铂族金属是现代科学、尖端技术和工业上不可替代的贵金属材料，因其熔点高、耐热性及抗氧化性好等特点被广泛应用于信息、航天及军事等领域，在国民经济及高科技应用中具有重要的作用[1]。铂族金属是重要战略物资等的原材料，其选矿理论研究工作需得到高度重视。随着社会经济的发展，铂族元素需求量不断增长，其价值已超越黄金。我国铂族金属储量仅是世界储量的千分之三左右，且矿石种类繁多，原矿品位低且成分复杂，品位仅是国外矿床的1/10左右，主要在铜等元素中伴生回收[2,3]。我国矿山每年铂族金属产量仅几千克，需求量主要依赖国外进口，导致供求矛盾日益突出，所以铂族金属资源综合高效回收与利用显得非常重要。目前浮选法是选别铂族金属矿物的主要方法，富集比介于零到几十倍之间，选出的含铂精矿可直接熔炼，但回收方案复杂，药剂效率低，回收难度大[4,5,6,7]。因此，加强铂族矿物选矿基础理论研究，是提高铂族金属回收效率的关键。
1 铂族金属的性质及资源特点
铂族金属位于元素周期表第八族，包括铂（Pt）、钯（Pd）、锇（Os）、铱（Ir）、钌（Ru）和铑（Rh）6种金属。它们在地壳中的含量很低，因此又被称为稀贵金属。铂族金属力学性能优异，化学性质稳定，具有很好的抗腐蚀和抗氧化能力，难熔，具有良好的可塑性、可锻性和延展性，被广泛应用于航空航天、核能、电子、石油、化工、精密仪器制造和环境保护等传统和新兴工业领域[1]。
| 国家 | 储量/t | 基础储量/t | 国家 | 储量/t | 基础储量/t |
|---|---|---|---|---|---|
| 南非 | 6 300 | 70 000 | 加拿大 | 310 | 390 |
| 俄罗斯 | 6 200 | 6 600 | 其他 | 800 | 850 |
| 美国 | 900 | 2 000 | 世界总计 | 71 000 | 80 000 |
数据来源于矿产品概要(Mineral Commodity Summaries）,2009
铂族金属在地壳中主要以天然金属、天然合金或化合物形式存在。目前已发现的铂族金属矿物有200多种，可划分为四大类：① 自然金属，如自然铂、自然钯、自然铑和自然锇等；② 金属互化物，如钯铂矿、锇铱矿、钌锇铱矿，以及铂族金属与铁、镍、铜、金、银、铅、锡等以金属键结合的金属互化物；③ 半金属互化物，如铂、钯、铱、锇等与铋、碲、硒、锑等以金属键或具有相当金属键成分的共价键形成化合物；④ 硫化物与砷化物。工业矿物主要有砷铂矿、自然铂、等轴铋碲钯矿、碲钯矿、砷铂锇矿、碲钯铱矿和铋碲钯镍矿等[2]。
铂族金属矿物含量少，但分布广泛。铂族金属矿床主要有3种类型[3]：① 砂铂矿床，由含铂或含铂、铬超基性岩体经长期自然风化、剥蚀解离、水流冲刷淘汰和运移富集形成，是1778年人类发现并命名铂以后首先开采利用的铂矿资源，主要分布于俄罗斯、加拿大、美国和哥伦比亚，经过200多年的开采，该类资源现多已枯竭;② 脉铂矿床，是与基性—超基性岩有关的铬铁矿—铂族金属矿床，主要回收组分为铂族金属；③ 与基性—超基性岩有关的硫化铜—镍—铂族金属矿床，这类矿石以回收铜镍有色金属为主要目的，综合回收伴生的贵金属，是当前世界铂族金属产量的主要来源。
2 铂矿石浮选回收研究现状
选别铂族金属的工艺流程主要包括选矿和熔炼富集，贵贱金属分离以提取贵金属精矿，有色金属相互分离和精炼，贵金属相互分离和精炼等环节，共产出10多种金属产品，工艺复杂，流程长，技术密集[4]。其中，选矿和熔炼富集是通用的基本技术。
浮选法是目前选别单一铂族金属矿物、与硫化矿物共生的铂族金属矿物和呈固熔体赋存于硫化矿物中的铂族金属的主要方法。浮选法选别铂族金属矿物的下限可达每吨零点几克，粒度下限可达十几微米甚至几微米，富集比介于零到几十倍之间。该方法可以选出适于直接熔炼的含铂精矿，但存在药剂耗量大，浮选时间长，回收率低等问题。目前关于铂矿石浮选的研究主要集中在铂族金属矿石工艺矿物学、选别流程优化、高效捕收剂和抑制剂应用研究等方面。
2.1 铂矿石浮选工艺研究现状
在工艺矿物学研究的基础上，确定合适的工艺流程是提高铂族金属选别指标的关键。云南金宝山铂、钯矿石是一个低品位、组成复杂的铂钯矿，杨玉珠等[7]针对该矿石的工艺矿物学特点，确定了阶段磨矿、阶段选别，浮磁结合的工艺流程，取得了较好的技术指标。陈赐云等[8]发现金宝山铂钯矿矿石品位低、嵌布粒度细且矿物组成复杂，单一浮选工艺难以取得较优指标，采用阶段磨矿—阶段选别流程，浮磁结合工艺，或微波预处理—浸出—置换工艺均能取得较好指标。韩伟[9]针对云南某矿石尾矿中的铂钯矿物绝大多数与铁矿物紧密结合的特点，采用磁—浮联合流程回收尾矿中的铂钯金属，获得了较好的技术指标。四川某铂镍矿中伴生的铂族元素及金银具有较高的综合回收价值，张丽军等[10]采用细磨—混合浮选—铜镍分离工艺流程，使用CMC 与水玻璃组合抑制剂强化对易浮脉石矿物的抑制，使铂族元素和金等贵金属元素的综合回收率达到90%左右。孙先立等[11]针对四川丹巴铜镍铂硫化矿石组成复杂、选矿回收率低的现状，采用预先脱泥—铜镍混浮流程处理该矿石，显著提高了铜镍铂的回收率。俄罗斯诺里尔斯克矿区存在部分硫化矿物含量少的铜镍铂矿石，通过采用重—浮联合工艺处理该种矿石(其中重选使用尼尔森离心选矿机选别），获得了重选精矿铂族金属品位为450
图1
图1
铂族金属相态分析流程图[5]
Fig. 1
Flow chart for phase analysis of platinum group metals
2.2 铂矿石浮选捕收剂研究现状
为了提高铂族金属的选矿指标，使用捕收剂强化铂族金属的表面疏水性显得十分重要。常用的浮选铂族矿物的捕收剂有各类黄药、黑药和二乙基二硫代氨基甲酸盐等[14]。内蒙古某铂钯矿石属于浸染状低硫铂钯矿石，梁友伟[15]使用丁基黄药作为捕收剂浮选该矿石，共获得了混合精矿含铂74.04
2.3 铂矿石浮选抑制剂研究现状
为了降低矿石中存在的天然疏水脉石的可浮性，提高铂族金属品位，所有的铂族矿物选厂都需要使用抑制剂。某含铂族元素的硫化矿石中存在疏水性较好的非硫化脉石矿物，通过使用黄药作为主要捕收剂，黑药作为辅助捕收剂，烷基萘磺酸改性糊精作为抑制剂，获得了铂族元素含量为610
2.4 铂矿石浮选理论研究现状
由于铂族金属常与磁黄铁矿等硫化矿物共生，这些铂族金属矿物的回收取决于硫化矿物的浮选。硫化矿物在选别过程中会因表面氧化而难以上浮，导致铂族金属回收率降低，因此，在磨矿浮选过程中防止矿石氧化是研究的重点。唐敏等[29]发现某铂钯硫化矿石中的微细粒硫化矿物易氧化，导致可浮性下降，用氧化调控剂来调整细磨过程及浮选过程中的矿浆电位，可以防止矿物氧化，提高微细粒硫化矿物的浮选回收率。Miller等[30]研究发现某矿石中铂族金属的浮选回收率取决于磁黄铁矿的浮选回收率，磁黄铁矿在常规浮选条件下容易发生表面氧化，使其浮选回收率降低，通过控制矿浆氧化还原电位(Eh）和酸碱度(pH）可以使磁黄铁矿氧化程度降低，提高磁黄铁矿和铂族金属的浮选回收率。Buswell等[31]发现表面过氧化不利于含铂硫化矿物的浮选，在酸性条件下浮选能够清除矿物表面的氧化膜，提高其浮选回收率。Becker 等[32]发现矿床表面的铂族矿石容易氧化，加入捕收剂烷基羟肟酸或调控矿浆氧化还原电位可以改善氧化矿石的浮选指标。Miettunen 等[33]发现在磨矿过程中使用CO、HNO3等化学药剂可以创造还原环境，防止矿物氧化，对于铂族金属矿石的浮选十分有利。Tadie 等[34]研究了铂族矿物和黄药的电化学反应，发现黄药能够在铂族矿物表面氧化生成双黄药，使铂族矿物疏水上浮。
3 铂矿石重选回收研究现状
适用重选回收的铂族矿石具有一个重要特征，即铂族元素以高密度矿物产出，这些矿物易解离，且粒度分布位于成功重选处理的范围内。随着新型重选设备的应用，越来越多的矿石适用重选技术处理[35]。
梅伦斯基矿脉是南非布什维尔德矿床的主要含铂矿体，铂金属质量分数为4
4 铂矿石回收研究发展方向
铂族金属是不可或缺的稀有金属材料，其矿石种类繁多，回收方案复杂，工艺流程长，回收难度大。浮选法是目前选别铂族金属矿物的主要方法，但现有的选矿技术仍然存在缺陷，产品不能满足其下一步作业指标，目前对铂族矿物选矿分离的各个流程作业缺乏系统研究，因此高效回收铂族金属的重点在于加强铂族矿物选矿理论研究。通过对近年来的大量研究进行总结，得出为提高铂族金属回收效率，应全面考察铂矿石的工艺矿物学性质，基于此选择合理的工艺流程，并进一步研发新型高效浮选药剂，开发离心重选设备，以强化对铂族金属的回收。
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