矿业项目开发与其它工业项目开发既有共性,更有其特性。根据这“二性”可以将其风险诸因素归纳为下五大方面:
(1)自然因素:主要指地质资源条件和外部建设条件;
(2)工艺技术因素:主要指采选工艺、方法和装备;
(3)市场因素:主要指矿产品的价格和成本,包括:辅助生产材料、能源、设备、探(采)矿权费用、土地征用、人工等费用;
(4)管理因素:主要指办矿(厂)模式、生产、安全、技术、质量、经营等的管理水平;
(5)软环境因素:主要指融资条件、财税制度、相关法规、标准及其变化等。
以上五大因素中,以(1)、(2)因素对矿业项目最为敏感、最为关键。而其它三因素虽也很重要,但和其它工业项目雷同。故本文仅对(1)、(2)因素进行分析、阐述。
一、自然阐述对矿业项目开发的风险分析
(一)地质资源条件
地质资源是矿山项目开发的对象,更是矿山项目开发成败的根本。这也是某些矿山项目开发风险远远大于其它任何工程项目开发的最根本原因。
因为地质资源深埋于地下,虽然通过科学的地质勘查过程,采用了一系列的科技方法、手段、程序获得了它;但是,其资源量、品质的可靠性、准确性,首先受不同的勘查阶段(预查、普查、详查、勘探)的勘查程度、精度的影响;另外,受不同矿床不同矿种勘查类型(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)和矿体赋存特征的影响;同时,装备、责任心、诚信度等的重要影响。正是因为有以上诸多确定和不确定的自然与人为因素的影响,所以地质资源风险是固有的,不可规避,而只能采取对策降低。故此我国原国家储量委员会制定了矿床勘查风险性误差的规范允许值为:A级±20%、B级±30%、C级±45%。不同的矿床类型(如:铁矿床、铜铅锌矿床、钨钼矿床、黄金白银矿床等等),不同的勘查方法、手段以及不同的勘查队伍等等都难以避免的或超过规范允许值的且验以分辨的勘查误差风险。为进一步说明地质资源具体风险特性,现对其中三个主要子因素分述如下:
1、地质资源量变化的风险影响
矿床地质资源,尤其是已探明和控制的、可做为矿山建设依据的工业储量(相当于旧标准的“A+B+C”级),是矿山建设确定生产规模和相应服务年限以及计算采矿基建工程量(露天开采基建剥离量、坑下开采开拓、采切工程量)、基建投资与基建时间的唯一依据。若储量,特别是生产初期储量大幅减少,就会造成原确定的矿山生产规模偏大,矿山迟迟不能投产、达产,服务年限和产品产量减少,结果造成基建投资偏高或大增、生产成本增高、产值和利润下降,致使基建贷款偿还期增加、基建利息增加等等,严重的会使企业长期处于亏损状态。这种现象,在矿业项目开发中屡见不鲜:
上世纪60~70年代,在我国铝土矿建设中,因勘探网度难以控制矿体形态及资源量,常由于矿体不连续(尤其是出现岩溶型矿床),造成实际矿石量大幅减少,不仅造成矿山基建工程量大增,投(达)产时间拉长,而且迫使矿山规模减小。
上世纪70年代,我国某露天铜矿也因上部矿量减少,使基建剥岩量增加数百万立方主,投资大量追加,矿山迟迟不能达产,直接影响矿山投资效果,使企业生产初期效益不佳。在我国上世纪50~60年代,曾一度盛行过“边勘探、边设计、边建设”的“三边”建矿模式,由于没有弄清资源储量,设计规模定得过大,矿山长期无法投(达)产,造成国家投资的巨大浪费。为此,国家在总结这一教训后,曾行文予以禁止,以杜绝这种盲目建设矿山的现象。而国外对探矿要求十分严格、规范,目的就是为降低这种最基础的开发风险。
通过详细的不同规模方案的综合技术经济评估与财务分析,就能全面、系统地反映出上述地质资源量与规模、基建工程与投资、产品产量、产值、成本、效益的内在紧密依存关系。
2、矿石品质变化的风险影响
矿石品质包含:矿石类型、矿石品位、矿石性质矿石有用和有害组分、矿石的可选性等方面。当矿石品质变差,虽然不象上述地质储量减少产生的风险冲击那么明显、直接。但它对经济效益在很大程度上也有十分突了的负面影响:
德兴铜矿是一座纸品位的大型斑岩铜矿床,主产品为铜精矿,在上世纪90年代中期前矿产品价格低廉时期,其铜精矿产品只能保本,而矿山盈利是从铜精矿中的副产品金、银、钼获得。假若该矿床为单一铜矿石有和元素,则该矿开发的不良后果就显而易见。江西某银矿(500t/d)勘探地质银品位193g/t左右,但开采揭露后实际平均地质品位仅90~110g/t,使矿山在上世纪90年代初中期投产后就一直亏损,后因银价由50万元/t升至100~110万元/t后才扭亏为盈。江西某钽铌矿(1500t/d)在上世纪90年代前生产的钽铌精矿产值与成本近平,而靠钽铌精太物尾矿-长石盈利,若长石含铁过高则价格大幅下降,通过选矿降铁才保证了产品质量和企业盈利。江苏某银多金属矿(300t/d)银品位大于300g/t,“铅+锌”品位18%~20%。它相当于1座银品位150g/t、能力600t/d单银矿山,加上1座“铅+锌”品位6%~8%、能力900t/d的铅锌矿山的生产量和效益。但若单建上述1座银矿和1座铅锌矿,则投资和成本要增加2倍以上,其效益远不如这个300t/d的银多金属矿山的效益。 统计资料表明:当某种铜铅锌的铜品位从1.8%降至0.76%,铅锌品位从6.25%降至3.29%时,则使生产原矿量与产出精矿量的比例分别从45.6:1上升到67.0:1。而钨、锡、锑的品位若分别从0.41%降至0.26%,0.68%降至0.36%,3.4%降至2.68%时,其选矿比大幅度上升:钨由150t升至577t,锡由90t升至385t,锑由19t升至43t。其结果是建设1座同矿种、同精矿能力的矿山必须使原矿生产能力大幅增加,从而带动建设投资和采选成本大幅扬升。另外,矿石中有害组分超标必然影响精矿的销售价格,严重的会使产品滞销。如:铜和金的精矿中含砷就十分不利,江西某铅锌矿的一铜矿区就因含砷高迟迟不能开发。又如:当金矿含砷过高,为除砷必须采取投资大、成本高的高压氧化预浸出工艺处理。还有,嵌布粒度微细的多金属共生矿床的矿石,铁矿中的除磷,铜、铅锌矿床的氧化矿等等的选矿工艺和指标一直是国内外的攻关课题。
3、开发技术条件变化的风险影响
开发技术条件主要指:矿体赋存特征(矿体形态、厚度、倾角、走向长度、埋藏深度等),矿石性质(类型、结构、构造、粒级、有益有达组分、含泥等),矿岩物理力学性质(硬度、稳定固性等),矿区水文地质要河湖、建构筑物等。上述矿山开发技术条件必须通过矿床地质勘查掌握。它是判断矿床开发(尤其是采矿)难易程度和安全特殊要求(如:对矿床中的构造破碎带造成的开采安全防治、地表、地下水防冶,高硫矿防火降温,深井岩爆、地热等)的唯一风险因素。
不同的矿床开发技术条件,将直接影响矿山开发中对开采方式、开拓方法、采矿方法、防治水、选矿工艺、生产能力、装备水平等一系列重大的技术经济方案策。如:当矿体埋藏较浅且厚大,上覆岩(土)层又不厚时,则有利采用高效率、低成本、大规模的露天开采方式。世界上有色金属露天开采采出矿石量所占的比例是:铝矿91%、铜矿90%、镍矿45%。我国露天矿数量虽仅占11%,但产量却占47%。就地下开采而言,平硐开拓方式由于开拓井巷工程量小,投资省,运输、通风、排水方式均简单、安全,生产成本低等优点,极适用于矿体埋藏标高在当地侵蚀基准面以上的矿床。相反,矿体埋藏标主在当地侵蚀基准面以下就必须使用开拓井巷工程量大,投资高,提升、运输、通风、排水方式复杂,且相对安全性差、生产成本高的井筒(竖井、斜井、斜坡道等)开拓方法。而深井开拓(深度达800~1000m以上)的矿井提升、充填、通风(含地热)、排水、岩爆等技术要求更高,相应的投资、成本也随之增加。综上阐述可见,仅矿体埋深条件一项就对矿山开发的开采方式和开拓方法的决策有这么关键的影响。例如:某埋深不大的采用井筒开拓的矿床,品位不高,可选性也一般,加上地表有较大水体和重要道路需保护,当采用空场采矿方法开采,嗣后块石充填处理采空区时,矿山经济效益尚可,决策可以开发;但由于上述采矿方法的空场处理措施难以确保地表河流和道路的安全,则需改用脱结充填采矿方法开采,然而充填采矿法因其成本高,矿石价值低,矿山开发处于无盈利状态,最终使该矿难以决策开发。这一实例反映了技术安全要求与经济合理要求的矛盾。
综上简明分析可见,地质资源条件,对矿山项目开发,尤其对采矿方案和选矿工艺的选择风险影响是十分突出、十分敏感的,通常是难以逆转的关键因素。所以,矿山项目开发前期必须认真、谨慎利用地质资源,切不可操之过急,否则“欲速而不达”,甚至“血本无归”。
(二)矿山项目开发的外部建设条件主要指:矿区与外部联络的交通条件;矿区生产、生活必须的供电电源、供水水源条件;矿区建设各种工业设施和行政生活设施所需场地的平整土石方工程。即通称的:“三通一平”工程。但是,随着世界性的经济可持续发展战略要求,矿山开发的环境保护和水土保持条件已列为外部建设条件的主要内容,甚至更加严格。如:在上述三大外部建设条件设计前,国家就要求开展前期的环境评价和水土保持评价工作。只有这两项评价通过后,才能启动交通、水、电设计工作和工程施工,而且环境工程和水土保持工程建设要做到“三同时”。
由于矿山项目通常处于千差万别的山区环境,所以上列外部建设条件的难易程度和相应的风险影响也迥然不同。据对国内外矿山项目开发的投资粗略统计分析可知:外部建设条件的投资约占项目总投资的25%~40%,尤其是经济不发达的崇山峻岭地区和环境保护与水土保持要求更严格的地区,甚至会更高。正是这一高额投资比率的制约,使我国西部地区尚有不少大型有色金属矿山在21世纪以前难以尽早、尽快获得开发利用。虽然外部建设条件不会象地质资源条件那样直接对项目投资构成潜在的巨大风险;但是,由于它是直接服务于资源开发的超前投入,因此这种投资风险是与地质资源风险共存的,一般也是难以逆转的风险因素。尤其是交通条件的投入由于涉及面广更是如此。必须指出是:在我国“三通”建设常常可能出现与当地共建、共享的关系问题,特别在我国还可能附加由此带动地方经济振兴的要求,一旦与地方利益处理不妥难免会出现资源共享权属的争议,而产生影响矿山建设和正常生产的风险问题。
可见,外部建设条件由于所占投资比例较大,又难以逆转,所以在矿山项目开发中,也是一项相当估出、十分重要的风险因素。切不可对此提以轻心。
二、工艺技术与装备因素对矿山项目开发的风险分析
矿山项目的工艺技术因素主要指采矿、选矿工艺技术和为工艺技术服务的装备水平。针对采选工艺技术因素而言,它具有以下两个显著特点:
其一,采选工艺技术和装备的应用范围和效果,首先受制于地持资源中的开发技术条件;
其二,针对地质资源特点,进行采选工艺技术和装备的优化组合,能在一定范围内和相当程度上转化不利的地质资源条件,达到化解地质资源风险的目的,充分显示科技进步、科技创新的巨大作用。
所以,采选工艺技术与地质资源间,存在着十分紧密的相互制约、相辅相成的关系。现简要分析如下:
如前所述,不同的开发技术条件决定了不同的开采方式、开拓方法、采矿方法以及通风系统和方式,选矿工艺、装备水平、生产能力等。
不同的矿石种类有不同的选矿工艺和方法。如:钨矿、锡(石)矿以重选为主,各种铜矿等硫化矿物以浮选为主,铁矿以磁选为主等等;复杂多金属矿床则需采用联合选矿流程。而同一矿种由于其结构、构造不同,选矿工艺复杂程度和所获产品指标亦不一样。甚至有不少地质资源正是因其矿石品质差使选别工艺复杂、指标差,经济上无利而成为“呆矿”。实例不胜枚举。
不同的矿体倾角、厚度、品位对采矿方法的选择起主导作用。如:矿岩破碎,但品位高,为确保开采安全和尽可能回收资源,宜采用回收率高、生产安全的胶结充填法;矿岩不稳固,矿床储量大,品位不高,地表允许陷落,宜采用生产能力大的阶段矿房法(如:VCR法)或分段、阶段崩落法;矿岩稳固,矿体中厚以下,倾角缓,宜采用空场法中的全面法或房柱法等。而每种采矿方法的使用都应有适宜的装备水平相匹配才能实现。
例如,金川二矿区是一座铜镍品位高、富含铂族元素的大型矿床,但矿岩破碎、不稳固,在妆期地下开采时选用胶结充填法(规模3000t/d),因充填材料和设备不过关,充填质量不高,不能达到生产能力;后改为引进国外先时工艺技术,特别是设备(铲运机、充填设备等),采用了机械化(无轨设备)盘区下向进路胶结充填法,使生产能力大大提高,并为二期扩建到8000t/d提供了技术、装备的保证。其工艺技术和主要经济指标达国际先进水平(如:采区生产能力达817t/d)。从这一矿山实例说明:优化组合的采矿工艺技术与装备,使该矿矿岩破碎、不稳固的不利条件得以克服,生产能力不断增大,效益不断提高。同时,该矿高品位的矿石和副产品的高价值使矿山有经济实力采用上述高成本的采矿方法。
又如,德兴铜矿是一座特大型的斑岩铜矿,当采用中型采矿设备时仅能达到3.0万t/d的生产能力,不能充分发挥储量丰富的优势,克服品位低的劣势;当改用国外大型采矿设备后,生产能力扩大到9万t/d,从而充分发挥了规模效益的优势,克服了低品位的劣势,使企业经济效益明显提高。
紫金山金矿在上世纪90年代初,一直被看成是一座储量中等(4tAu金属)、品位低(1.3g/t)、矿体薄、覆盖层厚的“呆矿”,坑采和露采方式开采都不经济。后经设计首先在地质理论上突破传统的双指标圈矿体的框框,采用了单指标重圈矿体,使储量一跃增至80tAu金属以上,品位0.75g/t,矿体形态变厚大,极宜露天大规模开采,加上矿石氧化程度高,可浸性极好的特点,选冶采用了当时国内开始推广的工艺简单、成本低廉的氰化淋喷堆浸工艺技术,将一座“呆矿”改变成了目前全国最大(采选能力30000t/d)经济效益显著的大型露天金矿。这是采选改变设计理念,优化工艺技术,化解地质资源风险因素的典型范例。我国铝土矿主要是一水型铝土矿石,属于高铝、高硅、低铁、铝硅比低、溶出能差的难溶矿石,矿石处理工艺复杂、流程长、碱耗和能耗高、生产成本高。后经科技攻关,把选矿工艺与拜耳法工艺成功地结合,创造出“选矿-拜耳法”生产氧化铝新工艺,使一水型铝土矿石经选矿脱硅,由中低品位矿变成高品位富矿,铝硅比从5~6提高到10以上,使氧化铝生产能耗和生产成本显著下降,经济效益十分可观,从而使我国丰富的一水型铝土矿得到良分利用,是优化组合选别工艺,变劣势为优势,充分改造、利用地质资源,实现铝土矿业循环经济的创举。
凡口铝锌矿和新桥硫铁矿均属水文地质条件十分复杂的大型地下开采矿山(注:新桥矿为坑露并采矿山),为了防治地下水和地表水,成功采取了有效的疏堵结合的各种综合性防治水措施,使矿山得以尽早开发并保持长期稳定生产,获得了较好的经济效益。这是优化组合防治水技术改变水文地质条件不利的开采技术条件,化解这种风险因素的范例。
这些实例显示了科技进步和创新的巨大作用。综上分析可见,实用、可靠尤其是创新的工艺技术和装备因素的优化组合是化解矿山项目开发自然因素风险的有效方法。
三、结语
(一)矿业项目开发具有地质资源特有的、不可规避、只可降低的固有自然风险。这种风险系由地质资源量、资源品质的可靠性和准确性的诸多不确定因素而致,并由此带来对项目开发的技术经济的突出影响;
(二)矿业项目开发通过采选工艺技术及装备等人为技术因素的实施和创新,仍可充分、有效、经济地回收地质资源,这是人类具体降低矿业项目开发风险的过程、方法和硕果。