辉铜矿

  辉铜矿(Chalcocite)是一种黑色到灰色的矿物,分子式为Cu2S,通常可以在沉积岩中发现。辉铜矿是炼铜主要的矿砂,因为铜占它的成分比例很高(在辉铜矿矿里有67%的原子是铜原子,而几乎占了80%的重量。)而且很容易就可以把铜和硫分开。目前辉铜矿主要是由在英国的康沃尔和大不列颠岛供应。目前为止,完全纯的辉铜矿结晶非常少见。和斑铜矿石英方解石蓝铜矿黄铜矿等共生于热液矿脉。

名称来源

  来源于希腊文“chalkos”,意为“铜”;又称为CopperGlance;

历史沿革

辉铜矿
              辉铜矿
  中国最早用黄铜铸钱开始于明嘉靖年间。“黄铜”一词最早见于西汉东方朔所撰的《申异经·中荒经》:“西北有宫,黄铜为墙,题日地皇之宫。”这种“黄铜”指的是何种铜合金,待考。《新唐书·食货志》又有‘青铜”、“黄铜”的称谓,分别指矿石颜色和冶炼产品,并非现在的铜锡合金与铜锌合金。宋人洪咨夔撰《大冶赋》中又有“其为黄铜也,坑有殊名,山多众朴”,指的是火法炼制的纯铜。黄铜一词专指铜锌合金,则始于明代,其记载见于《明会典》:“嘉靖中则例,通宝钱六百万文,合用二火黄铜四万七千二百七十二斤……。”通过对明代铜钱成分的分析,发现《明会典》中所说的铸钱种真正意义上的黄铜的出现较其它几种铜合金晚很多,这是因为黄铜中金属锌的获得比较困难。氧化锌在950℃一1000℃的高温下才能较快地被还原成金属锌,而液态锌在906℃时已经沸腾,所以还原得到的金属锌以蒸气状存在。在冷却时反应逆转,蒸气锌为炉中的二氧化碳再氧化成氧化锌,因此要得到金属锌必须有特殊的冷凝装置。这是金属锌的使用比铜、铅、锡、铁的使用晚得多的原因,也是黄铜铸币出现较晚的原因之一。但是,在姜寨仰韶文化遗址中曾出土有含锌量超过20%的黄铜片和黄铜管,山东胶县三里河龙山文化的地层中也曾出土两种黄铜锥。显而易见,这些黄铜器物的出现并不是说人们在史前就掌握了黄铜的冶炼技术,而是人们在利用铜锌共生矿时无意中获得的。商周时期铜器的含锌量都很低,一般在10-z数量级。西汉、新莽的钱中有板个别的铜锌甘金钱,其中有的钱币中锌的含量达到7%,但是这并不能说明黄铜铸钱产生于西汉新莽之际。因为这些铜锌合金是极个别现象,其含锌量又普遍较真正意义上的黄铜含锌量15%一40%要小得多。所以我们认为这些含锌的铜钱是汉代在“即山铸钱”中使用铜锌共生矿时产生的。据对有关矿山进行调查后发现,山东的昌潍、烟台、临沂及湖北等地都有资源丰富的铜锌共生矿,这就使冶炼后的铜含有一小部分锌。到了唐代,由于铸钱材料的规范化,使所铸行的钱币中锌的含量均为恒量。

成因产状

  见于热液成因的铜矿床中,是构成富铜贫硫矿石的主要成分,常与斑铜矿共生;外生辉铜矿见于含铜硫化物矿床氧化带下部。

物理性质

辉铜矿
               辉铜矿
  硬度:2.5-3
  比重:7.2-7.4g/cm3
  解理:(110)解理不完全
  断口:贝壳状断口
  颜色:新鲜面铅灰色,风化表面黑色,常带锖色
  条痕:暗灰色
  透明度:不透明
  光泽:金属光泽
  发光性:无
  其他:略具延展性,小刀刻划时不成粉末,留下光亮刻痕;为电的良导体。

化学特性

·晶体形态

  斜方双锥晶类;常见单形有平行双面c(001)、b(010),斜方柱m(110)、g(011)、d(021)、e(023),斜方双锥p(111)、v(112)。

·晶体结构

  晶系和空间群:正交晶系,空间群Abm2
  晶胞参数:a0=11.92埃,b0=27.33埃,c0=13.44埃
  粉晶数据:1.88(1)1.9746(0.7)2.403(0.7)

鉴定特征

  以其暗铅灰色、低硬度和弱延展性区别于其他含铜硫化物;可以从它的颜色、硬度、易熔和易污手等特性中,加以鉴定。

矿物分类

辉铜矿
               辉铜矿
  世界铜成矿类型多样,按其地质---工业类型可分为:(1)斑岩型,(2)砂页岩型,(3)铜镍硫化物型,(4)黄铁矿型,(5)铜-铀-金型,(6)自然铜型,(7)脉型,(8)碳酸岩型,(9)矽卡岩型。

·斑岩型

  班岩型铜矿是一种储量大品位低可用大规模机械化露采的铜矿床矿石储量往往达几亿吨铜品位常常小于1%,据世界上103个斑岩型矿床统计单个矿床矿石量平均可达5.5亿吨,铜品位0.6%,它是世界上重要的铜矿工业类型之一。
  已知的斑岩铜矿多分布在:(1)环太平洋带,包括南北美洲大陆边缘狭长的斑岩铜矿带,如加拿大的洛涅克斯,伐利科帕,美国的宾厄姆,比尤特,莫伦锡,伊利,圣里塔,墨西哥的卡纳内阿,拉卡里达德拉,巴拿马的塞罗科罗拉多,秘鲁的米契基累,塞罗佛尔迪夸霍内,智利的埃尔阿布拉,丘基卡马塔,拉埃斯康迪达,埃尔萨尔瓦多和埃尔特恩特等,(2)特提斯斑岩铜矿带,包括匈牙利的雷克斯克,南斯拉夫的麦丹佩克,伊朗的萨尔切什梅黑和马基斯坦的查盖地区矿床等。(3)中亚----蒙古,重要的矿床有乌兹别克东部的卡耳马克尔,哈萨克斯坦巴尔喀什湖以北的科翁腊德,蒙古中北部的额尔德图间鄂博南部的察干苏布尔加和东部的阿伦诺尔矿床等。

·砂页岩型

  砂页岩型铜矿是泛指不同时代沉积岩中的层控铜矿,矿床产在一套沉积岩或沉积变质岩中,它是世界上铜矿主要工业类型之一,占世界铜储量30%左右,矿床以其规模大,品位高,伴生组分丰富为特点,因而其经济价值巨大。
  该类矿床在世界上分布很广,除上述铜带外,还有原苏联乌多坎,杰兹卡兹甘铜矿,美国怀特潘,美国蒙大拿州西部一直延伸到加拿大西南部的贝尔特铜带,以及玻利维亚的科洛科洛铜带等,近年在阿富汗发现的巨大艾纳克铜矿和在巴西发现的萨洛博铜矿均属于此型。

·黄铁矿型

  黄铁矿型铜矿是指与海底火山作用有一定联系的含大量黄铁矿和一定数量铜、铅、锌的矿床,西方多称该类矿床为"块状硫化物矿床"。
  目前世界上至少发现了420个这种类型的矿床、加拿大、美国、原苏联、西班牙、葡萄牙、塞浦路斯、南非和日本等都是该类矿床的重要产地。

·块状硫化物

  这种现代矿床是1978年在北纬21度附近的东太平洋脊上首次发现的,虽然铜锌品位很高(铜6%,锌29%),但脊上发现了一个长970米,宽200米,高35米,拥有2500万吨矿量的多金属块状硫化物矿床,第一次达到了具工业矿床的要求,其矿石含铜最高为11%,含锌0.8%,还含少量的银(PPM),钼(0.03%)和锡(0.03%)。
  1982美国又继续在北纬13度的海域进行调查,又发现了好几个矿床,最近在加拿大温哥华岛附近海域的埃克斯普劳勒中脊1%,但在原苏联这种类型却是头等重要的,占其铜总储量的30.6%,这种类型的重要矿床有:加拿大的萨德伯里,汤普逊,林累克,美国德卢斯杂岩,原苏联的贝辰加,诺里尔斯克,塔尔纳赫,“十月”,澳大利亚的卡姆巴尔德杂岩,芬兰的哥达拉赫带,当然还有中国金川白家咀子的特大型。

·其它类型

  除上述几类外,还有脉型、自然铜型,碳酸岩型矽卡岩型等,它们总共才占世界铜总储量的3.6%,但是对不同的国家来说,这些类型也许是重要的,如矽卡岩型对中国来说就是一个非常重要的工业类型,占中国铜总储量的28%,所以,各国均应根据本国的具体地质环境,寻找最具经济价值的优质矿床,也就是品位高,规模大,形状合适,矿带边界明显。矿石易处理和含有价值的副产品的矿床,以保证获得高利润和可以长期生产,这些因素中最重要的是要有高品位,这种高品位铜矿床最可能来源将是火山成因的黄铁矿型铜矿,层状矿床,以及某些矽卡岩矿床等。

著名产地

辉铜矿
                辉铜矿
  世界著名产地有美国Bristol、Connecticut、Butte、Montana、MorenciandBisbee、Arizona、BinghamCanyon、Utah、Ducktown、Tennessee、英国Cornwal、纳米比亚Tsumeb、意大利Tuscany和西班牙RioTinto、西班牙的RioTinto矿区、美国的Nevada州的Ely矿区、Arizone州的Morenci、Miami和Clifton矿区以及Montana州的Butte矿区等地。
  一些铜成矿区带:
  (1)环太平洋中新生代铜金带,尤其是东太平洋智利----秘鲁安第斯山,美国西南部,加拿大西南部斑岩铜矿集中区以及西南太平洋地区菲律宾,印度尼西亚,巴布亚新几内亚等斑岩铜金矿集中区
  (2)阿尔卑斯--喜马拉雅中生代斑岩铜矿带,包括前南斯拉夫,伊朗,巴基斯坦和中国西藏等巨大的斑岩铜矿集中区
  (3)中亚----蒙古带的古生代斑岩铜矿带,包括乌兹别克,哈萨克斯坦,蒙古和中国华北,东北等巨大铜矿集中区
  (4)中非赞比亚,扎伊尔砂页岩型铜矿带
  (5)美国----加拿大五湖地区
  (6)加拿大黄铁矿型铜矿集中区
  (7)中欧波兰----德国页岩铜矿区
  (8)西班牙---葡萄牙黄铁矿型铜矿带
  (9)俄罗斯西伯利亚铜镍硫化物矿区
  (10)俄罗斯西伯利亚乌多坎砂页岩铜矿区
  (11)俄罗斯乌拉尔和哈萨克斯坦阿尔泰黄铁矿铜多金属矿带
  (12)印度马兰杰坎德铜矿区
  (13)阿富汗艾纳克砂页岩型铜矿区
  (14)南澳奥林区克坝铜--铀--金矿区
  (15)巴西卡腊贾斯萨洛博砂页岩型铜矿区等。

工业应用

 
辉铜矿
              辉铜矿
  在工业上的应用
  硫酸铜是印染工艺中常用的媒染剂,以提高光泽的持久性和耐洗性,广泛应用于纺织和皮革业。
  铜的化合物有蓝、绿、红、黑等彩色,可以用做玻璃陶瓷水泥、搪瓷的着色剂。它们也是某些染发剂的组成。在烟火中加入硝酸铜发绿光,等等。
  添加钢化合物的油漆有抗海水生物污损的作用。
  铜的一些有机化合物是有效的防腐剂,用于纸浆、木材、木制品和帆布等织物的防腐。
  铜的某些化合物是橡胶、石油和人造纤维生产过程中的重要化学制剂,起催化、净化等作用。
  硫酸铜电解液,用于镀铜、生产电解铜箔和铜的提纯等。
  在采矿业中,以硫酸铜为活化剂,对铅、锌、铝和金等矿物进行筛选。
  在人体保健上的应用
  铜是人体健康不可缺少的微量营养素,对于血液、中枢神经和免疫系统,头发、皮肤和骨骼组织以及脑子和肝、心等内脏的发育和功能有重要影响。铜主要从日常饮食中摄入。世界卫生组织建议,为了维持健康,成人每公斤体重每天应摄入0.03毫克铜。孕妇和婴幼儿应加倍。缺铜会弓I起各种疾病,可以服用含铜补剂和药丸来加以补充。
  铜离子可以消毒杀菌、卫生防疫。例如:可以杀灭易于在水中滋生的大肠杆菌和痢疾等病菌,清除水中传播血吸虫病的蛞蝓和螺等软体动物,以及传播疟疾的蚊子幼虫等疾病携带体。它还可以应用在游泳池内,防止绿藻污染和通过地板传染足癣等等。
  印刷电路
  铜印刷电路,是把铜箔作为表面,粘贴在作为支撑的塑料板上;用照相的办法把电路布线图印制在铜版上;通过浸蚀把多余的部分去掉而留下相互连接的电路。然后,在印刷线路板上与外部的连接处冲孔,把分立元件的接头或其它部分的终端插入,焊接在这个口路上,这样一个完整的线路便组装完成了。如果采用浸镀法,所有接头的焊接可以一次完成。这样,对于那些需要精细布置电路的场合,如无线电、电视机,计算机等,采用印刷电路可以节省大量布线和固定回路的劳动;因而得到广泛应用,需要消费大量的铜箔。此外,在电路的连接中还需用各种价格低廉、熔点低、流动性好的铜基钎焊材料。
  集成电路
  微电子技术的核心是集成电路。集成电路是指以半导体晶体材料为基片(芯片),采用专门的工艺技术将组成电路的元器件和互连线集成在基片内部、表面或基片之上的微小型化电路。这种微电路在结构上比最紧凑的分立元件电路在尺寸和重量上小成千上万倍。它的出现引起了计算机的巨大变革,成为现代信息技术的基础,IBM(国际商业机器公司),己采用钢代替硅芯片中的铝作互连线,取得了突破性进展。这种用铜的新型微芯片,可以获得30%的效能增益,电路的线尺寸可以减小到0.12微米,可使在单个芯片上集成的晶体管数目达到200万个。这就为古老的金属铜,在半导体集成电路这个最新技术领域中的应用,开创了新局面。

医学功用

辉铜矿
                辉铜矿
  天然黄铁矿Pyrite的含硫化铁(FeS2)矿石。味辛、苦,性平。入肾、肝经。功能:散淤止痛、接骨续筋。主治:跌打损伤、筋断骨折、血淤疼痛、积聚、瘿瘤、疮疡、烫伤。内服:煎汤,3~9g;或入丸、散。外用:研末调敷。

·现代研究

  主要成分:自然铜含二硫化铁,其中含铁46.6%,硫53.4%。亦有报告认为其尚含有铜、镍、砷、锑等杂质。
  药理作用:有促进骨折愈合的作用。有报告指出,用人工方法使家兔股骨骨折后,每日服用自然铜与虎骨各半的合剂3g,共服1.5月,对骨折愈合有促进作用,表现为骨痂生长快,量多且较成熟,抗折力亦较对照组强。单独使用则较差。含有自然铜的复方接骨散(含自然铜、骨碎补等共19味)给家兔每日服3g,共服2~8周,对桡骨骨折愈合有促进作用,表现为愈合骨再折的牵引力较对照组大。

·临床运用

  方剂选用:
  1、治疗心气刺痛:自然铜火煅醋淬九次,研末,醋调一字服。(《卫生易简方》)
  2、治疗打扑伤:自然铜(研极细,水飞过)、当归、没药各半钱.以酒调频服,仍以手摩痛处。(《本草衍义》)
  3、治疗跌扑骨断:自然铜(煅通红,醋淬七次,放湿土上,月余用)、乳香、没药、当归身、羌活等分。为散,每服二钱,醇酒调,日再服。骨伤用骨碎补半两,酒浸捣绞取汁冲服。(《张氏医通》自然铜散)
  4、治疗项下气瘿:自然铜贮水瓮中,逐日饮食,皆用此水,其瘿自消,或火烧烟气,久久吸之亦可。(《仁斋直指方》)
  5、治疗一切恶疮及火烧汤烫:自然铜、密陀僧各一两(并煅研),甘草、黄檗各二两(并为末)。上四味,一处研细,收密器中,水调涂或干敷。(《圣济总录》自然铜散)

·配伍效用

  自然铜配伍没药二者皆有活血止痛之功。且自然铜能接骨续筋;没药能生肌消肿,相伍为用,有活血止痛、接骨续筋、生肌消肿之功效,用於治疗外伤所致之骨折疼痛、淤血肿胀等。

·注意事项

  宜忌:阴虚火旺,血虚无淤者忌服