熔炼法富集铂族金属

熔炼法富集铂族金属 (melting concentration of platinum group metal)

熔化炉料使所含微量贵金属富集在重有色金属或锍中的过程。工业上广泛用于处理各类含贵金属的共生硫化矿，低品位铂矿和含铂族金属的废杂物料，为重要的铂族金属富集方法之一。

原理 贵金属和铜、镍、钴、铅等重有色金属及铁有相同的晶格结构和接近的晶格半径，在熔融状态下贵金属可部分取代重有色金属，以类质同象进入重有色金属硫化物晶格或与重有色金属形成固溶体合金或金属间化合物。因此，重有色金属及其合金、熔锍都是贵金属的有效捕集剂。分析上所用的传统火试金法就是利用这一原理来富集和检测矿石中微量乃至痕量贵金属的。用硫化镍或硫化铜的试金法甚至可捕集矿石中仅含10^-6 ％～10 ^-7 ％的超微量铂族金属。

熔炼富集的一般规律是：(1)还原熔炼时，几乎所有贵金属都不进入炉渣，当熔体锍和渣或金属和渣两相平衡时，贵金属被捕集在锍或金属中；(2)氧化熔炼或吹炼时，锇、钉部分损失入渣，部分挥发损失入烟尘，其他贵金属在渣中的损失也相应较多(约1％)。炉渣返回还原熔炼或单独电炉贫化，使大部分贵金属重新回收到锍中；(3)熔体为锍、金属、渣三相时，绝大部分贵金属被捕集在金属相中，少量在锍中。在铜镍锍吹炼为金属化高锍、铜锍吹炼为粗铜或硫化镍吹炼为粗镍等过程中，贵金属都分别被捕集在铜镍合金、粗铜、粗镍中；(4)当熔体的Ni₃S₂和Cu₂S两相平衡(如用芒硝对铜镍高锍分层熔炼)时，铂族金被捕集在Ni₃S₂重相中，银集中在Cu₂S%26mdash;Na₂S轻相中。

含铂族金属铜镍共生硫化矿熔炼 南非、俄罗斯、加拿大、中国都用熔炼法处理含贵金属铜镍共生硫化矿的浮选精矿。熔炼和氧化吹炼获得富集了贵金属的高镍锍。再用高镍锍提铂族金属的方法分离和提取镍、铜、钴、金、银、铂族金属等有价金属。熔炼设备主要用电炉、闪速炉，也可用鼓风炉、反射炉。吹炼主要用酸性耐火材料内衬的卧式转炉。

南非吕斯腾堡(Rustenburg)铂矿公司冶炼厂用电炉熔炼含铂族金属110～150g／t、铜2％～2．3％、镍3．5％～4．0％的浮选精矿，富集了贵金属的铜镍铁锍定期放入转炉，用含氧25％的富氧空气吹炼除铁，产出的高镍锍捕集了原精矿中99％以上的铂族金属。各段物料和产物的典型成分如表所列。

                           从浮选精矿到产出铜镍高锍的物料变化情况

 
 
  物料或产物

    成分(质量分数%26omega;)／％
 
 

  成分(质量浓度
    %26rho;)／g%26middot;t-1
 

    Ni

    Cu

    Fe

    S

  Fe0

  Ca0

  MgO

  Si02

  A12O3

    铂族金属

    浮选精矿
    电炉锍
    电炉渣
    铜镍高锍

3．5～4
 16～18
    O．1
 47～48

 2～2．3
 9～ll
 O．06
 27～28

    15
 33～42
 
  1～2

 8．5～10
 26～28
    O．27
    2l

 
 
    20
 

    3
 
    15
 

    15
 
    15
 

    39
 
    41
 

    6
 
    6
 

    1lO～150
    500～600
    O．54
    1800～2000

中国金川有色金属公司用类似工艺流程处理含铂族约1g／t的铜镍共生硫化矿浮选精矿，产出铂族金属品位20g／t的高镍锍，铂族金属回收率98％～99％。在转炉吹炼锍除铁时，铜、镍、硫化物也部分氧化，铜、镍氧化物和熔体中的硫化物交互反应使熔体中产生铜镍合金相。当其产率为高镍锍的10％～15％时，可捕集90％以上的铂族金属和金。高镍锍经缓冷、磨细、磁选后，从铜镍合金提铂族金属可简化提取工艺，提高回收率。

中国沈阳、上海、白银、云南等地的大型铜冶炼厂，在熔炼硫化铜精矿时也按比例配入含金约100g／t、性赞和成分复杂且难用现有提金技术回收的金精矿，使金捕集在铜锍中。铜锍吹炼时大部分金富集在吹炼前期产出的少量炉底铜中，炉底铜的贵金属品位很高。若先分离这些粗铜，剩下的铜锍继续吹炼可产出基本不含贵金属的粗铜。含贵金属的粗铜电解精炼后，从阳极泥中回收贵金属。同理，一些低品位(0．01％～0．1％)难处理的铂族金属废料也可用上述方法富集回收。

低品位铂矿熔炼 矿石中的铂族金属、铜、镍品位均较低时，用通常的选冶方法难以经济地回收这些有价金属。如果用低品位铂矿和磷灰石配料熔炼钙镁磷肥，使炉渣由无价转化为有价，同时回收有价金属则是一种综合利用率高、简单有效的方法。含镁较高的滑石型或橄榄石型低品位铂矿石，用磷灰石配料后直接用鼓风炉或电炉熔炼。熔炼时控制还原气氛使矿石中的氧化铁少量还原，同时使铂族金属、金、银被捕集在镍磷铁中。所得含钙、镁、硅、铝、磷的氧化物熔炼炉渣经水淬，使其中的%26alpha;Ca₃(PO₄)。转化为易被植物吸收的%26beta;-Ca₃(PO₄)₂和3Ca₃(PO₄)₂%26middot;CaF₂，磨细后即为钙镁磷肥。中国云南朱布地区的低品位铂矿，含铂族金属约2g／t、Ni 0．19％、Cu 0．22％、CaO 8．9％、MgO24．5％、SiO₂ 40．7％，用含CaO 42％、。P₂O₅ 30％、SiO₂ 16．7％的磷灰石配料，使混合料的MgO：SiO₂ %26asymp;1、MgO：P₂O₅%26asymp;3，入鼓风炉加焦炭熔炼。炉渣经水淬磨细后，含有效P₂O₅ 17％～18％，作钙镁磷肥出售。炉底放出的镍磷铁产率为铂矿石的8％～9％，含铁78％、磷12％、镍和铜各约3．5％、铂族金属20g／t。铂族金属回收率可达95％以上。镍磷铁加硅石再在反射炉中吹炼除铁、磷，水淬渣也可作磷肥。反射炉产出的合金含镍和铜约75％、磷6．5％、铂族金属和金500g／t，贵金属回收率达95％。合金可熔铸成阳极板后电解分离镍、铜，从阳极泥中提取贵金属。该方法在同时拥有低品位铂矿石和磷灰石资源的交通便利地区，易实现工业化。

含铂族金属废杂物料熔炼 一些含铂族金属的废杂物料来源分散，成分复杂，品位波动大，直接用湿法冶金方法提取因回收率低而不经济，往往采用加铜或铁作捕集剂进行熔炼，使大量非有价成分造渣分离，然后从富集了铂族金属的铜或铁中进一步提取铂族金属。(见铂族金属再生)。这类物料主要有难以分类处理的低品位合金废料、杂料(多含铜)，硝酸生产产出的氨氧化塔炉灰(含铂族金属1％～5％，铁20％～30％)，汽车尾气净化废催化剂(以硅铝氧化物为载体)，玻璃、玻璃纤维生产中使用铂族金属坩埚或漏板材料产生的含铂族金属耐火砖、玻璃渣(以硅、铝酸盐为主)等。当含铂族金属废杂物料本身含铜或铁时，可直接熔炼，否则须加入适量铁粉。熔炼的关键是熔炼温度要高，选择好合适的渣型和渣成分，使渣和捕集了贵金属的金属相能有效分离。

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