Руды металлов платиновой группы

О компании

Группа компаний KENEX была основана в 1981 году и является производственным подразделением по выпуску цемента, строительных материалов и моечного оборудования, назначенным Министерством машиностроения Китайской Народной Республики и Департаментом машиностроения и электронной промышленности провинции Хэнань.

Получить последнюю цену? Мы ответим как можно скорее (в течение 12 часов)

Руды металлов платиновой группы

7.5.1 Полезные ископаемые и классификация руд платиноидов

С химической точки зрения шесть основных элементов платиновой группы (PGE) — рутений, родий, палладий, осмий, иридий и платина — относятся к переходным металлам VII группы, к которым также относятся железо, никель и кобальт. Эти элементы, наряду с золотом и серебром, издавна считаются “драгоценными металлами”. На самом деле это вводит в заблуждение, поскольку минералогия и геохимия серебра и золота не соотносятся с минералогией и геохимией элементов группы платины.

Кроме того, в литературе используются два термина: PGE и минералы платиновой группы (PGM). С точки зрения флотации термин PGM является более распространенным. Поэтому в данном тексте будет использоваться термин PGM.

Химическое сходство шести элементов группы платины (PGE) с железом, никелем и кобальтом объясняет то, что в результате геологических процессов они имеют тенденцию к совместной концентрации. Это имеет большое значение не только для образования руд платиноидов (PGM), но и для их обогащения.

Существует более 100 различных минералов платиновой группы. Некоторые из наиболее распространённых минералов платиновой группы приведены в таблице 7.11. Стехиометрия большинства перечисленных минералов платиновой группы известна, однако, поскольку эти минералы подвержены широкому спектру элементарных замещений, как указано в таблице 7.11, практически отсутствует соответствие между идеальной формулой отдельных минералов и составом данных минералов, добываемых в различных местах.

Таблица 7.11. Список минералы платиновой группы и их композиции (Срджан М. Булатович, 2010)

PGM	Идеальная формула	Другие присутствующие элементы
Андюайт	RuAs₂	(RuOslr)As
Арсенопалладинит	Pd₈As₂₅Sb₀₅	(PdCu)AsSb
Афинянин	(PdHg)₃As	(PdHgAuCu)AsSb
Атокит	PdSn	(PdPt)Sn
Боровскит	Pd₈SbTe₄	(PdPtNFe)SbBiTe
Браггит	(PtPd)S	(PINiPd)S
Куперит	PtS	(PtNiPd)S
Даоманит	PtCuAsS₂	(PICuAs)S
Эрлихаманит	OsS₂	(OsRhIrPdRu)S
Фрудит	PdBi₂	(PdPt)Bi
Генкинит	(PtPd)₄Sb₃	(PtPdRhNiCu)SbAsBi
Геверсит	PISb₂	Pt(SbBi)
Гуанлинит	Pd₃As	(Pd)As
Холлингвортит	RhAsS	(RhPdPtLr)AsS
Хонгшиит	Pt(Cu)	(Pt)Cu
Ирарсайт	IrAsS	(IrRuRhPt)AsS
Иридий	Ир	(IrPtFeOsRhPdNi)
Изоферроплатина	Pt₃Fe	(PtFeCuNi)
Котульскит	PtTe	(PdPt)(TeBiSb)
Маякит	PtNiAs	(PdNiAs)
Моншейт	PtTe₃	PtPd(TeBi)
Niglite	PtSn	(PtBiSb)Sn
Омейит	OsAs₂	(OsRuFeNilrCo)As
Осмий	Os	(OsIrRuPt)
Паларстанид	Pd₈(SnAs)₃	(PdPtAuCu)(AsSnSb)
Палладий	Pd	PdHg
Платиниридий	(IrPt)	(IrPtFeOsCuNi)
Родий	Rh	RhPt
Рутений	Ру	RulrRhOsPdFe
Рутеносмиридиум	(IrOsRu)	(IrRuOsPtRhFeNiPd)
PGM	Идеальная формула	Другие присутствующие элементы
Сперилайт	PtAs₂	(Pt)(AsSb)
Темагамит	PdHgTe₃	(PdHg)(TeBi)
Высоцкие	PdS	(PdFePt)
Синчжунгит	(IrCuRh)S	(IrCuRhFePbPtOs)S
Звягинцевцы	Pd₃Pb	(PdPtFeNiCu)Pb

Руды металлов платиновой группы

7.5.1 Полезные ископаемые и классификация руд платиноидов

Таблица 7.11. Перечень минералов платиновой группы и их химический состав (Срджан М. Булатович, 2010)

В целом, металлы группы платиноидов (PGM) представляют собой концентраты в земной коре, образующиеся двумя различными способами: (1) в результате выщелачивания богатой металлами лавы (мантии), отложившейся в земной коре, что известно как химическое выветривание, особенно в жарком климате, где происходит выщелачивание кремнезема и магнезии. В результате остается остаток, обогащенный железом и никелем, который содержит элементы группы платиноидов; (2) при плавлении части мантии может образовываться ультрамафическая или базальтовая лава, которая затем под давлением внутри Земли выдавливается вверх, проникая в земную кору или вытекая на поверхность в виде лавовых потоков. Эта магма не особенно богата никелем или металлами группы платины; однако, благодаря своей сидерофильной природе, металлы группы VⅢ также являются халькофильными по своей природе, то есть они предпочитают образовывать связи с серой, а не с кислородом.

Эти сульфидные месторождения позволяют обогатить эти металлы в 100–1000 раз (г/т) и образуют месторождения платиноидов вместе с драгоценными металлами, никелем и медью. Практически всегда месторождения платиноидов содержат никелевые минералы.

Месторождения ПГМ можно разделить на следующие две группы: (1) месторождения с преобладанием ПГМ и (2) месторождения с преобладанием никеля и меди.

В зависимости от технологических характеристик месторождений с преобладанием платиноидов их можно разделить на следующие три группы: (1) месторождения моренского типа, (2) гидротермальные месторождения и (3) россыпи.

7.5.2 Извлечение минералов платиновой группы

Вопрос извлечения минералов платиноидов (PGM) практически не освещается в опубликованной литературе. Это связано, главным образом, с тем, что деятельность крупнейших производителей платиноидов окутана тайной, в связи с чем ни коммерческие технологии, ни научные исследования по извлечению платиноидов не доступны общественности. С точки зрения переработки руды, содержащие ПГМ, можно разделить на три общие группы: руды, поддающиеся гравитационной предварительной обогатительной обработке; руды, поддающиеся флотации; и руды, которые можно обрабатывать только гидрометаллургическим способом.

7.5.2.1 Руды, пригодные для гравитационной предварительной обогатительной обработки

Наиболее важными особенностями этих руд являются: (1) ценные компоненты представлены минералами с высокой плотностью, (2) в них отсутствуют промежуточные фракции и (3) гранулометрический состав находится в диапазоне, позволяющем успешно применять гравитационные методы. К типам руд, при переработке которых применяется гравитационная предварительная обогатительная обработка, относятся месторождения аляскинского типа, алювиальные и фоссильные россыпи. В месторождениях аляскинского типа основными минералами ПГМ являются сплавы Pt-Fe, изоферроплатина (Pt₂Fe) и платиридий (Ir,Pt). Существует несколько действующих предприятий, перерабатывающих эти руды, в основном в сельских горных районах (СССР). Аллювиальные месторождения разрабатывались в начале XX века. ПГМ в этих месторождениях встречаются в виде сплавов, обычно в виде платинобогатых свободных зерен и самородков. Рудные месторождения ПГМ на Аляске содержат магнетит, который удаляется перед гравитационной предварительной обогатительной обработкой. Ископаемые россыпные месторождения представляют собой, по сути, золотоносные конгломераты, содержащие небольшие количества ПГМ наряду с золотом, ураном и другими тяжёлыми минералами. Некоторые из ископаемых россыпных месторождений содержат около 22 видов ПГМ, включая сплавы Ir-Os-Ru, сперрилит и изоферроплатину.

7.5.2.2 Руды, пригодные для флотации

Исходя из технологических характеристик флотационной переработки, эти руды можно разделить на следующие основные группы:

(1) Месторождения, в которых преобладают сульфиды платиноидов. В этих месторождениях металлы группы платины (PGM) обычно ассоциируются с сульфидами цветных металлов, образуя границы зерен между сульфидами и силикатами. В некоторых случаях металлы группы платины могут находиться в твердом растворе с сульфидами. Из этих месторождений ПГМ извлекаются в виде смешанного концентрата Cu/Ni/Co/ПГМ, который в дальнейшем перерабатывается с использованием пирометаллургических технологий. Во многих случаях эти типы руд содержат всплывающие непрозрачные пустотные минералы, в том числе тальк, хлориты и т. д.

(2) Месторождения, в которых доминирует компания PGE. Фактически это термин, обозначающий пластовые месторождения, содержащие редкие сульфиды и концентрацию ПГМ в диапазоне от 5 г/т до 30 г/т. Эти месторождения характеризуются разнообразием различных пустых пород и высоким содержанием сульфидных минералов ПГМ, таких как кооперат (PIS), браггит [(PtPd)S] и высоцкит (PdS). Следует отметить, что эти минералы встречаются редко и вообще отсутствуют в большинстве медно-никелевых сульфидных месторождений, содержащих ПГМ.

7.5.2.3 Медно-никелевые и сульфидно-никелевые месторождения с платиноидами в качестве побочного продукта

До открытия месторождения ПГМ «Моренский риф» основными источниками добычи ПГМ были медно-никелевые месторождения в провинции Онтарио (Канада) и в Норильске (СССР). Однако около 40% мирового объема добычи ПГМ приходится на различные медно-никелевые месторождения. Крупнейшие месторождения этой группы рассматриваются в следующих разделах.

(1) Район Садбери в провинции Онтарио, Канада. Минералогическое исследование этих руд выявило наличие различных минералов платиноидов и их ассоциаций. Миченерит (PdBiTe) и сперрилит (PtAs₂) являются наиболее распространёнными минералами платины и палладия на многих месторождениях в регионе Садбери. Другими минералами, представляющими экономическую ценность и обнаруженными в этих месторождениях, являются мончейт (PtTe₃), фродит (PdBi₂), иншвайт (PtBi₂), ирарсит (IrAsS), нигглиит (PISn) и мертиеит (PdSb₃). Большинство этих минералов высвобождается в виде частиц относительно крупного размера (40–200 мкм).

(2) Рудник «Норильск-Талнах» в России. В данном районе металлы платиновой группы (PGM) встречаются в: 1) рассеянных сульфидах, преимущественно в пирротине, халькопирите и пентландите. Преобладающими платиновыми минералами являются сплавы Pt-Fe, куперит (PIS) и сперрилит (PtAs₂); 2) массивных сульфидных рудах, где преобладающими ПГМ являются сплавы Pt-Fe, рустенбургит (Pt₃Sn) и сперрилит (PtAs₂), встречающиеся в виде мелких включений в халькопирите и пирротине; и, наконец; 3) рассеянные жилы и брекчиевые руды, которые могут состоять преимущественно из халькопирита или пирротина. ПГМ в этих рудах присутствуют в виде сульфидов Pt-(куперита) и Pd-(высоцкита).

(3) Полуостров Печенга-Кала (СССР). Рудные месторождения этого региона представляют собой толеитовые интрузии, содержащие сульфиды меди и никеля с относительно низким содержанием платиноидов. В этих рудах большая часть палладия связана с пентландитом, тогда как платина и родий в основном связаны с пирротином. На данный момент в этих рудах обнаружены только сперрилит и сплавы платины с железом.

7.5.2.4 Месторождения хрома с содержанием платиноидов

Существует ряд месторождений этого типа, имеющих различное происхождение. Наиболее перспективные месторождения хромитов, содержащих платиноиды, характеризуются следующим образом:

(1) Подиформные месторождения хромита встречаются в ультрамафических телах, относящихся к альпийскому типу, и расположены в Тибете и на северо-западе Китая.

(2) Стратиформные месторождения хромита встречаются в различных слоистых интрузиях, таких как Бушвельд (Южная Африка) и Грейт-Дайк (Зимбабве). Наиболее известным хромитовым месторождением, на котором работает ряд предприятий, является комплекс UG2, расположенный под рифом Моренский. Его толщина колеблется от 15 см до 255 см, а падение составляет 5°–70° в направлении центра Бушвельдского комплекса. С минералогической точки зрения он состоит в основном из хромита (60%-90%) или топироксена (5%-25%) и плагиоклаза (5%-15%) с лишь следовыми количествами сульфидов цветных металлов.

ПГМ обычно тесно связаны с сульфидами, такими как лаурит (RuS₂), кооперат (PtS), браггит [(PtPd)S], сплавы Pt-Fe, сперрилит (PtAs₂) и высоцкит (PdS).

Средние результаты химического анализа металлов группы платиноидов (PGM) из различных районов приведены в таблице 7.12.

Таблица 7.12. Средние результаты химического анализа металлов группы платины (PGM) из различных участков месторождений UG2

Площадь	Группа	Аналитические данные, г/т
Площадь	Группа	Pt	Pd	Rh	Ру	Ир	Au	Всего
Марикома	A1	1.58	1.29	0.49	0.72	<1,0	<0,2	4.08
Марикома	A2	3.09	0.77	0.51	0.90	<0,5	<0,2	5.27
британцы	A3	2.91	0.99	0.28	1.17	<1,0	0.06	5.41
британцы	A4	2.85	1.34	0.49	1.06	<0,5	<0,03	5.77
Хекфонтейн	A5	2.55	0.23	0.40	0.86	<0,5	<0,1	4.04
Юго-западный регион	一	2.61	1.87	0.49	0.99	0.05	0.17	6.18
Бушвельдский комплекс	A	2.67	1.53	0.51	0.93	<0,5	0.03	5.68
Бушвельдский комплекс	B	3.04	2.50	0.56	1.00	<0,5	0.07	7.17
Моандагчук	C	4.33	3.92	0.95	1.22	0.16	0.07	10.65
Моандагчук	D	5.25	3.53	0.73	1.40	<0,1	<0,1	10.91
Северо-восточный регион	E	3.14	3.09	0.81	0.97	0.45	0.09	8.55
Бушвельдский комплекс	F	4.31	2.43	0.91	1.51	0.09	0.02	9.30

7.5.3 Флотация руд, содержащих платиноиды

Опубликованных данных по флотации руд, содержащих ПГМ, крайне мало. Работы по разработке методов обогащения руд ПГМ проводились самими горнодобывающими компаниями и несколькими научно-исследовательскими организациями, тесно связанными с горнодобывающими компаниями, добывающими ПГМ. Многие действующие предприятия, перерабатывающие руды ПГМ, используют традиционные методы флотации, и на ряде таких предприятий металлургические показатели остаются ниже оптимальных.

Каждый тип руды требует применения различных технологических схем и схем использования реагентов, что определяется минеральным составом руды и геологическими условиями, а также типом минералов-носителей ПГМ. В следующих разделах рассматриваются флотационные свойства различных типов руд и методы их переработки.

7.5.3.1 Флотационные свойства металлов группы платины из месторождений с преобладанием сульфидов

Большинство действующих в настоящее время коммерческих предприятий по переработке ПГМ из месторождений с преобладанием сульфидных руд расположено в Южной Африке (Моренский Риф), на рудниках Стилвотер (Монтана, США) и в Лак-де-Иль (Онтарио, Канада). С точки зрения переработки большинство этих типов руд содержат гидрофобные пустые минералы, в том числе тальк, что отрицательно сказывается на коэффициентах извлечения ПГМ. Другим важным фактором, влияющим на коэффициент извлечения ПГМ при флотации, является наличие различных сульфидных минералов, в том числе пирротина, пентландита, халькопирита, виоларита и пирита, причем ПГМ ассоциированы со всеми этими сульфидами. Кроме того, на некоторых действующих предприятиях часть ПГМ представлена браггитом, высоцкитом, моншеитом и сплавами Пт-Fe.

В целом, флотационные свойства металлов группы платины (PGM) из месторождений с преобладанием сульфидов в значительной степени зависят от соотношения отдельных сульфидных минералов, входящих в состав руды, а также от характера и наличия гидрофобных пустых минералов в руде.

Каждый из сульфидных минералов, являющихся носителями ПГМ (т. е. пирротин, пирит, пентландит и т. д.), демонстрирует различные флотационные свойства при определенных условиях флотации. Селективность между сульфидными минералами и пустой породой в принципе относительно низкая, и в большинстве случаев необходимо использовать гидрофобный депрессант пустой породы.

Поведение отдельных сульфидных минералов, входящих в состав руд с преобладанием сульфидов платиноидов, при флотации можно охарактеризовать следующим образом:

Пирротин является минералом, относительно медленно всплывающим при флотации, особенно моноклинный пирротин, который обычно присутствует в этих типах руд. Плавучесть пирротина также снижается при использовании определённых гидрофобных минеральных депрессантов, таких как гуаровая камедь и декстрины. Флотация пирротина может улучшиться при небольшом добавлении сульфата меди (CuSO₄).
Халкопирит и пентландит Хорошо флотуется с использованием ксантатного собирателя, и при определенных технологических режимах коэффициент извлечения может превышать 90%.
Виоларит является минералом с наименьшей плавучестью среди всех сульфидов и приводит к значительным потерям платиноидов в хвостах флотации на ряде предприятий.

На рис. 7.11 показана скорость флотации различных сульфидов. В этих экспериментах в качестве первичного собирателя использовался ксантат, а в качестве вторичного — дитиофосфат.

Одной из основных проблем, связанных с обогащением платиноидов из сульфидных месторождений, является наличие гидрофобных пустых пород, таких как тальк, хлориты, карбонаты и алюмосиликаты. Содержание совокупных ПГМ в концентратах, производимых на большинстве предприятий Моренского рифа (ЮАР), колеблется от 80 г/т до 150 г/т, при этом основную часть примесей составляют силикаты, алюмосиликаты и тальк (т. е. до 60%). В качестве основных гидрофобных депрессантов пустой породы используются карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) и различные модификации гуаровой камеди.

В последние годы была разработана новая линейка гидрофобных депрессантов пустой породы на основе смеси гуаровой камеди и низкомолекулярных полиакрилатов, модифицированных органической кислотой, которые демонстрируют чрезвычайно высокую эффективность. При использовании этих депрессантов содержание платиноидов в концентрате может быть повышено со 100 г/т до 400 г/т без каких-либо потерь в извлечении.

7.5.3.2 Испытания реагентов при флотации руд с преобладанием сульфидов платиноидов

В целом о флотации руд платиноидов (PGM) имеется очень мало опубликованной информации. Большинство предприятий, перерабатывающих руды с преобладанием сульфидов ПГМ, используют схожие схемы применения реагентов, возможно, с разным выбором гидрофобных депрессантов пустой породы. На большинстве таких предприятий в качестве основного активатора сульфидов используется CuSO₄. В течение последних 10 лет проводились обширные исследования, направленные на поиск более эффективных депрессантов пустой породы.

Основным активатором сульфидов, используемым на большинстве действующих предприятий, являются небольшие добавки CuSO₄, которые обычно вводятся на этапах вторичного измельчения и флотации с использованием поглотителя. Хотя CuSO₄ повышает извлечение ПГМ, он также может снижать содержание ПГМ в концентрате, поскольку избыток CuSO₄ приводит к активации пустых пород. На рис. 7.12 показано влияние концентрации CuSO₄ на зависимость между содержанием и извлечением ПГМ из руды завода «Моренский Риф А». В этих экспериментах в качестве основного депрессанта пустой породы использовалась карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ).

Общее содержание платиноидов, г/т¹
Рис. 7.12 Влияние концентрации CuSO₄ на зависимость между содержанием и извлечением платиноидов

В последние годы был изучен ряд альтернативных активаторов. Было установлено, что органические кислоты, а также смесь органической кислоты и тиомочевины могут заменить CuSO₄, обеспечивая значительное повышение извлечения ПГМ и селективности. Результаты, полученные при использовании различных активаторов на руде Моренского, сравниваются в таблице 7.13. Наивысшие показатели содержания в концентрате и извлечения ПГМ были достигнуты при использовании смеси щавелевой кислоты и тиомочевины. Использование CuSO₄ в качестве активатора изучалось с учетом момента добавления и типа применяемого депрессанта. Был сделан вывод, что момент добавления реагента играет важную роль в извлечении ПГМ.

Таблица 7.13. Влияние различных активаторов на флотацию и обогащение металлов группы платины (PGM)

Активатор	Продукт	Вес/%	Анализы/г · т¹			Распределение/%
Активатор	Продукт	Вес/%	Pt	Pd	Au	Pt	Pd	Au
CuSO₄ = 220 г/т	Концентрат чистящего средства PGM	1.67	120	61.8	8.26	70.0	67.0	60.0
	Концентрат первичного обогащения PGM	6.90	35.5	18.2	2.20	85.3	81.4	66.3
	Хвостовая часть грубого отбойника PGM	93.10	0.45	0.31	0.08	14.7	18.6	33.7
	Корм (кале)	100.00	2.87	1.54	0.23	100.0	100.0	100.0
Щавелевая кислота/ДЕТА (соотношение 80:20) = 350 г/т	Концентрат чистящего средства PGM	1.10	198	101	13.2	74.2	70.5	60.6
	Концентрат первичного обогащения PGM	5.70	44.4	23.8	2.77	88.5	88.4	67.8
	Хвостовая часть грубого отбойника PGM	94.3	0.35	0.19	0.08	11.5	11.6	32.2
	Корм (кале)	100.00	2.87	1.54	0.23	100.0	100.0	100.0
Щавелевая кислота/тиомочевина (соотношение 60:40) = 350 г/т	Концентрат чистящего средства PGM	0.87	250	132	19.9	75.0	74.0	63.0
	Концентрат первичного обогащения PGM	4.02	66.6	35.9	3.78	92.3	93.3	69.1
	Хвостовая часть грубого отбойника PGM	95.98	0.23	0.11	0.07	7.7	6.7	30.9
	Корм (кале)	100.00	2.90	1.55	0.22	100.0	100.0	100.0

В качестве первичного собирателя при флотации платиноидов используется ксантат. В качестве вторичных собирателей на некоторых действующих предприятиях применяются дитиофосфаты и меркаптаны. Тип ксантата оказывает значительное влияние на коэффициент извлечения платиноидов. Исследования, проведенные Бюро горных работ США на комплексе Стилвотер, показали, что тип ксантата оказывает значительное влияние на извлечение ПГМ (табл. 7.14). Наивысший выход ПГМ был достигнут при использовании амил- и изобутилксантатов натрия. Использование одного только меркаптанового коллектора давало низкий выход ПГМ. Однако при совместном применении ксантата с меркаптаном удалось добиться существенного повышения выхода ПГМ.

Таблица 7.14. Влияние типа ксантата на выход платиноидов из руды Стиллвотер (США)

Виды ксантатов	Концентрат				Хвост
	Аналитические данные, г/т		Распределение/%		Аналитические данные, г/т		Распределение/%
	Pt	Pd	Pt	Pd	Pt	Pd	Pt	Pd
К-амилксантат	34.1	89.9	64	54	1.24	4.96	36	46
На-амилксантат	34.2	80.6	83	63	0.62	3.72	17	37
Натрий-изобутилксантат	31.0	77.5	81	65	0.61	3.70	19	35
Меркаптан	55.8	114.7	53	35	1.55	6.51	47	65
Натрий-изобутилксантат + меркаптан	31.0	83.7	90	80	一	一	10	20

В ходе недавних исследований была разработана новая линейка коллекторов для металлов группы платины (PGM), известная как серия PM. Эти коллекторы представляют собой модифицированную эфиром смесь ксантата и меркаптана. Продукт реакции представляет собой маслянистую жидкость зеленоватого цвета. Результаты, полученные с использованием коллекторов серии PM, приведены в таблице 7.15. Высокий выход ПГМ был получен при использовании комбинации амилксантата натрия и коллектора PM301. Коллектор PM306 оказался наиболее селективным из коллекторов серии PM300.

Таблица 7.15. Влияние коллекторов серии PM на PGM восстановление руды A после операции «Моренский»

Коллектор		Концентрат чистящего средства PGM				Концентрат первичного обогащения PGM
		Аналитические данные, г/т		Распределение/%		Аналитические данные, г/т		Распределение/%
		Pt	Pd	Pt	Pd	Pt	Pd	Pt	Pd
На-изобутил	ксантат+R3477	110	60.5	71	65	36.2	17.8	84.3	82.2
На-изобутил	ксантат+PM301	160	98.5	82.3	80.6	65.2	36.1	94.4	94
На-изобутил	ксантат+PM305	180	100.3	76.6	74	45.3	24.1	87.4	86.8
На-изобутил	ксантат+PM306	244	128	73.3	71.8	67.2	37.7	86.6	84.3
На-изобутил	ксантат+PM308	120.5	62.3	73.1	70.0	37.2	19.6	85.5	84.0

Выбор депрессанта для подавления гидрофобной пустой породы зависит от типа пустой породы, присутствующей в руде. При переработке руд, содержащих тальк, в качестве депрессанта пустой породы обычно используется карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), а на некоторых предприятиях — гуаровая камедь в сочетании с КМЦ. Типичными примерами талькосодержащих руд являются руды комплекса Стиллвотер (США) и Лак-де-Иль (Канада). На обоих предприятиях для подавления талька используется КМЦ. На предприятии «Стиллвотер» дозировки КМЦ относительно высоки (т. е. до 600 г/т), и вещество добавляется в шаровую мельницу, а также в грубые и чистые отсеки для извлечения платиноидов.

Лабораторные и пилотные исследования руды из Стиллвотера показали, что молекулярная масса CMC влияет как на содержание ПГМ, так и на их извлечение. На рис. 7.13 показано влияние молекулярной массы CMC на зависимость между содержанием ПГМ и коэффициентом извлечения. Наилучшие результаты были получены при использовании CMC со средней молекулярной массой 300000, что соответствует вязкости свыше 3000 сП.

Исследования, проведенные учеными Кейптаунского университета (Южная Африка), показали, что момент добавления CMC оказывает существенное влияние на содержание сульфидов (носителей ПГМ) и их извлечение. Следует отметить, что на нескольких действующих фабриках Моренского рифа и Стилвотерского комплекса, по которым имеются данные о металлургических показателях, общий коэффициент извлечения ПГМ колеблется от 82% до 85% ПГМ. Содержание в концентрате на Моренских рудниках колеблется от 80 г/т до примерно 120 г/т (заводы А и В). Большую часть примесей составляют силикаты и тальк.

7.5.3.3 Практика использования реагентов при флотации медно-никелевых и никелевых руд с получением платиноидов в качестве побочного продукта

При флотации медно-никелевых и никелевых руд основное внимание обычно уделяется извлечению медно-никелевых элементов и никеля, а также содержанию в концентрате; при этом большая часть исследований, посвященных этим рудам, была направлена на повышение извлечения медно-никелевых элементов и улучшение разделения пентландита и пирротина, тогда как вопросам повышения извлечения платиноидов уделялось мало внимания или не уделялось вовсе. На предприятиях в регионе Садбери (Канада) ПГМ извлекаются в качестве побочных продуктов при производстве медно-никелевых концентратов. Идеализированная технологическая схема извлечения ПГМ компании Inco Metal (Садбери, Канада) представлена на рис. 7.14.

Лабораторные исследования руд компании «Фалконбридж», также добываемых в регионе Садбери, показали, что извлечение ПГМ можно повысить за счет использования вторичного собирателя. На рис. 7.15 показано влияние концентрации вторичного собирателя на извлечение ПГМ из мелового концентрата меди и никеля. Наивысшие показатели извлечения ПГМ были достигнуты при использовании изобутилдитиофосфата в качестве вторичного собирателя.

Данные по обогатительной фабрике рудника «Коппер-Клифф» показали, что в медно-никелевом концентрате было извлечено около 85% платины, большая часть которой приходилась на никелевый концентрат. Результаты металлургической обработки на фабрике приведены в таблице 7.16. Аналогичные результаты были получены и на других предприятиях компании «Inco».

Таблица 7.16. Извлечение платины на заводе «Коппер-Клифф»

Продукт	Вес/%	Анализы/% (г -т¹)			Распределение/%
Продукт	Вес/%	Cu	Ni	Pt	Cu	Ni	Pt
Медный концентрат	13.0	29.2	0.91	1.80	83.0	3.0	17.0
Никелевый концентрат	29.0	2.28	12.8	3.04	14.0	85.0	65.0
Резьба	58.0	0.93	0.22	0.41	3.0	12.0	18.0
Корм	100.00	4.58	4.42	1.39	100.0	100.0	100.0

В Норильском крае были проведены исследовательские работы по рассеянной медно-никелевой руде с содержанием платиноидов в Октябрьском месторождении. Данная руда содержит платиноиды высокого качества, большую часть которых составляет палладий. Результаты, полученные при использовании различных собирателей, приведены в таблице 7.17. Повышение общего выхода ПГМ было достигнуто при использовании ксантата в качестве первичного собирателя и дитиофосфата — в качестве вторичного. Незначительное улучшение металлургических показателей было достигнуто при использовании меркаптана в качестве вторичного собирателя.

Таблица 7.17. Влияние вторичных коллекторов о PGM из сайтНорильск (Россия) — месторождение медно-никелево-платиноидно-грунтовых руд руда

Продукт	Вес/%	Анализы/% (г -т¹)				Распределение/%
Продукт	Вес/%	Cu	Ni	Pt	Pd	Cu	Ni	Pt	Pd
Концентрат CuCl	10.25	29.6	0.8	6.5	55.0	92.0	9.1	13.9	32.2
Концентрат Ni/PGM	5.58	2.0	12.8	55.0	188	3.4	79.4	75.0	60.0
Сыпучий концентрат	15.83	19.88	5.03	26.95	101.9	95.4	88.5	88.9	92.2
Хвост с объемным флотом	84.17	0.18	0.12	0.63	1.62	4.6	11.5	11.1	7.8
Head(cale)	100.00	3.3	0.9	4.8	17.5	100.0	100.0	100.0	100.0
Концентрат CuCl	10.60	30.3	0.7	5.8	49.5	94.5	9.2	12.9	30.7
Концентрат Ni/PGM	6.45	1.32	11.41	58.98	180.9	2.5	80.0	80.1	68.0
Сыпучий концентрат	17.05	19.34	4.81	25.92	98.97	97.0	89.2	93.0	98.7
Хвост с объемным флотом	82.95	0.13	0.12	0.40	0.27	3.0	10.8	7.0	1.3
Head(cale)	100.00	3.4	0.92	4.75	17.1	100.0	100.0	100.0	100.0
Концентрат CuCl	11.49	27.5	1.2	6.1	52.0	90.3	15.1	14.9	35.4
Концентрат Ni/PGM	6.29	1.16	9.83	52.4	165.5	2.1	68.0	70.1	60.2
Сыпучий концентрат	17.78	18.19	4.26	22.47	93.05	92.4	83.1	85.0	95.6
Хвост с объемным флотом	82.22	0.31	0.18	0.86	0.92	7.6	16.9	15.0	4.4
Head(cale)	100.00	3.5	0.91	4.7	17.3	100.0	100.0	100.0	100.0

7.5.3.4 Практика использования реагентов при флотации платиноидов из хромосодержащих руд

К основным проблемам, связанным с переработкой руд с высоким содержанием хрома, относятся следующие:

(1) Высокое содержание хрома в концентратах платиноидов отрицательно сказывается на процессах пиро- и гидрометаллургической переработки.

(2) Основными носителями ПГМ являются различные минералы и сплавы, при этом флотационные свойства минералов и сплавов, содержащих ПГМ, недостаточно хорошо изучены. В этих рудах содержание сульфидов, являющихся носителями ПГМ, крайне мало или отсутствует вовсе.

В последние годы проводились обширные исследования этих типов руд с целью поиска более эффективного коллектора платиноидов и депрессанта хрома. Исследовательская работа велась на руде UG2 с высоким содержанием хрома. Результаты детального химического анализа руды с высоким содержанием хрома, использованной в данном исследовании, приведены в таблице 7.18.

Элемент	Платинум	Палладий	Никель	Сера	Медь	Хром	Железо	Золото
Элемент	Pt	Pd	w(Ni)	w(S)	w(Cu)	w(Cr)	w(Fe)	Au
Анализы	2,06 г/т	1,29 г/т	0.10	0.04	0.011	20.0	18.5	<0,02 г/т

В составе этой руды содержатся различные минералы платиноидов (сперрилит) и их сплавы. Основными проблемами, выявленными при переработке данного типа руды, были:

(1) низкое содержание концентрата;

(2) низкая производительность флотации металлов группы платины;

(3) завышение содержания хрома в концентрате платиноидов;

(4) высокий расход коллектора.

Причиной высокого расхода коллекторов было наличие небольших, но значимых количеств глинистых шламов. Высокий расход коллекторов стал основной причиной попадания чрезмерного количества хрома в концентрат платиноидов (преимущественно в виде мелких фракций).

В ходе исследований были тщательно изучены различные типы вторичных коллекторов. На рис. 7.16 показано влияние вторичных коллекторов на зависимость между содержанием ПГМ и коэффициентом извлечения. Наибольший коэффициент извлечения ПГМ был достигнут при использовании коллектора PM443, представляющего собой ксантат, модифицированный амином и эфиром. Среди оцениваемых депрессантов хрома были модифицированные смеси органических кислот, депрессанты RQ и смесь низкомолекулярной полиакриловой кислоты с пирофосфатом. Влияние различных депрессантов хрома на содержание хрома в концентрате ПГМ показано на рис. 7.17.

Благодаря применению депрессантов серии KM, представляющих собой смеси органических кислот и низкомолекулярных акриловых кислот, удалось добиться значительного снижения поглощения хрома. Таким образом, становится возможным подавлять поглощение хрома в процессе флотации платиноидов и одновременно снижать расход коллектора. Взаимосвязь между уровнем коллектора и уровнем депрессанта KM3 показана в таблице 7.19. Данные, приведенные в этой таблице, демонстрируют, что общее потребление коллектора можно снизить на 50% за счет использования депрессанта для шлама/хрома KM3. В то же время содержание хрома в концентрате ПГМ снизилось с 3,8% до 0,9% Cr. Очевидно, что высокий расход сборщика является причиной высокого содержания хрома в очищенном концентрате.

Таблица 7.19. Влияние депрессанта KM3 на расход коллектора duкольцоФлотация платиноидов из Руда с высоким содержанием хрома UG2

Реагент/г · r¹		Концентрат чистящего средства PGM						Концентрат первичного обогащения PGM
Реагент/г · r¹		Анализы/% (г -т¹)			Распределение/%			Анализы/% (г -т¹)			Распределение/%
Коллектор	Депрессант	Pt	Pd	Cr	Pt	Pd	Cr	Pt	Pd	Cr	Pt	Pd	Cr
330	0	80.1	54.3	3.8	57	61	0.4	21.0	13.0	7.3	82	80	4.1
330	200	90	60.9	2.5	60	64	0.2	28.2	17.4	6.0	84	82	2.6
200	200	110	71	2.2	70	71	0.2	33.2	20.5	4.2	86	84	1.5
200	200	120	77.6	2.0	75	76	0.15	38.3	23.9	3.8	88	87	1.3
160	400	135.1	86.2	0.9	77	77	0.02	40.2	25.2	2.5	90	89	0.14

Были проведены сравнительные испытания в режиме непрерывного замкнутого цикла с использованием схемы применения реагентов, применяемой в настоящее время на действующем предприятии, а также новой схемы применения реагентов, разработанной в ходе исследований руды с завода «Уотервал» (Южная Африка). Результаты этих испытаний сравниваются в таблице 7.20.

Таблица 7.20. Сравнение результатов, полученных с использованием новой и стандартной схемы расчета реагентов для завода «Waterval Plant»

Схема реагентов	Продукт	Вес/%	Анализы/% (г -т¹)			Распределение/%
Схема реагентов	Продукт	Вес/%	Pt	Pd	Cr	Pt	Pd
Недавно разработанная схема	Концентрат PGM Cl	2.08	89.54	55.54	1.02	89.0	86.1
	Хвост «гребень» PGM	97.92	0.24	0.19	一	11.0	13.9
	Корм (кале)	100.00	2.10	1.34	一	100.0	100.0
Стандартная схема брюк	Концентрат PGM Cl	2.01	86.01	49.08	2.72	79.8	76.7
	Хвост «гребень» PGM	97.99	0.45	0.31	一	20.2	23.3
	Корм (кале)	100.00	2.16	1.29	一	100.0	100.0

Благодаря применению новой схемы использования реагентов удалось добиться существенного улучшения металлургических показателей.

Эта новая схема реагентов включала коллектор PM443 и депрессант KM3. Тип коллектора играет важную роль в извлечении платиноидов из руд с высоким содержанием хрома. Коллекторы были подробно исследованы на нескольких рудах с высоким содержанием хрома, при этом в оценку были включены новые коллекторы серии PM. Эти собиратели представляют собой модифицированные эфирами смеси ксантатов и дитиофосфатов. Результаты представлены в таблице 7.21. Наибольший выход ПГМ был достигнут при использовании комбинации изобутилксантата и собирателя PM303.

Таблица 7.21 Эффект из тип из коллекционер на PGM грубо-очиститель флотация с сайта с высоким содержанием хрома руды

Тип коллектора	Концентрат PGE грубой фракции				Концентрат PGE (грубого отбора + очистки)
	Аналитические данные, г/т		Распределение/%		Аналитические данные, г/т		Распределение/%
	Pt	Pd	Pt	Pd	Pt	Pd	Pt	Pd
PAX①	110.7	96.8	55.1	54.3	45.5	40.4	81.2	80.3
PAX①R3477②	120.4	98.5	66.3	64.2	44.3	39.8	84.8	83.5
PAX①R404②	110.1	97.0	64.3	62.1	46.3	41.1	85.2	83.6
PAX①PM301	116.6	94.5	70.2	70.0	42.3	38.0	88.5	86.2
PAX①PM305	113.8	96.3	80.2	80.0	43.3	39.6	92.5	91.1
SIBX①PM303	122.4	97.9	82.2	81.0	44.6	40.1	92.3	92.1

7.5.3.5 Флотация оксидных руд платиноидов

Известно лишь несколько окисленных месторождений ПГМ, руда которых находится на стадии разработки. Такие месторождения расположены в Бразилии и Австралии. ПГМ в этих рудах, как правило, представлены различными минералами и сплавами ПГМ, мелко рассеянными в пустой породе. Применение метода флотации с использованием традиционных схем реагентования приводит к низкому извлечению ПГМ, составляющему от 65% до 70% ПГМ. Недавние исследования, проведенные на руде из Бразилии, показали, что смесь органической кислоты и тиомочевины оказывает положительное влияние на извлечение ПГМ из окисленных руд.

На рис. 7.18 показано влияние тиомочевины, модифицированной органической кислотой, на флотацию платиноидов из окисленной платиноидной руды. Эти данные свидетельствуют о том, что с помощью тиомочевины, модифицированной органической кислотой, удалось добиться существенного повышения содержания платиноидов и коэффициента извлечения.

7.5.4 Технология переработки руд платиноидов на предприятии

В отличие от других технологических схем и схем использования реагентов при сульфидной переработке, которые являются относительно простыми, технологические схемы и схемы использования реагентов при переработке руд платиноидов могут быть весьма сложными и варьируются в зависимости от типа руды.

В целом, тип технологической схемы, применяемой для переработки руд ПГМ, в значительной степени зависит от типа руды. Например, для руд с преобладанием сульфидов используется самая простая технологическая схема, но при этом схема применения реагентов у них относительно сложная. Хромосодержащие руды ПГМ характеризуются сложной технологической схемой, но относительно простой схемой применения реагентов.

7.5.4.1 Технологические схемы переработки руд с преобладанием сульфидов, содержащих платиноиды

На рис. 7.19 представлена обобщённая технологическая схема переработки руд типа PMG с преобладанием сульфидов. В этой схеме возможны некоторые вариации, такие как: (1) повторная переработка отходов очистителя; (2) повторное измельчение концентрата-ловушки; (3) количество ступеней очистки. Данная технологическая схема используется на нескольких предприятиях комплекса Бушвельд (ЮАР), комплекса Стилвотер (США) и Ла-де-Иль (Канада).

7.5.4.2 Технологические схемы переработки медно-никелевых руд, содержащих платиноиды

Эти технологические схемы, как правило, разрабатываются для переработки медно-никелевых руд, при этом ПГМ извлекаются в качестве побочного продукта. Типичная технологическая схема, используемая для переработки медно-никелевых руд, содержащих ПГМ, представлена на рис. 7.20. Конфигурация этих технологических схем может значительно варьироваться в зависимости от количества и типа пирротина, содержащегося в руде. В некоторых случаях, когда руда имеет высокую ценность ПГМ, содержащегося в пирротине, требуется дополнительная стадия извлечения ПГМ.

7.5.4.3 Технологическая схема переработки руд с высоким содержанием хрома и платиноидов

Эти технологические схемы специально разработаны для того, чтобы содержание хрома в концентрате ПГМ было как можно ниже, поскольку хром является нежелательной примесью. Общая технологическая схема переработки руд с высоким содержанием хрома и ПГМ представлена на рис. 7.21. Как правило, эти схемы включают двухступенчатую флотацию ПГМ. На первой ступени после грубого измельчения извлекается высококачественный концентрат ПГМ. Хвосты грубой флотации подвергаются повторному измельчению, после чего следует вторая ступень флотации и обогащения ПГМ, на которой извлекается низкокачественный концентрат.

7.5.5 Схемы использования реагентов при переработке руд, содержащих платиноиды

Схемы использования реагентов при переработке руд, содержащих ПГМ, значительно различаются и во многом зависят от типа перерабатываемой руды. На некоторых предприятиях основное внимание уделяется максимальному извлечению ПГМ, при этом получается концентрат с низким содержанием ПГМ. В таблице 7.22 приведены типы руд и схемы применения реагентов, а также результаты металлургической переработки, достигнутые на некоторых предприятиях по добыче ПГМ.

Таблица 7.22 Тип руды, реагент схема и металлургический происходит израбочийрастения (СрджанМ.Бул(Атович, 2010)

Название операции	Тип руды / схема использования реагентов / результаты металлургической переработки
Amplats — шахта № 1, Южная Африка, месторождение «Моренский Риф»	Руда: Сульфидная руда с преобладанием платиноидов, состоящая из Cu, Ni, пирротина и небольшого количества пирита. Данная руда содержит значительное количество плавающих пустых пород. Измельчение: до размера частиц около 105 мкм.Реагенты: CuSO₄ = 200–300 г/т; CMC① = 200–400 г/т; амилксантат = 100–250 г/т; дитиофосфат = 40–80 г/т. Металлургия: общее содержание ПГМ в концентрате = 70–85 г/т; извлечение ПГМ = 821 TP3T–851 TP3T.
Amplats — шахта № 2, Южная Африка, месторождение «Моренский Риф»	Руда: сульфидная руда платиноидов, содержащая никель, пирротин и небольшое количество меди. В плавающей пустой породе преобладали тальк и хлориты.Измельчение: до размера частиц 87 мкм. Реагенты: CuSO₄ = 100–200 г/т, дибутилксантат = 320 г/т, модифицированная гуаровая камедь = 200–250 г/т. Металлургия: 90–100 г/т общего содержания ПГМ в концентрате; извлечение ПГМ = 801 TP3T–821 TP3T.
Amplats — шахта № 3, Южная Африка, месторождение «Моренский Риф»	Рудный пласт: сульфидное месторождение платиноидов, содержащее медь и никель, а также смесь пирита и пирхотита. Основными плавающими пустотами являются кальцит и хлориты с небольшим содержанием тале. Измельчение: Kgo = 95 мкм. Реагенты: CuSO₄ = 100–150 г/т, изопропилксантат = 150 г/т, гуар = 150–200 г/т, меркаптан = 30–40 г/т. Металлургия: общее содержание ПГМ в концентрате = 110–120 г/т; извлечение ПГМ = 841 TP3T–861 TP3T

	Продолжение таблицы 7.22
Название операции	Тип руды / схема использования реагентов / результаты металлургической переработки
Комплекс «Стилвотер», штат Монтана, США	Руда: сульфидная руда с преобладанием платиноидов, содержащая медь и никель, связанные с платиноидами. Основным плавающим минералом пустой породы является тальк.Измельчение: K₈o = 115 мкм. Реагенты: CMC = 400–600 г/т; амилксантат натрия = 80–150 г/т; дитиофосфат = 20–40 г/т. Металлургия: общее содержание ПГМ в концентрате = 300–600 г/т; извлечение ПГМ = 861 TP3T–881 TP3T.
Норильский комплекс, Сибирь, Россия	Руда: массивная сульфидная медь-никелевая руда с высоким содержанием платиноидов. Основная часть платиноидов содержится в пентландите и моноклинном пирротите. Основными минералами пустой породы являются серпентин и пирротит. Измельчение: Kgo = 74 мкм. Реагенты: известь = 200–300 г/т, CuSO₄ = 0–300 г/т;смесь ксантатов = 40–60 г/т; аэрофлотация = 20–30 г/т. Металлургия: содержание варьируется; извлечение ПГМ = 701 TP3T–851 TP3T.
UG2 — станция «Моренский риф», блок А	Руда: преобладают металлы группы платиноидов (PGM) с небольшим содержанием хрома. Основные минералы пустой породы — кальцит, силикаты и некоторые алюмосиликаты. Руда содержит умеренное количество глинистых шламов.Измельчение: K₈o = 85–100 мкм. Повторное измельчение: повторное измельчение среднего фракционного остатка. Реагенты: амилксантат калия = 300–400 г/т, дитиофосфат = 30–50 г/т, гуаровая камедь = 50–100 г/т. Металлургия: общее содержание ПГМ в концентрате = 300–400 г/т; извлечение ПГМ = 801 TP3T–841 TP3T
UG2 — станция «Моренский риф», блок B	Руда: руды с преобладанием платиноидов (PGM) и очень небольшим содержанием сульфидов. Основные минералы пустой породы включают силикаты, слюду, алюмосиликаты и некоторое количество хрома. Измельчение: Kgo = 95 мкм; повторное измельчение: более чистые хвосты; реагенты: ксантат натрия изобутила = 280–350 г/т; дитиофосфат = 50–60 г/т; CuSO₄ = 50–100 г/т; гуаровая камедь = 50–100 г/т. Металлургия: общее содержание ПГМ в концентрате = 180–200 г/т; извлечение ПГМ = 801 TP3T–821 TP3T.

Название операции	Тип руды / схема использования реагентов / результаты металлургической переработки
Барьер Риф Завод WF1	Руда: руда с высоким содержанием хрома и металлов группы платины (PGM). Основные минералы пустой породы — хромит с примесями силикатов, кальцита и глинистых шламов. Измельчение: K₈o = 150 мкм для 1-й стадии, K₈o = 90 мкм для 2-й стадии; повторное измельчение: очищенные хвосты; реагенты: смесь ксантатов = 250–300 г/т, меркаптан = 30–50 г/т; модифицированный гуар = 50–100 г/т; CuSO₄ = 50–100 г/т. Металлургия:Общее содержание ПГМ в концентрате = 80–110 г/т при 2,751 TP3T; Cr₂O₃; извлечение ПГМ = 831 TP3T
Завод Amplats «Барьерный риф» WF2	Руда: руда с высоким содержанием хрома и металлов группы платины (PGM). Основными минералами пустой породы являются хромит с небольшим количеством непрозрачной пустой породы. Руда содержит умеренное количество глинистых шламов.Измельчение: K₈o = 150 мкм для этапа 1; K₈o = 95 мкм для этапа 2. Реагенты: изобутилксантат = 200–300 г/т; дитиофосфат = 20–35 г/т; модифицированный гуар = 50–100 г/т. Металлургия: общее содержание ПГМ в концентрате = 75–90 г/т при 951 TP3T; извлечение Cr₂O₃ из ПГМ = 831 TP3T.

① CMC — карбоксиметилцеллюлоза.

В большинстве технологических процессов расход коллектора относительно высок, особенно на предприятиях, перерабатывающих руды с высоким содержанием хрома. По-видимому, концентраты платиноидов с высоким содержанием хрома действительно связаны с высоким расходом коллектора, что, как правило, обусловлено улавливанием мелких частиц хрома в концентрате. На самом деле высокий расход сборщика связан с наличием глинистых шламов, которые, как известно, потребляют сборщики. Недавние исследования, проведенные на рудах с высоким содержанием хрома, показали, что расход сборщика можно существенно снизить (т. е. до 60%) за счет использования подходящего депрессанта/диспергатора шламов.