大家好，感谢邀请，今天来为大家分享一下揭秘金属铜的神秘产能：你必须知道的秘密的问题，以及和的一些困惑，大家要是还不太明白的话，也没有关系，因为接下来将为大家分享，希望可以帮助到大家，解决大家的问题，下面就开始吧！

铜的使用和发展一直贯穿于人类文明的始终。 1991 年发现的史前人类奥茨的随身物品是一把锋利的铜斧头。 2024年，我们爱不释手的手机也将拥有铜制成的电路板。古铜，经历了三次工业革命，仍然是离我们人类最近的工具。

天然铜的定义及特性

天然铜，化学符号Cu（源自拉丁文“Cuprum”），是一种性能卓越的金属元素，位于元素周期表第29位，分子量为63.546。在自然界中，虽然纯天然铜较为稀有，在地壳中平均含量仅为0.01%左右，但在特定的铜矿床中其含量可显着提高至3%~5%。

通常，铜以铜矿石的形式存在，并以多种化合物状态存在。天然铜以其独特的红棕色而闻名，并因其优异的导电性和导热性而受到重视，使其成为最著名的导体之一。其结构为面心立方晶体，在纯净状态下表现出高塑性。但由于天然铜的硬度较低（大约在2.5至3之间），天然铜表面很容易被常见的硬物划伤。从物理性质来看，天然铜的熔点达到1357.77K（1083.4），而沸点为2835K（2562），表明它在极高的温度下仍能保持稳定的物理状态。此外，天然铜具有良好的耐腐蚀性，使其在各种环境下都不易生锈或腐蚀。

（天然铜矿——百度百科）

天然铜的形成和分布

在中国，大多数铜矿床是由热液形成的。这些热液矿床往往与岩浆活动有关，特别是与花岗岩侵入相关的热液活动（倪培等），这种矿床在中国东部的许多地区尤其常见。斑岩铜矿床是另一种重要的矿床类型，也与岩浆活动有关，特别是与大型火山侵入复合体有关。虽然斑岩铜矿是世界上最重要的铜资源之一，但我国此类矿床相对较少，主要分布在西藏、云南等地区。

倪培等. 《热液矿床成矿流体与成矿机制——》以我国几种典型矿床为例。

世界天然铜的主要产地包括南美洲秘鲁和智利的安第斯山脉西麓、美国西部的洛杉矶和大坪谷地区以及非洲的刚果和赞比亚。尤其是全球主要铜生产国智利和秘鲁，国内矿业罢工甚至可能造成全球铜价短期波动。

2017年2月，智利Escondida铜矿开始罢工，随后蔓延至其他重要铜矿，包括印度尼西亚Grasberg铜矿和秘鲁Cerro Verde铜矿。 2021年8月，智利国家铜业公司（Codelco）旗下安迪纳铜矿的综合劳工工会（SIIL）和联合工人工会（SUT）也宣布罢工。两次罢工都使全球7% 至10% 的铜产量面临风险。

（智利-秘鲁-刚果金矿分布来源：中邮证券）

天然铜与人类文明

早期文明时期

大约9000年前的新石器时代晚期，人类开始认识到天然铜的存在并加以利用。这一时期，天然铜被加工成各种工具，如剑、匕首、镰刀等，成为当时人类工具制作的理想材料。在美索不达米亚、埃及、印度河流域等早期文明中，天然铜的使用促进了农业和手工业的发展。特别是在美索不达米亚，天然铜的利用不仅改善了农业生产工具，而且促进了城市的崛起和文明的发展。

铜与石并用的时期

随着时间的推移，人们开始意识到单独使用天然铜的局限性，特别是其较低的硬度和耐磨性。为了改善这种情况，人们尝试将天然铜与其他元素，特别是锡混合。这一时期被称为铜和锡的并用时期，标志着青铜时代的开始。

青铜是铜和锡的合金。锡和铜形成固溶体，改变了合金的晶格结构，从而改变了其物理和机械性能。根据现代科学测量，紫铜的硬度为布林线35度。添加5%的锡，其硬度可提高至68度。添加10%的锡，其硬度进一步提高至88度。如果经过回火，其硬度会增加到88度。硬度可继续增加。

同时，锡的加入可以在合金表面形成致密的氧化膜，可以防止进一步氧化，从而提高青铜的耐腐蚀性能。此外，青铜合金的性能还受到热处理和工艺技术的影响。研究发现，通过适当的热处理，如退火或淬火，可以进一步改善青铜的性能，可以调整合金的晶粒尺寸和结构，从而影响其机械性能和耐久性。

这一时期，铜与石结合的技术逐渐发展起来。人们掌握了将铜和锡按不同比例混合的方法，开始制造更加精密的青铜器。在中东、中国、地中海等地，青铜器的生产达到鼎盛，成为当时文明发展的象征。

例如，在古埃及，青铜器的制作技术就达到了很高的水平。人们制作了精美的青铜工艺品，如雕像、装饰品、器皿等，这些作品不仅在美学上表现突出，而且体现了古埃及文明的风格。宗教和社会价值观。在中国，青铜器的制作技术也达到了顶峰。青铜器的铸造技术和表面处理技术取得了长足的进步，为当时的社会文化生活增添了光彩。在地中海地区，青铜器成为古希腊、罗马文明的重要组成部分，显示了当时社会的繁荣和发展。总体而言，早期文明时期对天然铜的利用不仅促进了工具制造和手工业的发展，而且对文明的进步产生了深远的影响。

（古埃及鎏金铜像：冥王奥西里斯。来源：PHOENIX ANCIENT ART）

（古埃及铜银雕像：植物神Nefton 图片来源：PHOENIX ANCIENT ART）

（兽面纹青铜戈。来源：安徽博物院）

铜矿开采技术与发展

随着十九世纪电的发明和广泛应用，铜因其优异的导电性而变得极其重要。在此期间，全球对铜的需求急剧增加，促进了铜矿开采业的发展。特别是二战后，全球经济的快速增长和城市化进程不断增加对铜的需求。与此同时，技术进步，如露天采矿技术和铜湿法冶金（SX-EW）工艺的发展，大大提高了铜生产的效率。自1900年世界铜矿产量不足50万吨铜以来，世界铜矿产量以年均3.15%的速度增长，2022年达到2200万吨。SW-EW产量，当时几乎不存在2022年达到430万吨。

1900-2022 年世界铜矿产量

露天采矿的具体“发明者”很难追踪，因为这种采矿方法的发展是几个世纪技术进步的结果。在古代，人们已经开始采用露天开采的基本形式来开采金属和石材，主要依靠人力和镐、铲等简单工具，效率不高。但随着工业革命的到来，蒸汽动力和后来的内燃机技术被引入采矿业，这使得矿石开采和土石运动变得更加高效。露天采矿是一种系统采矿技术，随着19 世纪和20 世纪初期大型机械化设备的引进而得到显着发展。

20世纪初大型挖掘机械、卡车和炸药的引进，大大提高了露天采矿的规模和效率。机械化设备可以进行更深、更大的矿坑采矿，同时减少劳动力需求和成本。露天采矿开始采用更复杂的规划和设计方法。地质勘探技术（如航空摄影、地球物理和地球化学勘探方法）的进步提高了矿床定位的准确性。进入21世纪后，自动化挖掘机、无人驾驶卡车和监控系统开始在一些大型露天矿山得到应用。这些技术不仅提高了安全性和效率，还进一步降低了成本。

然而，随着环境保护意识的增强和可持续采矿实践的需求，露天采矿技术将导致当地水资源破坏、土地复垦困难、生态恢复缓慢等一系列弊端，这使得露天采矿技术面临着巨大的挑战。也使得这项技术受到了很多反对。

露天采矿业行业- Pixabay上的

另一种对铜精炼有很大贡献的工艺是溶剂萃取电解（SX-EW）工艺。湿法炼铜设备较简单，在矿山附近生产，生产成本低，不产生硫酸，无SO2污染。其工艺过程是先用有机溶剂从溶液中萃取出铜离子，然后通过电解沉积过程将铜离子还原为纯铜金属。

随着铜湿法冶金（SX-EW）技术的出现，从浸出矿石中提取精铜的量逐年增加，2020年这一比例增加到16%。然而，SX-EW最大的缺点是副产品收入几乎为零。 SX-EW 矿只生产一种主要的可销售商品——阴极铜。火法炼铜有硫酸和金银等丰厚的副产品收入。

结论

在改变人类命运的宝石中，天然铜的存在渗透到文明的每一个角落。从冰人奥兹手中“万石斩云”的古代铜斧——，到“蓝天织细云”的现代都市铜缆——，这位沉默的守望者传承着与其独特的光泽。它克服了历史的重压，悄然为未来铺平了道路。

参考

倪培，等。 “热液矿床成矿流体及成矿机制——以我国几种典型矿床为例”。矿物岩石学与地球化学通报37.3(2018): 26.印刷版。