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金属铜及其矿物基本概述

浏览数量:0     作者:本站编辑     发布时间: 2021-08-04      来源:本站

是一种紫红色金属,硬度2.5~3,比重8.5~9,延性和导热性强,导电性高。由于这些性质以及能与锌、铅、镍、铝和钛组合成合金的性能,铜被广泛地应用于电器、机械、车辆、船舶工业和民用器具等方面。­

在自然界中出现的含铜矿物约有280多种,其中16种具有工业意义。­

一、自然铜 Copper 

成分Cu,原生自然铜成分中有时含银和金等。等轴晶系,晶体呈立方体,但少见;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。密度8.5~8.9克/厘米3。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。热液成因的原生自然铜常呈浸染状见于一些热液矿床中。含铜砂岩中亦常有自然铜产出。大理积聚时可作铜矿石利用。 ­

二、铜的硫化物

硫化物矿物包括原生矿物如黄铜矿CuFeS2,方黄铜矿CuFe2S3和次生矿物辉铜矿Cu2S、铜蓝CuS及斑铜矿Cu3FeS3等。

1.黄铜矿 Chalcopyrite 

成分CuFeS2,含Cu34.56%。四方晶系。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。表面常因氧化而呈暗黄或斑状锖色。条痕绿黑色。硬度3~4。密度4.1~4.3克/厘米3。主要产于铜镍硫化物矿床、斑岩铜矿、接触交化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。黄铜矿是炼铜的主要矿石矿物之一。

2.斑铜矿­Bornite 

成分为Cu5FeS4,含Cu 63.33%。等轴晶系。通常呈粒状或致密块状集合体。新鲜断口呈铜红色,表面因氧化而呈蓝紫斑状的锖色,因而得名。条痕灰黑色。硬度3。密度4.9~5.0克/厘米3。斑铜矿为许多铜矿床广泛分布的矿物。内生成因的斑铜矿常含有显微片状黄铜矿的包裹体,为固溶体分解的产物。次生斑铜矿形成于铜矿床的次生富集带。是炼铜的主要矿石矿物之一。­

3.辉铜矿 chalcocite 

成分Cu2S,含Cu79.86%。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。金属光泽。硬度2~3。略具延展性,以小刀刻划留下光亮的沟痕。密度5.5~5.8克/厘米3。可以是内生热液成因的,节可以是外生成因,是炼铜的主要矿石矿物之一。­

4.铜蓝 Covellite 

成分 CuS。含Cu66.5%。六方晶系。通常薄片状、被膜状或烟灰状集合体。靛蓝色。条痕灰色至黑色。金属光泽。硬度1.5~2。解理平行底面{0001}完全。密度4.59~1.67克/厘米3。薄片稍具弹性。铜蓝主要是外生成因,是含铜硫化物矿床次生富集带中最为常见的矿物。由热液形成的铜蓝芨其少见。是炼铜的矿石矿物之一。­

5.方黄铜矿 

CuFe2S3,斜方晶系,晶体常为拉长的扁平棱柱体,有时形成V型双晶或放射状六连晶或片状集合体,块状少见。铜黄色,条痕黑色,不透明。摩氏硬度3.5 ~ 4,金属光泽,比重4.1克/厘米3 ,解理不完全,断口贝壳状。具纵向条纹。常与黄铜矿、石英、自然金、菱铁矿、方解石、黄铁矿、磁黄铁矿、及其他铜硫化物共生。次要的少见铜矿物。

6.黝铜矿 Tetrahedrite 

成分Cu12Sb4S13,含Cu45.77%。与砷黝铜矿(tennanitite)Cu12As4S13构成类质同象系列。一般所见的黝铜矿均含有一定数量的砷黝铜矿分子。等轴晶系。晶体呈四面体,但通常呈粒状或致密块状集合体。钢灰至铁黑色,新鲜断口呈黝黑色。条痕与颜色相同。半金属光泽。硬度3~4。密度4.4~5.1克/厘米3。见于各种成因的含铜热液矿床中。常与其他含铜矿物一起作为铜矿石利用。­

7.硫砷铜矿 enargite 

成分Cu3AsS4,含Cu48.3%。斜方晶系。晶体常呈柱体,但通常呈密块状或致粒状集合体。钢灰至铁黑色。条痕灰黑色。金属光泽。硬度3.5。解理平行斜方柱{110}完全。密度4.4~4.5克/厘米3。主要见于中温热液铜矿床中,与黄铜矿、黝铜矿等共生。富集时可作炼铜的矿石。­

三、铜的氧化物

氧化物矿物包括硫酸盐如胆矾CuSO4·5H2O、水胆矾CuSO4·3Cu(OH)2、铜锌胆矾(Zn,Cu,Fe)SO4等;碳酸盐如孔雀石CuCO3·Cu(OH)2、蓝铜矿2CuCO3·Cu(OH)2;硅酸盐如硅孔雀石CuSiO3·2H2O;氧化物如赤铜矿Cu2O、黑铜矿CuO等;其他有砷酸盐、磷酸盐等但不多见,自然铜分布不多。

在铜矿物中,其氧化物部分往往以某种形态和脉石结合在一起。有的是机械结合,即铜矿物极细地分解在脉石中成嵌布状态,有的是化学结合,即铜成为类质同晶或吸附型的杂质存在于脉石中,这一部分铜的氧化物矿物很难分离,所以称之为结合氧化铜。
有的资料认为:结合氧化铜不一定与脉石结合,而是以离子状态进入氢氧化铁或锰的胶状氧化物(锰结合)中呈被吸附状态。

1.赤铜矿 cuprite

成分为Cu2O,含C88.82%。等轴晶系。晶体呈细小八面体,有时呈针状或毛发状称为针赤铜矿。集合体呈致密块状、粒状或土状。暗红色。条痕褐红色。金刚光泽或半金属光泽。硬度3.5~4。密度6克/厘米3。形成于外生条件下,主要见于铜矿床的氧化带,是含铜硫化物氧化后的产物。可作为铜矿石利用。

2.黑铜矿 Tenorite 

成分CuO,含Cu79.9%。单斜晶系。黑或灰黑色。条痕灰黑色。半金属光泽。性脆。硬度3.5。密度5.8~6.4克/厘米3。主要见于铜矿床的氧化带,是含铜硫化物氧化后的产物。­

3.孔雀石 Malachite 

成分为Cu2[CO3](OH)2,Cu57.4%。单斜晶系。晶体呈针状,通常呈放射状或钟乳状集合体。绿色。玻璃光泽。硬度3.5-4。密度3.9-4..0克/厘米3。遇盐酸起泡。是原生含铜硫化物氧化后所形成的次生矿物,产于含铜硫化物矿床氧化带中,经常与蓝铜矿共生。它们的出现可作为寻找原生铜矿床的标志。块大色美的孔雀石是工艺雕刻品的材料,粉末用制颜料,称石绿。亦可作中药药用,称绿青。大量聚积时可作为铜矿石利用。­

4.蓝铜矿 Azurite 

成分Cu3[CO3]2(OH)2,含Cu55.2%。单斜晶系。晶体呈短柱状或厚板状,通常呈粒状、块状或放射状,以及土状或皮壳状集合体。深蓝色,土状或皮壳状者淡蓝色。玻璃光泽。硬度3.5~4。密度3.7~3.9克/厘米3。遇盐酸起泡。是原生含铜硫化物氧化后所形成的次生矿物,产于含铜硫化物矿床氧化带中,经常与孔雀石共生。它们的出现可作为寻找原生铜矿床的标志。粉末用制蓝色颜料,称石青。药用,称扁青。大量聚积时可作为铜矿石利用。­

5.硅孔雀石 Chrysocolla 

成分( Ca ,Al ) 2 H 2 Si 2 O 5 (OH)4 · nH 2 O 。隐晶质或胶状集合体,呈钟乳状、皮壳状、土状。绿色、浅蓝绿色,含杂质时可变成褐色、黑色。蜡状光泽,具陶瓷状外观,玻璃光泽,土状者呈土状光泽。硬度2~4。密度2.0 ~2.4克/厘米3。­

6.水胆矾 Blanchardite 

成分 Cu4SO4(OH)6。晶体属单斜晶系。单晶为短柱至针状之透明至半透明晶体,有时亦呈板状、肾状或纤维状集合体。颜色为翠绿色、黑绿色甚至为全黑。淡绿色条痕。具有玻璃至珍珠光泽。硬度3.5~4。比重3.5~4克/厘米3。断口是参差状,有一个方向的良好解理。属于易脆矿物。水胆矾是一种次生矿物,常生于铜矿床上部的氧化带中。­

7.氯铜矿 Atacamite 

成分Cu2Cl(OH)3。含CuO50.4%。三方晶系。晶体呈短柱状。绿至蓝绿色。条痕绿色。玻璃光泽。解理平行鞭面体完全。硬度5。密度3.28-3.35克/厘米3。是铜硫化物的氧化产物,见于铜矿床的氧化带。又称透视石。 ­

四、铜矿物物理化学分析

在进行铜矿物的物相分析时,要了解矿石的大致组成,以便确定分析项目及选择分析流程。比较简单的铜矿,一般只测定氧化铜和硫化铜的分别含量。但是,对于矿物万分比较复杂的矿石,往往要分别测定自由态氧化铜和结合态氧化铜,次生硫化铜和原生硫化铜的含量。对于自然铜一般含量很微,如无特殊情况,不作单独测定。


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