铜矿-人类最早使用的金属矿

铜矿利用加工

胡斌中国矿业大学江苏.徐州学号：06082436 内容提要：铜矿是人类最早使用的金属矿，从古代青铜器的使用到现在铜矿的综合利用，与人类发展有着密切的联系。本文从古代铜矿的利用，铜矿加工，利用现状进行了探讨。

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一：古代铜矿的利用

自人类从石器时代进入青铜器时代以后，青铜被广泛地用于铸造钟鼎礼乐之器，如中国的稀世之宝--商代晚期的司母戊鼎就是用青铜制成的。所以，铜矿石被称为“人类文明的使者”。铜在地壳中的含量只有十万分之七，可是在四千多年前的先人就使用了，这是因为铜矿床所在的地表往往存在一些纯度达99%以上的紫红色自然铜（又叫红铜）。它质软，富有延展性，稍加敲打即可加工成工具和生活用品。商代铜器--龙虎石尊铜矿上部的氧化带中，还常见一种绿得惹人喜爱的孔雀石。孔雀石因其色彩像孔雀的羽毛而得名。它多呈块状、钟乳状、皮壳状及同心条带状。用孔雀石制成的绿色颜料称为石绿，又叫石录。孔雀石别号叫“铜绿”，它还是找矿的标志。1957年，地质队员来到湖北省大冶铜绿山普查找矿，通过勘探，发现铜绿山是一个大型铜、铁、金、银钴综合矿床。南美洲的智利，号称“铜矿之国”。那里有个大铜矿，也是外国人根据孔雀石发现的，那是18世纪末叶的一个趣闻。当时，智利还在西班牙殖民者的统治下。一次，有个西班牙的中尉军官，因负债累累而逃往阿根廷去躲债。他取道智利首都圣地亚哥以南50英里的卡佳波尔山谷，登上1600米高的安第斯山时，无意中发现山石上有许多翠绿色的铜绿。他的文化素养使他认识到这是找铜的“矿苗”，于是带着矿石标本去报矿。后经勘查证实，这是一个大型富铜矿。这座铜矿特命名为“特尼恩特”（西班牙文意为“中尉”）。它是目前世界上最大的地下开采铜矿，年产铜锭30万吨。

自然界中获得的最大的天然铜重420吨.在古代,人们便发现了天然铜，用石斧将其砍下来，用锤打的方法把它加工成物件。于是铜器挤进了石器的行列，并且逐渐取代了石器，结束了人类历史上的新石器时代。在我国，距今4000年前的夏朝已经开始使用红铜，即天然铜。它的特点是锻锤出来的。1957年和1959年两次在甘肃武威皇娘娘台的遗址发掘出铜器近20件，经分析，铜器中铜含量高达99.63%～99.87%，属于纯铜。当然，天然铜的产量毕竟是稀少的。生产的发展促进人们找到从铜矿中取得铜的方法。铜在地壳中总含量并不大，不超过0.01%，但是含铜的矿物是比较多见的，它们大多具有各种鲜艳而引人注目的颜色，招至人们的注意。例如鲜绿色的孔雀石CuCO3.Cu（OH）2，深蓝色的石青2CuCO3.Cu（OH）2等。这些矿石在空气中燃烧后得到铜的氧化物，再用碳还原，就得到金属铜。1933年，河南省安阳县殷虚发掘中，发现重达18.8千克的孔雀石，直径在1寸以上的木炭块、陶制炼铜用的将军盔以及重21.8千克的煤渣，说明3000多年前我国古代劳动人民从铜矿取得铜的过程。但是，炼铜制成的物件太软，容易弯曲，并且很快就钝。接着人们发现把锡掺到铜里去制成铜锡合金——青铜。青铜器件的熔炼和制作比纯铜容易的多，比纯铜坚硬（假如把锡的硬度值定为5，那么铜的硬度就是30，而青铜的硬度则是100～150），历史上称这

个时期为青铜时代。我国战国时代的著作《周礼·考工记》总结了熔炼青铜的经验，讲述青铜铸造各种不同物件采用铜和锡的不同比例:“金有六齐（方剂）。六分其金（铜）而锡居一，谓之钟鼎之齐；五分其金而锡居一，谓之斧斤之齐；四分其金而锡居一，谓之戈戟之齐；三分其金而锡居一，谓之大刃之齐；五分其金而锡居二，谓之削杀矢（箭）之齐；金锡半，谓之鉴（镜子）燧（利用镜子聚光取火）之齐。”这表明在3000多年前，我国劳动人民已经认识到，用途不同的青铜器所要求的性能不同，用以铸造青铜器的金属成分比例也应有所不同。青铜由于坚硬，易熔，能很好的铸造成型，在空气中稳定，因而即使在青铜时代以后的铁器时代里，也没有丧失它的使用价值。例如在公元前约280年，欧洲爱琴海中罗得岛上罗得港口矗立的青铜太阳神，高达46米，手指高度超过成人。我国古代劳动人民更最早利用天然铜的化合物进行湿法炼铜，这是湿法技术的起源，是世界化学史上的一项发明。这种方法用现代化学式表示就是：CuSO4+Fe=FeSO4+Cu

青铜器是由青铜（红铜和锡的合金）制成的各种器具，诞生于人类文明的

青铜时代。由于青铜器在世界各地均有出现，所以也是一种世界性文明的象征。最早的青铜器出现于约5000年到6000年间的西亚两河流域地区。苏美尔文明时期的雕有狮子形象的大型铜刀是早期青铜器的代表。青铜器在2000多年前逐渐由铁器所取代。中国青铜器制作精美，在世界各地青铜器中堪称艺术价值最高。中国青铜器代表着中国在先秦时期高超的技术与文化。

二：铜矿加工利用技术

目前，我国勘探和开采的铜或铜多金属矿床，大部分铜矿石都要经过选矿

富集成铜精矿才能冶炼成铜金属。铜矿选矿方法主要有浮选、磁选、重选等方法或湿法冶炼等。为正确选用各种选矿方法以及合理制定选矿工艺流程，需要事先研究矿床矿物组织成分，查明矿石自然类型，鉴定矿石物质组成、结构构造、嵌布粒度和矿物可选性能以及有益有害元素赋存状态等。

矿石自然类型一般按其氧化铜和硫化铜的比例不同划分为三种类型：硫化矿石(含氧化铜在10%以下)、氧化矿石(含氧化铜在30%以上)、混合矿石(含氧化铜在10%～30%)。

不同矿石类型则用不同选矿方法：单一硫化矿石常用浮选方法。多金属硫化矿石，针对矿石组分特性而分别选用混合浮选法、优先浮选法、混合优先浮选法、浮选和重选联合选矿法、浮选和磁选联合选矿法，以及浮选和湿法冶炼联合处理等。氧化矿石选矿，一般用浮选与湿法冶炼联合处理或用离析法与浮选联合处理；含结合式氧化铜高的矿石，一般用湿法冶炼处理。混合矿石选矿，通常用浮选法，它可以单独处理，或与硫化矿石一起处理；也可采用浮选和湿法冶炼联合处理，即先用浮选法选出铜精矿，再将浮选后的尾矿用湿法冶炼处理。

铜精矿质量(含铜品位高低和伴生有益有害组分等)对冶炼生产能力、能

源消耗和经济效益等有直接影响。如贵溪冶炼厂，当入炉铜精矿品位为14.3%时，年产铜5万t，精矿品位提高20%后，年产阳极铜可达7万t，1991年

实际处理精矿品位21.4%，年产阳极铜8.33万t。但在选矿过程中提高精矿品位往往会使选矿回收率降低，因而精矿品位与回收率要合理的确立。近年来我国选矿技术水平不断提高，使选矿技术经济指标和精矿产量也随之提高。

铜矿石冶炼方法主要有火法冶炼、湿法冶炼。根据矿物原料性质和有害

组分锌、砷、氟、镁等含量、赋存状态而采用不同的冶炼方法。

火法冶炼是常用的炼铜方法，又分为鼓风炉熔炼、反射炉熔炼、电炉熔炼、闪速炉熔炼、诺兰达连续炼铜法等。湿法冶炼主要用于处理氧化矿石或含自然铜不高的单一矿石。由于使用的浸出剂不同，又分：硫酸浸出法，用以处理二氧化硅含量很高的酸性氧化矿石；氨浸出法，用以处理含多量碱性矿物的氧化矿石或自然铜贫矿；细菌浸出法，用以处理低品位硫化矿石。

三．开发利用现状及开发过程中资源的利用情况

截至2006年底，我国铜矿查明资源储量7048万吨，其中，基础储量3070万吨，占43.6%。我国铜矿类型繁多，主要类型有斑岩型、砂页岩型、黄铁矿型、硅卡岩型和铜镍硫化物型等五大类，分别占总资源储量的44.4％、23.5％、11.9％、11.8％和6.7％，合计占总资源储量的98.3％。我国铜查明资源储量主要分布于江西、云南、甘肃、湖北、山西等地。五省已利用的资源储量占全国已利用保有资源储量的70％以上。我国铜矿一般品位较低，例如，斑岩铜矿床平均品位一般仅达到0.5％左右，其他类型铜矿床平均品位较高，但也只有1％左右，而智利四大斑岩铜矿平均品位达到1.68％，民主刚果海相沉积岩（变质）岩型铜矿床平均品位达到3.96％，赞比亚海相沉积（变质）岩型铜矿床平均品位达3.06％。铜矿品位较低，给我国铜矿的开发利用带来困难，也为将来铜矿企业大规模利用低品位矿提供了机会我国已开发的铜矿主要分布在自然地理条件较好、经济较发达、地质勘查工作相对集中的东部、中部和南部各省（区），在这些省（区）内，已探明的大中型铜矿床，凡其矿区建设、水、电和交通运输等外部条件较优越，开采技术条件和矿石选冶技术条件较好的绝大多数矿床都已开发，并形成了江西、铜陵、大冶、白银、中条山、云南、东北7大铜业基地。但是，经过多年的开采，7大铜业基地现大多已进入中晚期，并出现了不同程度的资源危机。在7大铜矿基地中，除江西铜基地的资源相对充足外，白银铜基地资源已经枯竭；云南铜基地的易门、牟定已列入关闭矿山，东川、大姚保有储量严重不足；中条山铜基地已经“三矿变一矿”，其中蓖子沟、胡家峪铜资源已经枯竭，铜矿峪资源虽保有一定储量，但品位太低；大冶铜基地的5座铜矿山中，有两座资源已经枯竭；铜录山、丰山洞等矿山也已出现资源危机。

目前，正在基建的铜矿山有云南新平大红山、江西城门山和富家坞、青海赛什塘及新疆阿舍勒。尚未开发的大中型铜矿床主要位于新疆、西藏、青海、内蒙古、黑龙江等省（区），它们是西藏玉龙铜矿床，青海德尔尼铜矿床，内蒙古霍各气铜矿床，黑龙江多宝山铜矿床和近期发现的东天山土屋－延东铜矿床等。2006年全国铜精矿产量87.29万吨，由773个铜矿山生产。其中，大型矿山14个，占矿山总数的1.8%；中型矿山37个，占4.8%；小型矿山294个，占38%；规模以下小矿428个，占55.8%。现有生产矿井后备资源不足。按目前开采水平，世界铜矿储量可供开采70年，而我国仅可供开采35年。

总的说来，我国铜矿开采回收率还是比较高的，这是因为自20世纪90年代以来，我国许多铜矿山都采用充填采矿法进行回采，特别是采用矿房矿柱间隔法开采，从而大大提高了铜矿采矿回采率。

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