我国铜矿资源特征与加工利用现状分析.docx

1、我国铜矿资源特征与加工利用现状分析西安科技大学研究生考试试卷题号分 数阅卷人12345678910总分学 号 _201405197 _ 研究生姓名 _贾建军 _班 级 _ 2014 _考 试 科 目高等矿物加工工艺学考 试 日 期 _ _课 程 学 时 _ _注 意 事 项1、考生必须遵守考场纪律2、答题必须写清楚题号3、字迹要清楚，保持卷面整洁4、试题随试卷一起交回（试题写在黑板上时，答题时应抄写题目）开（闭）卷 _ _我国铜矿资源特征与加工，利用现状分析贾建军(西安科技大学 化学与化工学院, 西安 710000)摘要：铜是四大有色金属中较为重要的一种，被广泛的应用在国防工业、农业、机械制造

2、、建筑材料等领域，是现代工业和科学技术必须的基础材料。铜在自然界中主要以硫化物及其类似化合物和铜的氧化物、自然铜以及铜的硫化盐、碳酸盐、硅酸盐等类型矿物存在。根据地质作用和矿床成因的不同可将铜矿床分为斑岩型、矽卡岩型、（ 火山）沉积变质型、基质超基性铜镍硫化物型、海相火山岩型、陆相火山岩型、海相沉积型、砂岩型、岩浆热液型九大类型。我国铜矿资源相对贫乏，全国探明铜矿区1793个，探明铜基础储量2812万吨，主要分布于江西、内蒙古、云南、西藏、山西、安徽、甘肃、黑龙江和湖北等省份，但由于我国铜矿资源存在资源数量不少、品质不好，大矿少、小矿多，富矿少、贫矿多，便于开发利用的矿少、难以开发利用的矿多等

3、先天禀赋，其开发利用受到一定的限制。针对铜矿石类型的不同采用不同的选矿方法，单一硫化矿通常采用浮选法，难处理矿石会采用混合浮选法、优先浮选法或者结合重选、磁选以及湿法冶金等技术联合处理，随着矿石品位的不断降低，高效节能的选别设备、药剂开发、工艺的改进成为扩大资源利用量、提高铜精矿品位、增加矿山经济效益的重要途径。铜矿资源的供给保障直接关系着国计民生和社会经济的可持续发展，着眼铜矿资源本身特征、资源禀赋、矿产分布以及加工利用现状的分析，对国民经济的健康发展具有十分重要的战略意义。关键词：铜矿；资源特征；加工现状The analysis of features, processing and ut

4、ilization of copper mineral resources in our countryJIA jian-jun(School of chemistry and chemical engineering, Xian university of science and technology,Xian 710000,China)Abstract:Copper, one of four non-ferrous metals, is very important. It is widely used in the fields such as national defense indu

5、stry, agriculture, machinery, building materials and other fields, and is also definitely indispensable to modern industry and science and technology.Copper in nature occurs as Sulphide with its similar compounds , oxide of copper, native copper and copper sulfide salts, carbonate, silicate and othe

6、r type of mineral.According to different geologic process and genesis of mineral deposit, copper ore deposit can be divided into nine types such as porphyry, skarn, volcanic sedimentary metamorphic type, Matrix - ultrabasic copper - nickel sulfide type, Marine volcanic type, continental volcanic typ

7、e, marine sedimentary , sandstone, magmatic hydrothermal.Copper ore resources in China is relatively poor. It proved copper mining area is 1793 and reserves of copper reach 28.12 million tons in China, mainly distributing in Jiangxi, Inner Mongolia, yunnan, Tibet, shanxi, anhui, gansu, heilongjiang

8、and hubei provinces, however, in our country ,copper resources exist many problems as following: less copper resources, bad quality, fewer big ores and more small ore, fewer rich ores and more lean ores, less mineral facilitate to the development and utilization and more mineral difficult to develop

9、ment and utilization and other natural endowment, so its development and utilization is subjected to certain restrictions.According to the different types of copper ore, different beneficiation method are adopted, for example,flotation method is used to chose single sulphide ore, mixed floating, pri

10、ority floating or the combination of gravity separation, magnetic separation and hydrometallurgy technology can be used for refractory ore. With the decrease of the quality of mineral, high efficiency and energy saving of mineral processing equipment, development of beneficiation agents, improvement

11、s of beneficiation process can be an important pathway to expand the resources utilization, improve the grade of copper concentrate, increasing the economic benefit of mine.The supply security of copper ore resources are directly related to peoples livelihood and the sustainable development of socia

12、l economy. So to focus on the characteristics, endowment, distribution and processing and utilization of copper ore resource has an important strategic meaning for the healthy development of the national economy.Key words:copper mineral；resource features；processing status铜是人类最早发现和使用的金属之一，由于同具有高度的延展性

13、，良好的导热性能和导电性，耐腐蚀性强等特点，使得铜及其合金材料被广泛的应用于电子工业、机器制造、军工业和农业等多个经济领域，是现代工业、农业、国防和科学技术必须的金属材料，目前尚无适宜的可替代材料，其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资源1、2。由于在产业链中处于上游地位，铜资源的供应安全与否直接制约着下游产业以及国民经济的健康发展。随着经济的发展，国内对铜的消费量不断增长。2002 年，中国消费精炼铜 273.69万吨，超过美国 237.05 万吨的消费量，成为世界精炼铜消费第一大国，2009 年中国铜材加工产量再创历史新高，已达

14、 800 万吨左右，为世界铜总产量的二分一3。中国已成为全球最大的铜消费国、铜加工制造业基地、铜基础产品输出国，在世界铜行业内充当了重要角色。我国幅员辽阔、矿产资源丰富，但由于人口众多，矿产资源人均拥有量远低于世界平均水平，居于倒数31位，远远满足不了国家的需求，铜矿资源严重不足是我国急缺的主要矿种之一4，我国铜储量仅占全球总储量的4%，面对严峻的资源形势，竭力挖掘国内铜资源潜力，合理有序开发国内铜资源，寻找新的国内供应来源是保障铜资源供应的重要策略，对于国民经济的健康发展具有重要意义5。1. 资源特征我国幅员辽阔，处于古亚洲构造域、特提斯喜玛拉雅构造域、濒太平洋构造域的交汇部位，地层发育较齐

15、全，沉积类型多样，地质构造条件复杂，在漫长的地质历史时期发生过多期次、多时期强烈的构造运动、岩浆活动和热液事件，铜矿成矿条件十分有利，成矿环境多样，形成了不同类型的铜矿石和丰富多样的铜矿床6。1.1矿石类型铜在自然界矿石中主要呈硫化物及其类似化合物和铜的氧化物、自然铜以及铜的硫酸盐、碳酸盐、硅酸盐等矿物形式存在，已知的铜矿石类型约有280多种，其中主要矿物有16种：自然铜（Cu）、辉铜矿（Cu2S）、铜蓝（CuS）、斑铜矿（Cu5FeS）、黄铜矿（CuFeS2）、方黄铜矿（CuFe2S3）、黝铜矿（3Cu2SSb2S3）、砷黝铜矿（3Cu2SAs2S3）、硫砷铜矿（Cu3AsS4）、赤铜矿（C

16、u2O）、黑铜矿（CuO）、蓝铜矿（2CuCO3Cu(OH)2）、孔雀石（CuCO3Cu(OH)2）、硅孔雀石（CuSiO32H2O）、水胆矾（CuSO33Cu(OH)2）、氯铜矿（CuCl23Cu(OH)2）1、2。在世界上有工业价值的铜矿石产量中,有80%的铜矿物是属于硫化物,其中大部分是辉铜矿,其他的为黄铜矿、斑铜矿、黝铜矿和蓝铜矿,自然铜仅占10%,其余5%为氧化物。目前我国生产的铜主要取自黄铜矿，其次是辉铜矿、斑铜矿、孔雀石等。根据我国铜矿资源的实际情况和我国的工业经济技术水平，在铜矿石加工的实际生产中，铜矿石的自然类型一般按物相分析中含氧化铜和硫化铜的比例不同，分为硫化矿石（含氧化

17、铜在10%以下）、混合矿石（含氧化铜10%30%）和氧化矿石（含氧化铜在30%以上）三种1。1.2矿床类型及特征我国国土辽阔，地质构造复杂，为铜矿的富集创造了良好的条件，具有丰富的铜矿床类型，根据地质作用和矿床成因的不同可将铜矿床分为斑岩型、矽卡岩型、（火山）沉积变质型、基质超基性铜镍硫化物型、海相火山岩型、陆相火山岩型、海相沉积型、砂岩型、岩浆热液型九大类型1、6。在已探明的铜矿中,主要以斑岩型矿床为主,占查明资源储量的42%,其次依次为:矽卡岩型矿床(大约占22.4%)、海相火山岩型矿床(大约占14.6%)、砂岩型矿床(大约占11.7%)、铜镍硫化物型矿床(大约占6.2%),其他类型矿床大

18、约占2.9%7。1.2.1斑岩型斑岩型铜矿又称细脉浸染型铜矿是指与斑状结构的中酸性浅成或超浅成侵入岩体有关的铜矿床，矿石结构以细脉浸染状为主。成矿时代从寒武纪到第三纪，以喜马拉雅期和燕山期为主。斑岩型铜斑岩型铜矿品位不高其含铜品位为1%1.5%，伴生元素除铜外，还含有钼金、银、砷、铅、钴等有益元素。通常以铜钼矿的形式存在，主要矿石类型有黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿和斑铜矿等。矿床规模较大，矿石成分简单，开采成本低，埋藏浅，采矿回收率高，且在我国广泛分布，是我国大型、超大型铜矿床的主要类型，在我国各类型铜矿中其储量亦居首位，约占全国总储量的41%，近年来探明储量仍有增长，目前已经发现的几个大型斑岩铜矿

19、,如江西德兴、西藏玉龙、黑龙江多宝山等矿床都具有规模大、品位低的特点。主要集中于8个成矿带：阿尔卑斯喜马拉雅成矿带（包括我国滇藏地区）、中亚蒙古成矿带(包括我国新疆 、甘肃、黑龙江）和环太平洋成矿带（包括我国东部广大地区）1、8。1.2.2矽卡岩型矽卡岩型铜矿产于中酸性中基性浅成侵入体或次火山岩与盐酸盐岩接触带或附近，系交代成因产物。成矿时代主要分布在中生代，典型的矽卡岩型铜矿主要集中在长江中下游地区，成矿岩体以燕山期的花岗闪长岩为主，围岩以古生代以来的碳酸盐岩地层为主。品位较高，规模不等，常形成大的富铜矿床。矿床常具有明显分带性，随距侵入岩浆岩的距离不同，呈现不同的矿物组成。铜矿体一般呈似层

20、状、透镜状、脉状、柱状或不规则状，规模大小不一，多数属中小型规模，品位较高，矿化类型多，经济价值高，具有成群、成带出现的特点。矽卡岩型铜矿在世界上并不重要，但在我国却占有重要地位，其探明储量约占我国总储量的27%。矽卡岩型铜矿品位较高,许多矿床铜品位在1%以上,平均达1.1%,并且往往伴生Fe、Mo、Pb、211、Au等重要的有用组分。矿床分布范围较广,在我国工业和经济发达的东部地区相对集中,长江中下游的铜官山、铜录山、永平、城门山等，以及辽宁的华铜、黑龙江的弓棚子、河北的寿王坟。以及冈底斯成矿带甲玛、跃进等1、8。1.2.3海相火山岩型海相火山岩型铜矿是指由海底火山作用产生，伴生大量黄铜矿、

21、铜铅锌等硫化物的海底堆积或沉积矿床，又称黄铁矿型铜矿或者火山块状硫化物型铜矿。矿体多产于不同岩性的火山岩地层的接触部位，火山熔岩、火山碎屑岩层的顶部及其附近，以及上覆沉积岩层的界面上，呈层状、透镜状、往往成群出现。成矿时代以古生代和古元古代为主，其次是太古宙。我国海底火山活动频繁，为海相火山岩型铜矿形成提供了良好的条件，多个地区均有海相火山岩的分布，主要分布于我国新疆阿舍勒地区、塔里木盆地周缘、云南大红山地区、北祁连地区等以及江西的铁砂街海相火山岩型铜矿，内蒙古的奥尤特式、小镇式海相火山岩型铜矿，吉林的汪清红太平海相火山岩型和磐石石咀海相火山岩型铜矿，河南的刘山岩式海相火山岩型铜矿、小坝梁式海

22、相火山岩型铜矿，陕西的铜峪式等1、8。1.2.4砂岩型砂页岩型铜矿是泛指不同时代沉积岩中的层状铜矿,矿床产在一套沉积岩或沉积变质岩中。主要含有的矿物有黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿、孔雀石、辉铝矿等,另外还会伴生黄铁矿、方铅矿、闪锌矿,伴生有益元素主要为银、硒、铅、锌，可综合利用，一般含铜品位为1%一3%。储量约为29.2%。我国有相当多的盆地发现有铜矿化，但达到工业价值的并不多。砂岩型铜矿主要分布在中新生代的陆相盆地中，主要有滇中盆地的大姚式砂岩型铜矿床，四川会理盆地的大铜厂式砂岩型铜矿床;其次为湖南衡阳盆地和沅麻盆地的麻阳式砂岩型铜矿床1、7。1.2.5基性超基性铜镍硫化物型基性超基性铜镍硫化物型

23、铜矿又称岩浆铜镍硫化物矿床，与铁质超基性岩、铁质基性岩浆侵入活动有关，铜镍常共生，大多数矿床以镍矿为主，少数以铜矿为主，常伴有铂、钴、金、银等多种有用组分。铜矿多分布在古老地质区、中生代坳陷区和古生代地槽褶皱带，大陆边缘深断裂带及其附近和陆内的裂谷地区，铜镍硫化物矿体直接产于岩体内。矿体多埋藏较深，一般铜质量分数为1%左右，矿石品位高。矿体一般呈透镜状、脉状、板状产出，岩体除受岩相控制外还受构造控制，经历了深部熔离富集、浅成贯入成矿过程，具有小岩体成大矿的特点。成矿时代主要为元古界、古生代和三叠纪。该类型矿床是我国较重要的铜矿床类型之一。国内与基性超基性铜镍硫化物型有关的岩浆岩主要分布在我国北

24、部和西部地区。已发现的主要基性超基性铜镍硫化物型矿床有金昌市金川白家咀子铜镍矿，新疆黄山、黄山东、喀拉通克铜镍矿，肃北蒙古族自治县黑山铜镍矿，吉林通化县赤柏松铜镍矿等1。1.3铜矿资源禀赋1.3.1资源储量铜矿资源总量大，人均占有量少。全球陆地铜储量 4.7 亿吨，储量基础 9.4 亿吨，铜矿资源分布广泛，遍及五大洲150 多个国家，其中储量最多的是智利，铜储量15000万t，占全球铜储量的32%，我国铜储量仅2600万t，占全球铜储量的5%。我国铜矿人均占有储量和储量基础分别为 13.2 千克和 21.7 千克，而世界平均水平为 56.5 千克和 108.0 千克，我国仅为世界平均水平的 2

25、3.4%和 20.1%3。1.3.2矿石质量多为共伴生有多种金属元素的铜矿石，并且品位偏低，但多数属易选矿石。我国铜矿资源具有综合性、共生、伴生等特点，在已查明的铜矿产地中，有80%的矿是共、伴生矿床，将近 20%的储量属于伴生铜矿类型。这些铜矿石中除含有铜外，常伴生有金、银、钼、铁、铅、锌、镍、钴、钨、锡、铋等多种组分，不同类型铜矿中往往伴生有不同的元素组合。全国铜矿储量平均品位为0.87%，在我国大型铜矿床中品位大于1%的铜矿储量占13.2%，大多数属于中低品位。我国斑岩铜矿床的平均品位为0.55%，低于智利、秘鲁的1.0%1.6%；我国砂页岩型铜矿床的平均品位0.5%1%，低于刚果、赞比

26、亚、波兰的2%5%2、6。1.3.3资源分布分布广泛，资源集中度低，矿床数量大规模小，大型以上矿床数量少但占资源量大，中西部地区储量远高于东部。我国铜矿分布很广，几乎各大地构造单元都有，全国铜矿产地4961个，其中铜矿储量大于500万t的矿床只有江西德兴铜厂矿床（570万t）和西藏玉龙铜矿（650万t）两座3，大于50万t的大型铜矿床有46个，大于10万t小于50万t的中型铜矿床有130个6，大于1万t的铜矿有311个,占总储量的98%以上4。大型铜矿床仅占2.7%，中型矿床占8.9%，小型矿床达88.9%2。由于矿床储量规模先天不足，导致开采规模偏小，目前已开采的329个铜矿区所生产的铜精矿

27、含铜金属量为56万t，不及国外一个矿山的产量。从省份上，铜矿资源集中分布在西藏、江西、云南、新疆，其次为内蒙古、安徽、甘肃、湖北、山西、黑龙江，10省(自治区)铜矿探明储量合计占全国总储量的 83%。从地区上，长江中下游、藏东、冈底斯、东天山、赣东北、阿尔泰、康滇7个片区中，分布了全国铜储量的63%，且冈底斯地区独占全国铜储量的17%。中部地区比例最高,占52.5%,西部占40.1%,东部只占7.2%4、6。1.3.4矿床类型分布有世界上已知的各种铜矿床类型。斑岩型和砂岩型铜矿床是世界主要的铜矿床类型，我国斑岩型铜矿查明资源储量占总量的42.2%；其次为矽卡岩型占 22.3%，(火山)沉积变质

28、型占11.3%，海相火山岩型占15.0%，基性超基性铜镍硫化物型占7.3%。其中斑岩铜矿在我国储量最大也是主要的铜矿类型,以大、中型为主,典型的有江西德兴、西藏玉龙、山西铜矿峪等。矽卡岩型铜矿在我国是重要的产出类型,而世界其它地区储量相对较少，矿床规模大、中、小型都有,典型矿床如安徽铜官山、湖北铜录山、江西永平等。矽卡岩型、(火山)沉积变质型、海相火山岩型、基性超基性铜镍硫化物型是中国富铜矿的主要来源。1.3.5成矿时代我国铜矿资源的成矿时代以中生代为主,中晚元古代和新生代次之。元古代铜矿储量占铜矿总储量的27%,主要铜矿床有沉积岩型铜矿和斑岩型铜矿。其中沉积岩型铜产量和储量占20%25%,仅

29、次于斑岩铜矿4。1.3.6开采利用我国铜矿资源的开采利用存在诸多不利因素：矿业技术落后，依然处于资源经济状态，生产技术水平严重依赖体力劳动，机械化水平低，劳动效率低，在产品的价值结构上，还基本上属于自然资源的初加工,科技含量很低。东部经济发达地区的铜矿储量少，新发现的铜矿资源储量中规模大、品位高的矿床多处于边远地区，外部建设条件差，交通不便、缺水、缺电、地势高等,使许多铜矿资源在近期难以开发利用。贫矿多富矿少，我国品位高于 1%的富铜矿仅占铜矿保有储量的 35.2%，且大部分已被利用完毕，目前可供开采利用的高品位优质铜矿石很少。我国铜矿品位大体和美国、菲律宾、加拿大相近，但远低于智利、澳大利亚

30、、赞比亚、印度尼西亚、波兰等国2、3、4。2加工现状由于我国铜矿资源贫矿多，富矿少，矿石类型丰富多样，共伴生普遍，综合性强，矿床分布广泛，小矿床多，大型矿床少等特点，使得目前铜的选矿正面临着入选矿石品位日渐低下,复合矿石、难选矿石的入选量随之增加,对废石、废渣的利用及废水的治理等的需要增加的情况,这迫使铜选矿生产工艺不断的更新，在满足经济发展需要的同时实现铜矿资源的清洁高效利用。2.1选矿工艺流程选矿就是利用矿物的物理化学性质的差异，借助各种选矿设备将矿石中的有用矿物与脉石矿物分离，并达到使有用矿物相对富集的过程9。自然界中已知的铜矿石类型约有280多种，可大致分为四类：硫化物及其类似化合物、

31、铜的氧化物、自然铜以及铜的硫酸盐、碳酸盐、硅酸盐等盐类矿物。有工业价值的铜矿石产量中,有80%的铜矿物是属于硫化物,其中大部分是辉铜矿,其他的为黄铜矿、斑铜矿、黝铜矿和蓝铜矿,自然铜仅占10%,其余5%为氧化物。针对矿石类型的不同通常采用不同的选矿方法:单一硫化矿石通常采用浮选法;不同的矿石组分特性的多金属硫化矿石常采用不同的选别方法包括混合浮选法、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;氧化矿石选矿常采用硫化浮选、乳浊液浮选法、湿法冶炼、离析法以及选冶联合处理;混合矿石选矿,一般采用硫化浮选法，混合选出硫化矿和氧化矿，也可采用选冶

32、联合处理。在实际生产中通常根据不同的矿石性质、对精矿质量要求的不同以及经济技术条件的限制，决定不同的选矿工艺流程，一个工艺流程中通常包括多种选矿方法1、7、10、11。2.1.1单一浮选单一浮选即先将矿石中所需要的一种或几种性质相似的矿物一同浮选，得到精矿的浮选工艺流程，工艺流程简单。高硫铜矿石通常为块状结构，铜硫矿物与脉石矿物密切共生，同时伴有粘土和多金属矿物集合体，硫含量较高，其中铜矿物主要是黄铜矿，硫主要以磁黄铁矿的形式存在，并伴有多金属元素。黄铜矿和磁黄铁矿通常具有较好的可浮性，适于浮选操作，硫矿物的可浮性与脉石的可浮性相比差异较大,磁黄铁矿与黄铜矿的共生关系十分密切难以分离，硫矿物与脉石矿物的分离比铜矿物与硫矿物的分离较简单，因此可采用单一浮选，将铜硫矿物一起混合浮选从而是铜硫矿与脉石矿物分离。叶峰宏