津巴布韦某铂钯矿规模大，全面了解矿石中铂钯的赋存状态、重要金属矿物尤其是铂钯矿物的种类及其嵌布特征，将为该矿的合理开发具有重要的意义[1-2]。为此，需要对该矿石采用先进的测试手段进行系统的工艺矿物学研究[3-4]。
1矿石的化学成分
矿石的化学分析结果见表1。化学分析结果显示矿石中Pt、Pd的品位分别为1.42g/t和1.49g/t，Au为0.44g/t，Cu、Ni分别为0.16%和0.25%，含S为0.66%。可见，样品中最主要的有价元素为Pt、Pd，而 Au、Cu、Ni可考虑综合回收利用。
表1 矿石的化学分析结果
Table1 Chemical composition of the ore
2矿石的矿物组成及相对含量
矿石中铂族矿物的种类较多，共有17种，它们主要为铋碲铂矿、硫镍钯铂矿、碲铋钯矿、铋碲钯铂矿，其次为硫铂矿、铋碲铂钯矿、硫砷铂矿、铋钯矿以及砷铂矿、锡铂钯矿、自然铂、自然钯、自然铑、硫钌矿、碲银钯矿、砷铂铱矿和砷二钯矿。
矿石中的金属矿物主要为镍黄铁矿、钛铁矿、磁黄铁矿和黄铜矿，其次为黄铁矿以及少量紫硫镍矿、磁铁矿等其它金属矿物;脉石矿物主要为古铜辉石，其次为斜长石，另有少量的透辉石、滑石以及微量的绿泥石、黑云母等其它矿物[5-7]。矿物的相对含量见表2。
表2 矿石的矿物组成及相对含量
Table2 Mineral composition and content of the ore
3矿石中铂钯矿物的嵌布特征
3.1 碲铋钯矿
碲铋钯矿主要与硫化物嵌布在一起(图1、2)，其次嵌布于脉石矿物中，另有少量以细粒包体嵌布于硫化物中，粒度主要分布在10～20µm之间。矿石中碲铋钯矿的扫描电镜能谱分析结果显示其中Pd的平均含量为30.87%，Te的平均含量为27.50%，Bi的平均含量为39.87%;另外，还含有少量的 Fe、Ni以及Ag。
3.2 铋碲铂矿
铋碲铂矿大部分与硫化物嵌布在一起，其次以包体形式嵌布于脉石以及硫化物中(图3)，另有少量铋碲铂矿沿脉石的裂隙充填，粒度分布在2～60µm之间。矿石中铋碲铂矿的扫描电镜能谱分析结果显示其中Pt的平均含量为39.45%，Te的平均含量为34.73%，Bi的平均含量为24.63%;另外，还含有少量的Fe、Ni。
3.3 砷铂矿
砷铂矿主要以包体形式嵌布于脉石矿物中或沿脉石的裂隙充填，其次与硫化物嵌布在一起或以包体形式嵌布其中(图4)，粒度分布在1～30µm。砷铂矿中Pt的平均含量为57.14%，As的平均含量为41.35%;另含有少量的Fe、Ni。
3.4 铋碲钯铂矿
铋碲钯铂矿常与硫化物嵌布在一起或以包体形式嵌布其中，其次以包裹体形式嵌布于脉石矿物中，粒度分布在1～30µm。铋碲钯铂矿中Pt的平均含量为27.51%，Pd的平均含量为6.21%，Te的平均含量为41.80%，Bi的平均含量为22.04%;此外还含有少量的Fe、Ni。
3.5 硫镍钯铂矿
硫镍钯铂矿主要以包体形式嵌布于脉石矿物中或沿脉石的裂隙充填，其次与硫化物嵌布在一起，少量以包裹体形式嵌布于硫化物中，粒度主要分布在1～30µm。硫镍钯铂矿中Pt的平均含量为49.32%，Pd的平均含量为25.27%，S的平均含量为20.03%，Ni的平均含量为4.61%，另有少量的Fe。
3.6 硫砷铂矿
硫砷铂矿大多与硫化物嵌布在一起，少量以包体形式嵌布于脉石矿物中，其粒度主要分布在2～20µm之间。硫砷铂中Pt的平均含量为28.91%，S的平均含量为14.76%，As的平均含量为32.10%，Rh的平均含量为16.57%;另外，还含有少量的Ru、Fe和Ni。
3.7 铋碲铂钯矿
铋碲铂钯矿主要与硫化物嵌布在一起或以包体嵌布其中，其次以包裹体嵌布于脉石矿物中，粒度分布在1～10µm。铋碲铂钯矿中Pt的平均含量为8.33%，Pd的平均含量为22.84%，Te的平均含量为32.70%，Bi的平均含量为36.13%。
3.8 硫铂矿
硫铂矿主要以细粒包裹体形式嵌布于脉石矿物中，其次与硫化物嵌布在一起，粒度分布在1～10µm之间。硫铂矿中平均含Pt量为84.17%，S的平均含量为14.96%，Fe的平均含量为0.87%。
3.9 铋钯矿
铋钯矿主要以细粒包裹体形式嵌布于脉石矿物中，其次与硫化物嵌布在一起，粒度分布在1～10µm。铋钯矿的扫描电镜能谱分析结果显示其含Pd为42.55%，含Bi为57.45%。
3.10 锡铂钯矿
矿石中共计发现4颗锡铂钯矿，二颗包于脉石中，二颗与硫化物连生，粒度均在5µm左右。其平均含Pt量为63.78%，Pd的平均含量为15.47%，Sn的平均含量为18.76，另含少量的Fe。
3.11 自然铂、自然钯、自然铑
矿石中的自然铂以包体形式嵌布于脉石矿物中，粒度为3µm左右;自然钯与黄铜矿连生在一起，自然铑则以包体形式嵌布于镍黄铁矿中，粒度也为3µm左右。自然钯中含Pd为94.51%，含Pt为5.49%。自然铑中含Pt为40.10%，含Rh为51.37%，另含有少量的Fe。
3.12 硫钌矿、碲银钯矿、砷铂铱矿、砷二钯矿
矿石中发现2颗硫钌矿，硫钌矿以包体形式嵌布于硫砷铂矿中，粒度6µm左右，其含Ru为60.04%。碲银钯矿、砷铂铱矿以及砷二钯矿都只发现1颗。碲银钯矿嵌布于脉石与硫化物之间，砷铂铱矿嵌布于脉石与镍黄铁矿之间，砷二钯矿嵌布于脉石中。
综上所述，矿石中的铂钯矿物种类较多且嵌布特征复杂，铂钯矿物主要分布在硫化物与脉石之间，占有率为69.72%;其次以包裹体形式分布于脉石中，占有率为23.68%，另有6.42%的铂钯矿物分布于磁黄铁矿等硫化物中;分布于脉石裂隙中的铂钯矿物占有率较低，仅为0.18%(见表3)。可见，矿石中的铂钯矿物与硫化物的关系比较密切。
表3 矿石中的铂钯矿物的分布特征
Table3 Distribution characteristic of the Pt-Pd minerals in the ore
4矿石中主要金属矿物的嵌布特征
4.1 镍黄铁矿
镍黄铁矿是矿石中最主要的含镍矿物，其主要与磁黄铁矿、黄铜矿嵌布在一起，有时可见与黄铁矿以及钛铁矿连生在一起(图5)。镍黄铁矿中常可见磁黄铁矿、黄铜矿等其它硫化物的细粒包裹体，另有少量镍黄铁矿以不规则状嵌布于脉石矿物中以及其它硫化物中。矿石中镍黄铁矿镍的平均含量为36.65%，铁的平均含量为29.54%，硫的平均含量为33.73%;另少量镍黄铁矿中含有少量的钴，其平均含量为0.08%。
4.2 磁黄铁矿
矿石中的磁黄铁矿主要以不规则状与镍黄铁矿、黄铜矿嵌布在一起，常可见它们相互包裹形成较为密切的嵌布关系，另有少量不规则状磁黄铁矿嵌布于脉石矿物中，偶尔可见其与磁铁矿、钛铁矿及黄铁矿等嵌布在一起(图6)。矿石中磁黄铁矿铁的平均含量为60.43%，硫的平均含量为39.04%;另部分磁黄铁矿中含有少量的镍，其平均含量为0.53%。
黄铜矿同样是矿石中主要的金属矿物之一，主要呈不规则状与磁黄铁矿、镍黄铁矿以及黄铁矿嵌布在一起或以包体形式嵌布于它们之中，其次以不规则状嵌布于脉石矿物，有时可见其与钛铁矿及磁铁矿嵌布在一起，偶尔可见其中包裹有细粒的磁黄铁矿、镍黄铁矿及黄铁矿等矿物(图7)。矿石中有部分黄铜矿粒度较细，这部分黄铜矿主要以包体形式嵌布于脉石矿物中。
矿石中的黄铁矿主要以不规则状或细脉状嵌布于脉石矿物中，经常可见其与黄铜矿、磁黄铁矿以及镍黄铁矿嵌布在一起，有时可见其以细粒包体形式嵌布磁黄铁矿、镍黄铁矿以及黄铜矿中(图8)。在粗粒的黄铁矿中也可见细粒的黄铜矿等其它硫化物的包裹体。
矿石中的铂钯矿物是最重要的回收对象，磁黄铁矿、黄铜矿、镍黄铁矿及黄铁矿是矿石中最主要的金属矿物，也是矿石中铂钯矿物的重要的载体矿物，对它们的粒度进行了全面的统计;同时考虑到在采用全硫化物浮选方法回收铂钯矿物的时候硫化物集合体的粒度对磨矿更具有指导意义，所以对硫化物集合体的粒度也进行了统计;最终的测量结果见表4、5。
表4 矿石中铂钯矿物的粒度分布
Table4 Grain size distribution of the Pt-Pd minerals in the ore
表5 矿石中主要金属矿物粒度组成表
Table5 Grain size distribution of the main metal minerals in the ore
从表4中可以看出矿石中铂钯矿物的嵌布粒度很细，主要集中分布在5～20µm之间，另有17.90%分布在5µm以下。从表5中可以看出磁黄铁矿的嵌布粒度相对较粗，黄铜矿、镍黄铁矿及黄铁矿的嵌布粒度相对稍细;可见矿石中硫化物整体的嵌布粒度较粗，易于解离，但也有部分硫化物的嵌布粒度分布在0.010mm以下，这部分硫化物单体解离难度较大。
6矿石中铂钯的赋存状态
矿石中最主要的有价元素为铂和钯，它们主要以独立的铂钯矿物的形式存在。铂钯元素在各铂钯矿物中的分布率分别见表6、7。从表6中可以看出，矿石中的铂矿物主要为铋碲铂矿和硫镍钯铂矿，其次为砷铂矿以及铋碲钯铂矿，铋碲铂钯矿等其它铂矿物含量较低。矿石中的铂主要赋存于铋碲铂矿中，分布率为37.51%;其次赋存于硫镍钯铂矿、砷铂矿中，分布率分别为29.91%和17.69%;其余则赋存于铋碲钯铂矿、硫砷铂矿以及硫铂矿等矿物中。从表7中可以看出，矿石中的钯矿物主要为硫镍钯铂矿，其次为碲铋钯矿和铋碲钯铂矿，其它钯矿物的含量都较低。矿石中的钯主要赋存于硫镍钯铂矿中，分布率为52.46%;其次赋存于碲铋钯矿中，分布率为30.91%;其余则赋存于铋碲钯铂矿以及铋钯矿等矿物中。
7磨矿产品中重要金属矿物的解离特征
为了解磨矿产品中铂钯矿物及硫化物的单体解离特征，对不同磨矿细度产品中的铂钯矿物及硫化物的单体解离度进行了系统的测定，结果见表8。从表中可以看出，当磨矿细度为75%-0.074mm时，铂钯矿物的单体解离度只有77.4%，加上与硫化物连生的铂钯矿物总共为83.6%，单体解离还不是很充分;此时，硫化物的单体解离度为81.5%，同样不是很充分。当磨矿细度提高为80%-0.074mm时，单体铂钯矿物以及与硫化物连生的铂钯矿物占总量的85.6%，硫化物的单体解离度为86.3%，解离相对比较充分。随着磨矿细度的提高，硫化物与铂钯矿物的单体解离度也随之提高，但提高的幅度相对较小。
表6 矿石中铂元素平衡表
Table6 Element balance of Pt in the ore
表7 矿石中钯元素平衡表
Table7 Element balance of Pd in the ore
表8 不同磨矿条件下铂钯矿物及硫化物的解离特征
Table8 The liberation of the Pt-Pd minerals and sulphide under different grinding conditions
8结论
(1)矿石中铂钯矿物的种类较多，而且其整体嵌布粒度较细，主要集中分布在5～20µm之间，另有17.90%分布在5µm以下。因此，如果采用重选富集的方法回收，铂钯的回收率不会很理想。
(2)矿石中的铂钯矿物与矿石中的硫化物关系比较密切，主要分布在硫化物与脉石矿物之间或包裹于硫化物中，因此通过浮选富集硫化物的方式进行回收会达到比较好的效果。
(3)矿石中有部分铂钯矿物以微细粒包裹体形式嵌布于脉石矿物中，为了使铂钯矿物得到充分解离，获得更好的回收指标，建议对原矿进行细磨。
(4)矿石中含有一定量的滑石等脉石矿物在细磨过程中易泥化，对浮选效果会造成一定的不利影响，需加以注意。
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编辑：中冶有色技术网
来源：北京矿冶研究总院、矿物加工科学与技术国家重点实验室
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