4.1 铜

4.1.1 国际铜资源形势

世界铜资源的大约80%分布在美洲西海岸、非洲中部、俄罗斯的西伯利亚和哈萨克斯坦（表4-1）。斑岩型铜矿的探明储量占世界铜总量的50%以上，其规模大、品位低、埋藏浅、可露采并常伴生钼和金等，是目前开采的最重要的铜-金-钼矿床。

世界铜储量约548百万吨铜，前五位的国家依次是智利、美国、秘鲁、波兰和印度尼西亚。著名斑岩铜-金矿的储量和价值对比见图4-1。世界上大部分铜矿已经处于开采状态，但秘鲁的大部分铜矿还在勘探和评价中。因此，秘鲁是未来主要的铜生产国家之一。世界铜矿石的66%由150个矿山提供。目前开采的150个硫化物铜矿石矿山的平均品位为1.0%,55个氧化物铜矿山的平均品位为0.41%。

基于全球392个正在开采的铜矿、23个准备开采的铜矿、44个已经关闭的铜矿经济评价的铜矿山资料，Grassmann和Meyer在2003年出版的ERZMETALL杂志上发表了全球铜资源的研究报告。2002年有50个国家生产铜，全球铜产量达1340万吨。铜产量最大的12个国家依次为：智利、美国、印度尼西亚、澳大利亚、秘鲁、俄罗斯、加拿大、中国、波兰、哈萨克斯坦、墨西哥和赞比亚，这12个国家的铜产量之和占全球铜产量的87%（图4-2）。世界产铜大国智利目前开采着26个铜矿（年产量445万吨），美国开采19个铜矿（年产量113万吨），印度尼西亚开采2个铜矿（年产量110万吨），澳大利亚开采20个铜矿（年产量85万吨），秘鲁开采25个铜矿（年产量68万吨），俄罗斯和加拿大目前各自有13个铜矿山在生产（年产量均为63万吨）。

我国各省均有铜矿分布，但集中于长江中下游、川西、滇东、山西中条、甘肃金川和白银、西藏昌都等地区。我国1953年铜产量为4.05万吨，2004年为182万吨（包括进口粗铜加工和回收铜）。随着世界人口的进一步增加，预计2050年全球人口可能突破90亿，相应将要消耗更多的铜及其他矿产品。图4-3显示了全球人口增长与原铜产量之间的对应关系。

我国铜消费量一直大于铜产量（图4-4）,1990年，中国铜消费总量仅占世界消费总量的7%，到2004年，这一比例已经超过14%，估计到2010年，我国的铜消费总量会占到世界铜消费总量的23%。最近几年来，国际上一些知名铜加工企业纷纷将其本土的生产能力转移到中国，如日本的古河公司、欧洲金属集团公司（KME）和奥托昆普公司等。

20世纪国际矿业界在寻找铜矿资源方面取得了重大进展。例如鹰桥等三家公司合伙在智利最北部的科亚瓦西进行连续勘查，结果新发现了大规模的铜储量。科亚瓦西矿区位于伊基克港东南约160公里，在楚基卡马塔斑岩铜矿北约200公里处。20世纪初该区曾是智利高品位铜、金、银脉型矿床的重要开采地，20世纪70年代中后期美国亨特公司为四桥公司和苏必利尔石油公司等在此区勘查铜矿。1979年7月在科亚瓦西开始钻探，第1孔打到64米深处的次生富集矿层及其下的原生矿化。科亚瓦西区的罗萨里奥斑岩铜矿和铜银矿系统的矿石远景为：5000万吨浅部次生富集矿石含铜1.5%～2.0%;2.0～2.5亿吨原生浸染状矿石含铜1.5%，银5～9克/吨；约500万吨脉状矿石含铜10%～15%。罗萨里奥矿床东约6公里的乌希纳探区估计有1亿吨以上次生富集矿石，铜品位约2%，矿体厚80多米，埋深160米。在罗萨里奥矿床南2.5公里的格兰德也钻到了重要的铜矿石。科亚瓦西1997年大规模投产（年产铜30万吨）。

伊比利亚黄铁矿带是世界最大的火山成因块状硫化物矿带，已知含17亿吨块状硫化矿石，沿此带（长260公里，宽25～70公里）已开发了约60个矿山，近年发现的矿床包括葡萄牙的Aljustrel、Lagoa、Salgada、Estacao和西班牙的Las Cruces等。阿尔茹什特雷尔镇位于葡萄牙南部，在2000多年前古罗马时代就是一采矿中心。19世纪30年代到20世纪80年代该地为提取硫而开采黄铁矿，主要从Algares和Moinho矿床开采。随着20世纪80年代初硫铁市场萎缩及其东南约40公里新发现的内维什科尔沃铜多金属矿床的成功开采，采矿注意力从黄铁矿转向铜矿。当时该矿山是国营矿业公司通过由其控股的PA公司经营的。在进行6年可行性研究和建设之后，PA公司1991年建成一常规浮选厂，但生产不到2年，矿山因亏损及债务而关闭（主要是由于金属价格低、品位控制不够及选矿流程不合适）。1996年11月EuroZinc公司与E13M签订合营协议，取得了毗邻阿尔茹什特雷尔采矿租地的埃斯塔桑勘查租地的60%的股权。埃斯塔桑铜-铅-锌-金-银矿田是1967年葡萄牙地质调查所勘查部门发现的。1997年Aus pex-Vestelr与EDM钻探证实存在宽广的高品位锌矿体（含锌6.01%～10.2%，银55.9～93.1克/吨，块状硫化矿石2000万吨）。

4.1.2 从矿石中提取铜的方法

铜是一种紫红色金属，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有280多种，其中16种具有工业意义（表4-3）。

目前工业生产的铜主要取自黄铜矿，其次是辉铜矿、斑铜矿、孔雀石等。对于含铜品位较低的矿石需要经过选矿使品位富集成为铜精矿（铜精矿含铜8%～28%）。然后将精矿冶炼成冰铜（硫化铜与硫化铁的合金，含铜30%～45%），冰铜经过吹炼而成为粗铜（含铜97%～99%），粗铜经火法精炼或电解得到阴极铜（含铜99.9%以上）。

铜矿石的选矿主要采用浮选法，有的配合使用磁选法和重选法等。为正确选用各种选矿方法，要研究铜矿石的物质组分和结构构造，查明铜矿石的自然类型和工业类型，了解矿石中难选矿物的含量及其分布情况。铜矿石的自然类型按其含氧化铜和硫化铜的比例不同，分为硫化矿石（含氧化铜10%以下）、混合矿石（含氧化铜10%～30%）和氧化矿石（含氧化铜30%以上）三种。单一硫化铜矿石一般采用浮选法选矿。多金属硫化矿石一般根据其主要组分而形成的不同加工技术特性，分别采用混合浮选法、优先浮选法、混合优先浮选法、浮选和重选联合选矿法、浮选和磁选联合选矿法以及浮选和湿法冶炼联合进行处理。混合矿石一般均可采用浮选法，它可以单独处理，或与硫化矿石一起处理，也可采用浮选和湿法冶炼联合处理（即先用浮选法选出铜精矿，再将浮选后的尾矿用湿法冶炼处理）。氧化矿石一般用浮选与湿法冶炼联合处理或用离析法与浮选联合处理。

铜矿石的冶炼方法主要是火法冶炼，其次是湿法冶炼。冶炼方法的选择主要取决于矿石的性质和物质组分。火法冶炼是最常用的铜矿冶炼方法，又分鼓风炉熔炼、反射炉熔炼、电炉熔炼、Inco闪速炉熔炼、Noranda连续炼铜法等。鼓风炉熔炼效率较低，电炉熔炼耗电量大。反射炉熔炼主要是处理浮选后的铜精矿（含铜不低于8%）。铜精矿中的有害杂质砷、氟、锌、镁等影响冶炼工艺且污染环境，在矿料入炉时要进行控制，或在冶炼中回收处理。砷以氧化状态存在，在冶炼过程中容易挥发，进入烟尘后污染大气。冰铜中的砷通过转炉吹炼后，进入制酸系统的砷在转化器里使触媒逐渐失去活性而降低转化率。因此，一般要求铜精矿中砷的含量小于0.3%。氟以HF状态进入炉气，带入制酸车间，腐蚀破坏生产设备。一般要求铜精矿中氟含量小于0.1%。锌在冶炼过程中一部分以氧化锌状态进入渣中，增大渣的黏度，夹杂铜且影响铜的熔融；一部分以硫化锌的状态进入冰铜中，使冰铜呈黏滞或泡沫状，不利于与炉渣分离。另外，当冰铜温度低于1200℃时，硫化锌结晶析出，形成炉结阻塞排铜口。因此，一般要求铜精矿中锌含量小于6%；否则，要进行优先浮选。镁以氧化镁状态存在于含镁矿物中，铜矿石中含有滑石、蛇纹石、绿泥石、橄榄石等含镁高的矿物，采用浮选时，多与铜矿物一起浮出，分选困难，而且容易形成泥饼，使磨矿流程不畅通。含氧化镁高的铜精矿入炉后使炉渣产生黏性，熔点增高并导致熄炉。因此，一般要求铜精矿中氧化镁的含量小于5%。

湿法冶炼主要适用于处理氧化矿石或含自然铜不高的单一矿石。根据浸出剂的不同分为硫酸浸出法（处理二氧化硅含量很高的酸性氧化矿石）、氨浸出法（处理大量碱性矿物的氧化矿石或自然铜贫矿）和细菌浸出法（处理低品位硫化矿石）。

每吨铜矿石的净冶炼产值（NSR）对不同类型的矿石差别很大（图4-5）。块状硫化物多金属矿床（黑矿、海相火山岩型）的NSR值最高，达到48.73美元/吨矿石（世界平均值），而矽卡岩型铜矿的NSR值仅12.27美元/吨矿石，斑岩型矿石的NSR值最低（9.25美元/吨矿石）。

世界铜储量寿命指标（World Copper Re serve Life Index）的变化趋势与铜价格变化（图4-6）显示，铜矿山的寿命指标与铜价格呈正相关。铜价格上涨必然延长矿山的生产寿命，因为铜价格上涨会带动矿山生产那些品位很低的矿石。秘鲁的铜矿山储量寿命指标为36年，中国为35年，哈萨克斯坦为34年，而智利和美国均为24年（因为这两个国家已经大规模地开采了其大部分铜矿山）。

4.1.3 铜矿山副产品及其价值

铜矿的副产品包括银、金、铅、锌、钴等金属，其经济价值巨大。1998年的数据显示，世界上约50%的镍、钴和钼产量来自开采铜矿，25%的锌来自铜矿石。61个铜矿山的黄金产量占世界黄金总产量的9%。表4-4的数据显示，全球铜矿山的副产品年产值达到120亿美元，占开采铜矿山产值的60%。产值最高的副产品是锌（3106.1百万美元）、黄金（2928百万美元）和镍（2639.1百万美元）。因此，这些金属的品位和经济价值是铜矿山经济评价的重要组成部分。

副产品的回收和提取将消耗额外的能量，同时也需要额外的工艺和设备。因此，不同的矿山在设计建造时要根据其主要依靠的矿山矿石，设计适用于自己的矿石加工流程，以便获得最大经济效益。图4-7是德国从铜矿中提取钼的流程，其消耗能源和金属分配流程同时列在表4-5中。

阴极铜的生产流程如图4-8所示，不同地区制造阴极铜的方法有一些差别（表4-6，图4-9）。Outokumpu 60型熔炉、循环气流炉和气流炉是欧洲目前的主要铜生产方式。美国和加拿大主要采用Inco闪速熔炼、反射炉熔炼和Outokumpu 60型熔炉生产阴极铜。南美洲的铜主要采用Teniente和Outokumpu 60型熔炉技术生产。

4.1.4 铜的市场价值

1995年LME铜价格平均为2936美元/吨，比1994年上涨30%左右，1996年市场价格开始下跌，10月份跌至1961美元/吨，到1997年9月LME铜的市场价格为2107美元/吨，1998年9月下跌至1650美元/吨。2000年之后，由于全球经济转好，铜需求增加，价格回升。到2002年达到2356美元/吨，2003年开始LME铜价格一路攀升，到年底达到3100美元/吨，2004年铜价格继续上扬，2006年1月达到4700美元/吨，2006年5月一度达到8800美元/吨，之后一直下跌，2007年1月9日为5430美元/吨。

我国国内铜的市场价格与LME铜价格变化（图4-10）规律完全一致。1997年的价格在20500～21500元/吨之间变化，1998年为14500～17000元/吨，2000年为17890～19430元/吨，2001年为13973～17590元/吨，2002年为17890～19430元/吨，2003年为12630～22500元/吨，2004—2006年在23345～60740元/吨高位震动。上海期铜主力合约CU11。2004年9月中下旬以来，上海期交所金属期货价格大幅上涨，特别是沪铜10月合约期价创出了30620元历史新高，2005年3月17日突破33000元/吨，5月上涨到37000元/吨，而2006年5月一度突破60740元/吨。支持上海期铜大幅回升的因素主要是供求关系矛盾。2004年国内产铜182万吨，净进口125万吨，消费需求230万吨（存在25万吨的缺口）。虽然铜的供应出现短缺，但国内的主要用铜大户——电力设备投资和空调的产量有增无减，这对铜价上涨提供了巨大空间。

我国有色金属的主要交易市场包括：上海物贸中心有色金属交易市场、上海长江有色金属现货市场、上海国际金属交易市场、江阴市华东金三角有色金属交易市场、上海宝山钢材交易市场、广东省钢材市场和温州金亚有色金属交易有限公司。在这些市场上流通的品牌主要包括：金驼、红鹭、大江、虎、上冶、铜鼎、金豚、铜冠、铁峰、贵冶，菲律宾PASAR，俄罗斯MOOK，哈萨克斯坦铜，韩国ONSAN，日本OSR、SR、HM，智利AE、ENM和CCC。上海现货当日行情的铜价是指阴极铜在当日主要交易时段的主要成交价格区间，其下限是平水铜的最低价，上限是升水铜和智利CCC铜的最高价。现货铜价是按期铜当月当日即时卖出价加上升水金额而成，现货铜价普遍随期货即时卖出价的变化而波动。上海金属交易所每个交易日发布交易行情（表4-7和4-8）。