矿石与废石的关联——黑金刚播报
发布时间：
2025-10-31
矿石与废石的关联
1相对性：动态变化的边界
1.1技术驱动的边界迁移
在矿业发展历程中，技术变革宛如一把神奇的钥匙，不断拓展着矿石与废石的边界。就拿铁矿石开采来说，早期选矿技术有限，Fe含量低于30%的矿石常被视为废石，毫无开采价值。但随着高压辊磨+干式磁选技术的问世，情况发生了翻天覆地的变化。这种先进技术能够有效分离低品位铁矿石中的铁矿物，使得Fe含量在10-20%的铁矿废石也具备了回收价值，摇身一变成为了宝贵的矿石资源。
再以金矿为例，曾经那些Au含量在0.3-1g/t的低品位金矿废石，由于技术的限制，被人们弃之不顾。然而，堆浸技术的出现打破了这一局面。通过堆浸技术，这些过去无人问津的低品位金矿废石能够成功提取黄金，实现了从废石到矿石的华丽转身。这些生动的实例深刻地体现了技术水平在矿石与废石边界划分中起到的决定性作用，它就像一只无形的大手，不断改写着矿业资源利用的版图。
1.2经济与政策的影响
经济因素和政策导向如同两只强有力的指挥棒，对矿石与废石的边界产生着深远的影响。当矿石价格持续上涨时，经济利益的驱动会促使矿业企业重新审视那些原本因成本过高而被搁置的低品位矿石。以铁矿石为例，在市场行情较好的时期，即使矿石的Fe含量仅为25%，但由于价格的支撑，开采这些低品位矿石也变得有利可图，它们也就自然而然地被纳入了可采矿石的范畴。
政策方面，国家的宏观政策对矿石与废石的转化起到了积极的引导作用。2021年，国家发展改革委等十部委联合印发的《关于“十四五”大宗固体废弃物综合利用的指导意见》，为废石的资源化利用指明了方向。在政策的推动下，许多矿山企业积极开展废石制砂石等项目，将大量的废石转化为建筑领域所需的砂石骨料，不仅解决了废石的堆放难题，还创造了可观的经济效益。这种政策引导下的废石资源化利用，使得废石与矿石之间的界限变得愈发模糊，为矿业的可持续发展开辟了新的道路。
2共生性：采矿过程的必然关联
2.1空间共生：矿体与围岩的伴生
在地下深处，矿体就像被包裹在围岩这个“襁褓”之中。当我们进行采矿作业时，就如同要从这个“襁褓”中取出宝藏，不可避免地要与围岩打交道。无论是地下开采时掘进巷道，还是露天开采时剥离地表覆盖层，都会产生大量的废石。这些废石实际上就是矿体周围的围岩以及夹杂在矿体中的夹石。
在地下开采中，为了开辟通往矿体的通道，需要掘进大量的巷道。而这些巷道所穿过的围岩，在开采过程中就成为了废石。同样，在露天开采中，为了暴露矿体，必须先剥离掉上面覆盖的厚厚的一层废石。矿体与围岩在空间上紧密相连，这种共生关系是采矿过程中无法回避的客观事实。
2.2开采中的“质-量”关联
在采矿过程中，矿石与废石之间存在着一种微妙的“质-量”关联。当我们从矿体中采出矿石时，往往会混入一些废石，这就像在一锅美味的汤里不小心混入了一些杂质。这种废石的混入不仅会导致采出矿石的品位降低，影响其质量，还会增加后续选矿的难度和成本。
这种废石混入的现象还会导致部分矿石的损失。在开采过程中，由于各种原因，一些原本可以被开采利用的矿石可能会随着废石一起被丢弃，造成资源的浪费。因此，废石混入率与矿石损失率、贫化率之间存在着密切的量化关联。如何降低废石混入率，提高矿石的回收率和质量，成为了采矿工艺优化的核心指标，也是矿业企业在生产过程中需要重点关注和解决的问题。
3法律与经济的边界：合规与效益的平衡
3.1法律层面的界定：以非法采矿罪为例
在法律的框架下，准确区分矿石与废石至关重要，这不仅关系到矿业活动的合法性，还涉及到法律责任的界定。以非法采矿罪为例，在司法实践中，对于涉案物质究竟是矿石还是废石的判断，往往成为案件定性的关键。
2023年的徐某某非法采矿案就是一个典型的案例。徐某某利用原采石厂遗留在当地的花岗岩边角料进行破碎加工，生产碎石出售。这些花岗岩边角料是人工开采后的废石，并非自然形成的矿石。法院经审理认为，徐某某的行为不构成非法采矿罪，因为被其用于破碎的石材原料不属于自然状态的矿产资源，不符合非法采矿罪的犯罪对象要求；其挖掘行为也不属于采矿行为，且对于挖掘此类采矿废石是否需要办理采矿许可证并无明确法律规定。但如果采挖的物质达到了矿石的工业指标，并且在没有采矿许可证的情况下进行开采，那就极有可能构成非法采矿罪。这充分说明，在法律层面，矿石与废石的界定有着严格的标准和依据，必须依法依规进行准确判断。
3.2经济层面的权衡：开采成本与价值
从经济角度来看，矿石开采是一场精心的成本与价值的权衡较量。在这个过程中，废石处理成本是一个不容忽视的重要因素。为了妥善处理开采过程中产生的大量废石，矿业企业需要投入大量的资金用于建设废石场、购置运输设备等。这些费用的支出会直接增加矿石开采的总成本。
如果废石混入过多，就会导致选矿成本激增。因为选矿过程需要消耗大量的能源、药剂和设备，以分离矿石中的有用成分和废石。废石混入量的增加，意味着选矿工作量的加大，成本也会随之大幅上升。如果矿石品位过低，即使能够成功开采和选矿，最终获得的收益也可能无法覆盖成本，这样的开采就毫无利润可言。因此，在决定是否开采某一矿体时，矿业企业必须综合考虑废石处理成本与矿石价值之间的平衡。只有当矿石的价值足够高，能够弥补开采和处理过程中的各项成本，并带来一定的利润时，这样的开采才具有经济可行性，否则即使矿石达到了工业指标，也可能会被暂缓开采。这种经济可行性的考量，就像一把精准的尺子，衡量着矿石与废石之间的边界，引导着矿业企业做出合理的决策。
3矿石与废石的核心量化计算
3.1量的指标计算：基于开采规模的量化
3.1.1废石混入率（Y）：废石混入程度的衡量
在采矿作业中，废石混入率是一个至关重要的指标，它用于精准评估采矿过程中废石混入采出矿石的程度。其计算公式为Y=Qy/Qc×100%，其中Qy代表混入采出矿石的废石量（单位：t），Qc表示采出矿石总量（单位：t）。
以某铁矿为例，在一次开采作业中，总共采出矿石1000t，经过仔细检测和统计，发现其中混入的废石量达到了200t。根据废石混入率的计算公式，我们可以算出该次开采的废石混入率Y=200÷1000×100%=20%。这一数据直观地表明，在这次采出的矿石中，有20%是废石。
废石混入率对后续的选矿作业有着直接且显著的影响。大量废石的混入无疑会大幅增加选矿的负荷，选矿厂需要投入更多的时间、能源和资源来处理这些混入的废石，以分离出其中的有用矿石。这不仅会导致选矿成本的直线上升，还可能影响选矿的效率和最终产品的质量。因此，在采矿过程中，严格控制废石混入率是提高采矿经济效益和资源利用率的关键环节之一。矿业企业通常会采取一系列先进的采矿技术和管理措施，如优化采矿工艺、加强现场管理等，来尽可能降低废石混入率，确保采矿作业的高效、低成本运行。
3.1.2矿石损失率（S）与回收率（Hk）：资源利用效率的评估
矿石损失率（S）和回收率（Hk）是衡量矿山资源利用效率的核心指标，它们从不同角度反映了在开采过程中矿石资源的利用情况。矿石损失率S的计算公式为S=Qs/Q×100%，其中Qs表示损失矿石量，Q代表矿石工业储量。矿石回收率Hk的计算公式为Hk=(Q-Qs)/Q×100%，这两个指标之间存在着紧密的互补关系，即Hk=100%-S。
以某铜矿为例，该矿的工业储量为5000t，在开采过程中，由于各种原因，如开采技术的限制、地质条件的复杂等，损失了1000t矿石。根据矿石损失率的计算公式，可得出该矿的矿石损失率S=1000÷5000×100%=20%。再根据矿石回收率与损失率的关系，可计算出矿石回收率Hk=100%-20%=80%。
这组数据清晰地表明，在该铜矿的开采过程中，有20%的矿石资源被损失掉，而仅有80%的矿石被成功采出。矿石回收率直接反映了矿山对资源的有效利用程度，回收率越高，说明资源利用越充分，矿山的经济效益和可持续发展能力也就越强。因此，提高矿石回收率是矿山企业追求的重要目标之一。为了实现这一目标，矿山企业不断加大技术研发投入，引进先进的采矿技术和设备，优化采矿工艺，加强生产管理，以尽可能减少矿石损失，提高资源回收率，实现矿山的可持续发展。
3.2质的指标计算：基于品位的量化
3.2.1矿石贫化率（P）：矿石质量降低的程度
矿石贫化率（P）是衡量矿石质量因废石混入而降低程度的关键指标，它对于评估采矿作业对矿石质量的影响具有重要意义。其基本计算公式为P=(C-Cc)/C×100%，其中C表示工业储量矿石品位，Cc表示采出矿石品位。
在实际的采矿场景中，情况往往更为复杂。当废石中含有少量有用组分时，就需要对公式进行修正，以更准确地计算矿石贫化率。修正后的公式为P=(C-Qc×Cc/(Q-Qs)-Cy×Qy/(Q-Qs))/C×100%，其中Cy代表废石品位。
以某铅锌矿为例，该矿的工业品位C为15%，经过开采后，采出矿石品位Cc为12%。根据基本公式，我们可以计算出该矿的矿石贫化率P=(15%-12%)÷15%×100%=20%。这表明，由于废石的混入，该铅锌矿采出矿石的品位相较于工业储量矿石品位降低了20%，矿石质量明显下降。
矿石贫化率直观地反映了矿石质量因废石混入而下降的幅度。矿石贫化不仅会影响后续选矿的难度和成本，还可能导致精矿质量下降，影响产品的市场竞争力。因此，在采矿过程中，有效控制矿石贫化率是保证矿石质量、提高采矿经济效益的重要措施。矿山企业通常会通过优化采矿方法、加强地质勘探、提高采矿技术水平等手段，尽可能降低废石混入量，从而控制矿石贫化率，确保矿石质量的稳定和提高。
3.3三级储量计算：衔接开采规划的量化
3.3.1开拓储量（Qk）：长期开采的资源基础
开拓储量（Qk）是矿山长期开采的重要资源基础，它对于规划矿山的长期开拓工程起着关键的指导作用。其计算公式为Qk=A×tk×(1-r)/K，在这个公式中，A表示矿井年产量（单位：t/y），tk代表开拓储量保有期限（单位：y，通常取值范围在5-10年），r是废石混入率（单位：%），K表示矿石回收率（%）。
假设某矿山的矿井年产量A为10万t/y，开拓储量保有期限tk设定为8y，废石混入率r为20%，矿石回收率K为80%。将这些数据代入公式，可计算出该矿山的开拓储量Qk=10×8×(1-0.2)÷0.8=80万t。这80万t的开拓储量为该矿山未来8年的长期开采提供了坚实的资源保障，矿山可以依据这一数据合理规划开拓工程，包括开拓巷道的布局、提升运输系统的建设等，确保矿山能够持续、稳定地进行开采作业。
3.3.2采准储量（Qc）与备采储量（QB）：短期生产的保障
采准储量（Qc）和备采储量（QB）是保障矿山短期生产连续进行的关键指标，它们为矿山的日常生产提供了有力的支持。采准储量Qc的计算公式为Qc=A×tc×(1-r)/K，其中tc是采准储量的保有期限（单位：y，通常约为1年）。备采储量QB的计算公式为QB=A×tB×(1-r)/(K×12)，其中tB是备采储量的保有期限（单位：月，通常为6个月）。
继续以上述矿山为例，已知A=10万t/y，tc=1y，r=20%，K=80%，将这些数据代入采准储量公式，可计算出Qc=10×1×0.8÷0.8=10万t。这10万t的采准储量为该矿山未来1年的采准工作提供了明确的目标和资源依据，矿山可以根据这一数据合理安排采准巷道的掘进、采场的布置等工作，确保采准工作能够满足生产需求。
再计算备采储量，已知tB=6个月，其他数据不变，代入备采储量公式可得QB=10×6×0.8÷(0.8×12)=5万t。这5万t的备采储量为矿山接下来6个月的备采工作提供了重要的参考，矿山可以据此合理组织生产，准备好足够的采矿设备、人员和材料，确保采矿作业能够顺利进行，实现矿山生产的连续性和稳定性。
4计算示例：基于实际矿种的应用
4.1金属矿示例：铁矿开采的量化计算
4.1.1已知条件
某铁矿工业储量Q=20000t，品位C=35%；采出矿石量Qc=16000t，其中混入废石量Qy=3200t，废石品位Cy=5%；矿石损失量Qs=4000t。在实际的开采过程中，这些数据是通过一系列的地质勘探、开采作业记录以及矿石和废石的检测分析得到的。地质勘探人员利用先进的勘探技术，如钻探、物探等，确定了铁矿的工业储量和品位。在开采过程中，通过精确的计量设备和严格的现场管理，记录了采出矿石量、混入废石量以及矿石损失量等数据。这些数据为后续的计算和分析提供了准确的依据，是评估铁矿开采效益和资源利用效率的关键信息。
4.1.2计算过程与结果
废石混入率Y=3200/16000×100%=20%；矿石损失率S=4000/20000×100%=20%，回收率Hk=80%；采出矿石品位Cc=((20000-4000)×35%-3200×5%)/16000=27%，贫化率P=(35%-27%)/35%×100%≈22.86%；开拓储量Qk=16000×5×(1-20%)/80%=80000t（假设A=16000t/y，tk=5y）。在计算过程中，严格按照前面介绍的公式进行计算。对于废石混入率，直接用混入废石量除以采出矿石量再乘以100%，得到废石混入的比例。矿石损失率和回收率的计算也是依据相应公式，通过矿石损失量和工业储量的关系得出。采出矿石品位的计算则考虑了工业储量矿石的品位、损失矿石量以及废石品位等因素，经过复杂的运算得出。贫化率是根据采出矿石品位和工业储量矿石品位的差值与工业储量矿石品位的比例计算得到。开拓储量的计算则结合了矿井年产量、开拓储量保有期限、废石混入率和矿石回收率等多个参数，通过公式运算得出。每一步计算都严谨细致，确保结果的准确性和可靠性，为后续的分析和决策提供有力支持。
4.1.3结果分析
该矿废石混入率20%处于合理范围，但贫化率约23%略高，需优化回采工艺（如加强夹石剔除）；回收率80%符合铁矿开采基本要求，开拓储量可保障5年生产，需持续补充地质勘查。从结果来看，废石混入率处于合理范围，说明在开采过程中，对废石混入的控制基本达到了预期水平。然而，贫化率略高，这可能是由于在回采过程中，夹石剔除不够彻底，或者采矿工艺存在一定的缺陷。因此，需要进一步优化回采工艺，加强夹石剔除工作，以降低贫化率，提高矿石质量。回收率80%符合铁矿开采的基本要求，表明在资源利用方面，该矿的开采工作取得了一定的成效。开拓储量可保障5年生产，这为矿山的稳定生产提供了一定的资源基础。但为了实现矿山的可持续发展，仍需要持续进行地质勘查，寻找新的资源，以补充开拓储量，确保矿山在未来能够长期稳定地运营。通过对这些结果的深入分析，可以为矿山的后续生产和管理提供有针对性的建议和措施，促进矿山的高效、可持续发展。
4.2非金属矿示例：水泥用石灰质矿的废石计算
4.2.1已知条件
某水泥矿石灰质原料工业储量Q=15000t，要求CaO≥45%（工业指标）；采出矿石量Qc=12000t，其中混入废石Qy=2400t（废石CaO=40%，MgO=4%，符合水泥废石认定标准）；矿石损失量Qs=3000t。在水泥用石灰质矿的开采中，这些已知条件同样是通过详细的地质勘查和开采过程中的严格监测获得的。地质勘查确定了工业储量和工业指标，开采过程中对采出矿石量、混入废石量以及矿石损失量进行了精确记录。同时，对废石的成分进行了分析，确定其CaO和MgO含量，以判断是否符合水泥废石认定标准。这些数据对于评估水泥用石灰质矿的开采情况和后续的生产应用至关重要，是保证水泥生产质量和资源合理利用的基础。
4.2.2计算过程与结果
废石混入率Y=2400/12000×100%=20%；矿石损失率S=3000/15000×100%=20%；采出矿石CaO品位Cc=((15000-3000)×48%-2400×40%)/12000=44%（假设原矿石CaO=48%），因Cc<45%，需调整配料（如掺入高CaO矿石）；废石利用率=2400/(2400+3000)×100%≈44.4%（参考《铁矿废石利用率计算方法》逻辑）。在计算过程中，废石混入率和矿石损失率的计算与金属矿示例类似，都是依据相应的公式，通过简单的数学运算得出。采出矿石CaO品位的计算则考虑了原矿石的CaO含量、矿石损失量以及废石的CaO含量等因素，经过复杂的计算得到。由于采出矿石CaO品位低于工业指标要求，所以需要调整配料，以满足水泥生产的质量要求。废石利用率的计算参考了《铁矿废石利用率计算方法》的逻辑，通过废石量与废石和损失矿石总量的比例计算得出。这些计算结果全面地反映了水泥用石灰质矿的开采和利用情况，为后续的生产决策提供了重要依据。
4.2.3结果分析
该矿废石混入导致采出矿石未达水泥原料标准，需优化开采中的废石分离工艺；废石利用率约44%，可进一步通过破碎加工用作水泥配料或路基材料，提升资源化水平。从结果分析来看，废石混入使得采出矿石未能达到水泥原料的标准，这严重影响了水泥的生产质量。因此，优化开采中的废石分离工艺迫在眉睫，通过改进工艺，提高废石分离效率，减少废石混入，从而提高采出矿石的质量，满足水泥生产的要求。废石利用率约为44%，虽然有一定的利用程度，但仍有提升的空间。可以进一步对废石进行破碎加工，将其用作水泥配料或路基材料，实现废石的资源化利用，提高资源利用率，减少对环境的影响。通过对这些结果的分析，为水泥用石灰质矿的开采和废石利用提供了明确的改进方向，有助于实现资源的高效利用和可持续发展。
5应用延伸：废石资源化利用的计算衔接
5.1废石利用率计算：以铁矿为例
在铁矿开采过程中，废石的产生是不可避免的。然而，随着资源综合利用理念的深入和技术的发展，越来越多的废石开始被回收利用，废石利用率成为衡量矿山资源综合利用水平的重要指标。
废石利用率的计算公式为：铁矿废石利用率=（利用的废石量/产生的废石总量）×100%。这一公式直观地反映了在铁矿石开采和加工过程中，废石资源被回收利用的程度。
以某大型铁矿为例，该矿在一年的开采过程中，总共产生了5000t废石。为了实现资源的高效利用，矿山积极探索废石的资源化利用途径。其中，3000t废石被用于井下充填，有效地支撑了采空区，防止了地表塌陷等地质灾害的发生；1000t废石则被用于制砂石，生产出的砂石骨料质量优良，广泛应用于建筑行业。
根据废石利用率的计算公式，该铁矿的废石利用率=(3000+1000)/5000×100%=80%。这一数据表明，该铁矿在废石资源化利用方面取得了显著成效，大部分废石得到了有效利用。
该铁矿的废石利用率符合《铁矿废石利用率计算方法》（GB/T44028-2024）中“全量化利用”的要求。该标准的出台，为铁矿废石利用率的计算提供了统一的规范和方法，有力地推动了铁矿废石利用的标准化和规范化。在实际应用中，矿山企业应严格按照标准要求，准确计算废石利用率，并结合资源综合利用政策，不断优化废石利用方案，提高资源利用效率，实现矿山的可持续发展。
5.2经济与环境效益测算：以废石充填为例
在矿山开采中，废石充填是一种常见且有效的废石资源化利用方式。它不仅能够解决废石的堆放难题，还能带来显著的经济与环境效益。
从经济效益方面来看，废石充填能够节约大量的成本。以某矿山为例，该矿山在以往的开采过程中，一直采用外购骨料进行井下充填，外购骨料的单价为200元/t。随着废石充填技术的推广应用，该矿山开始利用自身开采过程中产生的废石进行充填，废石充填成本仅为80元/t。假设该矿山年充填量为1000t，那么通过废石充填，该矿山每年可节约的成本为(200-80)×1000=120000元，即12万元。这一成本的节约，有效地提高了矿山的经济效益，增强了矿山的市场竞争力。
从环境效益方面来看，废石充填减少了废石的地表堆存，从而降低了粉尘排放等环境问题。根据附录F地热节煤减排计算逻辑，废石充填减少地表堆存后，年减排粉尘约5t。这些粉尘如果不进行有效控制，将会对周边的大气环境造成严重污染，危害居民的身体健康。通过废石充填，不仅减少了粉尘对大气环境的污染，还降低了废石堆存可能引发的滑坡、泥石流等地质灾害的风险，保护了周边的生态环境。
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