铂族金属矿.doc

铂族金属包括铂（Pt）、钯（Pd）、锇（Os）、铱（Ir）、钌（Ru）、铑（Rh）六种金属。 铂族金属以其特别可贵的性能和资源珍稀而著称；与金、银合称“贵金属”。但其发现与利用相对于金、银来说要晚得多。金、银饰品在人类纪元之前的墓葬中就有发现，而人类对铂族金属的了解和利用，不过两百多年的历史。其中铂发现最早，1735年由尤尔洛（A.De.Ulloa）发现，其余几种元素都迟至19世纪才陆续有所了解，如钯是1804年由沃拉斯顿（W.H.Wollaston）发现，钌是1845年科劳斯（K.Claus）发现。虽然发现较晚，但很快了解到它们有一些可贵的功能，因而被广泛应用于现代工业和尖端技术中。因此被称为“现代贵金属”。据报道，从公元前4000年到19世纪末，全球累计产金2.9万t，19世纪世界平均年产金123t；到1973～1980年，世界平均年产金量达1375t。铂族金属的世界产量从1969年开始超过100t，80年代末便翻了一番，达到200t（张文朴，1997），90年代初年产近300t。从这些数据不难体会出“贵金属”与“现代贵金属”深层的涵义二者都是珍稀而贵重，而铂族元素虽然绝对数量比不上金、银，但其发展的速度深刻体现出“现代”的涵义。 一、矿物原料特点 铂族金属既具有相似的物理化学性质，又有各自的特性。它们的共同特性是除了锇和钌为钢灰色外，其余均为银白色；熔点高、强度大、电热性稳定、抗电火花蚀耗性高、抗腐蚀性优良、高温抗氧化性能强、催化活性良好。各自的特性又决定了不同的用途。例如铂还有良好的塑性和稳定的电阻与电阻温度系数，可锻造成铂丝、铂箔等；它不与氧直接化合，不被酸、碱侵蚀，只溶于热的王水中；钯可溶于浓硝酸，室温下能吸收其体积350～850倍的氢气。铑和铱不溶于王水，能与熔融氢氧化钠和过氧化钠反应，生成溶解于酸的化合物；锇与钌不溶于王水，却易氧化成四氧化物。它们的主要物理和机械性质见表3.17.1。 目前已发现200余种铂族元素矿物。可分为4大类①自然金属自然铂、自然钯、自然铑、自然锇等；②金属互化物钯铂矿、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型化合物；④硫化物与砷化物。铂族元素的主要矿物及其组成见表3.17.2。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、碲钯铱矿及铋碲钯镍矿。砷铂矿和等轴铋碲钯矿多见于原生铂矿床，自然铂多产于砂铂矿。 表3.17.1铂族金属的物理和机械性质 t3-17-1.jpg 铂族金属矿物在矿石中的含量一般甚微，以每吨几克（g/t）计，矿物颗粒小，六个元素在不同的矿床中含量各异。如南非的布什维尔德杂岩中铂是主要元素，以铂为100的话，钯为40，钌为10，铑为6，铱为1，锇不及1。俄罗斯的诺里尔斯克则以钯为主（是铂的3倍）。加拿大的萨德伯里矿石中铂、钯比率接近。 铂族金属在矿石中常以有色金属的硫化物、砷化物和硫砷化物为其主要的载体矿物，特别是自然金、自然银、黄铜矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿、辉砷镍矿与斑铜矿等（表3.17.2），如在自然金中铂可达600 g/t，钯达1000 g/t；黄铜矿中的含钯量是磁黄铁矿中的100倍。 表3.17.2铂族元素的主要矿物及其组成 t3-17-2.jpg t3-17-2-A.jpg 二、用途与技术经济指标 铂族金属早期主要用作首饰，本世纪50年代后开始大量应用于石油、汽车、电子、化工、原子能，以至环境保护行业。它们在这些工业中用量不大，但起着关键的作用，故素有“工业维生素”之称。 铂的用途最广，可单独或与其他铂族金属联合使用。铂可作制造硝酸与氨的催化剂，生产高质量的航空汽油；电器与电子工业上的接触点和铂铑合金热电偶、铂铱火花塞电极；玻璃工业上用作铂坩埚；国防工业上可制造导弹发射燃料过氧化氢的催化剂与宇宙飞行器的燃料电池电极等。钯主要作低电流的接触点和化工中的催化剂；钯合金管可作提纯氢气用的扩散设备。铑对可见光谱的反射率高，故可用作反射镜面；铱、锇、钌作为铂和钯的添加剂，提高它们的硬度、抗拉强度、耐蚀性和熔点。铱的耐磨性使之可用作钢笔的笔尖。铂族金属的具体用途见表3.17.3。 目前铂族元素用得最多的是触媒剂和汽车工业，1996年全球消耗的143t铂族金属中这两大用户分别占消耗量的35.8和28。用于汽车尾气净化催化剂的贵金属用量增长很快。目前全球每年生产蜂窝状催化剂5 000多万个，每个需用铂族金属1.2g。1993年仅此一项就花去铂53t、钯22t、铑11t，总共86t，占当年铂、钯工业用量的50，铑用量的90。近年来正在研究改用较便宜的含钯催化剂代替铂-钯-铑三元催化剂。 表3.17.3铂族金属的用途 t3-17-3.jpg 三、矿业简史 1778年哥伦比亚发现砂铂矿，并开始采掘。1817年俄罗斯发现乌拉尔彼尔姆砂铂矿并予以利用。南非1908年开始开采原生铂矿。从19世纪后期到20世纪50年代后，美国、澳大利亚、日本、芬兰、新西兰，以及一大批发展中国家（如中国、缅甸、巴西、智利、埃塞俄比亚、塞拉利昂、刚果金、赞比亚）先后发现铂矿，但从储量到产量，仍一直由俄罗斯、南非与加拿大三国执世界之牛耳。 早期以开采砂矿为主，主要是哥伦比亚与俄国。到19世纪后期，加拿大发现大型原生矿。本世纪20年代南非发现布什维尔德矿床，使原生铂开始取代砂矿。随后原苏联在60年代发现了诺里尔斯克铂矿，美国发现斯蒂尔沃特铂矿，使原生铂矿完全取而代之。 我国是铂族金属稀缺的国家之一。50年代前只有个别小型砂铂矿，1959年发现金川含铂铜镍矿，1966年镍电解车间投产，铂族金属的生产与利用才有了转机。70年代相继发现了一些小矿体，开始利用低品位的含铂贫矿，也从多金属矿石与斑岩铜矿石的冶炼过程中回收一些铂族金属；并对铂矿进行了较多的地质地球化学研究，但找矿勘探方面始终未有大的突破；相反，随着经济的发展，铂族金属的供需矛盾日趋尖锐，靠进口弥补不足。 一、 资源状况 世界有60多个国家找到了含铂族金属的矿床或有远景的岩体。南非、俄罗斯、加拿大、津巴布韦、美国和澳大利亚等国在储量和远景上占最大的优势。南非的铂矿主要产于德兰士瓦省布什维尔德杂岩中，远景储量达6000多t。俄罗斯的铂矿集中于西伯利亚的诺里尔斯克塔耳纳赫地区，估计远景储量有10000 t。加拿大的铂矿主要在安大略省的萨德伯里，远景储量有500～1000 t。津巴布韦铂矿的储量加资源量有3000多t，主要产于著名的大岩墙岩体中。美国的铂矿资源集中在斯蒂尔沃特基性超基性杂岩的铬铁矿矿床中。 1995年世界铂族金属储量与储量基础分别为56000000 kg和66000000 kg。储量最多的国家依次为南非、俄罗斯、加拿大和美国（表3.17.4）。这四个国家无论是储量还是储量基础，都占全球的95以上，其他国家都只占很少份额；中国仅占世界储量的3/10000。 表3.17.4 1995年世界铂族金属储量和储量基础 t3-17-4.jpg 截止1996年，中国铂族金属保有储量为310086 kg，其中ABC级为23537 kg；较上述国家的绝对值相差甚远，也远远不能满足经济发展的需要。 在已探明的铂族金属310 086 kg保有储量中，铂储量为119413 kg、钯储量为60040 kg、铂钯未分的储量为109 893 kg、铱储量为6 385 kg、铑储量为3 230 kg、锇储量为6 407 kg、钌储量为4718 kg。 二、地理分布 中国分布有铂族金属矿床的10个省市、区中，ABCD级储量10 000 kg以上的省有甘肃177 513 kg、云南77 856 kg/t、四川27 975 kg和黑龙江10 134 kg，这4省共计储量293478 kg，占全国的94.6。其他省（市、区）如河北、青海、新疆、北京、内蒙古也有一些小矿点，储量甚少。 从1996年中国铂矿、钯矿与铂钯（未分）矿保有储量看，我国的铂矿和钯矿主要分布在甘肃，分别占全国铂矿与钯矿的90.7与91.3，其次是河北，分别为5.8和2.3。其他省区只占极少份额。铂钯（未分）矿主要在云南（占全国的66.8）；其次是四川，占全国的25.5）。 其他几种铂族金属的分布也主要在甘肃、云南和黑龙江。甘肃省的铑、铱、锇、钌储量分别占其全国储量的59.3、64.4、74.0和84.9；云南分别占储量的39.4、29.4、9.8与13.2。这两个省的相应数据相加，除了锇都占到全国储量的95以上；只是云南的锇储量（占9.8）稍逊于黑龙江（占15.2）。 中国主要的铂族金属矿床分布见图3.17.1，其中主要矿床的概况见表3.17.5。 金川硫化铜镍矿床是我国最大的铂族金属资源产地，保有储量为170000 kg，铂的品位0.06～0.538 g/t，钯0.05～0.24 g/t。 图3.17.1 中国铂族金属矿床分布 m3-17-1.jpg 三、资源特点 中国铂矿资源有以下特点 1资源分布集中 表3.17.5显示，中国的铂族金属资源95以上分布于甘肃、云南、四川、黑龙江和河北5省，其中仅甘肃省就占全国储量的57.5。这几个省的储量集中于甘肃金川、云南金宝山和四川杨柳坪三个大型矿床。 2矿石品位低，铂族元素以铂与钯为主，且铂大于钯 已探明的铂钯矿品位都仅为全国储量委员会（1985）确定的工业要求指标的1/3 ～ 1/5 。全国铂族金属矿的平均品位为0.796 g/t，Pt品位0.341 g/t，Pd品位0.386 g/t，Os＋Ir品位0.041 g/t，Rh＋Ru品位0.028 g/t。以铂族金属为主的矿床，品位为1.468 g/t，富矿品位2.33 g/t；与铜镍共生者品位0.768 g/t，铜镍矿中的伴生组分者品位为0.436 g/t。国外几个大型铂矿床的平均品位为南非布什维尔德杂岩3.1～17.1 g/t，麦伦斯基层30～60 g/t，俄罗斯诺里尔斯克6～350 g/t，加拿大萨德伯里3.34 g/t，美国斯蒂尔沃特147 g/t；相比之下，中国铂矿的品位是十分低的。 我国铂族金属矿床的平均Pt∶Pd＝1.3954∶1。在全部铂族金属储量中铂占38.5，钯占19.3，铂钯（未分）占35.4，铑、铱、锇与钌分别占1.1、2.1、2.1和1.5。 3矿床类型多样，但大部分储量集中于共生或伴生矿 中国铂族金属矿床类型有岩浆熔离型、热液再造型和砂铂矿，还有一些含在黑色岩系、热液或夕卡岩型多金属矿床及斑岩铜钼矿中。按全国矿产储量委员会（1985）确定的铂族金属参考工业指标，原生矿的边界品位为0.3～0.5 g/t，工业品位为0.5 g/t，根据1990年的资料，可将我国铂族金属矿床分为单一矿、共生与伴生矿三类。单一矿（Pt＋Pd≥0.5 g/t）13处，储量82.9t；共生矿（Pt＋Pd≥0.5 g/t）8处44.41t；伴生矿（Pt＋Pd＜0.5 g/t）10处184.11t。共生矿与伴生矿共占73。1996年的统计资料表明，93.4的铂族金属（探明储量）与铜镍硫化物、多金属共生或伴生。 表3.17.5中国主要的铂族金属矿床 t3-17-5.jpg 金川铜镍硫化物矿床储量大，规模大，但铂族金属品位低，只能从冶炼过程中回收。其他一些矿床，如金宝山和朱布铜镍硫化物矿床虽然铂族金属相对品位较高，但铜镍硫化物的含量低，都是铜、镍、铂的贫矿石。 产于含铬铁矿超镁铁岩体出露地区的砂铂矿，铂族金属品位极不稳定。 一、 矿床时空分布及成矿规律 1.时空分布 1岩浆熔离型的含铂钯铜镍矿床 在我国，这类矿床有86产于地台区，14产于地槽区；产于地台区的铂族金属矿床矿石质量较好。在地台区边缘的基性超基性岩中，如中朝地台西南缘的龙首山岩带与扬子地台西缘的康定元谋岩带矿化较好。这些岩带往往受深断裂控制，特别在不同构造部位复合地带常有含矿体产出（王秀璋等，1994）。如金川白家嘴子含矿岩体位于阿拉善台块南缘隆起区构造线由东西向变为北西向的转折部位，金宝山含矿岩体位于扬子地台边缘红河大断裂的东北侧。 这类含矿岩体属橄榄岩辉石岩、橄榄岩辉长岩、辉长苏长岩型。富铂矿体常集中于岩体下盘，也有部分产于岩体上盘的一定层位内。 这类矿床的时代多为吕梁期、加里东期与海西期。 2含铂铬铁矿矿床 在我国，铂族金属在含铬铁矿的岩体与铬矿体中分布普遍，但品位往往很低；岩体本身的矿化意义不大，一般只是起到提示附近寻找砂铂矿的作用。 这类矿床在地槽区与地台区均有产出地槽区常见于地背斜或边缘凹陷带及褶皱带中，地台区则多见于台背斜。与之相关的基性超基性岩常为阿尔卑斯型单斜橄榄岩、方辉橄榄岩，或同心圆状岩体；后者常以纯橄岩为核心，外圈有透辉橄榄岩与透辉岩不连续环绕，边部局部地段见角闪石岩。铬铁矿产出的岩相常有铬铁岩相、纯橄岩相、方辉橄榄岩相与纯橄岩相；铂族金属的产出与铬铁矿矿体一致。岩体侵入的围岩既有寒武纪奥陶系灰岩（如小松山岩体），也有前震旦纪片麻岩（如大道尔吉岩体、松树沟岩体）。与基性超基性岩有关的铂族金属矿化取决于岩石类型与岩相组合；一般以铂矿化为主，矿化除了集中于铬铁矿体中外，也普遍见于纯橄岩、辉石岩中，铂族矿物主要为铂铁合金。铂族元素品位较低。以高寺台为例铂矿化仅见于铬矿化带内，一般铬富集体即为铂富集体，铂品位一般＜0.02 g/t，个别为0.02～0.026 g/t，Pd＜0.02 g/t，Ir＜0.003 g/t，Os一般＜0.003 g/t，少数为0.04～0.023 g/t。 这些岩体风化剥蚀后，有可能在其附近形成砂铂矿。 3热液再造型铂矿 这类矿床是镁铁质超镁铁质岩带中的岩石经后期活化、迁移而富集成矿，因而它不像含铂的铜镍硫化物矿床和铬铁矿那样有明显的主金属矿化的找矿标志。目前中国仅发现唯一的红石砬矿床（王秀璋等，1994）。它产于内蒙古地轴前震旦系片麻岩带之中，同位素年龄6.65亿ａ。岩体由角闪透辉岩与角闪岩组成。铂族矿物是热液条件下的产物。 4砂铂矿 是含铂铬铁矿的超镁铁质岩体经风化、剥蚀，在迁移过程中逐渐富集，在我国北方的气候条件下易形成砂铂矿床。主要分布在我国北方的河流阶地和河床中。 2.中国铂矿床成矿规律 成矿的最佳类型是含铂钯岩浆熔离型铜镍矿床。此类矿床主要分布于地台边缘，特别是深断裂与其他构造的复合部位。岩体时代主要为吕梁期、加里东期与海西期。 拉斑玄武岩岩浆侵位前的深部分异可产生富铂的岩浆，侵入地台边部后可形成大型的含铂钯的铜镍硫化矿床。 不同类别岩浆形成的岩体含铂性不同，有各自的铂族元素组合。拉斑玄武岩岩浆形成的硫化铜镍矿床才含有铂。地台区的二辉橄榄岩与橄榄辉长苏长岩是最有利的含铂岩相；形成铂、钯的砷碲锑铋化物。褶皱带与台内的橄榄辉长苏长岩易形成贫铂型的硫化铜镍矿床。阿尔卑斯型方辉橄榄岩类岩体与同心式岩体易形成铂族金属的自然元素与金属互化物，它们是砂铂矿的矿源体（王秀璋等，1994）。 含铂族元素丰度较高的超镁铁质岩石如经后期热液的活化，可形成热液再造型铂钯矿床，铂族矿物常与次闪石、绿帘石及方解石密切共生（王秀璋等，1994）。 二、矿床类型 我国铂矿床几乎都与基性超基性岩密切有关。王秀璋等（1994）按形成条件，将其分为三类岩浆熔离型硫化铜镍铂钯矿床、热液再造铂矿床及砂铂矿床（表3.17.6）。 此外，我国还有一些矿床中也含有一定量的铂族金属，在综合利用时应予以注意。 1黑色岩系镍钼多元素富集层中的铂族金属 南方的湖南、湖北、四川、贵州、广西、广东、江西、浙江、安徽，以及北方的陕西、山西与河南等广大地区，分布有所谓“黑色岩系”（或“黑色页岩”），有的地方统称其为“石煤层”；这是一套黑色碳质页岩、黑色碳泥质硅岩、黑色碳质硅岩，其分布的地区在大地构造上相当于中朝地台与扬子地台及秦岭祁连地槽褶皱系两侧。岩系的时代为震旦纪早寒武世、志留纪和二叠纪；特别是南方的寒武纪早期以较高有机碳为特征的沉积序列。整套岩系可分为石煤层、磷块岩系、钒矿层和镍钼多元素富集层。 镍钼多元素富集层除了富含Ni与Mo外，还富集有Pt、Pd、Os、Ru、Ag、Au、P、Se、As、Tl、Cu、Pb、Zn、Re、Fe、U和稀土元素。其岩性序列为磷块岩黑色碳质粉砂质页岩（含或不含磷结核）镍钼多元素富集层黑色碳质白云质页岩黑色条纹状碳泥质硅质岩黑色碳质水云母页岩。镍钼多元素富集层中含铂族金属0.54～0.75 g/t（表3.17.7）；另据报道，个别地区的镍钼多元素富集层中Ir含量特别高（达0.2110.010 g/t）。黑色岩系的其他层位（磷块岩、钒矿层、石煤与岩石）中铂族元素含量则低得多，一般低一至两个数量级。各类矿石与岩石的Pt/Pd值有明显的变化。Pt、Pd与Ni的关系最为密切，Pt、Pd、Au与Ni、Mo、Se、Tl具正相关关系，与V不相关。镍钼矿石中Os/Ru为17～27（范德廉，1981）。 表3.17.6中国铂族金属矿床成因分类 t3-17-6.jpg 表3.17.7下寒武统镍钼多元素富集铂族金属与金的含量（g/t） t3-17-7.jpg 镍钼多元素富集层的矿物成分很复杂，主要有黄铁矿、白铁矿、硫钼矿、二硫镍矿、辉镍矿、针镍矿、紫硫镍矿、黄铜矿、闪锌矿、白云母、水云母、锆石、独居石等数十种之多，惟独没有找到铂族元素矿物。试验表明，铂族元素主要富集在硫化物相中，但选矿试验过程中也未见铂、钯在硫化物重选产品中有富集的趋势；估计铂族元素可能呈金属原子态或细分散硫化物状态被吸附。 2热液型与夕卡岩型多金属矿床中的铂族金属 在安徽的铜陵、贵池、安庆与滁州等地区，热液型与夕卡岩型的斑铜矿黄铜矿、辉钼矿黄铜矿及黄铜矿磁铁矿三种矿物组合的矿石中，检测到矿石内含有0.023～0.034 g/t的铂、0.015～0.018 g/t的钯及0.2～2 g/t的金。个别样品如铜陵铜官山铜矿床胶状黄铁矿矿石中铂达0.15 g/t，金达1.49 g/t。这些含铂较高的矿石大都产于矿体接触带的内侧黄铜矿与磁铁矿较富的矿石类型中。该地区40多个单矿物样品中发现有Pt 0～0.36 g/t（一般0.02～0.08 g/t），Pd 0～0.25 g/t（一般0～0.03 g/t）。其中铜陵的三个样品Pt、Pd分别达0.36、0.027 g/t（斑铜矿黄铜矿），0.3、0.027 g/t（黄铜矿），0.1、0.83 g/t（辉钼矿），安庆地区一个黄铜矿中Pt为0.21 g/t，Pd为0.25 g/t。测试表明，铂族金属在单矿物中的富集次序为斑铜矿→黄铜矿、辉钼矿→黄铜矿→毒砂、黄铁矿→磁黄铁矿。无论矿石还是单矿物中，一般都是Pt＞Pd，Pt∶Pd≈2∶1。其他铂族金属含量都较低；只有辉钼矿单矿物中锇含量较高铜官山的两个辉钼矿Os达0.183和0.218 g/t。尚没有找到单独的铂族元素矿物，仅发现含钯的银金矿。 另外，近年来国内外都在斑岩铜矿与斑岩钼矿中发现铂族金属矿化。我国在西藏江达县玉龙铜钼矿的斑岩体、围岩及接触带中发现了铂族金属，Pt 0.1 g/t，Pd 0.1 g/t，Rh 0.01 g/t；远景储量达3.4t。 3镁铁超镁铁质岩石中的铂族金属 主要见于扬子地台西缘和北缘。已经在川西攀枝花铁矿、盐边高家村层状岩体和云南牟定安益岩体中发现铂族金属矿化。在攀枝花铁矿中找到过砷铂矿。安益的铂钯矿体产于二长钛磁铁单辉岩底部与含二长单辉岩顶部，Pt＋Pd品位达0.3～0.55 g/t，储量有51t（其中工业储量5.3t）。 三、典型矿区（床） 1.金川白家嘴子含铂铜镍矿床 位于甘肃金昌市。构造上位于阿拉善台块南缘隆起区，处于构造线方向由东西向转变为北西向的转折部位。岩体围岩为前寒武系白家嘴子组。岩体同位素年龄为15.09和15.26亿年。岩体呈不规则的岩墙状，出露面积为1.34 km2，长约6500m，宽20～527m，垂直最大延深超过1100m，由二辉橄榄岩、斜长二辉橄榄岩、橄榄二辉岩及二辉岩岩相组成（图3.17.2）。一般认为岩浆在侵位之前已在深部发生硫化物的熔离和分异。 图3.17.2金川白家嘴子矿区地质略图① 1.前寒武系白家嘴子混合岩第一段；2.前寒武系白家嘴子混合岩第二段；3.第四系;4.含二辉橄榄岩；5.二辉橄榄岩；6.橄榄二辉岩；7.斜长含二辉橄榄岩；8.斜长二辉橄榄岩；9.熔离矿体；10.深熔贯入矿体；11.侵入体岩相界线；12.深断裂；13.实测与推测地质界线；14.逆断层；15.正断层；16.推测平推断层；①据甘肃地质局第六地质队，1972简化 m3-17-2.jpg 岩体平均含Pt0.1 g/t，含Ni 0.42，Cu 0.23，S 2。各矿区的保有储量和铂族金属品位见表3.17.8。 含铂的硫化铜镍矿化主要产于岩体下部及近底部的二辉橄榄岩岩相带中。矿体可分为岩体近底部的海绵晶铁构造的富矿体、岩体中部及富矿体边部的稀疏浸染状构造的贫矿体、脉状贯入式富矿体，以及岩体边部接触交代矿体。主矿体似层状或透镜状，铜、镍储量占全矿床的85，其中的含铂富集体长几十米至几百米，厚一至几十米。铂族金属富集体内Pt∶Pd∶Os∶Ir∶Ru∶Rh的比值1号富集体是1115∶205∶2∶1.5∶1.5∶1。2号富集体是198∶68∶2.2∶1.8∶1.7∶1。稀疏浸染状矿石的PtPd品位一般为0.1～0.35 g/t。矿体中铂与铜、镍的相关系数分别为0.85和0.64；钯与铜、镍的相关系数分别为0.92和0.72。 表3.17.8金川白家嘴子铜镍矿床各矿区概况 t3-17-8.jpg 铂钯的赋存状态在铂钯矿物相、硫化物相、氧化物与硅酸盐相中Pt分别为71.4～99.4、0.3～28.6与0～＜4；Pd分别为74.6～88.3、10.6～25.4与0～2.1。富矿体中铂族元素呈铂、钯的砷碲铋矿物，贫矿体中则呈铂、钯的砷锑锡矿物（师占义，1973）。铂主要以砷铂矿产出，粒径多为0.076～0.5mm，个别达1mm。钯主要呈碲-锑-铋的化合物，粒径多在0.076mm以下。 铂钯富集体多呈透镜状，所在部位的岩相基性程度较高。一般贫铂的铜镍矿石中，铜矿物近90为黄铜矿；铂钯富集体中，黄铜矿数量降至50左右，方黄铜矿增多，并有少量墨铜矿。铂钯富集体的矿石中金、银、碲、铋含量明显增高。 锇、钌、铱、铑未见有明显的富集。在贯入式的富磁黄铁矿、镍黄铁矿的致密块状矿石中，此四元素的含量相对较其他类别的矿石高。 2.金宝山铂钯（含石膏）矿 位于云南弥渡县。构造上位于扬子地台的西南缘红河大断裂（北西向）的东北侧；处于三江地槽系哀牢山复背斜与扬子地台滇中台坳的交接部位。铂矿床赋存于海西期含云母超镁铁岩体之中。围岩为泥盆系下统板岩及砂岩。岩床呈北西向产出。岩体南段长2200m，宽1050～1228m，厚8～56m；北段长2560m，宽760～1240m，厚25～170m。岩床向北倾6～30，以1号岩体最大（图3.17.3）。 图3.17.3金宝山铜镍铂矿床地质示意图① 1.橄榄岩；2.铂钯矿体；3.辉绿辉长岩；4.泥盆系下统板岩与砂岩；5.上三叠统砂岩；6.第三系；①据云南地质局11地质队 m3-17-3.jpg 岩体中心相为含少量辉石的橄榄岩（辉橄岩），边缘相有少量橄辉岩与辉石岩；辉石以单斜辉石为主，亦见有斜方辉石。岩石遭受强烈的蛇纹石化、次闪石化、绿泥石化及碳酸盐化。 铂钯矿体呈似层状、透镜体，在岩床中没有特定的部位，但以中上部的矿体较富。矿体中的硫化物含量一般很低，但品位较富的地段含硫化物明显增高。硫化物矿物有黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、镍黄铁矿及紫硫镍矿。贵金属矿物有砷铂矿、碲铂矿、铋碲铂矿、硫铂矿、铋碲钯铂矿、锑钯矿、六方锑钯矿、等轴铋碲钯矿、黄铋碲钯矿、铋碲钯矿、砷锡钯矿、锡钯矿、铱锇矿、铁铂矿、自然铂、自然金及自然银。近地表的矿石强烈氧化。铬尖晶石副矿物常见。铂族矿物既有与铜镍硫化物共生的组合（铂、钯的铋碲化物与砷化物），又有与铬铁矿共生的组合（铂族金属的天然合金）。 在Ⅰ号岩体中，PtPd的品位高于0.3 g/t者占43。铂＋钯的品位为1.4555 g/t，Pt/Pd值一般为（1∶1）～（1∶2.6），个别为1∶13，只有少数低品位矿石中为铂略大于钯。锇、铱、钌、铑一般较贫，品位见表3.17.5。PtPd与OsIrRuRh的比值为（1∶13）～（1∶18），互为正消长关系。铜品位一般为0.08，镍一般为0.17，铜、镍的最高品位分别为0.9与0.45。铜、镍与铂、钯均呈明显的正相关关系，相关系数为0.8～0.89。 3.五星铂矿床 位于黑龙江省鸡东县。含矿岩体位于兴安褶皱区吉黑海西褶皱系老爷岭中间隆起的东缘，侵位于早古生代拗陷的二叠纪沉积岩层之中。岩体呈北东向延伸，中部被后期辉长闪长岩隔断成两部分，西部岩体出露长2km，最宽处1.6km；东部岩体长1.8km，为往南倾50的不规则单斜岩体。下部岩相以含橄单辉橄榄岩为主，中部岩相以透辉岩为主，上部岩相以含闪单辉岩及角闪单辉岩为主。 矿化产于岩体中部的透辉岩岩相中，产状与岩相一致。矿化的特点是含矿组分分异显著，含矿带内铂-钯与铜-镍-钴富集的空间不完全重合，呈一组相互平行的铜-铂钯、镍、钴似层状矿体（图3.17.4）。铂的品位0.289 g/t，钯品位0.49 g/t；总的来说，铂钯的品位随铜镍硫化物的减少而升高稠密浸染状矿石、中等浸染状矿石、稀疏浸染状矿石与星点浸染状矿石的铂含量分别为1.5、2.9、20与120 g/t。局部有角砾状矿石。铂钯富集体主要呈贫硫化物的星染矿石，其特征是富含黄铜矿。铂与铜、镍的相关系数分别为0.26和0.38；钯与铜、镍的相关系数分别为0.27和0.26。Pt∶Pd值为1∶1.6。已发现26种铂族矿物，以砷铂矿锑钯矿系列的矿物为主，有砷铂矿、立方锑钯矿、等轴砷锑钯矿及少量亮碲锑钯矿、等轴锑钯矿、自然铂及六方钯矿等。 图3.17.4五星铂矿床二营8线矿带剖面 赵树斌，1975 1.铂钯矿富集体；2.钴矿体；3.铜矿体；4.镍矿体；5.透辉岩 m3-17-4.jpg 4.红石砬铂矿床 按王秀璋等（1994）的定义，该矿床是我国唯一的一个热液再造型铂矿床。 红石砬铂矿床位于河北丰宁县。含矿岩体侵位于内蒙古地轴前震旦系片麻岩带之中，岩体同位素年龄为6.65亿a。岩体长7km，宽数十米至420 m，陡倾斜。岩体主要由角闪透辉岩及角闪岩组成。岩体中心为透辉岩相，两侧为角闪透辉岩及角闪岩相。铂矿床产于透辉岩相之中（图3.17.5）。 图3.17.5红石砬铂矿床地质略图① 1.铂矿体；2.花岗岩；3.闪长岩；4.角闪岩；5.角闪透辉岩；6.透辉岩；7.片麻岩；8.石榴角闪岩；9.破裂带；10.第四系；据河北地质局第四地质队 m3-17-5.jpg 铂矿体由复杂的透镜体群组成，产状大致与透辉岩相带一致。矿化的透辉岩较富磷、铁及结晶水，透辉石受较强的透闪石化、黑云母化和绿帘石化蚀变。铂族金属主要为铂与钯。Pt∶Pd∶Rh∶Ir大致为395∶80∶1.2∶1；铂、钯的品位为0.n～n g/t，锇、钌的品位低于0.0002 g/t。铂族矿物主要为硫铂矿与砷铂矿，其次有等轴砷钯矿、锑等轴砷钯矿、铂单斜砷钯矿、丰滦矿、砷丰滦矿、锑钯矿、红石矿、铂铁合金等。矿物粒径多为0.01～0.04mm，个别粗达0.6mm。铂族矿物多产于富含绿帘石的红化细脉中，也常在造岩矿物粒间或与次闪石、绿帘石蚀变矿物连生，或沿造岩矿物的解理充填。铂族矿物是热液条件下的产物。除铂、钯外，尚可综合利用磷（磷灰石）及铁（磁铁矿）。 此外，在角闪辉石岩岩相中还有铜铁硫化物型的铂钯矿化，但未构成铂族金属富集体，其Pt∶Pd≈1∶1。铂族矿物主要为硫铂矿、砷铂矿、锑铅钯矿，其次有碲铂矿。硫化物为黄铜矿及黄铁矿，呈硫化物细脉充填于岩石的节理裂隙之中。 5.杨柳坪铂镍矿 这是一个有远景的大型熔离型铂钯矿，位于四川丹巴县。大地构造上位于松潘甘孜褶皱系东南缘丹巴复背斜南端的银厂沟倾没背斜内。含矿基性超基性岩体沿背斜轴部及两翼浅变质岩系层间裂隙或顺层侵入。岩体自变质强烈，从底部至顶部主要由蛇纹岩次闪石岩辉石岩组成。铂镍矿体呈似层状、脉状赋存于岩体的中下部。矿体长一般200～300m，最长1600m，一般厚3～5m，最厚60多m，倾斜延深60～120m。矿石中镍品位0.3～0.5（最高3.39）；铂族金属品位0.3～0.5 g/t（最高3.19 g/t）；其中杨柳坪矿段铂族金属品位0.49 g/t，正子岩窝矿段品位0.62 g/t。矿石矿物主要有磁黄铁矿与镍黄铁矿，其次为黄铁矿、磁铁矿及少量的辉砷钴矿、砷铂矿、六方锑钯矿、碲锑钯矿等。矿石以稀疏浸染状为主。 一、 地质勘查 我国目前主要利用铜镍硫化矿床中共生与伴生的铂族金属，因此尚未有正式的铂族金属勘探规范。下面只是列出参考指标（表3.17.9）。只要达到指标，就要进行综合利用的研究，有多少算多少。 由于原生矿床中铂族金属常与铜、镍、钴、铬、金、硒、碲等矿产共生，有的围岩（基性超基性岩）可制钙镁磷肥或作建筑材料；在砂矿床中，铂族金属常与金共生，因此对铂族金属矿床都要注意综合评价。另一方面，在评价与基性岩、超基性岩有关的矿产，如硫化铜镍矿床、铬铁矿矿床、钒钛磁铁矿矿床，或在评价与热液型、夕卡岩型多金属矿床及斑岩型铜钼矿床的主矿时，要注意铂族金属的综合评价。 表3.17.9铂族金属的一般工业要求 t3-17-9.jpg 下面列出几个矿床实例（表3.17.10），以供参考。 表3.17.10铂族金属矿床勘探实例 t3-17-10.jpg 二、矿山开采 无论是国外还是国内，铂族金属矿产的开采都以砂铂矿为先。国外最早是1778年哥伦比亚开采砂铂矿，随后是俄罗斯1817年在乌拉尔发现砂铂矿；开采原生铂矿最早是南非（1908年）与加拿大（1909年）。本世纪20年代、60年代和70年代先后在南非、原苏联与美国发现大型原生铂矿；至今，这些国家的铂矿开采与生产始终居世界前列。我国砂铂矿开采最早可追溯到19世纪初叶的清朝晚期；原生铂矿的开采则是1949年之后的事。 我国没有以单独开采铂为对象的矿床。铂族金属都是在开采铜镍矿或制作钙镁磷肥的过程中顺便回收的。因此铂矿的开采受到主金属矿床开采的制约。 三、选矿与加工技术 国际市场上的商品铂族金属一般为金属锭或海绵状、棒状、片状，也有条带状、丝状或箔状。商品级的产品含铂族元素不得低于99.8，其中含铂和钯必须大于99.5。用于实验器皿或电接头的铂族金属原料要求纯度大于99.9，用于热电偶和高温计者纯度须在99.999以上。 目前我国已在选冶过程中综合回收与铜镍硫化物伴生的铂族金属。金川的铂族元素矿物有数十种。铂矿物和含铂的矿物有砷铂矿、自然铂与金属互化物（铂金矿、铂金钯矿）等，钯矿物和含钯的矿物有钯金矿、单斜铋钯矿、铋碲钯矿与含钯自然铋等。砷铂矿与金属互化物占铂矿物的90以上。砷铂矿粒度0.042～1mm，以0.1～0.3mm最多见。以矿物形态存在的铂在铜镍富矿中占92～99，在贫矿中占83～94。钯也以矿物的形式存在为主。铑、铱、锇、钌主要含在磁黄铁矿、镍黄铁矿、紫硫镍铁矿与黄铜矿中（为原矿的10余倍）。 铜镍富矿的选矿流程采用一段粗选直接产出部分合格精矿，二、三段粗选精矿集中精选的流程（图3.17.6），通过合理球磨，采用合适的旋流器分级，使小于0.074mm的粒度在一、二、三段分别达到55、70和80，提高了矿物单体解离度。Ni回收率稳定在89～90，Cu回收率82～85，Pt、Pd回收率达80以上，富集比3～4倍。Ru、Rh、Os、Ir的回收率近70。 图3.17.6金川富矿选矿工艺流程 m3-17-6.jpg 贫矿石采用另一套流程，回收率Cu 41、Ni 55以上，但铂族金属的回收率不高，除铂回收率达70外，其余回收率均不足50。 铜镍混合精矿用火法熔炼，用转炉吹炼得到高铳，使贵金属在熔炼阶段被金属相捕集。当高铳中铜镍比为0.3∶1、合金产率10时，从中可回收95以上的贵金属。合金中的贵金属含量比高铳中高10倍，合金经处理后得到更富的二次铜镍合金。其中铂族金属与金含量可达2500 g/t。二次合金经盐酸浸出镍，控制电位氯化浸出铜与镍，经浓硫酸浸煮除贱金属和四氯乙烯脱硫，得到铂钯12左右的贵金属精矿，再进一步分离提纯（图3.17.7）。 图3.17.7从二次合金中提取贵金属的工艺流程图 m3-17-7.jpg 图3.17.8低品位铂矿石综合利用原则流程 m3-17-8.jpg 金川有色金属公司总的铂、钯的冶炼回收率为50～60，锇、铱、钌、铑的冶炼回收率为30～40（金铭良，1997）。 低品位的铂矿床中铂族金属矿物的利用须采用另一套流程。这些铂矿床中主要为砷铂矿，其次有等轴铋碲钯矿。矿物粒度小（0.005～0.09mm），常与金属硫化物紧密共生。铂、钯在硅酸盐中有一定含量角闪石中分别为0.3和0.5 g/t；黑云母中分别为0.54与0.08 g/t。矿石中的铜、镍和铂族金属品位均低，无开采价值；但是由于其脉石矿物的总成分与制造钙镁磷肥的蛇纹石成分相近，因此可选择磷矿石与铂矿石适当配比，使之达到制作钙镁磷肥的要求；在制作钙镁磷肥的过程中回收铂族金属（图3.17.8）。半工业试验表明，磷镍铁中金属回收率为Pt 97.5，Pd 99.5，Ni 86.54，Cu 65.38。磷镍铁经两次吹炼，产出铜镍合金，其中含Ni 45.47，Cu 28，Pt 287.5 g/t，Pd 180 g/t。对铂矿石的金属总回收率为Pt 92，Pd 95，Ni 78.1，Cu 46.3。 一、 生产现状 全世界1994年生产铂与钯共227.2 t，1995年生产铂与钯共230 t（表3.17.11），另有少量的其他铂族金属。 我国铂族金属资源量小，产量也少；产量受到主金属矿山生产的限制，在世界上只占很少的份额。1978年前，年产量大约为100 kg，80年代达到200 kg左右，90年代年产也不过三四百千