（本文發(fā)表于2024年第1期）

> 乳釘紋四耳簋

寶雞青銅器博物院 / 藏

信連勇 / 攝

第一作者簡介張超，地質(zhì)礦產(chǎn)工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)、地質(zhì)科普研究，以及博物館展覽工作。

銅，是一種過渡金屬元素。在日常生活中，常見的銅是一種紫紅色金屬，其實(shí)它的新鮮面為紅橙色。銅延展性好、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性強(qiáng)、具有抗磁性等，這些優(yōu)良特性使其用途廣泛，再加上開采便利性，都是銅成為最常見金屬的重要原因。銅是人類較早發(fā)現(xiàn)并廣泛利用的金屬之一，其應(yīng)用伴隨著人類歷史的發(fā)展歷程，古人對(duì)于銅礦的采冶、提煉、應(yīng)用全流程十分成熟，最重要的表現(xiàn)就是商周青銅器。

現(xiàn)代科技發(fā)展日新月異，銅在新領(lǐng)域的應(yīng)用也在不斷拓展，已經(jīng)有不少國家將銅礦資源列為戰(zhàn)略性資源。尤其在電子信息領(lǐng)域，伴隨著銅在半導(dǎo)體芯片、智能終端及裝備、高鐵、新能源車、航空航天等方面的普遍應(yīng)用，以及銅礦生產(chǎn)工藝的降碳改造升級(jí)，銅在全球綠色低碳能源轉(zhuǎn)型和綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展中將扮演更加重要的角色。因此，如何利用好、開發(fā)好、回收好現(xiàn)有的銅礦資源愈發(fā)重要，而要想充分利用銅礦資源，必須先摸清家底，認(rèn)識(shí)銅礦資源的分布和特點(diǎn)。

銅礦資源 不容小覷

全世界銅礦資源分布相對(duì)集中，已探明銅礦儲(chǔ)量約8.9億噸（2022年），儲(chǔ)量最多的國家是智利，其次是澳大利亞、秘魯、俄羅斯、墨西哥，這5個(gè)國家的銅礦儲(chǔ)量約占世界總儲(chǔ)量的一半以上，隨后為美國、波蘭、剛果（金）、中國、贊比亞等國。

我國銅資源貧礦多、富礦少，資源稟賦不佳，接替資源不足，新增資源多在西藏等高寒、高海拔地區(qū)。我國已探明銅礦儲(chǔ)量約3495萬噸（數(shù)據(jù)截至2021年年底），其中以西藏自治區(qū)最為豐富，其已探明銅礦儲(chǔ)量占全國總儲(chǔ)量的31%，西藏多龍礦區(qū)則是我國首個(gè)單一礦體超過千萬噸級(jí)的銅礦，是世界十大超級(jí)銅礦之一；其次為江西和云南，占全國已探明總儲(chǔ)量的19%和13%；排名前十的省份銅礦儲(chǔ)量合計(jì)占比達(dá)91%。

近年來，我國通過積極實(shí)施“走出去”戰(zhàn)略，在海外銅資源開發(fā)中取得了顯著成效。中國鋁業(yè)集團(tuán)有限公司、中國五礦集團(tuán)有限公司、紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司、中國有色礦業(yè)集團(tuán)有限公司等企業(yè)逐漸成為全球重要的銅礦生產(chǎn)商，為國內(nèi)銅資源保障能力的提升提供了堅(jiān)強(qiáng)支撐。

根據(jù)國際銅研究小組（ICSG）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2022年全球銅礦產(chǎn)能為2731萬噸，銅礦產(chǎn)量2121萬噸，其中銅精礦產(chǎn)量1772萬噸。從產(chǎn)量分布情況來看，全球銅產(chǎn)量排名前十的國家合計(jì)產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的79.7%，智利和秘魯兩國是最主要的銅礦生產(chǎn)國，2022年全年合計(jì)產(chǎn)量占全世界產(chǎn)量的35.6%；中國以年產(chǎn)量190萬噸，位居第四。

2022年，我國銅精礦產(chǎn)銅量為187萬噸，主要集中在西藏、云南、江西、黑龍江、陜西、甘肅、新疆、安徽、內(nèi)蒙古和福建等省（自治區(qū)），上述10個(gè)省（自治區(qū)）合計(jì)產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量的85%。2022年，我國銅精礦進(jìn)口量達(dá)到2527萬噸（實(shí)物量），而銅精礦出口量極其微小，與進(jìn)口量相比可忽略不計(jì)。

按照用量統(tǒng)計(jì)，我國銅消費(fèi)主要集中在電力、空調(diào)制冷、交通運(yùn)輸、電子信息、建筑等終端行業(yè)。根據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2021年，我國銅消費(fèi)量在電力領(lǐng)域?yàn)?05萬噸，占比40.70%；在日用消費(fèi)品領(lǐng)域?yàn)?26萬噸，占比15.20%；在電子通信領(lǐng)域?yàn)?25萬噸，占比15.15%；在交通運(yùn)輸領(lǐng)域?yàn)?27萬噸，占比8.55%。隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型與調(diào)整，我國銅消費(fèi)結(jié)構(gòu)也在發(fā)生變化，傳統(tǒng)領(lǐng)域的消耗占比在下降，新能源相關(guān)領(lǐng)域的消耗占比在提升。

我國銅礦消費(fèi)需求在持續(xù)增長，但全方位進(jìn)口格局難以改變，需要進(jìn)一步加快產(chǎn)業(yè)鏈本土化進(jìn)程，推進(jìn)新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動(dòng)，提升產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈韌性和安全水平。

> 自然銅 山西地質(zhì)博物館 / 藏

含銅礦物 琳瑯滿目

冶煉銅一般都是通過礦石，而銅礦石的種類非常多。銅礦是可以利用的含銅自然礦物的集合體總稱，銅礦石一般是銅的硫化物或氧化物與其他礦物組成的集合體。世界上已發(fā)現(xiàn)的含銅礦物有280多種，主要常見礦物只有16種。其中可工業(yè)利用的礦物有：自然銅、黃銅礦、輝銅礦、黝銅礦、藍(lán)銅礦、孔雀石，等等。我國開采的主要是黃銅礦，其次是斑銅礦和輝銅礦。除了這些礦物還有一些外形精美、顏色艷麗的礦物，例如毛赤銅礦、綠銅礦、綠松石，等等。這些含銅礦物一方面被廣泛應(yīng)用于電氣、輕工、建筑、機(jī)械制造、國防工業(yè)等領(lǐng)域，另一方面也憑借獨(dú)特的顏色在收藏和賞石領(lǐng)域占據(jù)一席之地。

按照礦物類型劃分，含銅礦物可分為四大類：自然銅；硫化物（如黃銅礦、斑銅礦和輝銅礦等）；氧化物（如赤銅礦）；鹽類礦物（如碳酸鹽類的藍(lán)銅礦、孔雀石，以及磷酸鹽類的綠松石等）。這些礦物有的金光閃閃，有的狀似花朵，還有的五彩斑斕，無一不散發(fā)著巨大的魅力。

> 黃銅礦

> 斑銅礦

> 輝銅礦

黃銅礦是一種銅鐵硫化物，化學(xué)式為CuFeS2。雖其成分中含銅量只有不到35%，然其分布廣泛，所以也是重要的煉銅礦物。黃銅礦多為銅黃色，風(fēng)化面可以表現(xiàn)為斑狀錆色。黃銅礦可形成于多種多樣的環(huán)境中，主要成因是巖漿作用、接觸交代作用、成礦熱液作用。

斑銅礦為銅鐵硫化物礦物，化學(xué)式為Cu5FeS4，理論含銅量為63.33%。正如其名表述的一樣，斑銅礦是大自然中色彩最豐富的礦物之一，它的新鮮面為暗紅色，我們常見的顏色是其氧化色，表現(xiàn)為藍(lán)、紫、紅斑狀的錆色，有人稱其為“孔雀礦”。斑銅礦主要產(chǎn)于熱液礦脈中，常與石英、黃銅礦、黃鐵礦等硫化物共生。可在銅硫化物礦床及其次生礦床、矽卡巖礦床中富集。斑銅礦在氧化環(huán)境下，容易分解形成孔雀石、藍(lán)銅礦、褐鐵礦等銅鐵氧化物。

輝銅礦化學(xué)式為Cu2S，理論含銅量達(dá)79.86%，是最重要的煉銅礦石。新鮮面顏色為鉛灰色，風(fēng)化后會(huì)變黑，并帶有錆色，容易污手。硬度較小，一般小于小刀的硬度。輝銅礦有兩種成因類型，一種是內(nèi)生熱液成因，多見于熱液成因的銅礦床中，可與黃銅礦、斑銅礦及其他硫化物共生。另一種是外生成因，是由銅的原生硫化礦床被氧化后，再次經(jīng)過還原作用形成的，常見于銅的硫化物礦床氧化帶之下的位置。輝銅礦在地表易風(fēng)化成赤銅礦或孔雀石、藍(lán)銅礦。

黝銅礦是一種硫鹽礦物，化學(xué)式為Cu12Sb4S13，通常與含銅、鉛、鋅、銀等金屬的礦物共生，成分中會(huì)有這些元素的混入物，理論含銅量為45.77%。黝銅礦常常含有一些砷，當(dāng)砷的含量完全替代銻，就變?yōu)樯轺钽~礦（Cu12As4S13）。黝銅礦是一種重要的銅礦，當(dāng)其中銀的含量達(dá)到一定比例時(shí)，還可以作為銀礦開采。

> 赤銅礦

赤銅礦化學(xué)式為Cu2O，理論含銅量為88.8%，也是一種重要的銅礦，但就分布及利用而言是一種次要礦物。新鮮面為洋紅色，長時(shí)間光照下會(huì)變?yōu)榘导t色，條痕褐紅。赤銅礦通常形成于外生作用，主要見于含銅硫化物氧化帶。與自然銅、孔雀石、藍(lán)銅礦、褐鐵礦等共生。

> 藍(lán)銅礦

> 孔雀石

> 藍(lán)銅礦與孔雀石共生

藍(lán)銅礦的化學(xué)式為Cu3（CO3）2（OH）2，理論含銅量在55%左右，它是一種堿式碳酸銅。在我國古代是一種藍(lán)色顏料，稱為石青。藍(lán)銅礦是一種天藍(lán)到深藍(lán)色的礦物，主要產(chǎn)于銅礦氧化帶及圍巖的孔洞裂隙中，是一種次生礦物，由其他銅礦在碳酸水溶液作用下形成，常與孔雀石共伴生。藍(lán)銅礦可作為煉銅礦石，也用作藍(lán)色顏料。中國湖北是優(yōu)質(zhì)藍(lán)銅礦的著名礦產(chǎn)地之一。

孔雀石化學(xué)式為Cu2CO3（OH）2，與藍(lán)銅礦相同也是一種堿式碳酸鹽，理論含銅量在57.4%左右。孔雀石是人類歷史上重要的礦石之一，在古埃及時(shí)期就被用作化妝品和顏料。孔雀石因形態(tài)和色彩與孔雀羽毛的花紋相似而得名。多產(chǎn)于銅礦氧化帶中，常與藍(lán)銅礦共伴生。

氯銅礦是一種堿式氯化銅，化學(xué)式為Cu2Cl（OH）3，屬于鹵化物，是一種較為稀少的次生礦物，理論含銅量有59.5%。顏色為鮮綠色到黑綠色。氯銅礦的英文名atacamite來自其發(fā)現(xiàn)地智利的阿塔卡瑪沙漠（Atacama），這也表示了其形成原因主要是在干旱條件下由其他的含銅礦物氧化而成；也可以形成于火山口周圍，由蒸氣濃縮而形成。

綠銅礦又稱翠銅礦，是一種硅酸鹽，化學(xué)式為CuSiO2（OH）2，理論含銅量大約為40.5%。其顏色為祖母綠色到藍(lán)綠色，透明到半透明，玻璃光澤，常表現(xiàn)為柱狀。其色彩和形態(tài)與祖母綠相似，但是綠銅礦質(zhì)地柔軟、容易解理。透明度非常好者稱為“透視石”。精美的綠銅礦是一種非常罕見的有色寶石礦物，常與方解石晶簇共生。一般形成于銅礦脈氧化帶及周圍裂隙。最好的晶體標(biāo)本來自中亞哈薩克斯坦、非洲等地。

> 綠松石

綠松石是一種含水的銅鋁磷酸鹽礦物，化學(xué)式為CuAl6（PO4）4（OH）8·4H2O，理論含銅量只有約7.7%，而且自然界中產(chǎn)出的綠松石成分與理論成分有非常大的差別。綠松石通常以蔚藍(lán)色最為典型，常會(huì)因所含離子差異而呈現(xiàn)出淺藍(lán)色、藍(lán)綠色、綠色，等等。我國是綠松石的主要產(chǎn)出國之一，得益于大量的銅礦床，在湖北省、安徽省、陜西省、新疆維吾爾自治區(qū)等地都有綠松石產(chǎn)出，在業(yè)內(nèi)和收藏界享負(fù)盛名。

銅，作為常見的金屬元素，從銅礦石到銅制品，從青銅時(shí)代到電氣時(shí)代，在人們的生活中占據(jù)著重要而不可或缺的地位。我國銅礦資源，不論是資源儲(chǔ)量還是使用量都位居世界前列，但也應(yīng)認(rèn)識(shí)到我國銅礦資源分布不均、大多分布在西藏地區(qū)、開發(fā)難度大的現(xiàn)狀；同時(shí)我國八成以上銅依賴進(jìn)口，對(duì)外依存度高。面對(duì)不斷增長的需求，未來我們一方面要繼續(xù)研發(fā)提升勘探開采技術(shù)，尋找可替代資源，另一方面要繼續(xù)增加廢銅的回收利用率，促進(jìn)銅資源更高效更經(jīng)濟(jì)地循環(huán)利用。

作者： 張 超 郝 彧

編輯： 何陳臨秋

排版： 何陳臨秋

審核： 刁淑娟

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