铜矿综述

铜及铜精矿简介 铜是人类最早发现和使用的金属之一，紫红色，比重8.89，溶点1083.4℃。铜及其合金由于导电率和热导率好，抗腐蚀能力强，易加工，抗拉强度和疲劳强度好而被广泛应用，在金属材料消费中仅次于钢铁和铝，成为国计民生和国防工程乃至高新技术领域中不可缺少的基础材料和战略物资。在电气工业、机械工业、化学工业、国防工业等部门具有广泛的用途。

矿物原料特点 铜是一种典型的亲硫元素，在自然界中主要形成硫化物，只有在强氧化条件下形成氧化物，在还原条件下可形成自然铜。目前，在地壳上已发现铜矿物和含铜矿物约计250多种，主要是硫化物及其类似的化合物和铜的氧化物、自然铜以及铜的硫酸盐、碳酸盐、硅酸盐类等矿物。其中，能够适合目前选冶条件可作为工业矿物原料的有16种。即自然元素：自然铜（含铜近100%）；铜的硫化物：黄铜矿（含铜34.6%，括号指铜含量，下同）、斑铜矿（63.3%）、辉铜矿（79.9%）、铜蓝（66.5%）、方黄铜矿（23.4%）、黝铜矿（46.75）、砷黝铜矿（52.7%）、硫砷铜矿（48.4%）；铜的氧化物：赤铜矿（88.8%）、黑铜矿（79.9%）；铜的硫酸盐、碳酸盐和硅酸盐矿物：孔雀石（57.5%）、蓝铜矿（55.3%）、硅孔雀石（36.2%）、水胆矾（56.2%）、氯铜矿（59.2）。 当前，我国选冶铜矿物原料主要是黄铜矿、辉铜矿、斑铜矿、孔雀石等。按选冶技术条件，将铜矿石以氧化铜和硫化铜的比例划出三个自然类型。即硫化矿石，含氧化铜小于10%；氧化矿石，含氧化铜大于30%；混合矿石，含氧化铜10%-30%。 我国铜矿物原料具有以下特点： １)适合选冶生产的铜矿物原料，赋存于多种矿床类型。其中，具有重要开采价值的矿床类型：岩浆型铜镍硫化物矿床、斑岩型铜矿床、夕卡岩型铜和多金属矿床、热液脉型铜矿床、火山-沉积块状硫化物型铜矿床、沉积型层状矿床等等。 ２）矿石结构构造复杂，嵌布粒度不均，多为不均匀浸染粒度矿石，甚至有不少矿物组合、组构嵌布细微，成分复杂，难选矿石较多。 ３）矿石化学成分多样，伴生、共生多种有益有害组分，选冶工艺条件复杂。目前，开发的矿区多数是综合性的铜矿床，共伴生多种有益有害元素。通过综合开采，综合利用，可变害为益，变废为宝 我国铜矿资源及其分布 截至2007年，我国共查明铜矿区1248个，其中大型矿区37个。著名的大型铜矿有西藏玉龙铜矿、江西德兴铜矿及近年来新发现的云南普朗铜矿。全国累计查明资源储量(铜金属)8531万吨。 但我国铜矿资源分布却很不均匀，主要分布在西南三江、长江中下游、东南沿海、秦祁昆成矿带以及辽吉黑东部、西藏冈底斯成矿带，即我国江西、云南、湖北、西藏、甘肃、安徽、山西、黑龙江等省，这几省的基础储量约占全国总基础储量的76.02%。我国铜资源储量及分布情况可参见表1-1。 同时，我国铜资源又相对紧缺的国家，根据对矿产资源的预测和目前的开发速度，到2020年，铜资源将严重短缺[2]，且我国铜矿富矿少、贫矿多，矿石品位普遍偏低，同时还存在大量的难处理低品位氧化铜矿(氧化铜矿中的铜约占铜总储量的20%)，并且随着铜矿石开采品位的逐年下降，难处理矿石还在不断增加。如果这部分铜矿资源不能加以合理利用的话，势必造成资源的浪费。 表1-1 中国铜资源的储量及分布（截至2005年底；单位：万吨） 地区 矿区数 储量 基础储量 占全国基础储量% 江西 49 514.55 794.80 26.79 云南 152 168.88 321.14 10.82 湖北 85 150.87 237.67 8.01 西藏 6 47.29 220.49 7.43 甘肃 45 163.51 200.14 6.75 安徽 47 126.95 195.65 6.59 山西 26 123.92 163.72 5.52 黑龙江 19 89.59 121.96 4.11

矿石工业要求 从铜矿石中提炼的铜金属，根据采、选、冶技术工艺水平，对铜矿物原料提出一定的工业要求，见表3.7.1。

当铜矿床的伴生组分达到表3.7.2所列的含量要求时，则要求取样分析做出综合评价。 对于铜品位低于５％的矿石要用选矿方法富集成铜精矿。１９９７年国家颁布的有色金属行业标准（ＹＳ／Ｔ３１８-１９９７）将铜精矿产品分为四个品级： 一级品Ｃｕ含量不小于３０％，杂质含量（不大于）：Ａｓ ０.０５％，Ｐｂ＋Ｚｎ ２％，ＭｇＯ １％，Ｂｉ ０.０５％。 二级品Ｃｕ含量不小于２５％，杂质含量（不大于）：Ａｓ ０.２％，Ｐｂ＋Ｚｎ ５％，ＭｇＯ ３％，Ｂｉ ０.２％。 三级品Ｃｕ含量不小于２０％，杂质含量（不大于）：Ａｓ ０.３％，Ｐｂ＋Ｚｎ ８％，ＭｇＯ ４％，Ｂｉ ０.３％。 四级品Ｃｕ含量不小于１３％，杂质含量（不大于）：Ａｓ ０.４％，Ｐｂ＋Ｚｎ １２％，ＭｇＯ ５％，Ｂｉ ０.５％。

铜矿的用途 铜是人类最早使用的金属。早在史前时代，人们就开始采掘露天铜矿，并用获取的铜制造武器、式具和其他器皿，铜的使用对早期人类文明的进步影响深远。铜是一种存在于地壳和海洋中的金属。铜在地壳中的含量约为0.01%，在个别铜矿床中，铜的含量可以达到3%～5%。自然界中的铜，多数以化合物即铜矿物存在。铜矿物与其他矿物聚合成铜矿石，开采出来的铜矿石，经过选矿而成为含铜品位较高的铜精矿。

一、性能 铜具有良好的导电性、导热性、耐腐蚀性和延展性等物理化学特性。导电性能和导热性能仅次于银，纯铜可拉成很细的铜丝，制成很薄的铜箔。纯铜的新鲜断面是玫瑰红色的，但表面形成氧化铜膜后，外观呈紫红色，故常称紫铜。

铜除了纯铜外，铜可以与锡、锌、镍等金属化合成具有不同特点的合金，即青铜、黄铜和白铜。在纯铜(99.99%)中加入锌，则称黄铜，如含铜量80%，含锌量20%的普通黄铜管用于发电厂的冷凝器和汽车散热器上；加入镍称为白铜，剩下的都称为青铜，除了锌和镍以外，加入其它金属元素的所有铜合金均称做青铜，加入什么元素就称为什么元素，最主要的青铜是锡磷青铜和铍青铜。如锡青铜在我国应用的历史非常悠久，用于铸造钟、鼎、乐器和祭器等。锡青铜也可用作轴承、轴套和耐磨零件等。

与纯铜的导电性有所不同，借助于合金化，可大大改善铜的强度和耐锈蚀性。这些合金有的耐磨，铸造性能好，有的具有较好的机械性能和耐腐蚀性能。

二、用途 由于铜具有上述优良性能，所以在工业上有着广泛的用途。包括电气行业、机械制造、交通、建筑等方面。目前，铜在电气和电子行业这一领域中主要用于制造电线、通讯电缆和其他成品如电动机、发电机转子及电子仪器、仪表等，这部分用量约占工业总需求量的一半左右。铜及铜合金在计算机芯片、集成电路、晶体管、印刷电路版等器材器件中都占有重要地位。例如，晶体管引线用高导电、高导热的铬锆铜合金。最近，国际知名计算机公司IBM已采用铜代替硅芯片中的铝，这标志着人类最古老的金属在 半导体技术应用方面的最新突破。

80年代中期，美国、日本和西欧国家的精铜消费中，电气工业所占比重最大，中国也不例外。而进入90年代以后，国外在建筑行业中管道用铜增幅巨大，成为国外消费铜的大头。据位于纽约的铜发展协会(CDA)发表的报告说：1997年，建筑业仍是美国铜产品的最大的最终用途市场，建筑业常利用铜的耐腐蚀性用于制造水管、屋顶及其他给排水设施，此外，还因其美观的外表而被用于建筑装修，建筑业用铜占美国铜产品总消费量的第一位。

据中国有色集团内部统计，1997年我国铜的消费构成中电气行业(包括电线电缆)占77.7%，成为用铜的最大市场。

1997年的中国铜消费结构数据来源于Simon Hunt的“1990～1997年中国铜消费调查报告”一文，为了避免重复计算，1997 年中国的电线电缆包括在电气行业中，而以前都计算在机械制造行业里。

随着科学技术的日新跃益，铜的应用范围在拓宽，铜在医学、生物、超导及环境方面开始发挥作用。如，当聚氨酯塑料泡沫含有铜或氧化铜时，能大大减少这种塑料燃烧时所释放出致命的有毒气体－氢氰化物(HCN)。大量研究资料证明，铜的杀菌作用可以有效地降低肺炎病菌的传播，能抑制细菌生长，保持饮用水清洁卫生，所以，未来国内建筑业铜管的发展前景将十分广阔。

元素用途： 铜是与人类关系非常密切的有色金属，被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域，在我国有色金属材料的消费中仅次于铝。

铜在电气、电子工业中应用最广、用量最大，占总消费量一半以上。用于各种电缆和导线，电机和变压器的绕阻，开关以及印刷线路板等。

在机械和运输车辆制造中，用于制造工业阀门和配件、仪表、滑动轴承、模具、热交换器和泵等。

在化学工业中广泛应用于制造真空器、蒸馏锅、酿造锅等。 在国防工业中用以制造子弹、炮弹、枪炮零件等，每生产100万发子弹，需用铜13～14吨。

在建筑工业中，用做各种管道、管道配件、装饰器件等。 以下是各行业铜消费占铜总消费量的比例： 行业 铜消费量占总消费量的比例

电子(包括通讯) 48% 建筑 24% 一般工程 12% 交通 7% 其他 9%

铜矿的选别研究 我国铜矿石的工业生产以浮选为主，当前面临着矿石品位降低、性质复杂、原料成本上升的严峻挑战，对此，铜选厂都在竭力降低生产成本，改进生产工艺，提高金、银等伴生矿物的回收率[10]。但总体上来说，我国铜选厂规模小、自动