铜是人类最早使用的金属之一,存在于地壳和海洋中,广泛应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域,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。铜矿石分类及特点
常见的铜矿物可分为自然铜、硫化矿和氧化矿三种类型。
自然铜自然铜的主要成分是铜,有时还含有银和金等。铜的晶体结构属等轴晶系,少数晶体呈立方体,一般呈树枝状、片状、或致密块状集合体,铜红色,表面易氧化成褐黑色。条痕呈光亮的铜红色。金属光泽。硬度2.5~3,具强延展性,断口呈锯齿状,为电和热的良导体,比重8.5~8.9。自然铜常见于含铜硫化物矿床氧化带内,一般是铜的硫化物转变为氧化物时的产物。自然铜一般出自热液矿床或含铜砂岩中,在自然界产量十分稀少。
硫化矿铜的硫化矿主要包括黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿等。除了铜的硫化矿物以外,还常常包含黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、镍黄铁矿等。
(1)黄铜矿
黄铜矿的化学组成为CuFeS2,含Cu34.56%。最常见的为四方晶系变体。晶体呈四方双锥或四方四面体,但很少见;经常呈粒状或致密块状集合体。黄铜色,表面常因氧化而呈金黄或红紫等锖色;条痕绿黑色。硬度3~4;比重4.1~4.3。主要产于铜镍硫化物矿床、斑岩铜矿、接触交代铜矿床以及某些沉积成因(包括火山沉积成因)的层状铜矿中。在风化作用下,黄铜矿转变为易溶于水的硫酸铜,后者当与含碳酸的溶液作用时便形成孔雀石、蓝铜矿;与原生的硫化铜矿物作用,可形成次生斑铜矿、辉铜矿和铜蓝,形成铜的次生富集。黄铜矿是炼铜的主要矿物原料之一。
(2)斑铜矿
斑铜矿的化学组成Cu5FeS4,为硫化物矿物。由于斑铜矿中常含有黄铜矿、辉铜矿的显微包裹体,其成分变化很大。斑铜矿为等轴晶系。单晶极为少见,通常呈致密块状或粒状不规则状集合体。新鲜断面呈古铜红色,表面常呈蓝紫斑状锖色而得名;条痕灰黑色。具有金属光泽,不透明,无解离;硬度3,比重4.9~5。
斑铜矿可形成于Cu-Ni硫化物矿床、矽卡岩矿床及铜硫化物矿床的次生硫化物富集带中。斑铜矿在氧化环境中易遭受分解而形成孔雀石、蓝铜矿、赤铜矿、褐铁矿等矿物。
(3)辉铜矿
辉铜矿化学成分Cu2S,含Cu79.86%,属斜方晶系。晶体少见,通常呈烟灰状、粒状或致密块状。铅灰色;条痕暗灰色。具有金属光泽。硬度2~3,比重5.5~5.8。辉铜矿由内生或外生热液形成,是炼铜的主要矿物原料之一。
氧化矿铜的氧化矿物主要包括蓝铜矿、赤铜矿、孔雀石等,其他常见的金属矿物有褐铁矿、赤铁矿和菱铁矿等。
(1)蓝铜矿
蓝铜矿的化学式为Cu(OH)2(CO3)2,成分相当稳定。属单斜晶系。晶体常呈短柱状、柱状或厚板状,集合体为致密块状、晶簇状、放射状、土状或皮壳状、薄膜状等。深蓝色,土状块体呈浅蓝色;浅蓝色条痕;晶体呈玻璃光泽,土状块体呈土状光泽;透明至半透明。解理完全或中等;贝壳状断口;硬度3.5~4,比重3.7~3.9,性脆。蓝铜矿产于铜矿床氧化带、铁帽及近矿围岩的裂隙中,是一种次生矿物,常与孔雀石共生或伴生,形成一般稍晚于孔雀石,有时也被孔雀石所交代。
(2)赤铜矿
赤铜矿的化学式为Cu2O,含Cu88.8%。属等轴晶系。晶体呈细小八面体形,有时呈针状或毛发状称为针赤铜矿;集合体呈粒状、致密块状或土状。暗红色,条痕褐红,具有金刚光泽或半金属光泽。硬度3.5~4,比重6。赤铜矿形成于外生条件下,主要产于铜矿床氧化带,是含铜硫化矿物氧化后的产物,大量的赤铜矿聚积时可以作为铜矿石利用。
(3)孔雀石
孔雀石的化学组成Cu2(OH)2CO3。属单斜晶系。晶体常呈柱状。集合体呈晶簇状、肾状、葡萄状、皮壳状、充填脉状、粉末状、土状等。在肾状集合体内部具有同心层状,由深浅不同的绿色至白色组成环带,形似孔雀羽毛上的花纹,所以得名。土状孔雀石称为铜绿(或称石绿),一般为绿色,但色调变化较大,从暗绿、鲜绿到白色;浅绿色条痕;玻璃至金刚光泽,纤维状者呈丝绢光泽。解理完全;硬度3.5~4,比重4.0~4.5。孔雀石大量产出时可炼铜,质纯形美的孔雀石可作装饰品及艺术品,粉末可作绿色颜料。孔雀石可作为铜矿的找矿标志。孔雀石产于铜矿床氧化带,常与蓝铜矿共生或伴生。
全球铜矿床成因类型及特点铜矿床大致可分为火山岩黄铁矿型铜矿床、超基性岩中的熔离型铜镍硫化物矿床、变质岩层铜矿床、矽卡岩型铜矿床、斑岩铜矿床、砂岩型铜矿床。其中,主要的工业类型包括斑岩铜矿、层状铜矿、火山岩铜矿、矽卡岩铜矿四类。
1火山岩黄铁矿型铜矿床:其成矿时代较广,从新太古代至三叠纪均有不同程度的分布,成矿环境在大洋中脊、火山岛弧、弧后盆地、大陆边缘裂陷槽及陆内裂谷等环境均有产出。
新太古代海相火山岩型铜矿,通常产于新太古代深变质岩系地层中,容矿岩石包括辉石斜长角闪岩、黑云母角闪斜长片麻岩、含石榴石角闪黑云斜长片麻岩夹阳起石岩、角闪岩等,恢复其原岩为拉斑玄武岩-钙碱性长英质火山岩系。元古宙是我国海相火山岩型铜矿的重要成矿期之一。主要分布在扬子陆块的西缘和北缘。早古生代为我国海相火山岩型铜矿最重要的成矿期,多为大型铜多金属矿床,主要分布在祁连山优地槽系。晚古生代海相火山岩型铜矿成矿环境差别较大,矿床分布分散。中生代海相火山岩型铜矿产于我国西南部特提斯-喜马拉雅海盆。
火山岩铜矿一般呈透镜状、似层状。矿石矿物以黄铜矿、黄铁矿为主。铜品位一般大于1%。
2超基性岩中的熔离型铜镍硫化物矿床:产于下古生代纯橄岩﹑辉橄岩﹑橄辉岩岩体的中﹑下部。呈似层状﹑透镜状。矿石矿物以黄铜矿﹑镍黄铁矿为主。铜品位一般小于1%。
3变质岩层状铜矿床:产于中元古代白云岩﹑大理岩﹑片岩片麻岩中﹐沿层产出。矿体呈层状﹑似层状﹑透镜状。矿石矿物以黄铜矿﹑斑铜矿为主。铜品位一般大于1%。
4矽卡岩型铜矿床:产于中酸性侵入岩体和碳酸盐岩的接触带内外。矿体以似层状﹑透镜状﹑扁豆状为主。矿石矿物主要为黄铜矿﹑黄铁矿。铜品位一般大于1%,以富矿为主,并共伴生铁、铅、锌、钨、钼、锡、金、银以及稀散元素等,颇有综合利用价值。其成矿岩体主要为中酸性花岗质岩类,围岩多位泥质岩、白云质灰岩或碳质灰岩,交代岩主要为钙矽卡岩和镁矽卡岩。
5斑岩铜矿床:产于中生代﹑新生代花岗闪长斑岩﹑二长斑岩﹑闪长斑岩等及其围岩中。矿体呈似层状﹑透镜状。矿石矿物以黄铜矿为主。矿床埋藏深度浅,适合于大规模、机械化的露天开采。矿石品位较低(Cu一般为0.4?1%),但矿化分布均匀,矿石工艺性能稳定,可选性好。伴生有多种有用组份,除Cu、Mo、Au、W、Sn、Pb、Zn外,尚可综合回收Ag、Re、Co、S、Se、Te等元素。矿床常为大、中型。
斑岩铜矿床矿石的特征为金属矿物主要为黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿,次为斑铜矿、黝铜矿,伴生方铅矿、闪锌矿、磁铁矿、磁黄铁矿以及金、银等矿物;非金属矿物主要为石英,次为绢云母、绿泥石、重晶石等;矿石构造以细脉浸染状为主,由矿化中心向外依次为:浸染状→细脉浸染状→细脉状、脉状;矿体受侵入体和接触面的形态产状、裂隙构造等因素控制,主要有柱状、筒状、环状、似层状等。
6砂岩型铜矿床:产于中生代陆相砂岩与砂页岩中。矿体呈似层状﹑透镜状。矿石矿物以辉铜矿为主﹐其次为斑铜矿﹑黄铜矿等。铜品位多大于1%。
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