南非低品位鉑鈀尾礦選礦試驗(yàn)研究

鄒堅(jiān)堅(jiān)，胡 真，王成行，李漢文，李 強(qiáng)，楊凱志

南非低品位鉑鈀尾礦選礦試驗(yàn)研究

鄒堅(jiān)堅(jiān)，胡 真，王成行，李漢文，李 強(qiáng)，楊凱志

(廣東省科學(xué)院 資源利用與稀土開(kāi)發(fā)研究所 稀有金屬分離與綜合利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 廣東省礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510650)

南非某低品位鉑鈀尾礦，其鉑品位為1.1 g/t，鈀品位為0.5 g/t，Cr2O3品位17.96%。采用“強(qiáng)磁選預(yù)富集-細(xì)磨浮選高效富集”工藝流程進(jìn)行處理，以SH作抑制劑、硫酸銅作活化劑，丁黃藥+SAC作鉑鈀捕收劑，全流程實(shí)驗(yàn)獲得鉑品位65.9 g/t，鈀品位24.0 g/t，鉑回收率60.93%，鈀回收率48.72%，鉑+鈀品位89.9 g/t的鉑鈀精礦，同時(shí)獲得Cr2O3品位39.19%，回收率70.19%的鉻精礦。實(shí)現(xiàn)了鉑鈀尾礦中鉑鈀的有效回收，并綜合回收了鉻。

低品位；尾礦；鉑；鈀；鉻；綜合回收

鉑族金屬礦主要分為硫化型鉑礦、砂鉑礦、脈鉑礦等，其中硫化型鉑礦石選礦通常采用浮選，砂鉑礦選礦通常采用重選，脈鉑礦選礦通常采用重選或重-浮聯(lián)合。世界約97%鉑族金屬主要來(lái)自硫化型鉑礦石。鉑、鈀屬稀有貴金屬，用途很廣，主要用于珠寶手飾、汽車(chē)工業(yè)、石油化工、電子等領(lǐng)域，我國(guó)鉑族金屬礦產(chǎn)資源少，主要是金川鎳礦，其他少數(shù)幾個(gè)鉑族金屬礦均因品位低、礦石性質(zhì)復(fù)雜等因素尚未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化開(kāi)發(fā)利用。我國(guó)鉑族金屬產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足不了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，因此，每年均需從南非、俄羅斯等國(guó)家進(jìn)口大量的鉑族金屬。隨著世界對(duì)鉑族金屬消耗量日益增大，從尾礦中再回收鉑族金屬的研究顯得意義重大[1-7]。

本文針對(duì)南非某鉑鈀尾礦進(jìn)行研究，擬采用合理的選礦工藝流程及藥劑制度，獲得鉑鈀精礦、鉻鐵精礦，實(shí)現(xiàn)鉑鈀鉻的綜合回收。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 礦樣性質(zhì)

研究所用樣品為南非某鉑鈀尾礦化學(xué)多元素分析結(jié)果列于表1。由表1可知該礦含鉑1.1 g/t，鈀0.5 g/t，Cr2O317.96%，均具有回收價(jià)值。該礦含硫僅0.023%，說(shuō)明礦石中硫化物含量非常少。根據(jù)礦石中鉑、鈀含量，可以看出本礦石為低品位鉑鈀尾礦。利用光學(xué)顯微鏡、X射線(xiàn)衍射、掃描電鏡、能譜和MLA等綜合手段，查明了尾礦中的鉑族礦物主要為硫鉑礦、砷鉑礦和鉑-硫銅鈷礦，鉻礦物主要為鉻鐵礦，脈石礦物主要為鈣長(zhǎng)石、頑火輝石，其次為透輝石。鉑鈀礦物種類(lèi)多，以極微細(xì)粒形式嵌布于鈣長(zhǎng)石、頑火輝石等脈石礦物，脈石礦物成為鉑鈀礦物的載體，見(jiàn)圖1。鉑鈀礦物粒度極微細(xì)，均在15 μm以下，其中，5 μm以下鉑鈀礦物分布率高達(dá)53.17%。鉻鐵礦中鉑鈀礦物極少見(jiàn)，鉻鐵礦粒度粗細(xì)不均，基本以單體形式存在，見(jiàn)圖2。

表1 礦樣化學(xué)多元素分析結(jié)果

Tab.1 Multi-elemental analysis results of the minerial

*注：?jiǎn)挝粸間/t，本文下同。

(a). 硫鉑礦(1、2)分布在鈣長(zhǎng)石(3)與頑火輝石粒間(Sulfoplatinite (1, 2) is distributed between the anorthite (3) and enstatite grains); (b). 硫鉑礦(1)被包裹在鈣長(zhǎng)石(2)中(Sulfoplatinite (1) encapsulated in anorthite (2))

(a). 中粗粒鉻鐵礦單體(Medium-coarse-grained chromite monomer); (b). 細(xì)粒鉻鐵礦單體(Fine-grained chromite monomer);

1.2 試驗(yàn)方案

鉑鈀尾礦中有價(jià)礦物除了鉑鈀礦物外，還有鉻鐵礦，鉻鐵礦基本以單體形式存在。鉻鐵礦具有弱磁性，鈣長(zhǎng)石為非磁性礦物，頑火輝石和透輝石也具有弱磁性，但是磁性弱于鉻鐵礦。采用強(qiáng)磁選實(shí)現(xiàn)鉻鐵礦與鈣長(zhǎng)石、輝石之間的分離，一方面實(shí)現(xiàn)鉻鐵礦的回收，另一方面減少后續(xù)浮選鉑鈀的處理量。鉑鈀礦物以極微細(xì)粒嵌布于脈石礦物，因此，需要細(xì)磨實(shí)現(xiàn)鉑鈀礦物解離或暴露出鉑鈀礦物，從而實(shí)現(xiàn)鉑鈀礦物的浮選富集回收。結(jié)合礦石性質(zhì)特點(diǎn)，綜合考慮鉑鈀鉻的回收，擬定試驗(yàn)方案見(jiàn)圖3。

圖3 試驗(yàn)方案

1.3 儀器設(shè)備及試劑

儀器設(shè)備主要有XFD浮選機(jī)、XMQ240×90實(shí)驗(yàn)室球磨機(jī)、SSS-1-145 周期式高梯度磁選機(jī)、實(shí)驗(yàn)室烘箱等；試劑主要有無(wú)機(jī)類(lèi)抑制劑SH、水玻璃、酸化水玻璃、酯類(lèi)捕收劑Z200[8]、SAC[9]、丁黃藥、硫酸銅、硝酸鉛等。

1.4 測(cè)定和計(jì)算

樣品中鉑、鈀采用火試金富集-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定，三氧化二鉻采用滴定法測(cè)定?；厥章?)如式(1)計(jì)算：

=精礦產(chǎn)率×精礦品位/(精礦產(chǎn)率×精礦品位+中礦產(chǎn)率×中礦品位+尾礦產(chǎn)率×尾礦品位) (1)

2 結(jié)果與討論

2.1 強(qiáng)磁選鉻鐵礦(預(yù)富集鉑鈀礦物)

試驗(yàn)流程見(jiàn)圖4，結(jié)果列于表2。表2結(jié)果表明，通過(guò)一粗一精強(qiáng)磁選別可以獲得Cr2O3品位39.19%，回收率70.19%的鉻鐵礦精礦。鉑鈀富集至強(qiáng)磁粗選尾礦和強(qiáng)磁精選尾礦，兩者合并為非磁產(chǎn)品，其鉑品位1.5 g/t，回收率92.42%，鈀品位0.6 g/t，回收率85.93%，鉑+鈀品位2.1 g/t。針對(duì)非磁產(chǎn)品進(jìn)行鉑鈀浮選富集研究。

圖4 強(qiáng)磁選鉻鐵礦試驗(yàn)流程圖

表2 強(qiáng)磁選鉻鐵礦試驗(yàn)結(jié)果

Tab.2 The results of chromite strong magnetic separation

2.2 鉑鈀浮選富集

2.2.1 細(xì)度影響

鉑鈀礦物以極微細(xì)粒嵌布于脈石礦物中，需磨礦至適宜細(xì)度，使鉑鈀礦物解離或暴露，才能通過(guò)浮選富集回收。試驗(yàn)條件為磨礦細(xì)度為變量，調(diào)整劑SH用量為10 kg/t，活化劑硫酸銅用量為120 g/t，捕收劑丁黃藥+SAC用量為160+60 g/t，結(jié)果如圖5。

從圖5可以看出，磨礦細(xì)度增加后，粗精礦鉑鈀品位得到提高，回收率也得到提高，但在細(xì)度超過(guò)-0.043 mm占92% (-0.025 mm占71%)后，回收率不再有明顯增加。因此，選擇磨礦細(xì)度為-0.043 mm占92% (-0.025 mm占71%)。

圖5 細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

2.2.2 抑制劑影響

給礦(非磁產(chǎn)品)鉑鈀品位均很低，鉑鈀礦物含量非常少，絕大部分礦物為脈石礦物。因此，必需有效抑制大部分脈石礦物，才能獲得較高品位鉑鈀精礦，分別對(duì)水玻璃、酸化水玻璃和SH三種抑制劑進(jìn)行研究。試驗(yàn)條件為磨礦細(xì)度﹣0.043 mm占92% (﹣0.025 mm占71%)，抑制劑為變量，活化劑硫酸銅用量為120 g/t，鉑鈀捕收劑丁黃藥+SAC用量為160+60 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖6。

從圖6可以看出，加入水玻璃后，鉑和鈀品位均得到提高，但是回收率明顯下降，說(shuō)明水玻璃在抑制脈石的同時(shí)對(duì)鉑鈀礦物也產(chǎn)生了明顯抑制作用(圖6(a))。加入酸化水玻璃后，鉑和鈀品位也得到了明顯提高，鉑鈀回收率明顯下降，表明酸化水玻璃對(duì)脈石和鉑鈀礦物均有抑制作用(圖6(b))。加入SH后，鉑鈀品位明顯提高，回收率并沒(méi)有明顯下降，說(shuō)明SH對(duì)脈石具有較好選擇性抑制作用(圖6(c))。因此，選擇SH作為抑制劑用量為10 kg/t。

2.2.3 活化劑影響

添加適宜的活化劑，通過(guò)金屬離子作用在鉑鈀礦物表面，促進(jìn)與捕收劑的作用，強(qiáng)化鉑鈀礦物回收，有利于提高鉑鈀浮選回收率。試驗(yàn)條件為磨礦細(xì)度-0.043 mm占92% (-0.025 mm占71%)，抑制劑SH用量為10 kg/t，活化劑為變量，鉑鈀捕收劑丁黃藥+SAC用量為160+60 g/t，結(jié)果見(jiàn)圖7。

從圖7可以看出，添加硫酸銅作活化劑后，鉑和鈀品位有所下降，但回收率得到明顯提高，說(shuō)明硫酸銅對(duì)鉑鈀礦物有明顯活化作用，添加硫酸銅可以促進(jìn)鉑鈀礦物回收(圖7(a))，添加硝酸鉛作活化劑后，鉑和鈀品位沒(méi)有明顯變化，回收率有一定增加，但并不顯著(圖7(b))。綜合考慮，選擇硫酸銅作活化劑，適宜用量為120 g/t。

2.2.4 捕收劑影響

礦樣中鉑鈀品位低，鉑鈀礦物量少，脈石礦物量占絕大多數(shù)，選擇高效的捕收劑，選擇性捕收鉑鈀礦物，有助于提高鉑鈀富集比，獲得高品位鉑鈀精礦。試驗(yàn)條件為磨礦細(xì)度-0.043 mm占92% (-0.025 mm占71%)，抑制劑SH用量為10 kg/t，活化劑硫酸銅用量為120 g/t，鉑鈀捕收劑為變量，結(jié)果見(jiàn)圖8。

從圖8可以看出，采用丁黃藥+Z200組合，獲得的粗精礦鉑鈀品位略有下降，回收率得到提高，說(shuō)明丁黃藥+Z200對(duì)鉑鈀礦物具有一定捕收能力(圖8(a))。采用異戊基黃藥+Z200組合，獲得的粗精礦鉑鈀品位基本一致，回收率不斷提高，表明異戊基黃藥+Z200對(duì)鉑鈀礦物具有一定捕收能力(圖8(b))。采用丁黃藥+SAC組合，粗精礦鉑鈀品位有所下降，鉑鈀回收率得到明顯提高，表明丁黃藥+SAC組合對(duì)鉑鈀礦物具有較好的選擇性捕收能力(圖8(c))?；谘芯拷Y(jié)果，選擇丁黃藥+SAC作捕收劑，用量為160 g/t+60 g/t。

圖6 抑制劑試驗(yàn)結(jié)果

圖7 活化劑試驗(yàn)結(jié)果

圖8 捕收劑試驗(yàn)結(jié)果

2.3 全工藝流程實(shí)驗(yàn)研究

根據(jù)強(qiáng)磁選鉻鐵礦(預(yù)富集鉑鈀礦物)、細(xì)磨鉑鈀浮選試驗(yàn)研究結(jié)果，進(jìn)行全流程實(shí)驗(yàn)研究，流程見(jiàn)圖9，結(jié)果列于表3。

全流程實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用“強(qiáng)磁選預(yù)富集-細(xì)磨浮選高效富集”工藝，可以獲得鉑品位65.9 g/t，鈀品位24.0 g/t，鉑+鈀品位89.9 g/t，鉑回收率60.93%，鈀回收率48.72%的鉑鈀精礦。同時(shí)獲得Cr2O339.19%，回收率70.19%的鉻鐵礦精礦。實(shí)現(xiàn)了低品位鉑鈀尾礦中鉑鈀的回收，并綜合回收了鉻。

3 結(jié)論

1) 南非某鉑鈀尾礦，含鉑1.1 g/t，含鈀0.5 g/t，含Cr2O317.96%，鉑鈀礦物以極微細(xì)粒形式嵌布于頑火輝石、長(zhǎng)石等脈石礦物，而鉻鐵礦中基本不含有鉑鈀礦物，且鉻鐵礦基本以單體形式存在，根據(jù)鉻鐵礦與其他礦物的磁性差異，基于鉑鈀礦物的嵌布特征，采用強(qiáng)磁選-細(xì)磨浮選工藝方案。

2)尾礦首先采用一粗一精強(qiáng)磁選鉻鐵礦-預(yù)富集鉑鈀礦物，可以獲得Cr2O3品位39.19%，回收率70.19%的鉻鐵礦精礦，鉑鈀富集至強(qiáng)磁粗選尾礦和強(qiáng)磁精選尾礦，兩者合并為非磁產(chǎn)品，其鉑品位1.5g/t，回收率92.42%，鈀品位0.6 g/t，回收率85.93%，鉑+鈀品位2.1 g/t。針對(duì)非磁產(chǎn)品進(jìn)行鉑鈀細(xì)磨浮選富集，以SH作抑制劑，硫酸銅作活化劑，丁黃藥+SAC作捕收劑，可以獲得鉑品位65.9 g/t，鈀品位24.0 g/t，鉑+鈀品位89.9 g/t，鉑回收率60.93%，鈀回收率48.72%的鉑鈀精礦。

3) 全流程采用“強(qiáng)磁選預(yù)富集-細(xì)磨浮選高效富集”工藝流程，獲得了較高品位的鉑鈀精礦和鉻鐵精礦，實(shí)現(xiàn)了低品位鉑鈀尾礦中鉑鈀及鉻的有效富集回收，為低品位鉑鈀尾礦的綜合利用提供技術(shù)支撐。

圖9 全工藝試驗(yàn)流程圖

表3 全流程實(shí)驗(yàn)結(jié)果

Tab.3 The results of whole process test

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Study on the mineral processing experiment of a low-grade platinum palladium tailings in South Africa

ZOU Jian-jian, HU Zhen, WANG Cheng-hang, LI Han-wen, LI Qiang, YANG Kai-zhi

(Guangdong Provincial Key Laboratory Development and Comprehensive Utilization of Mineral Resources, State Key Laboratory of Separation and Comprehensive Utilization of Rare Metals, Institute of Resources Utilization and Rare Earth Development, Guangdong Academy of Sciences, Guangzhou 510650, China)

A low-grade platinum palladium tailing from south Africa consists of 1.1 g/t of Pt, 0.5 g/t of Pd and 17.96% of Cr2O3. Adopting the process of “pre-enrichment by strong magnetic separation - efficient enrichment by fine grinding flotation” and using SH as the inhibitor, copper sulfate as an activator, SAC + butyl xanthate as a high-efficiency platinum palladium collector, the obtained platinum-palladium concentrate has 65.9 g/t of Pt, 24.0 g/t of Pd, and the recovery rates of Pt and Pd are 60.93% and 48.72%, respectively. The Cr2O3grade in the chromite concentrate is 39.19%, and its recovery rate is 70.19%. The comprehensive recovery goal of platinum, palladium and chromite in platinum palladium tailings is achieved.

low-grade; tailing; platinum; palladium; chromium; comprehensive recovery

TD923

A

1004-0676(2022)03-0021-06

2021-08-18

廣東省科學(xué)院發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)資金項(xiàng)目(2022GDASZH-2022010104)

鄒堅(jiān)堅(jiān)，男，碩士，高級(jí)工程師。研究方向：選礦工藝研究。E-mail：zou19876557@126.com