某硫化镍铜矿磨矿沉砂中贵金属工艺矿物学研究

蒲银春 ，陆斌刚 ，李 琛 ，杨 洪 ，赵毕文

(1. 镍钴资源综合利用国家重点实验室，甘肃 金昌 737100；2. 金川镍钴研究设计院，甘肃 金昌 737100；3. 金川镍钴研究设计院有限责任公司，甘肃 金昌 737100)

有色金属矿产资源中伴生的金银矿物是金银的重要来源，据不完全统计，全世界从有色金属矿产资源中回收伴生金产量约占金总产量的10%，伴生银产量约占银总产量的90%[1]，全球95%铂族金属伴生在硫化铜镍矿中[2]。我国有色金属矿产资源中伴生金银的储量也非常大，据统计，我国伴生金储量占全国金矿总储量的1/3，伴生银占全国银总储量的58%[3]，铂族金属产量主要来自于甘肃金川镍矿和云南金宝山铂钯矿，且金川镍矿的铂族金属产量占全国70%以上[4-6]。

硫化型镍铜矿床是目前世界上镍的最主要来源，约占镍总来源的2/3[7]，并共(伴)生铜、钴、铂族金属等多种有价金属，资源综合利用价值高。硫化镍铜矿石性质复杂，选别方法各异，因此，选择一种经济有效的方法来选别硫化镍铜矿就显得很重要。工艺矿物学是决定矿物加工方法的基础，涉及矿物学、矿石工艺特征及矿物分析鉴定方法等，其研究内容包括矿物粒度、形貌、成分、结构等，在矿产资源的鉴定、分选及产品开发等方面有着关键的作用[8-11]。近年来，工艺矿物学的研究手段、研究对象和研究领域不断拓展，现能自动快速准确的获得工艺矿物学参数，除在传统的选矿领域，工艺矿物学在地质、采矿、冶金、二次资源性质评价和利用、环境保护、矿物材料等领域的应用也越来越广泛[12-15]，其研究成果的应用提高了选矿、冶金及资源性质等的评价速度，促进了矿山企业勘探、选冶技术的发展[16-19]。

本文研究的某硫化镍铜矿磨矿回路旋流器沉砂中贵金属含量较低，因此对沉砂样进行分级、淘洗等处理后制成样品，然后通过扫描电镜、MLA(矿物参数自动分析技术)、光学显微镜观察分析、化学物相分析等一系列分析手段进行系统的研究，为其贵金属资源的回收利用提供工艺矿物学依据。

1 矿物组成

1.1 化学成分分析

采用电感耦合等离子体原子发射光谱法和火试金方法对沉砂进行化学多元素分析，结果见表1。由表1可知，沉砂中目的元素为镍和铜，伴生钴、金、银、铂、钯，均达到综合回收要求。

表1 沉砂化学成分Tab.1 Chemical composition of the grinding grit /%

1.2 矿物组成及其含量

采用光学显微镜、扫描电镜、MLA等多种方法对沉砂矿物组成及含量进行分析，结果列于表2。由表2可知，沉砂主要由金属矿物和硅酸盐脉石矿物组成。金属矿物约占30%，其中硫化物约占24%，以磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿和镍黄铁矿为主；氧化物约占6%，以磁铁矿为主；脉石矿物约占70%，以长石和辉石为主。

表2 沉沙的矿物组成及含量Tab.2 Mineral composition and contents of the grinding grit /%

2 贵金属矿物种类

2.1 金矿物种类

采用光学显微镜观察结合扫描电镜能谱仪等对沉砂中独立金矿物进行分析，发现金矿物主要为自然金、银金矿、个别金镍合金。由表3可知，自然金成分较纯，平均Au含量98.32%，Ag含量11.57%，Fe含量8.79%；银金矿平均Au含量69.63%，Ag含量29.94%。

表3 金矿物种类分析Tab.3 Analysis of types of the gold minerals /%

2.2 铂钯矿物种类

对沉砂中独立铂钯矿物进行分析，结果列于表4。铂矿物主要为砷铂矿、碲铂矿及铋碲铂钯矿；钯矿物主要为自然钯、碲钯矿、铋钯矿、铋碲钯矿和碲铋钯矿。由表4可知，铂钯矿物约8%为自然钯等合金、约31%为砷化物、约61%为铋碲化物。自然钯成分较纯；砷铂矿约含Pt 57%，少量含有约3%的Fe；碲铂矿含Pt 18.67%、Pd 3.43%，铋碲铂钯矿平均含Pt18.02%、Pd 11.44%。自然钯成分较纯，可见少量的Fe；碲钯矿平均含Pd 47.23%，铋钯矿平均含Pd 23.29%，铋碲钯矿平均含Pd 29.44%。

表4 铂钯矿物种类分析Tab.4 Analysis of types of the platinum-palladium minerals

2.3 银矿物种类

对沉砂中银矿物进行分析，发现银多以碲银矿的矿物形式赋存，少量铋碲银矿、碲银矿以类质同相分散于银金矿中。由表5可知，碲银矿平均含Ag 59.87%，铋碲银矿平均含Ag 55.93%、Te 36.17%、Bi 7.90%。

表5 银矿物种类分析Tab.5 Analysis of types of the silver minerals

3 贵金属矿物粒度分布

采用MLA分别对金矿物、铂钯矿物和银矿物的粒度分布进行了分析，结果列于表6。由表6可知，独立的金矿物粒度分布不均，大于20 μm的中粗颗粒很少，小于20 μm的中细及微细颗粒占绝大多数。金矿物嵌布粒度小于5 μm的占比为42.41%，5~10 μm的占比为7.03%，大于10 μm的占比为50.56%。独立的铂钯矿物粒度细小，嵌布粒度小于5 μm的占比为45.60%，5~10 μm的占比为14.86%，大于10 μm的占比为39.54%。银矿物粒度细小，嵌布粒度小于2 μm的占比为16.18%，2 ~10 μm的占比为41.18%，大于10 μm的占比为42.64%。

表6 金、铂钯、银的矿物粒度分布Tab.6 Particle size distribution of the gold, platinum-palladium and silver minerals

4 贵金属矿物的赋存状态

4.1 金矿物赋存状态

采用光学显微镜、扫描电镜、MLA等仪器，通过线段法统计金与载体矿物的赋存状态，结果列于表7。由表7可知，已单体解离金矿物分布率约49%，包裹于镍铜硫化物中或与之连生的金矿物分布率约19%，包裹于铁硫化物中的金矿物分布率约22%；包裹于磁铁矿和脉石中的金矿物分布率约10%。

表7 金矿物与载体矿物的赋存状态Tab.7 Occurrence state of the gold minerals and carrier minerals

4.2 铂钯矿物赋存状态

统计了铂钯矿物与载体矿物的赋存状态，结果列于表8。由表8可知，已单体解离的铂钯矿物分布率约31%，包裹于镍铜硫化物中或与之连生的铂钯矿物分布率约29%；包裹于铁硫化物中的铂钯矿物分布率约23%；包裹于磁铁矿、褐铁矿和脉石中的铂钯矿物分布率约17%。

表8 铂钯矿物与载体矿物的赋存状态Tab.8 Occurrence state of the platinum-palladium minerals and carrier minerals

4.3 银矿物的赋存状态

银矿物与载体矿物的赋存状态如表9所列。独立银矿物大多分布于金属硫化物中，且多为包裹银，裂隙银很少。由表9可知，独立银矿物在镍、铜硫化物中分布率约46%，在铁硫化物(磁黄铁矿、黄铁矿)中分布率约52%。

表9 银矿物与载体矿物的赋存状态Tab.9 Occurrence state of the silver minerals and carrier minerals

5 结论

1) 该硫化镍铜矿磨矿沉砂主要由24.56%的金属硫化物、5.65%的铁氧化物和70.10%的脉石矿物组成，主要回收金属为镍和铜，伴生钴、金、银、铂、钯均可综合回收。

2) 沉砂中独立的金矿物主要为自然金、银金矿，微量金镍合金；独立的铂钯矿物合金相8.36%，砷化物30.86%，铋碲化物60.78%；银矿物主要为碲银矿。

3) 独立的金和铂钯矿物分别约49%和31%单体解离，其它则多被硫化物包裹或与之连生。单体解离的金和铂钯矿物可利用比重差通过重选技术提前富集回收，包裹体或连生体可随硫化物回收利用。

4) 金及铂钯矿物被氧化物、脉石包裹或与之连生的占有率分别约有10%、8%，且金及铂钯矿物小于20 μm的中细及微细颗粒占比较大，磨矿过程中难以单体解离或裸露，不易回收。

5) 银矿物大多呈包裹体分布于金属硫化物中，虽然粒度细小，但可随硫化物回收利用。