津巴布韋某鉑鈀礦規(guī)模大，全面了解礦石中鉑鈀的賦存狀態(tài)、重要金屬礦物尤其是鉑鈀礦物的種類及其嵌布特征，將為該礦的合理開發(fā)具有重要的意義[1-2]。為此，需要對該礦石采用先進的測試手段進行系統(tǒng)的工藝礦物學研究[3-4]。
1礦石的化學成分
礦石的化學分析結(jié)果見表1?；瘜W分析結(jié)果顯示礦石中Pt、Pd的品位分別為1.42g/t和1.49g/t，Au為0.44g/t，Cu、Ni分別為0.16%和0.25%，含S為0.66%?？梢?，樣品中最主要的有價元素為Pt、Pd，而 Au、Cu、Ni可考慮綜合回收利用。
表1 礦石的化學分析結(jié)果
Table1 Chemical composition of the ore
2礦石的礦物組成及相對含量
礦石中鉑族礦物的種類較多，共有17種，它們主要為鉍碲鉑礦、硫鎳鈀鉑礦、碲鉍鈀礦、鉍碲鈀鉑礦，其次為硫鉑礦、鉍碲鉑鈀礦、硫砷鉑礦、鉍鈀礦以及砷鉑礦、錫鉑鈀礦、自然鉑、自然鈀、自然銠、硫釕礦、碲銀鈀礦、砷鉑銥礦和砷二鈀礦。
礦石中的金屬礦物主要為鎳黃鐵礦、鈦鐵礦、磁黃鐵礦和黃銅礦，其次為黃鐵礦以及少量紫硫鎳礦、磁鐵礦等其它金屬礦物;脈石礦物主要為古銅輝石，其次為斜長石，另有少量的透輝石、滑石以及微量的綠泥石、黑云母等其它礦物[5-7]。礦物的相對含量見表2。
表2 礦石的礦物組成及相對含量
Table2 Mineral composition and content of the ore
3礦石中鉑鈀礦物的嵌布特征
3.1 碲鉍鈀礦
碲鉍鈀礦主要與硫化物嵌布在一起(圖1、2)，其次嵌布于脈石礦物中，另有少量以細粒包體嵌布于硫化物中，粒度主要分布在10～20μm之間。礦石中碲鉍鈀礦的掃描電鏡能譜分析結(jié)果顯示其中Pd的平均含量為30.87%，Te的平均含量為27.50%，Bi的平均含量為39.87%;另外，還含有少量的 Fe、Ni以及Ag。
3.2 鉍碲鉑礦
鉍碲鉑礦大部分與硫化物嵌布在一起，其次以包體形式嵌布于脈石以及硫化物中(圖3)，另有少量鉍碲鉑礦沿脈石的裂隙充填，粒度分布在2～60μm之間。礦石中鉍碲鉑礦的掃描電鏡能譜分析結(jié)果顯示其中Pt的平均含量為39.45%，Te的平均含量為34.73%，Bi的平均含量為24.63%;另外，還含有少量的Fe、Ni。
3.3 砷鉑礦
砷鉑礦主要以包體形式嵌布于脈石礦物中或沿脈石的裂隙充填，其次與硫化物嵌布在一起或以包體形式嵌布其中(圖4)，粒度分布在1～30μm。砷鉑礦中Pt的平均含量為57.14%，As的平均含量為41.35%;另含有少量的Fe、Ni。
3.4 鉍碲鈀鉑礦
鉍碲鈀鉑礦常與硫化物嵌布在一起或以包體形式嵌布其中，其次以包裹體形式嵌布于脈石礦物中，粒度分布在1～30μm。鉍碲鈀鉑礦中Pt的平均含量為27.51%，Pd的平均含量為6.21%，Te的平均含量為41.80%，Bi的平均含量為22.04%;此外還含有少量的Fe、Ni。
3.5 硫鎳鈀鉑礦
硫鎳鈀鉑礦主要以包體形式嵌布于脈石礦物中或沿脈石的裂隙充填，其次與硫化物嵌布在一起，少量以包裹體形式嵌布于硫化物中，粒度主要分布在1～30μm。硫鎳鈀鉑礦中Pt的平均含量為49.32%，Pd的平均含量為25.27%，S的平均含量為20.03%，Ni的平均含量為4.61%，另有少量的Fe。
3.6 硫砷鉑礦
硫砷鉑礦大多與硫化物嵌布在一起，少量以包體形式嵌布于脈石礦物中，其粒度主要分布在2～20μm之間。硫砷鉑中Pt的平均含量為28.91%，S的平均含量為14.76%，As的平均含量為32.10%，Rh的平均含量為16.57%;另外，還含有少量的Ru、Fe和Ni。
3.7 鉍碲鉑鈀礦
鉍碲鉑鈀礦主要與硫化物嵌布在一起或以包體嵌布其中，其次以包裹體嵌布于脈石礦物中，粒度分布在1～10μm。鉍碲鉑鈀礦中Pt的平均含量為8.33%，Pd的平均含量為22.84%，Te的平均含量為32.70%，Bi的平均含量為36.13%。
3.8 硫鉑礦
硫鉑礦主要以細粒包裹體形式嵌布于脈石礦物中，其次與硫化物嵌布在一起，粒度分布在1～10μm之間。硫鉑礦中平均含Pt量為84.17%，S的平均含量為14.96%，F(xiàn)e的平均含量為0.87%。
3.9 鉍鈀礦
鉍鈀礦主要以細粒包裹體形式嵌布于脈石礦物中，其次與硫化物嵌布在一起，粒度分布在1～10μm。鉍鈀礦的掃描電鏡能譜分析結(jié)果顯示其含Pd為42.55%，含Bi為57.45%。
3.10 錫鉑鈀礦
礦石中共計發(fā)現(xiàn)4顆錫鉑鈀礦，二顆包于脈石中，二顆與硫化物連生，粒度均在5μm左右。其平均含Pt量為63.78%，Pd的平均含量為15.47%，Sn的平均含量為18.76，另含少量的Fe。
3.11 自然鉑、自然鈀、自然銠
礦石中的自然鉑以包體形式嵌布于脈石礦物中，粒度為3μm左右;自然鈀與黃銅礦連生在一起，自然銠則以包體形式嵌布于鎳黃鐵礦中，粒度也為3μm左右。自然鈀中含Pd為94.51%，含Pt為5.49%。自然銠中含Pt為40.10%，含Rh為51.37%，另含有少量的Fe。
3.12 硫釕礦、碲銀鈀礦、砷鉑銥礦、砷二鈀礦
礦石中發(fā)現(xiàn)2顆硫釕礦，硫釕礦以包體形式嵌布于硫砷鉑礦中，粒度6μm左右，其含Ru為60.04%。碲銀鈀礦、砷鉑銥礦以及砷二鈀礦都只發(fā)現(xiàn)1顆。碲銀鈀礦嵌布于脈石與硫化物之間，砷鉑銥礦嵌布于脈石與鎳黃鐵礦之間，砷二鈀礦嵌布于脈石中。
綜上所述，礦石中的鉑鈀礦物種類較多且嵌布特征復雜，鉑鈀礦物主要分布在硫化物與脈石之間，占有率為69.72%;其次以包裹體形式分布于脈石中，占有率為23.68%，另有6.42%的鉑鈀礦物分布于磁黃鐵礦等硫化物中;分布于脈石裂隙中的鉑鈀礦物占有率較低，僅為0.18%(見表3)?？梢?，礦石中的鉑鈀礦物與硫化物的關(guān)系比較密切。
表3 礦石中的鉑鈀礦物的分布特征
Table3 Distribution characteristic of the Pt-Pd minerals in the ore
4礦石中主要金屬礦物的嵌布特征
4.1 鎳黃鐵礦
鎳黃鐵礦是礦石中最主要的含鎳礦物，其主要與磁黃鐵礦、黃銅礦嵌布在一起，有時可見與黃鐵礦以及鈦鐵礦連生在一起(圖5)。鎳黃鐵礦中?？梢姶劈S鐵礦、黃銅礦等其它硫化物的細粒包裹體，另有少量鎳黃鐵礦以不規(guī)則狀嵌布于脈石礦物中以及其它硫化物中。礦石中鎳黃鐵礦鎳的平均含量為36.65%，鐵的平均含量為29.54%，硫的平均含量為33.73%;另少量鎳黃鐵礦中含有少量的鈷，其平均含量為0.08%。
4.2 磁黃鐵礦
礦石中的磁黃鐵礦主要以不規(guī)則狀與鎳黃鐵礦、黃銅礦嵌布在一起，?？梢娝鼈兿嗷グ纬奢^為密切的嵌布關(guān)系，另有少量不規(guī)則狀磁黃鐵礦嵌布于脈石礦物中，偶爾可見其與磁鐵礦、鈦鐵礦及黃鐵礦等嵌布在一起(圖6)。礦石中磁黃鐵礦鐵的平均含量為60.43%，硫的平均含量為39.04%;另部分磁黃鐵礦中含有少量的鎳，其平均含量為0.53%。
黃銅礦同樣是礦石中主要的金屬礦物之一，主要呈不規(guī)則狀與磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦以及黃鐵礦嵌布在一起或以包體形式嵌布于它們之中，其次以不規(guī)則狀嵌布于脈石礦物，有時可見其與鈦鐵礦及磁鐵礦嵌布在一起，偶爾可見其中包裹有細粒的磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦及黃鐵礦等礦物(圖7)。礦石中有部分黃銅礦粒度較細，這部分黃銅礦主要以包體形式嵌布于脈石礦物中。
礦石中的黃鐵礦主要以不規(guī)則狀或細脈狀嵌布于脈石礦物中，經(jīng)?？梢娖渑c黃銅礦、磁黃鐵礦以及鎳黃鐵礦嵌布在一起，有時可見其以細粒包體形式嵌布磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦以及黃銅礦中(圖8)。在粗粒的黃鐵礦中也可見細粒的黃銅礦等其它硫化物的包裹體。
礦石中的鉑鈀礦物是最重要的回收對象，磁黃鐵礦、黃銅礦、鎳黃鐵礦及黃鐵礦是礦石中最主要的金屬礦物，也是礦石中鉑鈀礦物的重要的載體礦物，對它們的粒度進行了全面的統(tǒng)計;同時考慮到在采用全硫化物浮選方法回收鉑鈀礦物的時候硫化物集合體的粒度對磨礦更具有指導意義，所以對硫化物集合體的粒度也進行了統(tǒng)計;最終的測量結(jié)果見表4、5。
表4 礦石中鉑鈀礦物的粒度分布
Table4 Grain size distribution of the Pt-Pd minerals in the ore
表5 礦石中主要金屬礦物粒度組成表
Table5 Grain size distribution of the main metal minerals in the ore
從表4中可以看出礦石中鉑鈀礦物的嵌布粒度很細，主要集中分布在5～20μm之間，另有17.90%分布在5μm以下。從表5中可以看出磁黃鐵礦的嵌布粒度相對較粗，黃銅礦、鎳黃鐵礦及黃鐵礦的嵌布粒度相對稍細;可見礦石中硫化物整體的嵌布粒度較粗，易于解離，但也有部分硫化物的嵌布粒度分布在0.010mm以下，這部分硫化物單體解離難度較大。
6礦石中鉑鈀的賦存狀態(tài)
礦石中最主要的有價元素為鉑和鈀，它們主要以獨立的鉑鈀礦物的形式存在。鉑鈀元素在各鉑鈀礦物中的分布率分別見表6、7。從表6中可以看出，礦石中的鉑礦物主要為鉍碲鉑礦和硫鎳鈀鉑礦，其次為砷鉑礦以及鉍碲鈀鉑礦，鉍碲鉑鈀礦等其它鉑礦物含量較低。礦石中的鉑主要賦存于鉍碲鉑礦中，分布率為37.51%;其次賦存于硫鎳鈀鉑礦、砷鉑礦中，分布率分別為29.91%和17.69%;其余則賦存于鉍碲鈀鉑礦、硫砷鉑礦以及硫鉑礦等礦物中。從表7中可以看出，礦石中的鈀礦物主要為硫鎳鈀鉑礦，其次為碲鉍鈀礦和鉍碲鈀鉑礦，其它鈀礦物的含量都較低。礦石中的鈀主要賦存于硫鎳鈀鉑礦中，分布率為52.46%;其次賦存于碲鉍鈀礦中，分布率為30.91%;其余則賦存于鉍碲鈀鉑礦以及鉍鈀礦等礦物中。
7磨礦產(chǎn)品中重要金屬礦物的解離特征
為了解磨礦產(chǎn)品中鉑鈀礦物及硫化物的單體解離特征，對不同磨礦細度產(chǎn)品中的鉑鈀礦物及硫化物的單體解離度進行了系統(tǒng)的測定，結(jié)果見表8。從表中可以看出，當磨礦細度為75%-0.074mm時，鉑鈀礦物的單體解離度只有77.4%，加上與硫化物連生的鉑鈀礦物總共為83.6%，單體解離還不是很充分;此時，硫化物的單體解離度為81.5%，同樣不是很充分。當磨礦細度提高為80%-0.074mm時，單體鉑鈀礦物以及與硫化物連生的鉑鈀礦物占總量的85.6%，硫化物的單體解離度為86.3%，解離相對比較充分。隨著磨礦細度的提高，硫化物與鉑鈀礦物的單體解離度也隨之提高，但提高的幅度相對較小。
表6 礦石中鉑元素平衡表
Table6 Element balance of Pt in the ore
表7 礦石中鈀元素平衡表
Table7 Element balance of Pd in the ore
表8 不同磨礦條件下鉑鈀礦物及硫化物的解離特征
Table8 The liberation of the Pt-Pd minerals and sulphide under different grinding conditions
8結(jié)論
(1)礦石中鉑鈀礦物的種類較多，而且其整體嵌布粒度較細，主要集中分布在5～20μm之間，另有17.90%分布在5μm以下。因此，如果采用重選富集的方法回收，鉑鈀的回收率不會很理想。
(2)礦石中的鉑鈀礦物與礦石中的硫化物關(guān)系比較密切，主要分布在硫化物與脈石礦物之間或包裹于硫化物中，因此通過浮選富集硫化物的方式進行回收會達到比較好的效果。
(3)礦石中有部分鉑鈀礦物以微細粒包裹體形式嵌布于脈石礦物中，為了使鉑鈀礦物得到充分解離，獲得更好的回收指標，建議對原礦進行細磨。
(4)礦石中含有一定量的滑石等脈石礦物在細磨過程中易泥化，對浮選效果會造成一定的不利影響，需加以注意。
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聲明：
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編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
來源：北京礦冶研究總院、礦物加工科學與技術(shù)國家重點實驗室
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