裴忠冶,王政華,馮亞平,梁新星,王大文,李相良,于梓豐,段帥康,王振銀

(北方礦業(yè)有限責(zé)任公司,北京 100053)

0 引言

鉑族金屬(Platinum Group Metals,PGMs)指化學(xué)元素周期表中第Ⅷ族,第5、第6 周期的釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)和鉑(Pt)共計(jì)6種元素[1],與金(Au)、銀(Ag)合稱“貴金屬”。早在20 世紀(jì)60 年代鉑族金屬即被稱為“現(xiàn)代工業(yè)維他命”[2-3]。20 世紀(jì)80 年代,國(guó)外將其地位提升到“首要的高技術(shù)金屬”(First and foremost high-technology metal)[4]。鉑族金屬具有催化活性好、熔點(diǎn)高、化學(xué)惰性強(qiáng)、耐腐蝕性和延展性好、強(qiáng)度高等優(yōu)良特性,被廣泛應(yīng)用于汽車、化工、石油、電氣電子、原子能、環(huán)保、首飾及燃料電池等領(lǐng)域[5-6]。

鉑族金屬礦產(chǎn)是重要的戰(zhàn)略資源,在經(jīng)濟(jì)和科技上均具有無(wú)法比擬的雙重特性,先后被歐盟、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家列入關(guān)鍵礦產(chǎn)目錄[7-9]。全球?qū)︺K族金屬的需求在2019 年達(dá)到峰值,約695 t[10];2020 年,全球經(jīng)濟(jì)持續(xù)低迷,鉑族金屬需求量低位徘徊;隨著全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇,對(duì)鉑族金屬的需求將持續(xù)回升,預(yù)測(cè)2024 年全球鉑族金屬需求量將基本恢復(fù)到2019 年的水平。2024 年后,在新能源汽車、5G 信息技術(shù)、高端裝備制造、節(jié)能環(huán)保等產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)下,以鉑為代表的鉑族金屬未來(lái)需求將進(jìn)一步升高[9]。我國(guó)鉑族金屬資源匱乏,對(duì)外依存度高達(dá)98%以上,存在巨大的供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)[8],隨著我國(guó)對(duì)海外鉑族金屬礦山的開(kāi)發(fā),合理開(kāi)發(fā)利用鉑族金屬礦產(chǎn)資源并回收含鉑族金屬二次資源,對(duì)實(shí)現(xiàn)鉑族金屬資源的供需平衡具有重要意義。

6 種鉑族金屬中,鉑、鈀元素在地殼中含量相對(duì)較多且應(yīng)用更廣泛,稱為“主鉑族金屬”,另4 種元素合計(jì)含量?jī)H為鉑鈀的5%～10%,稱為“副鉑族金屬”[2],因此,有學(xué)者常以鉑鈀礦指代鉑族金屬礦。浮選法目前是處理鉑族金屬原礦(鉑鈀礦)最重要、應(yīng)用最廣泛的方法[11],本文闡述的火法冶煉處理原料主要是鉑族金屬原礦(鉑鈀礦)的浮選精礦,鉑族金屬二次資源回收的相關(guān)研究將另文闡述。鉑族金屬火法冶煉工藝的確定與浮選精礦的成分、性質(zhì)密切相關(guān),例如,當(dāng)浮選精礦中MgO 含量較高時(shí)可考慮用電爐法生產(chǎn)低鎳锍加以回收,當(dāng)浮選精礦中MgO 含量低時(shí)則可使用強(qiáng)化熔煉方法進(jìn)行回收,如閃速、頂吹等,此外,硫含量、熔煉溫度、時(shí)間、渣型等也影響鉑族金屬的回收和冶煉工藝選擇。本文通過(guò)綜述鉑族金屬礦的火法冶煉工藝現(xiàn)狀,分析火法富集機(jī)理并提出不同見(jiàn)解,最后對(duì)未來(lái)鉑族金屬火法冶煉技術(shù)發(fā)展方向進(jìn)行展望,以期為鉑族金屬礦產(chǎn)資源的相關(guān)冶煉技術(shù)研究提供借鑒和參考。

1 鉑族金屬資源現(xiàn)狀

我國(guó)鉑族金屬資源匱乏,對(duì)外依存度極高。國(guó)內(nèi)鉑族金屬資源分布相對(duì)集中,95%以上的資源分布在甘肅、云南、四川、新疆、黑龍江、青海和河北7 省及自治區(qū),其中,甘肅省鉑族金屬資源儲(chǔ)量約占全國(guó)的50%[9]。

世界范圍內(nèi)鉑族金屬資源分布極不均衡,根據(jù)美國(guó)礦產(chǎn)品概要(Mineral Commodity Summaries)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),2023 年世界鉑族金屬資源量不低于10 ×104t[12],布什維爾德雜巖體(南非)仍然是世界上鉑族金屬儲(chǔ)量最大的礦體[13-14]。從國(guó)別儲(chǔ)量來(lái)看,南非儲(chǔ)量為63 000 t,津巴布韋為7 900 t,俄羅斯為5 500 t,美國(guó)為900 t,加拿大為310 t[2]。從2022年鉑、鈀金屬產(chǎn)量來(lái)看,南非(55%)、俄羅斯(27%)、津巴布韋(6.75%)、加拿大(5.25%)和美國(guó)(3.58%)仍然是主要的鉑鈀金屬生產(chǎn)國(guó)。世界鉑鈀產(chǎn)量及鉑族金屬儲(chǔ)量如表1 所示[12]。

表1 世界鉑鈀產(chǎn)量及鉑族金屬儲(chǔ)量Table 1 Yield and reserve of PGMs in the world t

目前世界上開(kāi)采的鉑族金屬礦分為砂鉑礦和共生礦兩大類[15]。砂鉑礦由長(zhǎng)期風(fēng)化侵蝕作用得來(lái)[16],與砂金礦類似,只需簡(jiǎn)單重選即可提取出密度較大(約20 g/cm3)的以粗鉑礦和鋨銥礦為主要成分的鉑族金屬精礦,現(xiàn)今砂鉑礦提供的產(chǎn)量?jī)H占世界總產(chǎn)量的2%～3%。共生礦分為2 種:一種是原生鉑礦,由于鉑族金屬品位高,而銅、鎳品位低,主要以回收鉑族金屬元素(價(jià)值占80%以上)為主,如南非布什維爾德[14]、津巴布韋大巖墻、美國(guó)斯蒂爾瓦特等;另一種是伴生鉑礦(伴生鉑族金屬的硫化銅鎳礦),該類型礦主要以回收銅鎳為主,鉑族金屬作為伴生金屬綜合回收(價(jià)值一般占15%以下),如俄羅斯諾里爾斯克[10]、加拿大薩德伯里和我國(guó)的金川等。

2 鉑族金屬火法冶煉機(jī)理

2.1 造锍熔煉機(jī)理

世界上全部鉑礦、含或不含鉑族金屬的硫化鎳銅共生礦的浮選精礦,都幾乎毫無(wú)例外地首選火法熔煉——造锍熔煉技術(shù)富集,熔煉產(chǎn)出含鉑族金屬的鎳銅鐵硫化物“合金”,冶金上稱為“低鎳锍”或“低冰鎳”[17]。造锍熔煉技術(shù)被廣泛應(yīng)用在硫化礦物的火法冶煉中[17-20],其原理是精礦配入一定比例的熔劑后在1 300～1 400 ℃的高溫爐內(nèi)發(fā)生物理變化和化學(xué)反應(yīng),不同性質(zhì)的組分重新組合,鐵、硅、鋁、鈣、鎂的氧化物形成惰性硅酸鹽爐渣廢棄,鎳黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦等發(fā)生分解,部分硫化鐵和硫發(fā)生氧化[2]。發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)見(jiàn)式(1)～(5)。

上式的生成物組成“FeS+Ni3S2+Cu2S”低鎳锍對(duì)包括鉑族金屬在內(nèi)的全部貴金屬元素進(jìn)行有效富集。這種造锍熔煉的方法同時(shí)也被用在廢催化劑和城市礦產(chǎn)資源回收領(lǐng)域,以實(shí)現(xiàn)貴金屬的高效捕集回收[21-28]。值得注意的是,在分析化學(xué)領(lǐng)域,鎳锍試金法已被廣泛用作檢測(cè)巖石、礦石、冶金中間產(chǎn)品或二次資源物料中貴金屬元素含量的預(yù)處理方法,其本質(zhì)也是造锍熔煉捕集技術(shù)/賤金屬捕集貴金屬技術(shù),如鉛試金法、鉍 試金法、銅鐵 鎳試金 法等[29-32]。

2.2 鉑族金屬火法富集機(jī)理

劉時(shí)杰[15]認(rèn)為,鉑族金屬和金、銀與鐵及重有色金屬銅、鎳、鉛、鈷具有相似的晶格結(jié)構(gòu)和相近的晶格半徑(表2),可以在廣泛的成分范圍形成連續(xù)固溶體合金或金屬間化合物。重有色金屬硫化物具有相似的晶格結(jié)構(gòu)和相似的晶格半徑,可在廣泛的成分范圍形成連續(xù)固溶體合金“锍”。因此,熔融狀態(tài)的賤金屬及其二元或多元合金,熔融狀態(tài)的賤金屬硫化物,對(duì)貴金屬都是有效的捕集劑。陳景[33]認(rèn)為,捕集作用的發(fā)生是因?yàn)槿廴诘脑嗪唾v金屬相/锍相兩者的組成結(jié)構(gòu)差異很大,而熔锍具有類金屬的性質(zhì),貴金屬原子進(jìn)入熔锍中可以降低體系的自由能。貴金屬的電負(fù)性及標(biāo)準(zhǔn)電極電位高,貴金屬化合物在還原熔煉中將先于賤金屬化合物被還原,在氧化性熔煉中將后于賤金屬被氧化,因此在硫化礦的冶煉過(guò)程中,貴金屬原子先進(jìn)入锍相,后進(jìn)入粗金屬,最后進(jìn)入陽(yáng)極泥。郭學(xué)益等[34]分析了上述觀點(diǎn)并提出了兩種觀點(diǎn)各自的不足之處,但也認(rèn)為熔煉體系內(nèi)化學(xué)反應(yīng)應(yīng)朝著總吉布斯自由能降低的方向進(jìn)行,即貴金屬在熔锍中富集有利于降低體系總吉布斯自由能。

表2 貴金屬和作為捕集劑的一些賤金屬的特征參數(shù)[35-38]Table 2 Some physical characteristic parameters of precious metals and base metals

筆者認(rèn)為,由于鉑族金屬的電負(fù)性、標(biāo)準(zhǔn)電極電位高,表現(xiàn)出更強(qiáng)的化學(xué)惰性(易被還原不易被氧化),其化合物在還原熔煉中先于賤金屬化合物被還原。這些還原出的鉑族元素(均為高熔點(diǎn)元素)質(zhì)點(diǎn)在短程有序、長(zhǎng)程無(wú)序的液態(tài)金屬或表現(xiàn)出類金屬性質(zhì)的熔锍中形成大小不等的團(tuán)簇,隨后在吹煉(氧化性氣氛)過(guò)程中后于賤金屬被氧化,并優(yōu)先進(jìn)入金屬/合金相[39-40]。在凝固過(guò)程中,這些鉑族元素(均為高熔點(diǎn)元素)質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成的團(tuán)簇促進(jìn)了非均勻形核的發(fā)生,即增加了非均勻形核的形核率,這可以合理解釋文獻(xiàn)中提到的“銅鎳合金相吸收了高鎳锍中幾乎全部金和鉑族金屬”的現(xiàn)象[17,41-42]。

2.3 地球化學(xué)對(duì)鉑族金屬火法富集機(jī)理的啟示

值得注意的是,近年來(lái)有的學(xué)者試圖從地球化學(xué)的角度來(lái)解釋提取冶金的特征和原理,指出地球化學(xué)成礦作用的巖漿作用、熱液作用、風(fēng)化作用與冶金學(xué)中的火法熔煉、濕法浸出、氧化分解,從反應(yīng)原理到反應(yīng)條件上都高度契合,這為冶金工作者提供了不同視角,開(kāi)學(xué)科交叉互學(xué)互鑒之風(fēng)[43-44]。這種理論引用了現(xiàn)代地球化學(xué)之父Goldschmidt 的學(xué)說(shuō),即根據(jù)地球化學(xué)親和性將元素劃分為5 大類:親石元素(親氧元素)、親鐵元素(親金屬元素)、親銅元素(親硫元素)、親氣元素和親生物元素,其中前四類元素在元素周期表中位置如圖1 所示[45]。

圖1 元素周期表與地球化學(xué)親和性分類Fig.1 Periodic table of elements showing the classification of geochemical affinity

Railsback[46]提出,同一種元素由于價(jià)態(tài)不同其親和性也存在差異,并據(jù)此更新了周期表,使其更具實(shí)用性。雖然Goldschmidt 的分類表未包含元素的多價(jià)態(tài),但其對(duì)元素的總結(jié)分類仍非常有意義,尤其對(duì)火法冶金工作者。將周期表中元素歸結(jié)為4 類:①親石元素對(duì)應(yīng)冶金爐渣,如高爐渣、電爐渣、轉(zhuǎn)爐渣等,這些爐渣包括FeO、MgO、CaO、Al2O3、SiO2中的2 種以上;②親銅/硫元素對(duì)應(yīng)冶金過(guò)程中的“锍”,通常是銅锍或鎳/鈷锍,如Cu2S、Ni3S2、CoS、FeS;③親鐵元素對(duì)應(yīng)金屬或合金;④親氣元素對(duì)應(yīng)冶金過(guò)程中的氣相,如H、C、N、O 及易以CO、CO2、H2O、SO2、N2、Ar 等形式進(jìn)入氣相的氣體。文獻(xiàn)[44]根據(jù)上述地球化學(xué)親和性解釋了我國(guó)甘肅金川巖漿成礦過(guò)程和火法冶金過(guò)程中富集行為的相似性。對(duì)于全球范圍內(nèi)巖漿分異形成的鉑族金屬礦床,其成礦過(guò)程中,不同溫壓條件下的地球化學(xué)演化過(guò)程與火法冶金過(guò)程的原理,特別是元素富集行為均有可比性。這對(duì)冶金工作者來(lái)說(shuō)是一個(gè)啟示,對(duì)系統(tǒng)解釋锍/金屬對(duì)貴金屬捕集作用機(jī)理有益。因此,未來(lái)對(duì)鉑族金屬礦的礦床地球化學(xué)和鉑族金屬火法冶金開(kāi)展跨學(xué)科綜合研究對(duì)于理解礦床成因和火法冶金機(jī)理可能有一定的指導(dǎo)作用。

2.4 鉑族金屬火法冶煉試驗(yàn)研究

Avarmaa 等[47-48]研究表明,在溫度1 250～1 350 ℃、SO2分壓0.1 atm(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)條件下,銅锍品位分別為55%、65%、75%時(shí),除Ag 在金(金屬/锍)渣之間的分配系數(shù)略低外(100～200),其他貴金屬元素的分配系數(shù)均可達(dá)數(shù)千量級(jí),具體為Au-1500,Pd-3000,Pb-6000,Ru 可達(dá)10 000 以上。Yamaguchi[49]在溫度1 300 ℃、SO2分壓0.1 atm 條件下,測(cè)定了Pt、Pd 元素在銅锍和鐵硅渣系兩相中分配比例約為1 000。Hidayat 等[50]研究了Cu-Fe-O-Si 體系在1 250～1 300 ℃溫度區(qū)間達(dá)到平衡時(shí),Ag、Bi 和Sb 元素在銅液和液態(tài)鐵橄欖石渣中的分配比例分別可達(dá)832、693 和1 106。陳景[51]對(duì)Ni+Cu(20%～24%)-Fe 50%-S 25%的低冰鎳(低鎳锍)捕集鉑族金屬研究表明,低冰鎳對(duì)Pt、Pd、Ir、Rh的提取率可達(dá)99.0%以上。Amdur 等[52]在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)質(zhì)量比為磁黃鐵礦∶黃銅礦∶鎳黃鐵礦∶磁鐵礦∶硅酸鹽=42.8∶20.0∶11.3∶16.0∶9.9 的體系進(jìn)行了研究,結(jié)果表明,锍能夠有效富集Pt 元素,且Pt 以長(zhǎng)度20～500 μm、厚度10 μm 的針狀金屬間化合物形式存在。隨后,Amdur 等[53]又在渣型質(zhì)量比為CaO∶SiO2∶Al2O3=40∶40∶20 條件下進(jìn)行了試驗(yàn),證明合適的渣型可有效降低渣中貴金屬的含量。在隨后的轉(zhuǎn)爐吹煉中轉(zhuǎn)入熔渣相的鉑族金屬為Pt ＜0.5%、Pd ＜0.5%、Rh ＜1.0%、Ir ＜1.0%,產(chǎn)物高冰鎳(高鎳锍)含有約10%的銅鎳合金相,約95%的鉑族金屬被捕集到具有磁性的銅鎳合金相中。

貴金屬在鎳銅锍轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程中的富集行為如圖2 所示。由圖2 可見(jiàn),低冰鎳(低鎳銅锍)轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程中同時(shí)存在3 個(gè)熔體相,即渣相(主要是FeOSiO2-CaO)、高鎳銅锍相(Ni3S2和Cu2S)和金屬/合金相(Ni-Cu),而PGMs 及Au 等親鐵元素很容易在金屬/合金相中富集[54]。在未產(chǎn)生Ni-Cu 合金之前的造锍熔煉中,如電爐熔煉含PGMs 的硫化銅鎳精礦,PGMs 及Au、Ag 會(huì)進(jìn)入锍相。在隨后的吹氧造渣除鐵過(guò)程中,Ni -Cu 合金相出現(xiàn),Au、Ag 及PGMs 又從锍相進(jìn)入金屬/合金相,這使得貴金屬(PGMs、Au 和Ag)在金屬/合金相中的富集量是锍相中富集量的數(shù)十倍[2]。這一現(xiàn)象很好地驗(yàn)證了文獻(xiàn)[43 -44]中所論述的火法冶金過(guò)程中地球化學(xué)元素的親和性,表明PGMs 和Au 的親和性順序?yàn)橛H鐵性＞親銅/硫性＞親石性。

圖2 鉑族金屬和金、銀在鎳銅锍轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程中的富集行為示意Fig.2 Schematic diagram of enrichment behavior of PGMs,Au,and Ag during Ni-Cu matte converter blowing process

3 鉑族金屬火法冶煉工藝現(xiàn)狀

目前,世界上處理鉑族金屬浮選精礦均選用火法冶煉技術(shù),有的學(xué)者提出全濕法流程并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證[55-57],但并未見(jiàn)后續(xù)工業(yè)化報(bào)道。火法冶煉仍是從鉑族金屬浮選精礦中去除占絕對(duì)數(shù)量的硅、鋁酸鹽脈石和鐵的硫化或氧化礦物的首選技術(shù)。目前處理原生鉑族浮選精礦的火法冶煉廠流程絕大多數(shù)采用電爐+轉(zhuǎn)爐工藝,一般有干燥、熔煉和吹煉3道主要工序,浮選精礦經(jīng)干燥脫除水分后進(jìn)入熔煉工序,熔煉產(chǎn)出含鉑族金屬同時(shí)含鐵較高的低锍,隨后采用氧化吹煉的方法去除鐵,產(chǎn)出的渣返回熔煉,產(chǎn)出的富集貴金屬的高锍送濕法工序進(jìn)行貴賤金屬分離和精煉[58-59],濕法工序本文不再贅述。

3.1 浮選精礦的干燥

原生鉑族浮選精礦一般含水12%～18%,熔煉前經(jīng)干燥處理后含水不大于3%,20 世紀(jì)80～90 年代,大部分冶煉廠采用圓筒干燥或多膛爐焙燒,由于圓筒干燥存在熱利用率低、設(shè)備脫水率低、占地面積大等缺點(diǎn),近年來(lái)已被流態(tài)化干燥所替代,改為閃蒸干燥或噴霧干燥,其中閃蒸干燥應(yīng)用較多。閃蒸干燥是一種對(duì)流式干燥設(shè)備,具有干燥強(qiáng)度高、生產(chǎn)能力大、干燥時(shí)間短、設(shè)備緊湊,及被干燥物料一次成粉、含水均勻等優(yōu)點(diǎn)。表3 是世界主要鉑族金屬生產(chǎn)廠家的浮選精礦干燥方式,原生鉑族精礦多采用閃蒸干燥。

表3 鉑族金屬浮選精礦干燥形式[60-62]Table 3 Drying form of platinum group metal flotation concentrate

3.2 浮選精礦的熔煉

將干燥至含水不大于3%的浮選精礦經(jīng)氣力輸送至電爐,電爐內(nèi)完成式(1)～(5)的反應(yīng)后,產(chǎn)出的低鎳锍經(jīng)鋼包運(yùn)至轉(zhuǎn)爐吹煉,電爐產(chǎn)出的熔煉渣水碎后堆存,電爐產(chǎn)出低濃度SO2煙氣經(jīng)電收塵后送至煙氣脫硫車間或直接排放。電爐熔煉過(guò)程中,PGMs 富集在低鎳锍中,富集倍數(shù)為5～10 倍,典型的低鎳锍含Ni 10%～20%、Cu 10%～15%、Co 0.5%、Fe 30%～40%、S 20%～30%,含PGMs 約400～1 000 g/t,PGMs 回收率約95%～98%,鎳回收率約96.5%～98%,銅回收率約96%～97%,鈷回收率約79%～85%,電耗約600～850 kWh/t 精礦。表4 是世界主要鉑族金屬生產(chǎn)廠家的浮選精礦熔煉方式,原生鉑族精礦多采用電爐熔煉。

表4 鉑族金屬浮選精礦熔煉爐數(shù)據(jù)[60-62]Table 4 Data of Furnace for PGMs Flotation Concentrate

3.3 低鎳锍的吹煉

電爐產(chǎn)出的低鎳锍在轉(zhuǎn)爐/頂吹爐內(nèi)經(jīng)吹氧(空氣或富氧)造渣除鐵后,產(chǎn)出的高鎳锍經(jīng)水碎后外售或送濕法廠精煉,轉(zhuǎn)爐渣返回礦熱電爐,煙塵返回配料,產(chǎn)出的煙氣與電爐煙氣一起經(jīng)電收塵后送煙氣脫硫系統(tǒng)脫硫后達(dá)標(biāo)排放,或直接制酸。目前鉑族金屬工廠低鎳锍吹煉爐的情況如表5 所示。全球范圍內(nèi),除英美資源集團(tuán)Anglo Waterval 工廠采用Ausmelt 頂吹吹煉爐(處理英美資源集團(tuán)旗下南非Waterval、Mortimer、Polokwane 和津巴布韋Unki四家工廠產(chǎn)出的電爐低鎳锍)和美國(guó)Stillwater 采用頂吹旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐(Kaldo,TBRC)外,其他各鉑族金屬冶煉廠均采用PS 轉(zhuǎn)爐吹煉。

表5 鉑族金屬吹煉爐數(shù)據(jù)[60-62]Table 5 Data of PGMs Converter

4 鉑族金屬火法冶煉工藝選擇簡(jiǎn)析

世界典型冶煉廠鉑族金屬浮選精礦成分如表6所示。原生鉑族金屬浮選精礦(南非Anglo Waterval、Lonmin、Impala、津巴布韋Zimplats 和美國(guó)Stillwater)一般硫低、鐵低、MgO 高(≥13%),該類型精礦熔煉形成以硅酸鎂為主體的爐渣,且爐渣熔點(diǎn)較高(操作溫度高),不能實(shí)現(xiàn)自熱熔煉,宜使用適應(yīng)性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便又能補(bǔ)熱的電爐進(jìn)行冶煉。伴生鉑族金屬浮選精礦(俄羅斯Norilsk-Nadezhda、加拿大Sudbury 和我國(guó)的金川)一般MgO 低(≤7%)、硫高、鐵高,該類型精礦冶煉渣型溫度較低(操作溫度低),且能實(shí)現(xiàn)自熱熔煉,在精礦年產(chǎn)量有足夠保障的情況下,宜選擇閃速熔煉、頂吹熔煉等強(qiáng)化熔煉方式進(jìn)行冶煉,進(jìn)一步提升資源開(kāi)發(fā)的規(guī)模效益。在我國(guó)的金川,頂吹熔煉已被用來(lái)處理一種高M(jìn)gO 浮選精礦,以強(qiáng)化冶煉過(guò)程,由于渣中MgO 高,操作溫度較高。閃速熔煉、頂吹熔煉和底吹熔煉是強(qiáng)化熔煉的代表,從技術(shù)先進(jìn)性來(lái)說(shuō)毫無(wú)疑問(wèn)可以作為處理原生鉑族金屬浮選精礦的合理選項(xiàng),是未來(lái)開(kāi)發(fā)類似資源的一個(gè)可行方向。

5 結(jié)語(yǔ)與展望

我國(guó)鉑族金屬資源極其匱乏,隨著我國(guó)對(duì)海外鉑族金屬礦山的開(kāi)發(fā),實(shí)現(xiàn)鉑族金屬資源的高效回收利用有重要意義。雖然學(xué)者們對(duì)高溫熔體捕集貴金屬機(jī)理還未形成統(tǒng)一定論,但這并不影響在可以預(yù)見(jiàn)的一段時(shí)間內(nèi),以“電爐+PS 轉(zhuǎn)爐”的火法工藝仍將是處理高鎂鉑族金屬浮選精礦的主流技術(shù)。

未來(lái)鉑族金屬火法冶煉技術(shù)的研究應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注鉑族金屬浮選精礦的強(qiáng)化熔煉-高效冶煉方法的研發(fā)和應(yīng)用。熔煉方面,在保證金屬回收率的前提下,綜合考慮原料適應(yīng)性、投資運(yùn)營(yíng)成本、工藝成熟度、規(guī)模效益等方面的影響,科學(xué)合理選擇新建項(xiàng)目和改造項(xiàng)目的熔煉工藝,如閃速、頂吹、側(cè)吹、底吹為代表的強(qiáng)化熔煉工藝;吹煉方面,在既有較成熟的PS轉(zhuǎn)爐吹煉技術(shù)基礎(chǔ)上,考慮連續(xù)吹煉(如氧氣底吹或多槍頂吹)替代PS 轉(zhuǎn)爐吹煉的可行性。