加一定的保险系数来人为规定的。在计划经济条件下，地质勘查时往往还没有成立对口企业，所以地质人员就根据《规范》和《手册》中对矿床规模的规定来确定矿床属于哪一种规模或确定勘探范围（当矿床规模过大时只勘探其中的一部分以满足矿山基本建设要求）。

在市场经济条件下，对一个具体矿山究竟需要探明多少储量，必须根据市场、资金、投资策略和战略来具体确定，但过去所用的矿床规模的有关数据，在投资决策过程中还是一种有价值的参考材料。

不同矿种对矿床规模的规定不同。矿床规模一般分为小型、中型、大型和超大型四种。

世界各国均无统一的超大型矿床的资源量标准，中国一般认为资源量或储量超过大型矿床的5倍即为超大型矿床。

表1-1根据有关《规范》和《手册》列举了部分工业矿种的大型、中型、小型矿山规模的划分数据，以供参考。

①根据20世纪80～90年代全国储量委员会制定的有关矿种勘探规范；其他根据参考文献。

②为矿物量，其他均为矿石量。

四、工业矿山指标的内容

工业矿山指标的内容只有两个方面：一是矿产质量标准；二是开采技术条件要求。由于工业矿种类很多，用途复杂，采选加工方式各异，所以表示矿石质量和开采技术条件的指标项目对不同矿种，甚至同一矿种不同矿床都不一样。适当地选定指标项目很重要。其原则是应该用最少的指标项目来有效地确定矿和非矿的界线，圈出实际合用的矿量。

1.矿产质量

矿产质量方面的指标基本内容不外乎两个方面：一是对矿石某些有用、有害组分含量的要求；二是对矿石某些技术物理性能的要求。这类指标项目有下列一些，不同的矿种常只选用其中某一项或某几项指标。

（1）品位与含矿率　品位一词是指矿石中某种有用矿物或组分（元素或化学成分）的百分含量。有时，矿石中某种有用矿物的含量也称含矿率，特别是在砂矿中常用含矿率而不用品位一词。

（2）边界品位　边界品位是用来确定取自矿体的单个样品的有用元素或有用矿物组分含量是否达到矿石要求的最低标准，是划分矿石与夹石或围岩的界线的最低品位。边界品位应高于选矿后尾矿中残留的有用组分含量。

（3）工业品位　工业品位又称为最低工业品位、最低可采品位，或最低平均品位，一般是指一个矿体或矿层中单个勘查工程或一个采矿台段的高度（如露采时为8～10m）内的所有样段的最低允许平均品位。当矿体或矿层的品位变化不均匀时，允许将块段（矿体的一部分，采矿的一个区划）或整个矿体、矿层的品位均值作为工业品位。这时候允许个别工程的平均品位低于工业品位，但是不得有连续相邻两个工程都低于工业品位，否则应作为非矿剔除。当然允许采用此种特殊办法时应在有关工业指标的文件中加以注记。工业品位与边界品位常常是一对同时采用的工业指标项目，以使矿产资源得到最大限度的利用。工业品位的数值要高于边界品位。要注意的是有时候同一个矿种的不同矿石类型因其采选方法不同，其工业品位与边界品位的数值是不一样的，如晶质石墨矿中风化型矿石与原生型矿石的固定碳的边界品位与工业品位就不一样。

需要指出的是，有的工业矿山习惯上只提出工业品位而不提边界品位，如石膏与硬石膏的工业指标就是这样。在这种情况下，工业品位就成了勘查工程中单个样品的有用组分含量的最低标准。

（4）化学组分的最低和最高要求　有的工业矿山不是以品位而是以好多组化学组分不得超过的最低值或最高值为圈矿标准。使用这类指标的工业矿种大多是利用其化学成分在生产过程中的某些变化来制造所需的产品（如水泥用石灰岩、玻璃用硅质原料），因此要求有益组分大于一定含量，有害组分低于一定标准。

（5）技术物理性能　工业矿因具有某些技术物理性能而被利用，因此这些技术物理性能就成了其工业指标必然需要具有的项目。不同的工业矿种所被利用的技术物理性能不一样，所以它们的工业指标中的技术物理性能项目也各不相同。

上述的品位、化学组分、技术物理性能是工业矿质量方面的三种主要指标。品位和化学组分常常分别使用，即对一个矿山而言，用品位这一指标的就不再用化学组分，反之亦同。技术物理性能有时与品位一起使用，有时加以化学成分，有时也单独使用。

（6）线含矿率　个别工业矿的工业指标中用到线含矿率这一指标。线含矿率又称米百分比。当矿石为许多微细薄层时，每米岩层中可能含有许多层单层大于一定厚度的微细薄层矿石，如千层饼一样，它们的单层厚度因为太薄而不可采，但若密集到一定程度而总厚度大于一定数值时就有可开采的价值。这种情况下，每米岩层矿中所含的达到一定厚度的微细薄层矿石的最低允许总厚度即为线含矿率。如纤维石膏矿山一般工业指标中规定最低线含矿率为：最小单层厚度为2cm的纤膏达14％，也就是说在含矿层中，如果矿层可采厚度规定是1m，则单层厚2cm或2cm以上的纤膏的总厚度达到14cm或超过14cm，若可采厚度为2m，则单层厚2cm或2cm以上的纤膏的总厚度达到28cm或超过28cm时，则这一含矿层（在实际工作中称膏组）才可以开采。

（7）淘洗率　淘洗率又称出成率，是指经过325目水筛后获得的精矿与原矿的质量百分比。例如砂质高岭土矿的一般工业指标要求淘洗率大于15％。

（8）成荒率和成材率　这是饰面石材矿特用的指标。成荒率又称出荒率、荒料率，是指石材矿床中采出的能够达到一定规格的荒料的总体积与所采出的岩石的总体积的百分比。成材率又称出材率，是指每立方米荒料能锯成标准厚度为2cm的板材的总面积，以m2/m3表示。

（9）粒度、细度模数和级配　对玻璃用石英砂的粒度有要求，其标准是粒度小于0.75mm，其中0.1～0.75mm者要求大于95％。

集料矿的矿石质量除对泥质含量及对各种混凝土有害的如硫化物、硫酸盐、云母、有机质等杂质含量有一定限制外，还对用来表示粒度的细度模数及表示所含各种粒度的比例的粒度级配有具体要求。

（10）有害杂质允许含量　有害杂质允许含量是指对矿产品加工过程或制成品性能有不良影响的化学组分或矿物组分的最大允许含有量。

2.开采技术条件

开采技术条件方面的指标因开采方法不同而不同。下列的（1）、（2）、（3）项指标是地下开采和露天开采矿山都必须明确的，（4）、（5）、（6）项用于露天矿山，第（7）项如无特殊需明确的情况，一般的矿山工业指标中常不列出。

（1）最小可采厚度　矿层或矿体的最小可采厚度简称可采厚度，是根据当前采矿技术经济条件确定的，小于这一厚度，开采即不经济，虽然质量合乎要求也不能作为矿层或矿体来开采。

（2）最小夹石剔除厚度　最小夹石剔除厚度简称夹石剔除厚度，是指矿体或矿层内达不到矿石质量要求的夹石或夹层在圈算储量时应予剔除的最小厚度，即大于或等于这一最小厚度标准的夹石或夹层圈算储量时应予剔除。厚度小于此标准的夹石或夹层则应取样测试，且并入矿体或矿层计算储量，这时矿石的质量将因其混入而下降。这个剔除厚度，实质上是采矿技术能单独采出，即与矿石分采以免混杂而降低矿石质量的最小厚度。如果夹石或夹层的厚度小于这一指标的数值，而通过取样、分析、计算，若混入矿石中后将使矿石严重贫化而达不到质量要求时，则这部分夹石或夹层就要连同其上下的矿石按最小剔除厚度剔除，不计入储量。

（3）勘查深度与最低开采水平　为经济合理地利用勘查资金，勘查深度（指整个勘查工作而非单个勘探工程的深度）一般与最低开采水平一致。地下开采的非金属矿的一般勘查深度目前以不超过400m为宜，视矿种及地区条件而不同。贵重、稀缺的矿种可以深一些。山坡露天开采的非金属矿的勘查深度不应低于当地最低的地平面；在海洋、湖泊、河流近旁开采的山坡露天矿如无特殊的防潮、防洪措施，其最低开采水平不应低于历年最高的潮位或洪水位。凹陷露天开采的非金属矿的开采深度要考虑边坡的稳定性，不宜过深，具体数字要视当地情况而定。

（4）剥采比　剥采比是指露天开采矿山需剥离的覆盖物、夹层的量（体积或质量）与能采出的矿石量（体积或质量）之间的比值，以剥离量被矿石采出量所除的形式或其商表示。这个除式或商表示了每开采单位数量矿石所需剥离的覆盖物和夹层的土、石量。计划露天开采的非金属矿常因剥离量过大而被否定。

（5）边坡角　边坡角是指采矿场边坡与水平面的交角。边坡角的大小据边坡岩石的稳定性来确定。边坡角的大小影响剥离量和储量。

（6）爆破安全距　露天开采的矿山圈算储量时，对附近不能迁移而又无法采取其他防护措施的铁路、码头、居民点、重要建筑、文化古迹、保护地等设施和地区，需要保持一定的安全距离，以充分保证采矿爆破作业时这些设施和地区的安全。在爆破安全距之内的矿体与矿层不能开采，也不能计算储量。爆破安全距的取值视地形、开采方向与爆破方法等因素而定，一般爆破安全距为大于或等于400m。

另外，地面有城镇及其他重要设施的部分矿体或矿层，一般也不能进行地下开采和计算储量，以免采空后地面陷落影响地面各种建筑和设施的安全。

（7）底盘宽度或可采宽度　底盘宽度是指露天开采矿山开采终了时的采场底盘最小宽度，小于这一宽度时因矿山机械无法回转，采装矿石困难，就难以实施机械化开采。在圈算储量时，所取最终采场底盘不得小于工业指标规定的底盘宽度。一般大型机械化采场的底盘宽度要求大于或等于60m，中小型机械化采场的底盘宽度要求大于或等于40m。

五、工业指标的制定

对于将提交建设的工业矿，一般在地质详查末期或勘探初期，必须结合具体的矿山自然条件及矿业技术经济条件，由地质人员会同矿业设计人员共同研究提出适用于该矿山的专用的矿山工业指标。矿山工业指标应经矿业投资单位审查批准后执行。如勘探完成后其报告需经矿产储量管理机关审批，还要将矿山工业指标事先报送有关的管理部门。

制定矿山工业指标需要准备好一定的基础资料。这些资料包括下列三个方面：一是矿床地质资料，包括表示矿体或矿层赋存特征及矿石质量、数量的地质图件，试验分析成果、开采技术方面的资料；二是当前的采选加工技术和经济水平方面的资料；三是生产成本和产品价格方面的资料。

制定矿山工业指标应遵循下列四条基本原则：①要保证矿产资源开发时地质上可能，技术上可行，经济上有利，资源利用上合理；②尽力保护矿产资源，要求在地质上可能、技术上可行、经济上有利的前提下尽量提高资源的利用率，对共生、伴生的矿产资源及劣质矿和选矿尾砂要考虑综合开发和综合利用；③指标的项目尽可能简练，既要符合矿业生产要求，又要使用方便，包括在圈算储量时使用方便，也包括在矿山建成后随着采矿工作的进展和市场变化，在布置采选工作和重新核算储量时使用方便；④工业指标随地质、技术、经济条件的变化而变化，它是一种动态指标，要注意指标的适应性是有条件的、受限制的，指标不适应地质、技术、经济条件变化时应随时修正，修正时要注意报批手续。

制定矿山工业指标的方法有两种。

（1）类比法　这一方法的实质是根据矿床的地质特征、预期的生产规模和可能采用的生产方法，以类似的已采矿山的矿山工业指标为基础，再根据矿床间的异同，修订出适合于该矿山的工业指标。

（2）价格法　这一方法的实质是矿山工业指标中的某些矿石质量和矿山开采技术条件的最低限值与采选加工成本及产品价格直接相关，只有当这个最低值能保证产品生产成本不高于市场价格时企业才不至于亏损，因此当生产成本与价格相等时的该项指标值，就是这一个指标的临界值，高于这一临界值，企业就盈利，反之则亏损，故可以用计算的方法确定这一经济临界值，再加上适当的预期最低利润，用来作为矿山工业指标的某项数值。

例如，已知品位为Sc的精矿的选矿成本为Cc，该精矿的价格为d，预期最低利润P，据试验资料和类比法获得此类矿产的采矿贫化率为Kf，选矿回收率为Kd，则其矿山工业指标中的工业品位S可按下式确定：

六、工业指标的运用

矿山工业指标是地质勘查工作中计算储量的标准，这是它的主要用途之一。

矿山工业指标的第二个主要用途是在矿山生产过程中用来指导生产，以达到既珍惜和保护资源，做到合理利用，又保证企业均衡经营的目的。

在计划经济时代，往往只重视矿山工业指标的第一个用途，而且把矿山工业指标视为一成不变的，在矿山生产过程中既不重新校核矿山工业指标的合理性，也不再改变已定的指标数值。必须指出，这种沿革的思路，既不利于矿产资源的保护，也不利于企业获得最大的利益。

还需要指出的是，在工业指标的运用中常有一种误导，即是把《规范》和《手册》中的工业指标误视为不可更变的法令，在实际工作中生搬硬套，稍为开通一点的也认为至少要等《规范》修订后才能更动。实际上《规范》和《手册》中的工业指标都是以前的实践经验的总结，不同的矿山特点不同，社会的技术、经济和市场的情况也在不断变化，对矿石质量和矿山开采技术条件的要求也要适应这些变化而改变，只有这样才能指导矿业开发获取最高的效益和效果。例如，在对江苏句容夕锅顶水泥石灰岩矿进行地质勘探时，由于主辅两个石灰岩矿山中主矿山矿石CaO含量极高，辅矿山的石灰岩圈矿工业指标中的CaO含量一项就规定CaO≥42％的都作为可采矿石（当时的《规范》规定要求CaO≥48％）。主、辅矿山的优、劣石灰岩搭配使用，既增加了矿山储量，保护了珍贵资源，延长了矿山服务年限，避免从外地运入矿石而增加成本，又保证了产品质量。如果墨守成规用CaO≥48％的规定来勘探辅矿山，则辅矿山只能被否定，待主矿山的资源用完，辅矿山因没有优质原料搭配也成了一山废物，工厂因没有原料也只有停产，这就十分可惜了。

在矿山生产过程中，不但要重新校核原订的矿山工业指标的合理性，而且随着各种条件的变化应该经常校核指标，采取最合理的数值，重新计算储量，以指导开采，尽力使开采处于最合理状态。例如，采矿促使对矿山的地质特征有更深入的了解，就应进一步核实指标数值的合理性。又如，随着采选加工技术的进步，综合开发和综合利用的发展，有关指标的限定就应放宽。再以边界品位与工业品位作例子，一般矿山还可以用市场价格的波动数值用上面的公式算出不同价格所对应的品位，并分别用这些不同的数值圈算储量；当市场价格上扬时，就应开采品位较低、质量较差、开采条件较困难、开采成本相对较高的矿段（矿段为采矿术语，指矿山的一个独立开采地段），因为这时虽然采选成本高，但仍然有利可赚；当市场价格下落时，则应开采品位较高、开采容易、开采成本相对较低的矿段，以降低生产成本，保持正常盈利，从而使整个企业的利润长期保持均衡稳定，同时也最大限度地利用了已有的矿产资源，延长了矿山的服务年限，为企业创造更多和更长期的收益。