铜精矿是含铜矿石经浮选方法得到的铜含量(质量分数)不小于13%的供冶炼铜用的原料。按化学成分分为五种品级。一级品中铜含量不小于32%,杂质含量As不大于0.10%、Pb+Zn不大于2%、MgO不大于1%、Bi+Sb不大于0.10%。另外金、银为有价元素,应报分析数据。水分(质量分数)不得大于12%,冬季应不大于8%。同时不得混入外来夹杂物,同批精矿要求混匀。
天然放射性限值应符合GB 20664-2006的要求。石棉含量应不大于0.1%。
主要矿物
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。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(46.7%)、
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(59.5%)。
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:
冶炼方法
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。
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。
各国开采状况
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。
国际主要铜矿山企业包括智利的Codelco、澳大利亚的BHP BILLITON、美国的Freeport MacMoRan、英国的AngloAmeirican以及瑞士的Xstrata。主要冶炼厂包括Codelco、Freeport、Xstrata以及国内的
江铜、铜陵和金川集团。
据英国商品研究所统计,2012年世界铜矿产量1296.6万吨(含铜量),同比增长3.6%。其中智利产量依然独占鳌头,达351.1万吨(含铜量),占全球27.1%。中国排名第二,产量为160万吨。第三名是秘鲁,114.8万吨。
铜精矿的供应压力主要来自供应发展缓慢——2012年铜精矿供应压力主要来自于矿石品位的下降。
最近二十年间,智利铜矿矿石品位由1.61%下降到0.87%,同期全球范围内铜矿品位由1.45%下降到1.12%。智利大型矿业企业预计,到2020年智利铜矿平均品位可能为0.67%。
智利正在开采的大型铜矿中,El Tesoro平均品位为1.57%,Los Bronces为1.40%,Escondida为1.20%,Collahuasi为0.80%,Codelco为0.78%,Los Pelambre为0.71%,Esperanza为0.66%。
质量指标
环境保护
铜精矿中的有害元素主要为以下几种:
各有害元素在铜精矿中的存在形式和化学性质:
铅:在铜精矿中主要以硫酸盐及氧化物硫化物的形式存在,其中硫酸盐熔点(℃):1000℃;分解 ,1170℃。氧化物沸点:1535℃;熔点888℃。硫化物熔点 1114℃。
砷:在铜精矿中一般分为两个类型,在
硫砷铜矿所选出的铜精矿中主要以Cu3AsS4化合物状态存在。在
砷黝铜矿所选出的铜精矿中主要以Cu12As4S13化合物状态存在。。
氟:在铜精矿中含量极少,主要以CuF2等金属
氟化物形态存在。CuF2熔点:950℃,分解温度: 950℃,沸点: 950℃。性质非常稳定,常温下不挥发。
汞:主要在以砷黝铜矿及黑
黝铜矿所选出的铜精矿中以Hg12As4S13 、Hg12Sb4S13化合物状态存在。属
等轴晶系的
硫盐矿物。单晶体常呈四面体(tetrahedron),英文名即由此而来。黝铜矿与砷黝铜矿Cu12As4S13 成
类质同象系列。
摩斯硬度3~4,比重4.6(
砷黝铜矿)至5.0(黝铜矿)。通常呈致密块状或粒状。
镉:常与锌共生于
闪锌矿中,在铜精矿中含量几乎可以忽略不计,自然界中的形态为
硫化镉CdS,微毒,无放射性,微溶于水和乙醇,溶于酸,极易溶于氨,熔点: >999℃。常温常压下,CdS不挥发。