黃銅礦

黃銅礦

黃銅礦是 一種銅鐵硫化物礦物。常含微量的金、銀等。晶體相對少見,為四面體狀;多呈不規則粒狀及致密塊狀集合體,也有腎狀、葡萄狀集合體。黃銅黃色,時有斑狀錆色。條痕為微帶綠的黑色。黃銅礦是一種較常見的銅礦物,幾乎可形成于不同的環境下。但主要是熱液作用和接觸交代作用的產物,常可形成具一定規模的礦床。產地遍布世界各地。在工業上,它是煉銅的主要原料。在寶石學領域,它很少被單獨利用,偶爾用作黃鐵礦的代用品。另它常參與一些彩石、硯石和玉石的組成。

  • 中文名稱
    黃銅礦
  • 外文名稱
    Fool's Gold
  • 硬度
    6-6.5
  • 用途
    煉銅
  • 化學式
    CuFeS2
  • 分子量
    183.52

​基本介紹

黃銅礦(chalcopyrite)是 一種銅鐵硫化物礦物。化學式:CuFeS2,常含微量的金、銀等。正方晶系,晶體相對少見,為四面體狀;多呈不規則粒狀及致密塊狀集合體,也有腎狀、葡萄狀集合體。黃銅黃色,時有斑狀錆色。條痕為微帶綠的黑色。

黃銅礦

黃銅礦是一種較常見的銅礦物,幾乎可形成于不同的環境下。但主要是熱液作用和接觸交代作用的產物,常可形成具一定規模的礦床。產地遍布世界各地。在工業上,它是煉銅的主要原料。

在寶石學領域,它很少被單獨利用,偶而用作黃鐵礦的代用品。另它常參與一些彩石、硯石和玉石的組成。

性質特征

化學性質

晶體化學:理論組成(wB%):Cu 34.56,Fe 30.52,S 34.92。通常含有AgAuTlSeTe,大多為機械混入物;有時含Ge、Ga、In、Se、Ni、Ti、族元素等。

結構與形態:四方晶系,a0=0.524nm,c0=1.032nm;Z=4。晶體結構與閃鋅礦、黝錫礦(Cu2FeSnS4)相似。黃銅礦、黝錫礦晶胞相當于閃鋅礦單位晶胞的兩倍,構成四方體心格子。在三種礦物的配位四面體中心都分布著陰離子S,在角頂則分布著不同的陽離子。由于三者的結構相似,因而在高溫下可以互溶;而當溫度降低時,由于離子半徑相差較大,固溶體發生離溶。故常在閃鋅礦中發現黃銅礦和黝錫礦小包裹體。

黃銅礦

四方偏三角面體晶類,D2d-42m (Li42L22P)。晶體較少見。常見單形:四方四面體p{112}、-p 、r{332}、d{118},四方雙錐z{201}。雙晶以(112)為雙晶面或以[112]為雙晶軸成簡單雙晶。可與黝錫礦或閃鋅礦規則連生。主要呈致密塊狀或粒狀集合體。

用途:在冶煉銅礦過程中存在重要反應

2CuFeS2+O2=Cu2S+2FeS+SO2

2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2

2Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2 ↑

物理性質

物理性質:主要成分名稱:二硫化亞鐵銅。化學式:CuFeS2.。銅鐵都為正二價硫為負二價。


黃銅黃色,表面常有藍、紫褐色的斑狀錆色。綠黑色條痕。金屬光澤,不透明。解理∥{112}、{101}不完全。硬度3~4。性脆。相對密度4.1~4.3。

產狀與組合:分布較廣。岩漿型,產于與基性、超基性岩有關的銅鎳硫化物礦床中,與磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦密切共生。接觸交代型,與磁鐵礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦等共生;亦可與毒砂或方鉛礦、閃鋅礦等共生。熱液型,常呈中溫熱液充填或交代脈狀,與黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、斑銅礦、輝鉬礦及方解石、石英等共生。在地表風化條件下遭受氧化後形成CuSO4和FeSO4,遇石灰岩形成孔雀石、藍銅礦或褐鐵礦鐵帽;在次生富集帶則轉變為斑銅礦和輝銅礦,可作找礦標志。

黃銅礦

鑒定特征:其致密塊體有時與黃鐵礦相似,可以其較深的黃銅黃色及較低的硬度相區別。以其脆性與自然金(強延展性)區別。

工業套用:最重要的銅礦石礦物。

光學性質

反射色黃。反射率:41.5(綠光),40.5(橙光),40(紅光)。雙反射不明顯。弱非均質性。可見聚片雙晶。

產地分布

黃銅礦

黃銅礦是分布最廣的銅礦物,是煉銅的最主要礦物原料。中國商代或更早就已由黃銅礦等銅礦物煉銅。黃銅礦呈黃銅色,金屬光澤;粉末呈綠黑色。摩斯硬度3.5~4,比重4.1~4.3。常呈致密塊狀或分散粒狀產于多種類型銅礦床中。黃銅礦在地表易風化成孔雀石和藍銅礦。

中國的主要產地集中在長江中下遊地區、川滇地區、山西南部中條山地區、甘肅的河西走廊以及西藏高原等。其中以江西德興、西藏玉龍等銅礦最著名。

世界其他主要產地有西班牙的裏奧廷托,美國亞利桑那州克拉馬祖、猶他州的賓厄姆、蒙大那州的比尤特,墨西哥的卡納內阿,智利的丘基卡馬塔等。

種類分布

世界銅成礦類型多樣,按其地質---工業類型可分為:(1)斑岩型,(2)砂頁岩型,(3)銅鎳硫化物型,(4)黃鐵礦型,(5)銅-鈾-金型,(6)自然銅型,(7)脈型(8)碳酸岩型,(9)矽卡岩型

斑岩型及分布

黃銅礦

班岩型銅礦是一種儲量大品位低可用大規模機械化露採的銅礦床礦石儲量往往達幾億噸銅品位常常小于1%, 據世界上103 個斑岩型礦床統計單個礦床礦石量平均可達5.5 億噸, 銅品位0.6%, 它是世界上重要的銅礦工業類型之一。


已知的斑岩銅礦多分布在:(1)環太平洋帶, 包括南北美洲大陸邊緣狹長的斑岩銅礦帶, 如加拿大的洛涅克斯,伐利科帕,美國的賓厄姆,比尤特,莫倫錫,伊利,聖裏塔,墨西哥的卡納內阿,拉卡裏達德拉,巴拿馬的塞羅科羅拉多,秘魯的米契基累,塞羅佛爾迪誇霍內,智利的埃爾阿布拉,丘基卡馬塔,拉埃斯康迪達,埃爾薩爾瓦多和埃爾特恩特等,(2)特提斯斑岩銅礦帶, 包括匈牙利的雷克斯克, 南斯拉夫的麥丹佩克, 伊朗的薩爾切什梅黑和馬基斯坦的查蓋地區礦床等。(3)中亞----蒙古,重要的礦床有烏茲別克東部的卡耳馬克爾, 哈薩克巴爾喀什湖以北的科翁臘德, 蒙古中北部的額爾德圖間鄂博南部的察幹蘇布爾加和東部的阿倫諾爾礦床等。

砂頁岩型及分布

砂頁岩型銅礦是泛指不同時代沉積岩中的層控銅礦,礦床產在一套沉積岩或沉積變質岩中,它是世界上銅礦主要工業類型之一,佔世界銅儲量30%左右,礦床以其規模大,品位高,伴生組分豐富為特點,因而其經濟價值巨大。


該類礦床在世界上分布很廣,除上述銅帶外,還有原蘇聯烏多坎,傑茲卡茲甘銅礦,美國懷特潘,美國蒙大拿州西部一直延伸到加拿大西南部的貝爾特銅帶,以及玻利維亞的科洛科洛銅帶等,近年在阿富汗發現的巨大艾納克銅礦和在巴西發現的薩洛博銅礦均屬于此型。

黃鐵礦型銅礦及分布

黃鐵礦型銅礦是指與海底火山作用有一定聯系的含大量黃鐵礦和一定數量銅、鉛、鋅的礦床,西方多稱該類礦床為"塊狀硫化物礦床".


目前世界上至少發現了420 個這種類型的礦床、加拿大、美國、原蘇聯、西班牙、葡萄牙塞普勒斯、南非和日本等都是該類礦床的重要產地。

塊狀硫化物礦及分布

黃銅礦

這種現代礦床是1978年在北緯21度附近的東太平洋脊上首次發現的,雖然銅鋅品位很高( 銅6%, 鋅29%),但脊上發現了一個長970 米,寬200 米,高35米,擁有2500萬噸礦量的多金屬塊狀硫化物礦床,第一次達到了具工業礦床的要求,其礦石含銅最高為11%,含鋅0.8%,還含少量的銀(PPM),鉬(0.03%) 和錫(0.03%)。


1982美國又繼續在北緯13度的海域進行調查,又發現了好幾個礦床,最近在加拿大溫哥華島附近海域的埃克斯普勞勒中脊1%,但在原蘇聯這種類型卻是頭等重要的,佔其銅總儲量的30.6%,這種類型的重要礦床有:加拿大的薩德伯裏,湯普遜,林累克,美國德盧斯雜岩,原蘇聯的貝辰加,諾裏爾斯克,塔爾納赫,"十月",澳大利亞的卡姆巴爾德雜岩,芬蘭的哥達拉赫帶,當然還有中國金川白家咀子的特大型。

其它類型

除上述幾類外, 還有脈型、自然銅型,碳酸岩型矽卡岩型等,它們總共才佔世界銅總儲量的3.6%, 但是對不同的國家來說,這些類型也許是重要的,如矽卡岩型對我國來說就是一個非常重要的工業類型, 佔中國銅總儲量的28%,所以,各國均應根據本國的具體地質環境, 尋找最具經濟價值的優質礦床,也就是品位高,規模大,形狀合適, 礦帶邊界明顯。礦石易處理和含有價值的副產品的礦床,以保證獲得高利潤和可以長期生產, 這些因素中最重要的是要有高品位,這種高品位銅礦床最可能來源將是火山成因的黃鐵礦型銅礦,層狀礦床,以及某些矽卡岩礦床等。


全球性和區域性的一些銅成礦區帶

(1) 環太平洋中新生代銅金帶,尤其是東太平洋智利----秘魯安第斯山,美國西南部,加拿大西南部斑岩銅礦集中區以及西南太平洋地區菲律賓,印度尼西亞,巴布亞紐幾內亞等斑岩銅金礦集中區

(2) 阿爾卑斯--喜馬拉雅中生代斑岩銅礦帶,包括前南斯拉夫,伊朗,巴基斯坦和中國西藏等巨大的斑岩銅礦集中區

(3) 中亞----蒙古帶的古生代斑岩銅礦帶,包括烏茲別克,哈薩克,蒙古和中國華北,東北等巨大銅礦集中區

(4) 中非尚比亞,扎伊爾砂頁岩型銅礦帶

(5) 美國----加拿大五湖地區

(6) 加拿大黃鐵礦型銅礦集中區

(7) 中歐波蘭----德國頁岩銅礦區

(8) 西班牙--- 葡萄牙黃鐵礦型銅礦帶

(9) 俄羅斯西伯利亞銅鎳硫化物礦區

(10)俄羅斯西伯利亞烏多坎砂頁岩銅礦區

(11)俄羅斯烏拉爾和哈薩克阿爾泰黃鐵礦銅多金屬礦帶

(12)印度馬蘭傑坎德銅礦區

(13)阿富汗艾納克砂頁岩型銅礦區;

(14)南澳奧林區克壩銅--鈾--金礦區

(15)巴西卡臘賈斯薩洛博砂頁岩型銅礦區等

發現發展

中國最早用黃銅鑄錢開始于明嘉靖年間。“黃銅”一詞最早見于西漢東方朔所撰的《申異經·中荒經》:“西北有宮,黃銅為牆,題日地皇之宮。”這種“黃銅”指的是何種銅合金,待考。《新唐書·食貨志》又有‘青銅”、“黃銅”的稱謂,分別指礦石顏色和冶煉產品,並非現在的銅錫合金與銅鋅合金。宋人洪咨夔撰《大冶賦》中又有“其為黃銅也,坑有殊名,山多眾樸”,指的是火法煉製的純銅。黃銅一詞專指銅鋅合金,則始于明代,其記載見于《明會典》:“嘉靖中則例,通寶錢六百萬文,合用二火黃銅四萬七千二百七十二斤。”

通過對明代銅錢成分的分析,發現《明會典》中所說的鑄錢種真正意義上的黃銅的出現較其它幾種銅合金晚很多,這是因為黃銅中金屬鋅的獲得比較困難。氧化鋅在950℃一1000℃的高溫下才能較快地被還原成金屬鋅,而液態鋅在906℃時已經沸騰,所以還原得到的金屬鋅以蒸氣狀存在。在冷卻時反應逆轉,蒸氣鋅為爐中的二氧化碳再氧化成氧化鋅,因此要得到金屬鋅必須有特殊的冷凝裝置。這是金屬鋅的使用比銅、鉛、錫、鐵的使用晚得多的原因,也是黃銅鑄幣出現較晚的原因之一。但是,在姜寨仰韶文化遺址中曾出土有含鋅量超過20%的黃銅片和黃銅管,山東膠縣三裏河龍山文化的地層中也曾出土兩種黃銅錐。


顯而易見,這些黃銅器物的出現並不是說人們在史前就掌握了黃銅的冶煉技術,而是人們在利用銅鋅共生礦時無意中獲得的。商周時期銅器的含鋅量都很低,一般在10-z數量級。西漢、新莽的錢中有板個別的銅鋅甘金錢,其中有的錢幣中鋅的含量達到7%,但是這並不能說明黃銅鑄錢產生于西漢新莽之際。因為這些銅鋅合金是極個別現象,其含鋅量又普遍較真正意義上的黃銅含鋅量15%一40%要小得多。所以我們認為這些含鋅的銅錢是漢代在“即山鑄錢”中使用銅鋅共生礦時產生的。據對有關礦山進行調查後發現,山東的昌濰、煙台、臨沂及湖北等地都有資源豐富的銅鋅共生礦,這就使冶煉後的銅含有一小部分鋅。到了唐代,由于鑄錢材料的規範化,使所鑄行的錢幣中鋅的含量均為恆量。

相關套用

天然黃鐵礦Pyrite的含硫化鐵(FeS2)礦石.味辛、苦,性平.入腎、肝經.功能:散淤止痛、接骨續筋.主治:跌打損傷、筋斷骨折、血淤疼痛、積聚、癭瘤、瘡瘍、燙傷.內服:煎湯,3~9g;或入丸、散.外用:研末調敷.

現代研究

主要成分:自然銅含二硫化鐵,其中含鐵46.6%,硫53.4%.亦有報告認為其尚含有銅、鎳、砷、銻等雜質.


葯理作用:有促進骨折愈合的作用.有報告指出,用人工方法使家兔股骨骨折後,每日服用自然銅與虎骨各半的合劑3g,共服1.5月,對骨折愈合有促進作用,表現為骨痂生長快,量多且較成熟,抗折力亦較對照組強.單獨使用則較差.含有自然銅的復方接骨散(含自然銅、骨碎補等共19味)給家兔每日服3g,共服2~8周,對橈骨骨折愈合有促進作用,表現為愈合骨再折的牽引力較對照組大.

臨床運用

方劑選用:1.治療心氣刺痛:自然銅火煅醋淬九次,研末,醋調一字服。(《衛生易簡方》)


2.治療打撲傷:自然銅(研極細,水飛過)、當歸、沒葯各半錢.以酒調頻服,仍以手摩痛處。(《本草衍義》)

3.治療跌撲骨斷:自然銅(煅通紅,醋淬七次,放濕土上,月餘用)、乳香、沒葯、當歸身、羌活等分.為散,每服二錢,醇酒調,日再服.骨傷用骨碎補半兩,酒浸搗絞取汁沖服。(《張氏醫通》自然銅散)

4.治療項下氣癭:自然銅貯水瓮中,逐日飲食,皆用此水,其癭自消,或火燒煙氣,久久吸之亦可.(《仁齋直指方》)5.治療一切惡瘡及火燒湯燙:自然銅、密陀僧各一兩(並煅研),甘草、黃檗各二兩(並為末)。上四味,一處研細,收密器中,水調塗或幹敷。(《聖濟總錄》自然銅散)

配伍效用

自然銅配伍沒葯二者皆有活血止痛之功.且自然銅能接骨續筋;沒葯能生肌消腫,相伍為用,有活血止痛、接骨續筋、生肌消腫之功效,用於治療外傷所致之骨折疼痛、淤血腫脹等。


註意事項

宜忌:陰虛火旺,血虛無淤者忌服。

藏品信息(中國地質博物館)


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