金属矿产资源的综合开发利用

3金属矿产资源的综合开发利用3.1贵金属矿产资源综合开发利用贵金属主要指铂（Pt）、钯（Pd）、铑（Rh）、金（Au）、银（Ag）。

主要用在信息产业、航天航空、环境污染治理（如汽车尾气）及新能源开发。

中国铂族金属（主要指Pt 、Pd 、Rh ）的资源储备、生产基地、科研院所和人才优势都集中在西部省区（如昆明贵金属研究所），其中以甘肃和云南为主。

金川集团有限公司是采、选、冶配套的大型有色、化工联合企业，生产镍、铜、钴、铂族贵金属、金、银、原料化工等产品及相应的系列深加工和盐类产品，是国内最大的镍钴铂族金属生产企业。

公司拥有世界著名的超大型多金属共生硫化镍铜矿床，保有镍金属储量450万吨，铜金属保有储量近300万吨。

目前已形成年产镍7.5万吨、铜12万吨、钴2200吨、铂族贵金属2500公斤及70万吨原料化工产品的综合生产能力。

3.1.1金川公司提高贵金属回收率的工艺探索金川铂族金属的提取与富集采取高镍锍缓冷磨浮分离工艺，得到一次铜镍合金、镍精矿和铜精矿。

镍精矿送镍系统处理，铜精矿送铜系统处理。

一次铜镍合金和镍阳极泥热滤渣经合金硫化处理后返回磨浮，再进行二次磁选分离，得到二次铜镍合金，作为贵金属系统的主原料提取贵金属。

该工艺存在的问题是：（1）目前贵金属精炼、提纯产生的外付溶液、外排废水中含有部分贵金属，含量在0.001g/l左右。

（2）贵金属精炼工艺装备水平较为落后，基本为小型搪瓷釜、瓷缸、玻璃瓶、抽滤瓶、箱式抽滤槽等。

（3）富集在加压浸出渣和羰化渣中的贵金属没有处理工艺。

需开展以下工作：（1）开发一种高分子聚合物，将贵金属精炼、提纯产生的外付溶液及外排废水中的贵金属加以回收。

（2）开发研究一条切实可行的处理加压浸出渣、羰化渣的工艺路线，要求处理后的物料可以跟现有的贵金属生产线直接衔接，且贵金属回收率达到98%以上。

（3）提高回收率，从高镍锍到贵金属产品回收率达到96%以上。

3.1.2金川公司新型萃铂工艺的研究及应用目前贵金属全萃取工艺包括DBC萃金、S201萃钯、N235萃铂、P204萃取贱金属、TBP铑铱分离。

在N235反萃过程中，乳化现象严重，反萃率降低；有机相的循环周期短；对铱的共萃率较高；反萃液沉铂困难。

（1）反萃条件难以控制，反萃率较低，循环20批料液后降至90%左右；（2）铱共萃现象严重，循环20批料液后达到10%左右；（3）有机相循环周期较短，循环50批料液后有机相难以平衡、再生。

选择一种新型萃取剂或协萃剂，达到以下要求：（1）萃取率>99%，反萃率>99%，铱的共萃率<0.1%。

（2）有机相循环周期>150批。

（3）反萃液通过调整料液后，可以直接用氯化铵沉铂，沉淀率>99.5%。

（4）工艺必须具备连续生产的能力，适应规模生产。

3.1.3金川公司银系列产品金川集团的白银生产是以副产品的形式从铜镍矿中回收利用，2004年达到年产白银54吨，但是金川集团的白银产品形式主要是银锭和电解银粉，在银产品的深度加工方面还是一个空白，使得白银的资源优势没有得到更好的发挥。

其中超细银粉和银电子浆料产品是其中的重点工作。

拟开发产品：（1）硝酸银硝酸银目前得到的照相Ⅰ级硝酸银样品，每个杂质元素指标在0.2ppm-0.3ppm，需要进行感光级硝酸银制备工艺的研究，技术指标要求产品中含有的每个杂质元素要≤0.1ppm，就目前的技术设备、操作环境、分柝方法，下一步深度除杂工作将受到很大制约。

（2）氰化银、氰银酸钾产品主要用于电镀工业，目前这项工作有待开展。

（3）银及银合金已完成0.5μm-1μm球形超细银粉的实验室工作，分散性较好，在未来将考虑开发0.1μm-0.2μm高分散性球形超细银粉和高分散性纳米银粉。

（4）电子银浆料在这方面是个空白，目前正在组建电子银浆料实验室，以厚膜银电子浆料开发为重点，逐渐将产品开始延伸到树脂浆料、贵金属合金浆料和贱金属浆料。

（5）银触点材料在电工行业有广泛应用，考虑以Ag/SnO2、Ag/Cu、Ag/Ni等为重点进行银触点材料的开发。

银抗菌材料是白银新的应用领域，与纺织品和食品卫生工业相结合，开发硅酸盐、锆磷酸盐等银离子抗菌材料。

3.1.4金川公司铂族金属催化剂系列产品的研制开发希望全面开展铂、钯、锇、铱、钌、铑及铼、铈、锆等用途较广的贵金属、稀土催化剂的研制试验；并逐步放大到公斤级水平并得到工业应用性能评价。

计划建立兰州金川科技园铂族金属催化剂小试、中试实验室及性能评价实验室、废旧催化剂回收处理实验室、研制出两种型号的钯炭催化剂，分别成功应用到两家制药厂或精细化工企业，并得到由企业所给出的使用性能评价报告、确立两种催化剂产业化生产的工艺技术条件。

3.1.5金川公司稀土汽车尾气净化催化剂研制开发我国面临的环保任务比较严峻，特别是近几年随着国内汽车保有量的增加，汽车尾气所产生的环保问题也日益突出，国家相关部门根据实际情况制定并出台一系列的环保产业政策和法规。

这样将极大拓宽催化剂行业的内部空间，并为众多的催化剂生产厂家带来巨大的机遇。

3.1.6光谱分析用铂钯基体（5N）研制利用金川自产99.99％的海绵铂、海绵钯为原料，研制出达到国家标准要求的光谱分析用铂钯基体（5N）（纯度＞99.999％的铂、钯基体）。

3.1.7金川公司稀土汽车尾气净化催化剂研制开发目前，国内企业介入汽车尾气催化剂市场的最大制约瓶颈是技术问题，这些问题主要集中在以下几个方面：1) 对稀土复合氧化物添加少量贵金属型三效催化剂的研究与开发。

2)对非贵金属三效催化剂的研究。

3) 对三效催化剂使用寿命的研究（抗老化，抗中毒）。

4) 单钯型三效催化剂及稀燃型三效催化剂的研究与开发。

国外已经对此进行深度研究，并取得许多成果。

国内也对此加大了研究力度，也取得一定的成果，并有工业化生产的能力。

3.1.8昆明贵金属研究所钙镁磷肥法冶炼铂20世纪70年代，昆明贵金属研究所利用云南优势资源磷矿石与含铂金属的橄榄石或蛇纹石在高炉中共熔，熔渣为优质的钙镁磷肥，贵金属及铜、镍富集在炉底的磷镍铁中。

贵金属品位可提高到600g/t。

1t规模工业试验成功。

但为了年产100kg铂族金属，需要采掘20万吨铂矿、外加30万吨磷矿石，此方案的产品是50万吨钙镁磷肥，还有450t镍和铜。

目前企业因各种原因未能建成。

3.1.9昆明贵金属研究所加压氧化酸浸预处理-加压氰化-置换富集贵金属对金宝山低品位铂把浮选精矿，采用现有的火法工艺无法进行经济有效地处理。

本文首次提出了浮选精矿直接加压氧化酸浸预处理-加压氰化-置换富集贵金属的全湿法处理创新工艺。

完成了新工艺的实验室小试研究、放大验证及50升高压釜批量处理5kg浮选精矿的扩大试验。

新工艺突破了传统火法技术思路的局限，为我国低品位原生铂矿资源的综合开发利用提供了一条高效率、短流程、污染小、操作条件好的新技术途径。

工艺条件试验分别考察了低品位铂把浮选精矿加压氧化酸浸预处理以及加压氰化浸出过程中各种工艺控制条件及技术参数对铜、镍氧化浸出率以及铂、把氰化浸出率的影响。

试验优选出的加压氧化酸浸工艺条件为：浮选精矿湿磨至粒度98%-200目，反应液固比L:S = 4:1，硫酸用量20 wt%，最高反应温度200 0C，时间8h，体系氧压恒定2.0MPa。

Cu, Ni, Co等贱金属加压酸浸出率均达到99%以上。

加压氰化浸出条件为：氰化钠用量2.5 wt%，浸出反应温度160 0C，恒温1h,空气气氛，压力2.OMPa，矿浆液固比L:S一4:1。

最佳条件下的批量处理600g浮选精矿的小型放大验证试验结果表明，Pt, Pd二段氰化浸出率可高达98%以上。

用50升高压反应釜进行批量5kg的扩大试验结果重现了小试研究的各项指标。

全工艺铂、把回收率从浮选精矿到贵金属置换富集物达到:Pt 90%-94%、Pd99%。

富集物中Pt、Pd的品位高达56.0%~59.3%，与浮选精矿相比富集了六千多倍，加上Rh、Ir、Au、Ag，富集物中贵金属品位达到70%~90%。

Cu、Ni、Co金属浸出率也达到99%以上。

在扩大试验的基础上，进行了金属平衡，就浮选精矿中S、Fe、MgO、SiO2及贵金属等在流程中的走向与传统的火法处理工艺进行了对比讨论。

3.1.10中科院化工冶金研究所难浸金矿催化氧化酸浸预处理技术金精矿品位（g/t）金氰化率（未，% ）金氰化率%陕西洛南180 18 99.0江西洋鸡山23.1 22 97.0广西某矿146 1.4 96云南镇远49 14 92湖南会同5000 70 96.7广西金牙56.3 40 993.2锰矿资源综合利用3.2.1电解制金属锰中国的电解锰工业建立于1956年，至今已有近50年的历史。

随着市场对于金属锰需求量的增大，以及国内锰矿资源的不断被发现，中国电解锰工业快速成长。

1992年中国电解锰的生产能力仅为4万t/a。

到2004年底，中国电解锰生产能力已经达到100万t/a，实际产量达到49.49万t。

中国已成为世界上电解锰的最大生产国、最大消费国和最大出口国。

目前，全国有约150家电解锰企业，其中贵州30余家，2004年实际产量为10多万t；湖南约50家（其中3万t以上有8-9家），2004年产量为20万t；重庆近20家，2004年实际产量为10万t；广西电解锰工业发展很快，现已有25家企业，2004年产量约5万t。

由于电解锰产品的90％－95％用于钢铁工业，是炼铁和炼钢过程中的脱氧剂和脱硫剂。

钢铁工业的发展将对电解锰行业提出更多的需求。

预计未来两年受钢铁生产增长的影响，我国电解锰产量将保持15％左右的年增长率。

早在1920年，英国的A.J.Allmand，A.N.Campbell用陶瓷隔膜电解出了金属锰，然而直到40年代中期，电解锰才真正进入工业化生产。

1935年，美国矿山局的R.S.Dean用碳酸锰矿石加硫酸制取硫酸锰，以SO2为添加剂，在隔膜电解槽中低电流密度长时间电解（48h），制得金属锰，从此确定了电解锰的工业制造方法。

上世纪六十年代，SeO2电解添加剂用于电解过程，使电解电流效率大大提高，改善了电解环境。

目前，这种方法仍然为电解锰生产工业所普遍采用（下图）。

电解锰工业的基本化学原理包括：锰矿石的浸出：MnCO3+ H2SO4= MnSO4+H2O+ CO2矿石中各种杂质的同时浸出：Fe3O4+4H2SO4= Fe2(SO4)3+4H2OMeO+H2SO4=MeSO4+H2O (Me= Fe Cu Co Ni Mg )电解锰工业的基本化学原理包括：软锰矿氧化Fe2+，水解净化除Fe3+：MnO2+4H++2Fe2+= Mn2++2Fe3++2H2OFe3++3H2O= Fe(OH)3+3H+硫化物除杂：MeSO4+ RS =RSO4+MeS (Me= Zn Cu Co Ni Mg )电解锰工业的基本化学原理包括：锰的阴极电解析出、析氢副反应：Mn2++2e =Mn2H++2e= H2(g)电解锰是一个高能耗、高污染的行业，电解生产的各个环节都可能产生污染。