铜矿基本知识概述

　　铜矿指可以利用的含铜的自然矿物集合体的总称，铜矿石一般是铜的硫化物或氧化物与其他矿物组成的集合体，与硫酸反应生成蓝绿色的硫酸铜。铜的工业矿物有：自然铜、黄铜矿、辉铜矿、黝铜矿、蓝铜矿、孔雀石等。已发现的含铜矿物有280多种，主要的只有16种。中国开采的主要是黄铜矿(铜与硫、铁的化合物)，其次是辉铜矿和斑铜矿。

　　一、铜的物化性质

　　物理性质：纯铜是柔软的金属，表面刚切开时为红橙色带金属光泽，单质呈紫红色。铜的熔点约为1083.4℃，沸点约为2567℃。在高温环境下也能保持稳定性。密度约为8.92~8.96克/立方厘米，金属中属于相对较重的一种。导电性高，仅次于银，居第二位。导热性好，仅次于银和金，居第三位。延展性好，它可以被拉伸成非常薄的箔片或细丝，而不断裂。易熔接，具有抗磁性、抗菌性。

　　化学性质：铜是不太活泼的重金属，在常温下不与干燥空气中的氧气化合，加热时能产生黑色的氧化铜，如果继续在很高温度下燃烧，就生成红色的Cu2O。在潮湿的空气中放久后，铜表面会慢慢生成一层铜绿(碱式碳酸铜)，铜绿可防止金属进一步腐蚀，其组成是可变的。铁单质与硫酸铜反应可以置换出铜单质。铜单质不溶于非氧化性酸。铜可与氯气在点燃条件下化合。铜与硫在加热条件下直接化合生成硫化亚铜(Cu2S)。在电子工业中，常用FeCl3溶液来刻蚀铜，以制造印刷线路。在金属活动性顺序中，铜族元素都在氢以后，所以不能置换稀酸中的氢。但当有空气存在时，铜可先被氧化成氧化铜，然后再与酸作用然后缓慢溶于这些稀酸中。铜会被硝酸、浓硫酸(需加热)等氧化性酸氧化而溶解。铜能充当一些有机反应的催化剂，如酒精的催化氧化。

　　二、铜的性状

　　铜是呈紫红色光泽的金属，密度8.92克/立方厘米。熔点1083.4±0.2℃，沸点2567℃。常见化合价+1和+2。电离能7.726电子伏特。铜是人类发现最早的金属之一，也是最好的纯金属之一，稍硬、极坚韧、耐磨损。还有很好的延展性。导热和导电性能较好。铜和它的一些合金有较好的耐腐蚀能力，在干燥的空气里很稳定。但在潮湿的空气里在其表面可以生成一层绿色的碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3，这叫铜绿。可溶于硝酸和热浓硫酸，略溶于盐酸。容易被碱侵蚀。

　　三、铜的来源

　　铜可以形成多种矿物，其中最常见的是黄铜矿和赤铁矿。黄铜矿是含铜最多的铜矿，是由早期火山喷发、侵入和大规模岩浆活动造成的深部热液矿床中形成的。赤铁矿是最常见的铁矿石，同时也是一种含铜矿物，是在氧化和还原的条件下，经过多种地质作用形成的。铜矿的形成需要多种复杂的地质作用，比如沉积作用、热液作用、岩浆作用等。地下的热水可以带着铜离子穿过岩层，沿着裂隙、断层、脆弱结构等地方上升，随着水的蒸发或氧化沉淀，形成了各种铜矿床。

　　四、铜的作用

　　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，在中国有色金属材料的消费中仅次于铝。铜是一种红色金属，同时也是一种绿色金属，主要是因为熔点较低，易再熔化、再冶炼，因而回收利用相当地便宜。

　　1.电器

　　电器和电子市场约占总数的28%。1997年，这两个市场成为铜消耗的第二大终端用户，拥有25%的市场份额。在许多电器产品，如电线、母线、变压器绕组、重型马达、电话线和电话电缆等，铜的使用寿命都相当长，一般可达20~50年。

　　其他含铜的电器和电子产品(如小型电器和消费电子产品)使用寿命则比较短，一般是5～10年。商业性电子产品和大型电器产品通常都要回收，尤其是金属铜，以及除铜以外的其他珍贵金属。

　　2.交通

　　交通设备是铜的第三大市场，约占总数的13%，与二十世纪60年代基本相同。尽管交通的重要性没有改变，但是铜的使用形式却发生了很大的变化。许多年来，自动散热器是这方面最重要的终端用户;然而，铜在自动电器和电子产品中的使用飞速增长，而在热交换器市场中的使用则有所下降。小轿车的平均使用寿命是10-15年，几乎所有的铜(包括散热器和配线)都是在它的整体拆卸和回收前来进行回收的。

　　3.机械

　　工业机器和设备是另外一个主要的应用市场，在机械和运输车辆制造中，铜可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。例如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300万发子弹，需用铜13～14 t;在建筑工业中，用作各种管道、管道配件、装饰器件等。

　　4.医学

　　铜的杀菌作用很早就被认知，铜离子可消毒杀菌、卫生防疫。例如：可以杀灭易于在水中滋生的大肠杆菌和痢疾等病菌，清除水中传播血吸虫病的蛞蝓和螺等软体动物，以及传播疟疾的蚊子幼虫等疾病携带体;铜还可以应用在游泳池维护中，以防止绿藻污染和通过地板传染足癣等。

　　5.合成

　　有机铜锂化合物是一类重要的有机金属化合物。从20世纪60年代开始，有机铜在共轭加成、SN2取代、环氧化等有机合成领域有着不可替代的作用。例如，二烷基铜锂不仅可作为聚合引发剂，还可实现a,β-不饱和酯及酮共轭加成中高区域选择性，即加成的位置无一例外发生于酮β位置的碳碳双键。

　　五、铜的分布情况

　　全球已发现和查明的主要铜矿有斑岩型、沉积岩型、岩浆硫化物型、火山块状硫化物型、铁氧化物铜金型、矽卡岩型等六大类，分别占全球铜资源储量的比重为69%、11.8%、5.1%、4.9%、4.7%和2.2%，合计占比为97.7%。世界上80%以上的铜是从硫化铜矿中提炼出来的，另外为数不多的铜矿是氧化铜矿，氧化矿主要用来生产湿法铜。最常见的铜矿是黄铜矿，一种铜与铁的硫化物，矿石中三种元素的重量含量大致相同。世界上大约50%的铜矿以这种形式存在。斑铜矿、辉铜矿是另两类主要的硫化铜。

　　根据美国资源调查局2021年数据显示，全球铜储量共约为8.8亿吨。从区域分布来看，世界铜资源主要分布在北美、拉丁美洲和中非三个地区。从国家分布来看，主要集中在智利、澳大利亚、秘鲁、墨西哥和美国等，其中智利是世界上铜资源最丰富的国家。智利、秘鲁和澳大利亚三国铜矿储量占全球比重为43%，其中智利占比高达21.52%。根据USGS的数据，截止到2021年全球铜储量8.8亿吨，智利2亿吨、秘鲁7700和澳大利亚9300万吨。

　　六、我国主要的铜矿区

　　中国铜矿资源丰富，经探明共有918处铜矿产地，其中富铜矿(品位超过1%)的储量占比高达35.2%。这些铜矿在全国28个省(区)均有分布，显示出其分布的广泛性。目前，中国铜矿的主要生产基地可归纳为以下七大区域。

　　1.江西铜矿基地

　　江西铜基地作为中国铜矿的重要生产基地之一，其铜矿资源丰富，生产规模庞大。该基地不仅拥有多个大型铜矿，还具备完善的生产设施和先进的技术水平，

　　其探明的铜工业储量在全国占据高达三分之一的比重，使得江西铜基地成为中国铜业产出规模最大的生产基地。

　　2.云南铜基地

　　随着江西铜基地的蓬勃发展，云南铜基地也逐渐崭露头角。在国家的重点扶持下，云南铜业迎来了新的发展机遇。经过多年的努力，云南铜业已形成了以“四矿一厂”为核心的产业布局，包括东川铜矿、易门铜矿、大屯矿以及元江矿，以及文山冶炼厂。这些矿山和冶炼厂共同构成了云南铜业的坚实基础，为其持续稳定的发展提供了有力支撑。

　　3.白银铜矿基地

　　白银，作为另一个重要的铜矿基地，同样拥有丰富的铜矿资源。该基地依托其优越的地理位置和丰富的矿产资源，成为了中国铜业发展不可或缺的一部分。甘肃白银厂区域，作为中国铜矿的富集区之一，涵盖了折腰山、火焰山、铜厂沟、小铁山以及四个圈等多个矿床。为了开发这一宝贵的铜矿资源，资本于1954年成立了白银有色金属公司，并将该矿山的采选冶工程列为国家第一个五年计划的重点项目，从而拉开了中国50年代建造大型铜公司的序幕。在随后的1957至1959年三年大规划期间，折腰山和火焰山两个露天矿以及选矿厂、冶炼厂等设施高速且高质量地建成。原本的设计年产铜量为3万t，但经过技术革新后，产量提升至5万t，使得该基地一度成为全国产铜量最大的大型采选冶联合公司。

　　4.东北铜矿基地

　　该铜矿基地以中小型矿山为主体，其开发起步较早，建设速度迅速。在1948至1950年期间，辽宁的清原铜(金)矿、华铜铜矿、芙蓉铜矿、马鹿沟铜矿，以及吉林的石咀子铜矿和天宝山铜铅锌矿等相继恢复生产。同时，沈阳冶炼厂也在1949年1月重返生产轨道。自此，东北地区崛起了中国首个铜采选冶生产基地，为铜工业的发展奠定了坚实基础，并发挥了引领作用。在五六十年代，该基地还为全国有色金属公司输送了众多管理人才和技术骨干，有力推动了全国铜工业的繁荣。然而，随着六十年代这些矿山资源的逐渐枯竭，东北铜基地面临了接替问题。尽管如此，通过桓仁、红透山等矿山的接替以及外购矿石原料，基地依然保持连续生产，年产铜精矿达到5万吨，1996年电铜年产量更是攀升至7万吨。特别值得一提的是，黑龙江的多宝山大型斑岩铜矿的发现，为沈冶提供了稳定的矿石供应基地。因此，东北铜基地的生产潜力依然巨大。

　　5.铜陵铜基地

　　安徽铜陵，位于长江中下游地区，拥有优越的建造条件与雄厚的资本。这里已探明的铜矿点众多，包括铜官山、狮子山、大团山、冬瓜山、凤凰山、新桥、贵池、安庆、琅琊山和沙溪等大中型矿床，总铜储量高达300多万吨。铜陵铜基地的建造历史悠久，起步迅速，曾是“一五”方案期间首个年产万吨铜的基地。如今，铜陵有色金属公司已拥有六个矿山和两个冶炼厂，继续为中国铜工业的发展贡献力量。

　　6.大冶铜基地

　　湖北大冶、黄石、阳新一带，铜矿资源极为丰富，已经探明的铜储量高达360多万吨。大冶有色金属公司目前拥有“六矿两厂”的规模，包括铜录山、丰山洞、铜山口、赤马山等大中型铜矿山，以及一个铜冶炼厂和一个铜材加工厂，实力雄厚。1996年，大冶有色金属公司年产铜精矿近2万吨，粗铜6.16万吨，电铜4.56万吨，展现出其作为大型采选冶加工联合公司的雄厚实力。

　　7.中条山铜基地

　　山西中条山地区，自20世纪50年代起，便开始了对铜矿峪、小西沟、胡家峪、篦子沟、落家河等大中型铜矿的勘探工作，累计探明的铜储量高达330多万吨。为了进一步开发这一区域的铜矿资源，1956年，中条山有色金属公司应运而生。如今，该公司拥有铜矿峪、胡家峪、篦子沟三大矿山，以及一个冶炼厂和一个电解铜厂，共同构成了以采选冶为主体的综合性大型联合公司。

　　七、铜的冶炼方法

　　铜的冶炼技术的发展经历了漫长的过程，但铜的冶炼仍以火法冶炼为主，其产量约占世界铜总产量的85%。

　　1.火法冶炼一般是先将含铜百分之几或千分之几的原矿石，通过选矿提高到20-30%，作为铜精矿，在密闭鼓风炉、反射炉、电炉或闪速炉进行造锍熔炼，产出的熔锍(冰铜)接着送入转炉进行吹炼成粗铜，再在另一种反射炉内经过氧化精炼脱杂，或铸成阳极板进行电解，获得品位高达99.9%的电解铜。该流程简短、适应性强，铜的回收率可达95%，但因矿石中的硫在造锍和吹炼两阶段作为二氧化硫废气排出，不易回收，易造成污染。近年来出现如白银法、诺兰达法等熔池熔炼以及日本的三菱法等、火法冶炼逐渐向连续化、自动化发展。

　　2.现代湿法冶炼有硫酸化焙烧-浸出-电积，浸出-萃取-电积，细菌浸出等法，适于低品位复杂矿、氧化铜矿、含铜废矿石的堆浸、槽浸选用或就地浸出。湿法冶炼技术正在逐步推广，预计本世纪末可达总产量的20%，湿法冶炼的推出使铜的冶炼成本大大降低。

　　从青铜时代的第一声金属敲击，到现代纳米技术的精密操控，铜始终在人类文明的舞台上扮演着不可替代的角色。这种温润如玉的金属，不仅是技术进步的见证者，更是未来创新的参与者。铜在新能源、信息技术、生物医学等领域将继续书写新的科学篇章，让我们怀着敬意和责任感，继续探索这种古老而又现代的金属，让它在人类文明的长河中绽放更加绚丽的光彩。