2411-3336 2541-9404 Записки Горного института Journal of Mining Institute Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины ΙΙ Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University 10.31897/pmi.2020.4.9 pmi-13345 https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/13345 Металлургия и обогащение Metallurgy and concentration Processing of platinum group metal ores in Russia and South Africa: current state and prospects Переработка платинометалльных руд в России и Южной Африке: состояние и перспективы Aleksandrova Tatyana N. Александрова Т. Н. Aleksandrova Tatyana N. alexandrovat10@gmail.com 0000-0002-3069-0001 Санкт-Петербургский горный университет (Санкт-Петербург, Россия) Saint Petersburg Mining University (Saint Petersburg, Russia) О’Connor Cyril O'Коннор С. О’Connor Cyril Cyril.OConnor@uct.ac.za Университет Кейптауна (Кейптаун, Южная Африка) University of Cape Town (Cape Town, South Africa) 08 10 2020 2020 244 462 473 15 04 2020 13 05 2020 08 10 2020 © 2020 Т. Н. Александрова, С. O'Коннор © 2020 Tatyana N. Aleksandrova, Cyril О’Connor 2020 Т. Н. Александрова, С. O'Коннор Tatyana N. Aleksandrova, Cyril О’Connor Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0) https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/13345

Работа посвящена сравнительному обзору минерально-сырьевой базы металлов платиновой группы (МПГ) и технологий их переработки в ЮАР и России – крупнейших производителей МПГ. В статье представлены минералого-геохимическая классификация и промышленное значение железно-платиновых и платиноносных месторождений, также представлен обзор видов залеганий рудных тел металлов платиновой группы, процессов обогащения (особое внимание уделено флотационным процессам), а также трудностей, с которыми сталкиваются предприятия на этапе обогащения в части повышения извлечения полезных компонентов. Приведены данные о минералогических особенностях месторождений МПГ, в том числе о распределении элементов в рудах. Определены и обоснованы основные направления исследования минералогических особенностей и переработки сырья различного генезиса. Установлено, что сульфидные месторождения представляют наибольшую промышленную ценность в обеих странах. Рассмотрены такие нетрадиционные источники МПГ как черносланцевое сырье, дуниты, хромитовые, малосульфидные, хромовые и титано-магнетитовые руды, техногенное сырье и др. Обоснованы основные направления исследований для вовлечения в переработку нетрадиционных источников металлов. Проведен анализ новых обогатительных и металлургических методов добычи МПГ при переработке нетрадиционного и промышленного сырья, выполнен обзор существующих технологий переработки платиноносного сырья. Рассмотрены технологии с применением современного оборудования для сверхтонкого измельчения и существующие реагенты для флотационного обогащения и оценки их селективности по отношению к минералам-концентраторам платины. На основе анализа главных технологических процессов переработки руд МПГ выявлены наиболее эффективные – схемы гравитационно-флотационного обогащения с последующей металлургической переработкой.

The presented study is devoted to a comparative review of the mineral raw material base of platinum group metals (PGMs) and technologies of their processing in South Africa and Russia, the largest PGM producers. Mineralogical and geochemical classification and industrial value of iron-platinum and platinum-bearing deposits are presented in this work. The paper also reviews types of PGM ore body occurrences, ore processing methods (with a special focus on flotation processes), as well as difficulties encountered by enterprises at the processing stage, as they increase recovery of the valuable components. Data on mineralogical features of PGM deposits, including the distribution of elements in the ores, are provided. The main lines of research on mineralogical features and processing of raw materials of various genesis are identified and validated. Sulfide deposits are found to be of the highest industrial value in both countries. Such unconventional PGM sources, as black shale, dunites, chromite, low-sulfide, chromium and titanomagnetite ores, anthropogenic raw materials, etc. are considered. The main lines of research that would bring into processing non-conventional metal sources are substantiated. Analysis of new processing and metallurgical methods of PGM recovery from non-conventional and industrial raw materials is conducted; the review of existing processing technologies for platinum-bearing raw materials is carried out. Technologies that utilize modern equipment for ultrafine grinding are considered, as well as existing reagents for flotation recovery; evaluation of their selectivity in relation to platinum minerals is presented. Basing on the analysis of main technological processes of PGM ore treatment, the most efficient schemes are identified, i.e.,gravity and flotation treatment with subsequent metallurgical processing.

 Ключевые слова металлы платиновой группы технология обогащения флотация гравитационное обогащение малосульфидные руды черные сланцы титано-магнетитовые руды хромитовые руды Keywords platinum group metals processing technology flotation gravity treatment low-sulfide ores black shales titanomagnetite ores chromite ores Агафонов Л.В. Проблема платиноносности ультраосновных и основных пород различной формационной принадлежности (различных ультрабазит-базитовых ассоциаций) // Геология и генезис месторождений платиновых металлов: сборник научных трудов. 1994. С. 189-197. Agafonov L.V. The Problem of Platinum-Bearing Ultrabase and Base Rocks Belonging to Different Formations (Different Ultrabasite-Basite Associations). Geologiya i genezis mestorozhdenii platinovykh metallov: sbornik nauchnykh trudov, 1994, p. 189-197 (in Russian). Гурская Л.И. Платинометаллическая минерализация черных сланцев и критерии их определения. СПб: ВСЕГЕИ, 2000. 208 с. Gurskaya L.I. Platinum Metal Mineralization of Black Shales and Criteria of Their Identification. St. Petersburg: VSEGEI, 2000, p. 208 (in Russian). Додин Д.А. Платинометалльные месторождения России / Д.А.Додин, Н.М.Чернышов, Б.А.Яцкевич // СПб: Наука, 2000. 754 с. Dodin D.A., Chernyshov N.M., Yatskevich B.A. Platinum Metals Deposits of Russia. St. Petersburg: Nauka, 2000, p. 754 (in Russian). Лондонская биржа металлов, графики, цены. URL: www.lme.com/en-GB/Metals/Precious-metals/Platinum (дата обращения 15.04.2020). London Metal Exchange, charts, prices. URL: www.lme.com/en-GB/Metals/Precious-metals/Platinum (date of access 15.04.2020). Нафталь М.Н. Платиносодержащие пирротиновые концентраты Норильска – новый взгляд на проблему комплексной переработки / М.Н.Нафталь, Р.Д.Шестакова // Цветные металлы. 2001. № 6. С. 43-48. Naftal M.N., Shestakova R.D. Platinum-Bearing Pyrrhotine Concentrates of Norilsk – a New Approach to the Problem of Complex Processing. Tsvetnye metally. 2001. N 6, p. 43-48 (in Russian). Основные направления совершенствования технологии обогащения сульфидных медно-никелевых руд ЗФ ГМК «Норильский никель» / И.Н.Храмцова, П.М.Баскаев, Н.Г.Кайгмазов, М.Н.Нафталь, И.В.Волянский, Л.И.Алексеева // Цветные металлы. 2005. № 10. С. 58-63. Khramtsova I.N., Baskaev P.M., Kaitmazov N.G., Naftal M.N., Volyanskii I.V., Alekseeva L.I. Main Trends of Improvement for Technologies of Sulfide Copper-Nickel Ore Processing at Polar Branch of MMC “Nornickel”. Tsvetnye metally. 2005. N 10, p. 58-63 (in Russian). Платина России: состояние и перспективы / А.Д.Давид, Т.С.Додина, К.К.Золоев, В.А.Коротеев, Н.М.Чернышов // Литосфера. 2010. № 1. С. 3-36. David A.D., Dodina T.S., Zoloev K.K., Koroteev V.A., Chernyshov N.M. Russian Platinum: State-of-the-Art and Prospects. Litosfera. 2010. N 1, p. 3-36 (in Russian). Проблемы минерагении Арктики / Д.А.Додин, А.Н.Вишневский, С.А.Гулин, Г.И.Кавардин // Геология и геофизика. 1994. Т. 35. № 9. С. 78-90. Dodin D.A., Vishnevskii A.N., Gulin S.A., Kavardin G.I. Problems of Minerageny in the Arctic. Geologiya i geofizika. 1994. Vol. 35. N 9, p. 78-90 (in Russian). Тонкодисперсные золото и платиноиды в графитовых сланцах Буреинского массива – новый тип благороднометального оруденения на Дальнем Востоке России / А.И.Ханчук, Н.В.Бердников, А.А.Черепанов, Н.С.Коновалова // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2009. Т. 5. № 12. С. 9-18. Khanchuk A.I., Berdnikov N.V., Cherepanov A.A., Konovalova N.S. Finely-Dispersed Gold and Platinoids in Graphite Shales of the Bureya Massif – a New Type of Noble Metal Mineralization in the Russian Far East. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten (nauchno-tekhnicheskii zhurnal). 2009. Vol. 5. N 12, p. 9-18 (in Russian). Чернышов Н.М. Золото-платинометалльное оруденение черносланцевого типа Курско-Воронежского региона (Центральная Россия). Воронеж: Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета, 2007. 177 с. Chernyshov N.M. Gold-Platinum Metal Mineralization of Black Shale Type in the Kursk-Voronezh Region (Central Russia). Voronezh: Izdatelsko-poligraficheskii tsentr Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta, 2007, p. 177 (in Russian). Чернышов Н.М. Платиноносные формации Курско-Воронежского региона. Воронеж: Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета, 2004. 448 с. Chernyshov N.M. Platinum-Bearing Formations of Kursk-Voronezh Region. Voronezh: Izdatelsko-poligraficheskii tsentr Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta, 2004, p. 448 (in Russian). Aleksandrova T.N. Platinum-group metals in residual soils and potential efficiency of their processing in gravity concentrators / T.N.Aleksandrova, I.V.Talovina // Journal of Mining Science. 2017. Vol. 53. № 3. P. 553-558. DOI: 10.1134/S106273911703250X Aleksandrova T.N., Talovina I.V. Рlatinum-group metals in residual soils and potential efficiency of their processing in gravity concentrators. Journal of Mining Science. 2017. Vol. 53. N 3, p. 553-558. DOI: 10.1134/S106273911703250X Drago R. The determinants of labor absence: Economic factors and workgroup norms across countries / R.Drago, M.Wooden // ILR Review. 1992. Vol. 45. Iss. 4. P. 764-778. DOI: 10.1177/0019793399204500411 Drago R., Wooden M. The determinants of labor absence: Economic factors and workgroup norms across countries. ILR Review. 1992. Vol. 45. Iss. 4, р. 764-778. DOI: 10.1177/0019793399204500411 Fine grinding – Developments in ceramic media technology and resulting improved plant performance at Anglo Platinum / C.M.Rule, L.Knopjes, B.Clermont, C.Philippe // Proceedings of the Third International Platinum Conference «Platinum in transformation». The Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2008. P. 53-62. Rule C.M., Knopjes L., Clermont B., Philippe C. Fine grinding – Developments in ceramic media technology and resulting improved plant performance at Anglo Platinum. Proceedings of the Third International Platinum Conference “Platinum in transformation”. The Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2008, p. 53-62. Liddell K.S. Process routes for beneficiation of noble metals from Merensky and UG-2 ores / K.S.Liddell, R.C.Dunne, L.B.McRae // Mintek Review. 1986. № 4. P.33-44. Liddell K.S., Dunne R.C., McRae L.B. Process routes for beneficiation of noble metals from Merensky and UG-2 ores. Mintek Review. 1986. N 4, p.33-44. Malysiak V. An investigation into the floatability of a pentlandite-pyroxene system // V.Malysiak, N.J.Shackleton, C.T.O'Connor // International Journal of Mineral Processing. 2004. Vol. 74. Iss. 1-4. P. 251-262. DOI: 10.1016/j.minpro.2004.01.001 Malysiak V., Shackleton N.J., O’Connor C.T. An investigation into the floatability of a pentlandite-pyroxene system. International Journal of Mineral Processing. 2004. Vol. 74. Iss. 1-4, p. 251-262. DOI: 10.1016/j.minpro.2004.01.001 Matthey J. PGM Market Report February 2019. Hertfordshire, United Kingdom, 2019. 42 p. Matthey J. PGM Market Report February 2019. Hertfordshire, United Kingdom, 2019, p. 42. Natural and technological typomorphic associations of trace elements in carbonaceous rocks of the Kimkan noble metal occurrence, Far East / A.I.Khanchuk, I.Yu.Rasskazov, T.N.Aleksandrova, V.S.Komarova // Russian Journal of Pacific Geology. 2012. Vol. 6. № 5. P. 339-348. DOI: 10.1134/S181971401205003X Khanchuk A.I., Rasskazov I.Yu., Aleksandrova T.N., Komarova V.S. Natural and technological typomorphic associations of trace elements in carbonaceous rocks of the Kimkan noble metal occurrence, Far East. Russian Journal of Pacific Geology. 2012. Vol. 6. N 5, p. 339-348. DOI: 10.1134/S181971401205003X O'Connor C.T. Investigations into the recovery of platinum group minerals from the platefre of the Bushveld Complex of South Africa / C.T. O'Connor, N.J.Shackleton // Platinum Metals Review. 2013. № 57(4). P. 302-310. O’Connor C.T., Shackleton N.J. Investigations into the recovery of platinum group minerals from the platreef ore of the Bushveld Complex of South Africa. Platinum Metals Review. 2013. N 57 (4), p. 302-310. Platinum mineralization comparative characteristics of the some Far East deposits: Problems of complex development of georesources electronic resource / N.Lavrik, N.Litvinova, T.Aleksandrova, V.Stepanova, A.Lavrik // E3S Web of Conferences. 2018. Vol. 56. 04017. DOI: 10.1051/e3sconf/20185604017 Lavrik N., Litvinova N., Aleksandrova T., Stepanova V., Lavrik A. Platinum mineralization comparative characteristics of the some Far East deposits: Problems of complex development of georesources electronic resource. E3S Web of Conferences. 2018. Vol. 56. 04017. DOI: 10.1051/e3sconf/20185604017 Schounwstra R.P. A short geological review of the Bushveld Complex / R.P.Schouwstra, E.D.Kinloch, C.A.Lee // Platinum Metals Review. 2000. № 44(1). P. 33-39. Schouwstra R.P., Kinloch E.D., Lee C.A. A short geological review of the Bushveld Complex. Platinum Metals Review. 2000. N 44 (1), p. 33-39. Shackleton N.J. The use of amine complexes in managing inadvertent activation of pyroxene in a pentlandite-pyroxene flotation system / N.J.Shackleton, V.Malysiak, C.T. O'Connor // Minerals Engineering. 2003. Vol. 16. Iss. 9. P. 849-856. DOI: 10.1016/S0892-6875(03)00215-2 Shackleton N.J., Malysiak V., O’Connor C.T. The use of amine complexes in managing inadvertent activation of pyroxene in a pentlandite-pyroxene flotation system. Minerals Engineering. 2003. Vol. 16. Iss. 9, p. 849-856. DOI: 10.1016/S0892-6875(03)00215-2 Supergene oxide-silicate nickel deposits: mineral-geochemical composition and peculiarities of processing / I.V.Talovina, T.N.Alexandrova, H.Lieberwirth, G.Heide // Eurasian Mining. 2017. № 1. P. 21-24. DOI: 10.17580/em.2017.01.06 Talovina I.V., Alexandrova T.N., Lieberwirth H., Heide G. Supergene oxide-silicate nickel deposits: mineral-geochemical composition and peculiarities of processing. Eurasian Mining. 2017. N 1, р. 21-24. DOI: 10.17580/em.2017.01.06 The flotation behaviour of chromite with respect to the beneficiation of UG2 ore / Q.I.Wesseldijk, M.A.Reuter, D.J.Bradshaw, P.J.Harris // Minerals Engineering. 1999. Vol. 12. Iss. 10. P. 1177-1184. DOI: 10.1016/S0892-6875(99)00104-1 Wesseldijk Q.I., Reuter M.A., Bradshaw D.J., Harris P.J. The flotation behaviour of chromite with respect to the beneficiation of UG2 ore. Minerals Engineering. 1999. Vol. 12. Iss. 10, p. 1177-1184. DOI: 10.1016/S0892-6875(99)00104-1