某硫化鎳銅礦磨礦沉砂中貴金屬工藝礦物學(xué)研究

蒲銀春 ，陸斌剛 ，李 琛 ，楊 洪 ，趙畢文

(1. 鎳鈷資源綜合利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 金昌 737100；2. 金川鎳鈷研究設(shè)計(jì)院，甘肅 金昌 737100；3. 金川鎳鈷研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，甘肅 金昌 737100)

有色金屬礦產(chǎn)資源中伴生的金銀礦物是金銀的重要來(lái)源，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全世界從有色金屬礦產(chǎn)資源中回收伴生金產(chǎn)量約占金總產(chǎn)量的10%，伴生銀產(chǎn)量約占銀總產(chǎn)量的90%[1]，全球95%鉑族金屬伴生在硫化銅鎳礦中[2]。我國(guó)有色金屬礦產(chǎn)資源中伴生金銀的儲(chǔ)量也非常大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)伴生金儲(chǔ)量占全國(guó)金礦總儲(chǔ)量的1/3，伴生銀占全國(guó)銀總儲(chǔ)量的58%[3]，鉑族金屬產(chǎn)量主要來(lái)自于甘肅金川鎳礦和云南金寶山鉑鈀礦，且金川鎳礦的鉑族金屬產(chǎn)量占全國(guó)70%以上[4-6]。

硫化型鎳銅礦床是目前世界上鎳的最主要來(lái)源，約占鎳總來(lái)源的2/3[7]，并共(伴)生銅、鈷、鉑族金屬等多種有價(jià)金屬，資源綜合利用價(jià)值高。硫化鎳銅礦石性質(zhì)復(fù)雜，選別方法各異，因此，選擇一種經(jīng)濟(jì)有效的方法來(lái)選別硫化鎳銅礦就顯得很重要。工藝礦物學(xué)是決定礦物加工方法的基礎(chǔ)，涉及礦物學(xué)、礦石工藝特征及礦物分析鑒定方法等，其研究?jī)?nèi)容包括礦物粒度、形貌、成分、結(jié)構(gòu)等，在礦產(chǎn)資源的鑒定、分選及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等方面有著關(guān)鍵的作用[8-11]。近年來(lái)，工藝礦物學(xué)的研究手段、研究對(duì)象和研究領(lǐng)域不斷拓展，現(xiàn)能自動(dòng)快速準(zhǔn)確的獲得工藝礦物學(xué)參數(shù)，除在傳統(tǒng)的選礦領(lǐng)域，工藝礦物學(xué)在地質(zhì)、采礦、冶金、二次資源性質(zhì)評(píng)價(jià)和利用、環(huán)境保護(hù)、礦物材料等領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛[12-15]，其研究成果的應(yīng)用提高了選礦、冶金及資源性質(zhì)等的評(píng)價(jià)速度，促進(jìn)了礦山企業(yè)勘探、選冶技術(shù)的發(fā)展[16-19]。

本文研究的某硫化鎳銅礦磨礦回路旋流器沉砂中貴金屬含量較低，因此對(duì)沉砂樣進(jìn)行分級(jí)、淘洗等處理后制成樣品，然后通過(guò)掃描電鏡、MLA(礦物參數(shù)自動(dòng)分析技術(shù))、光學(xué)顯微鏡觀察分析、化學(xué)物相分析等一系列分析手段進(jìn)行系統(tǒng)的研究，為其貴金屬資源的回收利用提供工藝礦物學(xué)依據(jù)。

1 礦物組成

1.1 化學(xué)成分分析

采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法和火試金方法對(duì)沉砂進(jìn)行化學(xué)多元素分析，結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知，沉砂中目的元素為鎳和銅，伴生鈷、金、銀、鉑、鈀，均達(dá)到綜合回收要求。

表1 沉砂化學(xué)成分Tab.1 Chemical composition of the grinding grit /%

1.2 礦物組成及其含量

采用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、MLA等多種方法對(duì)沉砂礦物組成及含量進(jìn)行分析，結(jié)果列于表2。由表2可知，沉砂主要由金屬礦物和硅酸鹽脈石礦物組成。金屬礦物約占30%，其中硫化物約占24%，以磁黃鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦和鎳黃鐵礦為主；氧化物約占6%，以磁鐵礦為主；脈石礦物約占70%，以長(zhǎng)石和輝石為主。

表2 沉沙的礦物組成及含量Tab.2 Mineral composition and contents of the grinding grit /%

2 貴金屬礦物種類(lèi)

2.1 金礦物種類(lèi)

采用光學(xué)顯微鏡觀察結(jié)合掃描電鏡能譜儀等對(duì)沉砂中獨(dú)立金礦物進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)金礦物主要為自然金、銀金礦、個(gè)別金鎳合金。由表3可知，自然金成分較純，平均Au含量98.32%，Ag含量11.57%，F(xiàn)e含量8.79%；銀金礦平均Au含量69.63%，Ag含量29.94%。

表3 金礦物種類(lèi)分析Tab.3 Analysis of types of the gold minerals /%

2.2 鉑鈀礦物種類(lèi)

對(duì)沉砂中獨(dú)立鉑鈀礦物進(jìn)行分析，結(jié)果列于表4。鉑礦物主要為砷鉑礦、碲鉑礦及鉍碲鉑鈀礦；鈀礦物主要為自然鈀、碲鈀礦、鉍鈀礦、鉍碲鈀礦和碲鉍鈀礦。由表4可知，鉑鈀礦物約8%為自然鈀等合金、約31%為砷化物、約61%為鉍碲化物。自然鈀成分較純；砷鉑礦約含Pt 57%，少量含有約3%的Fe；碲鉑礦含Pt 18.67%、Pd 3.43%，鉍碲鉑鈀礦平均含Pt18.02%、Pd 11.44%。自然鈀成分較純，可見(jiàn)少量的Fe；碲鈀礦平均含Pd 47.23%，鉍鈀礦平均含Pd 23.29%，鉍碲鈀礦平均含Pd 29.44%。

表4 鉑鈀礦物種類(lèi)分析Tab.4 Analysis of types of the platinum-palladium minerals

2.3 銀礦物種類(lèi)

對(duì)沉砂中銀礦物進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)銀多以碲銀礦的礦物形式賦存，少量鉍碲銀礦、碲銀礦以類(lèi)質(zhì)同相分散于銀金礦中。由表5可知，碲銀礦平均含Ag 59.87%，鉍碲銀礦平均含Ag 55.93%、Te 36.17%、Bi 7.90%。

表5 銀礦物種類(lèi)分析Tab.5 Analysis of types of the silver minerals

3 貴金屬礦物粒度分布

采用MLA分別對(duì)金礦物、鉑鈀礦物和銀礦物的粒度分布進(jìn)行了分析，結(jié)果列于表6。由表6可知，獨(dú)立的金礦物粒度分布不均，大于20 μm的中粗顆粒很少，小于20 μm的中細(xì)及微細(xì)顆粒占絕大多數(shù)。金礦物嵌布粒度小于5 μm的占比為42.41%，5~10 μm的占比為7.03%，大于10 μm的占比為50.56%。獨(dú)立的鉑鈀礦物粒度細(xì)小，嵌布粒度小于5 μm的占比為45.60%，5~10 μm的占比為14.86%，大于10 μm的占比為39.54%。銀礦物粒度細(xì)小，嵌布粒度小于2 μm的占比為16.18%，2 ~10 μm的占比為41.18%，大于10 μm的占比為42.64%。

表6 金、鉑鈀、銀的礦物粒度分布Tab.6 Particle size distribution of the gold, platinum-palladium and silver minerals

4 貴金屬礦物的賦存狀態(tài)

4.1 金礦物賦存狀態(tài)

采用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、MLA等儀器，通過(guò)線段法統(tǒng)計(jì)金與載體礦物的賦存狀態(tài)，結(jié)果列于表7。由表7可知，已單體解離金礦物分布率約49%，包裹于鎳銅硫化物中或與之連生的金礦物分布率約19%，包裹于鐵硫化物中的金礦物分布率約22%；包裹于磁鐵礦和脈石中的金礦物分布率約10%。

表7 金礦物與載體礦物的賦存狀態(tài)Tab.7 Occurrence state of the gold minerals and carrier minerals

4.2 鉑鈀礦物賦存狀態(tài)

統(tǒng)計(jì)了鉑鈀礦物與載體礦物的賦存狀態(tài)，結(jié)果列于表8。由表8可知，已單體解離的鉑鈀礦物分布率約31%，包裹于鎳銅硫化物中或與之連生的鉑鈀礦物分布率約29%；包裹于鐵硫化物中的鉑鈀礦物分布率約23%；包裹于磁鐵礦、褐鐵礦和脈石中的鉑鈀礦物分布率約17%。

表8 鉑鈀礦物與載體礦物的賦存狀態(tài)Tab.8 Occurrence state of the platinum-palladium minerals and carrier minerals

4.3 銀礦物的賦存狀態(tài)

銀礦物與載體礦物的賦存狀態(tài)如表9所列。獨(dú)立銀礦物大多分布于金屬硫化物中，且多為包裹銀，裂隙銀很少。由表9可知，獨(dú)立銀礦物在鎳、銅硫化物中分布率約46%，在鐵硫化物(磁黃鐵礦、黃鐵礦)中分布率約52%。

表9 銀礦物與載體礦物的賦存狀態(tài)Tab.9 Occurrence state of the silver minerals and carrier minerals

5 結(jié)論

1) 該硫化鎳銅礦磨礦沉砂主要由24.56%的金屬硫化物、5.65%的鐵氧化物和70.10%的脈石礦物組成，主要回收金屬為鎳和銅，伴生鈷、金、銀、鉑、鈀均可綜合回收。

2) 沉砂中獨(dú)立的金礦物主要為自然金、銀金礦，微量金鎳合金；獨(dú)立的鉑鈀礦物合金相8.36%，砷化物30.86%，鉍碲化物60.78%；銀礦物主要為碲銀礦。

3) 獨(dú)立的金和鉑鈀礦物分別約49%和31%單體解離，其它則多被硫化物包裹或與之連生。單體解離的金和鉑鈀礦物可利用比重差通過(guò)重選技術(shù)提前富集回收，包裹體或連生體可隨硫化物回收利用。

4) 金及鉑鈀礦物被氧化物、脈石包裹或與之連生的占有率分別約有10%、8%，且金及鉑鈀礦物小于20 μm的中細(xì)及微細(xì)顆粒占比較大，磨礦過(guò)程中難以單體解離或裸露，不易回收。

5) 銀礦物大多呈包裹體分布于金屬硫化物中，雖然粒度細(xì)小，但可隨硫化物回收利用。