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1、1.1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.，熔点.。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。铜精矿是低品位的含铜原矿石经过选矿工艺处理达到一定质量指标的精矿, 可直接供冶炼厂炼铜。1.2铜业发展历程1.开采和矿物处理： 美国早期的铜业生产主要集中中美国西部（Arizona, Utah, New Mexico, Montana, and Alaska），当时的

2、铜为生产仅限于开采丰富的含铜矿物。十九世纪末期浮选法的引进可以让人们从低质的斑状矿石中提取铜和其他金属（包括金和银）。在二十世纪八十年代中期，有一个采矿厂引进了一种巨大的、效率很高的运输系统。 2.闪速熔炼： 不断改善的电镀和熔炼技术已经成功地提高了冶炼厂的生产力和生产率，同时还越来越适应比较苛刻的环境限制了。 3.电解精炼： 在过去的十年里，许多精炼厂都利用电解精炼法用传统的铜代替了由不锈钢或钛制成的始极片。沉积铜通过用截切机或用气喷净法挠曲与不锈钢或钛始极片分离。由于在电解槽里引进了正、负极电的自动处理技术，因此也节约了大量的人力劳动。 4.溶剂提取： 传统的硫化矿一般都需要经过研磨、熔炼

3、和精炼。溶剂的提取需以较低的价格来加工低质的氧化物矿。 在第一阶段（滤取阶段），酸性废物（稀硫酸）由摆动台、滴灌设备或洒水车（报雨鸟）被分布在六十英尺高的矿物堆层上，当它渗入时，它可以通过溶解的铜堆而过滤出去。这些含铜的水及充溢的过滤溶液都是从矿物堆底部流出，然后再注入一个综合水池里，从这个综合水池里，它又被抽到溶液提炼厂。这种充溢的过滤溶液然后再与专门用来提炼铜的、含有一种有机化学物的煤油溶液相混合。这种含有铜的有机物质，也叫有机负载物，然后再与一种叫做电解液或含水溶液的含铜硫酸相混合。在混合和沉淀的过程中，铜被从有机溶液转换到含水溶液中，经过过滤然后再抽到使用电解冶金法的电解室里。 5.电

4、解冶金法： 在电解冶金的过程中，就象在电精制的过程中一样，从电解液中提取的铜要储存七天，然后再放置到铜负极始极片或不锈钢母片。正电极是由铅制成的。十天以后，每个原来大约重达1.7bs（7.7克的铜始极片都变成了铜质的、重量达200bs（ 90.8克的负电极。所产生的电解铜负极符合ASTM B115的要求， 关于电解负极铜以及电精铜的具体规格在世界金属交易市场上都有交易。6.铜的流动： 这儿展示了铜多铜矿厂或回收的金属碎屑堆一直到终端市场的整个流动过程。在轧铜厂的运作过程中，同时还引进了诸如锌、铅、锡和镍这样的合金属，它们都符合ASTM 的规定，并遵守B-2委员会的法定程序。7.不断的铸造： 或

5、许在过去的这一百年里铜行业中唯一重要的革新，从商业和技术的角度讲，都是连续性钢丝棒技术的引入。用这种方法生产的棒是电线和电缆工业最基本的原料来源。在生产技术方面的变化是相当大的，从而导致世界范围内用连续性线锭产品来代替传统的250-1b（113.5-kg）的钢丝棒。连续性的铸造可使线圈的重量达到10，000-1b（4，540-kg）. 在线圈的尺寸由做它使用的250-1b线锭确定之前，线圈的尺寸只由处理设备的容量来限定。钢丝棒厂收到的负电极产品与不断铸造的那部分基本是相等的，其量由1987年的250万磅增加到1996年将近350万磅。连续铸造钢丝棒符合ASTM B49的规格要求，这是电力上所用

6、的热卷铜回火棒的规格标准。 连续性或半连续性铸造同时也用来生产铸造块，以便来将其再生产成盘状、片状、条状产品，或是将其生产成连续性铸造块，从而再将其锯成坯锭，成为生产管子、导管和钢棒的过渡产品。8.技术革新的产品： 越来越多的生产厂商已经将其多合金、多产品的生产线转化成为有合金数量限制的单一产品生产线。比如：管道产品、条状产品和棒状产品，这些产品的生产都是源于加工技术的改进。9.分析控制： 精炼厂和轧铜厂都从分析配置中获益，这种装置可以快速确定保温炉中融化金属的化学成分，并在铸造之前进杂物控制。 返回第二章 铜矿石2.1铜矿石分类铜矿石种类主要成分图片产地自然铜Cu（Fe、Ag、Au、）世界：

7、美国密执安州的苏必利尔湖南岸（1857年这里发现重达 420吨的自然铜块）、俄罗斯的图林斯克和意大利的蒙特卡蒂尼等地。中国：湖北、云南、甘肃、长江中下游等地铜矿床氧化带中。硫化矿黄铜矿CuFeS2 （Ag、Au、Tl、Se、Te）长江中下游地区、川滇地区、山西南部中条山地区、甘肃的河西走廊以及西藏高原等。其中以江西 德兴、西藏 玉龙等铜矿最著名。西班牙的里奥廷托，美国亚利桑那州的克拉马祖、犹他州的宾厄姆、蒙大那州的比尤特，墨西哥的卡纳内阿，智利的丘基卡马塔等。斑铜矿 Cu5FeS4（Pt 、Pd）云南东川等铜矿床。美国蒙大那州的比尤特，墨西哥卡纳内阿和智利丘基卡马塔等。辉铜矿 Cu2S云南东川

8、铜矿美国布里斯托、康涅狄格州、比尤特、蒙大拿、亚利桑那州、宾厄姆峡谷、犹他州、鸭城、田纳西州、英国康瓦耳、纳米比亚楚梅布、意大利托斯卡纳和西班牙的力拓矿区、美国的内华达州的Ely矿区、Arizone州的Morenci、Miami和Clifton矿区以及蒙大拿州的比尤特矿区等地。氧化矿蓝铜矿 Cu3（OH）2（CO3）2广东阳春、湖北大冶和赣西北。赞比亚、澳大利亚、纳米比亚、俄罗斯、扎伊尔、美国等地区。赤铜矿Cu2O法国、智利、玻利维亚、南澳大利亚、美国等地有世界主要矿区。云南东川铜矿和江西、甘肃等地铜矿区。孔雀石Cu2（OH）2CO3广东阳春、湖北大冶和赣西北提出在铜精矿中分别测定辉铜矿、斑铜

9、矿、砷黝铜矿和黄铜矿的方法：称取三份试样，用含4%硫脲的0.15%硫酸浸取辉铜矿，用含15%硫脲的2N盐酸浸取辉铜矿和斑铜矿。2.2世界铜成矿类型及分布铜成矿类型特点分布斑岩型1.储量大。世界上103 个斑岩型矿床，单个矿床矿石量平均可达5.5 亿吨。2.品位低。小于1%。3.可以大规模机械化露采。1）环太平洋带, 包括南、北美洲大陆边缘狭长的斑岩铜矿带, 如加拿大的洛涅克斯, 伐利科帕, 美国的宾厄姆, 比尤特, 莫伦锡, 伊利,圣里塔, 墨西哥的卡纳内阿, 拉卡里达德拉, 巴拿马的塞罗科罗拉多, 秘鲁的米契基累, 塞罗佛尔迪. 夸霍内智利的埃尔阿布拉, 丘基卡马塔, 拉埃斯康迪达, 埃尔萨

10、尔瓦多和埃尔特恩特等。2）特提斯斑岩铜矿带, 包括匈牙利的雷克斯克, 南斯拉夫的麦丹佩克, 伊朗的萨尔切什梅黑和马基斯坦的查盖地区矿床等。3）中亚-蒙古, 重要的矿床有乌兹别克东部的卡耳马克尔, 哈萨克斯坦巴尔喀什湖以北的科翁腊德, 蒙古中北部的额尔德图间鄂博南部的察干苏布尔加和东部的阿伦诺尔矿床等。砂页岩型1.产在一套沉积岩或沉积变质岩中。2.规模大, 品位高, 伴生组分丰富，经济价值巨大。3.占世界铜储量30% 左右。1）上述斑岩型铜带。2）原苏联乌多坎, 杰兹卡兹甘铜矿, 美国怀特潘, 美国蒙大拿州西部一直延伸到加拿大西南部的贝尔特铜带。3）玻利维亚的科多铜带。4）阿富汗发现的巨大艾纳克

11、铜矿和在巴西发现的萨洛博铜矿块状硫化物型1）1978年在北纬21度附近的东太平洋脊上首次发现。1）北纬21度附近的东太平洋脊上。2）北纬13度的海域。3）加拿大温哥华岛附近海域的埃克斯普劳勒中脊。4）加拿大的萨德伯里, 汤普逊, 林累克. 美国德卢斯杂岩, 原苏联的贝辰加, 诺里尔斯克, 塔尔纳赫,澳大利亚的卡姆巴尔德杂岩, 芬兰的哥达拉赫带, 我国金川白家咀子。黄铁矿型1）与海底火山作用有一定联系。2）含大量黄铁矿和一定数量铜、 铅、锌。1）至少发现了420 个这种类型的矿床。2）加拿大、 美国、 原苏联、 西班牙、葡萄牙、 塞浦路斯、 南非和日本。铜- 铀- 金型自然铜型脉型碳酸岩型矽卡岩

12、型2.3全球性和区域性的一些铜成矿区带（1） 环太平洋中新生代铜金带, 尤其是东太平洋智利-秘鲁安第斯山, 美国西南部, 加拿大西南部斑岩铜矿集中区以及西南太平洋地区菲律宾, 印度尼西亚, 巴布亚新几内亚等斑岩铜金矿集中区；（2） 阿尔卑斯喜马拉雅中生代斑岩铜矿带, 包括前南斯拉夫, 伊朗, 巴基斯坦和我国西藏等巨大的斑岩铜矿集中区；（3） 中亚-蒙古带的古生代斑岩铜矿带, 包括乌兹别克. 哈萨克斯坦, 蒙古和我国华北. 东北等巨大铜矿集中区；（4） 中非赞比亚, 扎伊尔砂页岩型铜矿带；（5） 美国-加拿大五湖地区；（6） 加拿大黄铁矿型铜矿集中区；（7） 中欧波兰-德国页岩铜矿区；（8） 西

13、班牙- 葡萄牙黄铁矿型铜矿带；（9） 俄罗斯西伯利亚铜镍硫化物矿区；（10）俄罗斯西伯利亚乌多坎砂页岩铜矿区；（11）俄罗斯乌拉尔和哈萨克斯坦阿尔泰黄铁矿铜多金属矿带；（12）印度马兰杰坎德铜矿区；（13）阿富汗艾纳克砂页岩型铜矿区；（14）南澳奥林区克坝铜铀金矿区（15）巴西卡腊贾斯萨洛博砂页岩型铜矿区等2.4全球铜资源蕴藏最丰富的地区有五个（1）南美洲秘鲁和智利境内的安第斯山脉西麓（2）美国西部的洛矶和大坪谷地区（3）非洲的刚果和赞比亚（4）哈萨克斯坦共和国（5）加拿大东部和中部世界铜资源主要集中在智利、美国、赞比亚、独联体和秘鲁等国。2.5我国铜资源状况我国铜资源储备世界排名第七，与世界

14、相比，我国铜资源无论在矿床规模、矿石品味还是利用难度上都处于劣势。1.铜资源特点是中小型矿床多，大型、特大型矿床少，使得我国铜矿山建设规模普遍较小。2.铜资源中斑岩型铜矿少，夕卡岩型多，使得溶剂萃取技术推广受到限制；而且，夕卡岩型铜矿多数适宜地下开采，开采成本高。我国新近发现的一批铜矿产地和探矿资源只要分布在西部，并初步形成了东天山、三江（澜沧江怒江金沙江）和雅鲁藏布江3 条大型铜矿带，有望形成23 处国家级铜矿勘查开发基地。在探明的矿产地中，大型、超大型矿仅占3，中型占9，而小型占88。贫矿多，富矿少，平均品位0.87，位大于1的富矿约占全国总量的33。在大型矿床中，品位大于1的储量仅占13

15、.2。而在智刊、赞比亚等富铜矿资源国家，尾矿中的铜品位都在1以上。共伴生矿多，单一矿少，在近600个矿床中综合性的矿床占70以上。 返回第三章 铜矿的选矿、冶炼及成本3.1铜矿的选矿工艺铜矿的选矿工艺主要是破碎-球磨-分级-浮选-精选等,对含镍钴钼金等稀贵多金属矿,可将粗选铜精矿再分别浮选镍精矿、钴精矿、钼精矿、金精矿。3.2浸染状铜矿石的浮选 一般采用比较简单的流程，经一段磨矿，细度-200网目约占50%70%，1次粗选，23次精选，12次扫选。如铜矿物浸染粒度比较细，可考虑采用阶段磨选流程。处理斑铜矿的选矿厂，大多采用粗精矿再磨精选的阶段磨选流程，其实质是混合优先浮选流程。先经一段粗磨、粗

16、选、扫选，再将粗精矿再磨再精选得到高品位铜精矿和硫精矿。粗磨细度-200网目约占45%50%，再磨细度-200网目约占90%95%。致密铜矿石由于黄铜矿和黄铁矿致密共生，黄铁矿往往被次生铜矿物活化，黄铁矿含量较高，难于抑制，分选困难。分选过程中要求同时得到铜精矿和硫精矿。通常选铜后的尾矿就是硫精矿。如果矿石中脉石含量超过20%25%，为得到硫精矿还需再次分选。处理致密铜矿石，常采用两段磨矿或阶段磨矿，磨矿细度要求较细。药剂用量也较大，黄药用量100g/（t原矿）以上，石灰810kg（t原矿）以上。3.3铜矿石的冶炼过程（以黄铜矿为例）首先把精矿砂、熔剂（石灰石、砂等）和燃料（焦炭、木炭或无烟煤

17、）混合，投入“密闭”鼓风炉中，在1000左右进行熔炼。于是矿石中一部分硫成为SO2（用于制硫酸），大部分的砷、锑等杂质成为AS2O3、Sb2O3等挥发性物质而被除去：2CuFeS2O2=Cu2S2FeSSO2。一部分铁的硫化物转变为氧化物：2FeS3O2=2FeO2SO2。Cu2S跟剩余的FeS等便熔融在一起而形成“冰铜”（主要由Cu2S和FeS互相溶解形成的，它的含铜率在2050之间，含硫率在2327之间），FeO跟SiO2形成熔渣：FeOSiO2=FeSiO3。熔渣浮在熔融冰铜的上面，容易分离，借以除去一部分杂质。然后把冰铜移入转炉中，加入熔剂（石英砂）后鼓入空气进行吹炼（11001300

18、）。由于铁比铜对氧有较大的亲和力，而铜比铁对硫有较大的亲和力，因此冰铜中的FeS先转变为FeO，跟熔剂结合成渣，而后Cu2S才转变为Cu2O，Cu2O跟Cu2S反应生成粗铜（含铜量约为98.5）。2Cu2S3O2=2Cu2O2SO2，2Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2，再把粗铜移入反射炉，加入熔剂（石英砂），通入空气，使粗铜中的杂质氧化，跟熔剂形成炉渣而除去。在杂质除到一定程度后，再喷入重油，由重油燃烧产生的一氧化碳等还原性气体使氧化亚铜在高温下还原为铜。得到的精铜约含铜99.7。3.4铜矿的冶炼工艺 从铜矿中开采出来的铜矿石，经过选矿成为含铜品位较高的铜精矿或者说是铜矿砂，铜精矿需要经过冶

19、炼提成才能成为精铜及铜制品，目前，世界上铜的冶炼工艺主要有两种：即火法冶炼与湿法冶炼（SXEX） 1火法冶炼选矿方法：至今铜的冶炼仍以火法治炼为主，其产量约占世界铜总产量的85%。 通过熔融冶炼和电解精火炼生产出阴极铜，也即电解铜，一般适于高品位的硫化铜矿。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2030，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，但因矿石中的硫再造硫和吹炼两阶段

20、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。除了铜精矿之外废铜做为精炼铜的主要原料之一，包括旧废铜和新废铜，旧废铜来自旧设备和旧机器，废弃的楼房和地下管道；新废铜来自加工厂弃掉的铜屑（铜材的产出比为50左右）一般废铜供应较稳定，废铜可以分为：裸杂铜:品位在90以上；黄杂铜（电线）:含铜物料（旧马达、电路板）；由废铜和其他类似材料生产出的铜，也称为再生铜。 2湿法冶炼选矿方法:现代湿法冶炼的技术正在逐步推广，湿法冶炼的推出使铜的冶炼成本大大降低。 一般适于低品位的氧化铜，生产出的精铜称为电积铜。现代湿法冶

21、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。湿法冶炼选矿工艺原理为:Fe+CuSO4=FeSO4+Cu，不一定用铁，金属活动性比铜强就行。也不一定用硫酸铜，可溶性的铜盐就可以。湿法炼铜就是电解饱和硫酸铜溶液。 在电解池中，用铁作阳极，用铜作阴极，饱和硫酸铜溶液作电解液。通电以后阳极上的铁由于失电子形成亚铁离子，铜离子在阴极上得电子而变成铜原子。这样能够得到一个比较纯净的铜单质。 电化学方程式： 阳极：Fe=Fe2+ + 2e-

22、（电子） 阴极：Cu2+ +2e-=Cu 总的方程式：Fe+CuSO4-Cu+FeSO43火法和湿法两种选矿工艺的特点：区别要求火法冶炼湿法冶炼选 矿铜精矿，多种矿石低品质矿，矿石类型较少设备复杂简单工艺流程复杂，能耗高简单，能耗低成 本高（约在7080美分/磅（约合15401760美元/吨）低（3040美分/磅（约合660880美元/吨）环境污染大量排放二氧化硫，污染重污染低冶炼质量高品质铜，无杂质杂质高可见，湿法冶炼技术具有相当大的优越性，但其适用范围却有局限性，并不是所有铜矿的冶炼都可采用该种工艺。不过通过技术改良，这几年已经有越来越多的国家，包括美国、智利、加拿大、澳大利亚、墨西哥及秘

23、鲁等，将该工艺应用于更多的铜矿冶炼上。湿法冶炼技术的提高及应用的推广，降低了铜的生产成本，提高了铜矿产能，短期内增加了社会资源供给，造成社会总供给的相对过剩，对价格有拉动作用。1997年铜的期价由1996年的2600美元/吨高位跌至目前1998年11月的1600美元/吨左右，与湿法冶炼工艺比重的大大提高导致大量低成本铜上市有着直接的关系。3.5湿法炼铜给铜工业带来的影响1） 可以处理低品位铜矿，美国采用堆浸处理的铜矿石品位甚至低到0.04。过去认为无法处理的表外矿、废石、尾矿等均可作为铜资源被重新利用，因此大大扩大 了铜资源的利用范围；2） 湿法炼铜由于工艺过程简单，能耗低，因此生产成本低。1997年西方SXEW 铜平均的生产成本为43美分/ 磅，这包括8 美分/ 磅采矿费、15美分/ 磅浸出费用、1 8 美分/ 磅的SXEW费用、2 美分/磅的管理费用。而1997年西方火法铜的平均生产 成本为70美分/ 磅；3） 投资费用低、建设周期短。国外大型的湿法炼铜厂的单位投资费用为2300$/t Cu，而火法铜的