关于铜精矿接收和储存问题的探讨

 《国家战略物资储备十年规划》明确提出要接收、储存矿产品，其中有铜矿砂即铜精矿。我们储备系统过去没有储存过矿产品，对于矿产品的性能，接收、储存的方法和要求都不甚了解，掌握各类矿产品的性能，为矿产品的接收和储存做好准备工作，是我们当前应该亟待进行的工作。
一、铜精矿的基本情况
铜是一种典型的亲硫元素，在自然界中主要形成硫化物，只有在强氧化条件下形成氧化物，在还原条件下可形成自然铜。目前，在地壳上已发现铜矿物和含铜矿物约计250多种，主要是硫化物及其类似的化合物和氧化物、自然铜以及铜的硫酸盐、碳酸盐、硅酸盐类等矿物。其中，能够适合目前选冶条件可作为工业矿物原料的有16种。即自然元素：自然铜（含铜近100%）；铜的硫化物：黄铜矿（含铜34.6%，括号指铜含量，下同）、斑铜矿（63.3%）、辉铜矿（79.9%）、铜蓝（66.5%）、方黄铜矿（23.4%）、黝铜矿（46.7%）、砷黝铜矿（52.7%）、硫砷铜矿（48.4%）；铜的氧化物：赤铜矿（88.8%）、黑铜矿（79.9%）；铜的硫酸盐、碳酸盐和硅酸盐矿物：孔雀石（57.5%）、蓝铜矿（55.3%）、硅孔雀石（36.2%）、水胆矾（56.2%）、氯铜矿（59.5%）。自然铜的储量极少，氧化铜也为数不多，世界上80%～90%以上的铜是从硫化铜矿精炼出来的。
铜精矿是将含铜矿石粉碎球磨后，用药剂浮选分离捕集含铜矿物，使品位大大提高，铜含量不小于13%的供冶炼铜用的精矿产品。
当前，我国选冶铜矿物原料主要是黄铜矿、辉铜矿、斑铜矿、孔雀石等。按选冶技术条件，将铜矿石以氧化铜和硫化铜的比例划出三个自然类型。即硫化矿石，含氧化铜小于10%；氧化矿石，含氧化铜大于30%；混合矿石，含氧化铜10%～30%。
我国铜矿物原料具有以下特点：
（一）适合选冶生产的铜矿物原料，赋存于多种矿床类型。其中，具有重要开采价值的矿床类型：岩浆型铜镍硫化物矿床、斑岩型铜矿床、夕卡岩型铜和多金属矿床、热液脉型铜矿床、火山－沉积块状硫化物型铜矿床、沉积型层状矿床等等。
（二）矿石结构构造复杂，嵌布粒度不均，多为不均匀浸染粒度矿石，甚至有不少矿物组合、组构嵌布细微，成分复杂，难选矿石较多。
（三）矿石化学成分多样，伴生、共生多种有益有害组分，选冶工艺条件复杂。目前，开发的矿区多数是综合性的铜矿床，共伴生多种有益有害元素。通过综合开采，综合利用，可变害为益，变废为宝。
我国铜冶炼企业有40多家，主要有：江西铜业公司、云南铜业股份有限公司、铜陵有色金属集团公司(江苏)、白银有色金属公司（甘肃）、沈阳冶炼厂、中条山有色金属公司 （山西）、大冶有色金属公司（湖北）、葫芦岛锌厂、常州东方鑫源铜业有限公司、上海冶炼厂等。各企业的阴极铜质量全部实施《阴极铜》（GB/T 467－1997）标准，即所有企业均能生产标准阴极铜产品，而江西铜业公司、云南铜业股份有限公司等8家企业可以生产高纯阴极铜。各冶炼企业之间除存有生产不同牌号的阴极铜外，单耗等技术指标、工艺指标和能耗指标等也相差很大。据统计，2005年国内200多家铜冶炼企业的精铜产量为258万吨，其中利用国内矿石的产量仅65万吨，2/3铜精矿要依赖进口。
我国是世界上最大的铜消费国和进口国，2005年铜消费量达到368万吨，但是2006年铜价的大幅上涨，极大地抑制了国内铜的消费，2006年表观消费358万吨，同比下降 10万吨（新浪网）。2006年铜进口首次全面下降，进口铜精矿361.2万吨，同比下降11%。
我国进口的铜精矿大多也是硫化铜精矿，主要是黄铜矿，其分子式为CuFeS2；也有辉铜矿，Cu2S；铜蓝，CuS。进口硫化铜精矿一般为墨绿色到黄绿色，也有灰黑色，其中有时会夹杂少许蓝色粉末。铜精矿是浮选产品，粒度较细，干燥的铜精矿在储运过程中易扬尘散失，损耗较大，不适宜远洋运输，因此铜精矿生产过程中经常保持近10%的水分。进口铜精矿为散装，计量方法为水尺计重（即查看船的吃水深度计量重量），按照国际行业标准的规定，计量误差不超过5‰。
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在海关总署、原国家经贸委关于下发《阴极铜（电解铜）加工贸易单耗标准》（HDB/YS 001－2000）的编制说明中，明确指出“①精矿在港口落地后装车，货损按0.1%计算，若在5天后装车，每增加1天，货损增加0.01%。②精矿在落地后，每倒动一次，货损0.1%。③火车运输过程，货损按0.3%～0.4%计算，运输距离超过500公里，每100公里增加0.1%。④因外界因素影响，货损有时增加。下大雨2小时以上货损加0.05%；下中雨连续4小时以上货损加0.05%；下小雨8小时以上，货损加0.05%。货物落地后，因风大造成损失，应根据实际情况进行取证（现场记录、排照、录像等）后确定。⑤精矿进厂后仓储损失（包括检斤后仓外损失、卸车损失、仓内存放和运输损失）按0.3%计算。”
硫化铜精矿易氧化，特别是在夏季交接货物时，氧化现象更为严重。从冶炼的角度来说，铜精矿中硫和铁的含量高些好，一般要求铜硫比为1∶1左右，Fe＞20% ，Si＜10%，这种矿在反射炉中造渣性能和流动性能都较好。对杂质元素As、F、Cl、Cr、Hg、Pb、 Zn、Bi等含量要求愈低愈好，主要是为了满足冶炼的要求和对环境的保护。
二、进口铜精矿的价格
铜精矿的价格确定比较特殊，与一般的金属材料不同。进口铜精矿通常采用作价月伦敦金属交易所（LME）结算价扣除加工费作为到岸价（CIF）。作价月的价格是以LME基准3个月期铜期货价格，因此，铜精矿的作价方式主要体现在加工费的作价上。
加工费分为粗炼加工费（TC）和精炼加工费（RC）。粗炼加工费是指每干吨铜精矿多少加工费（USD/DMT），精炼加工费是指每磅计价铜多少加工费（USD/LB），粗炼加工费和精炼加工费构成总的加工费。而加工费则由铜冶炼厂和国际供货商以谈判形式确定。据了解，中国铜原料联合谈判小组（CSPT）与国际矿业巨头必和必拓公司达成2007年度铜精矿加工费价格为60（美元每吨，下同）/6.0（美分每磅，下同），这比2006年度的95/9.5的加工费下降了37%，并且取消了沿用三十多年的价格分享条款（也称为价格参与条款，即PP条款）。这表明无论LME铜价如何变化，加工费的降低意味着中国铜冶炼企业进口铜精矿价格的提高。所谓的“价格分享条款”，是多年来铜冶炼企业与铜精矿供应商之间达成的利益分享惯例，它与加工费一起构成铜冶炼企业的主要利润来源。即按惯例，如果LME铜价超过90美分/磅，铜精矿供应商将向冶炼企业归还基价和市场价间差价的10%作为补偿。 据说，中国冶炼厂此次与必和必拓达成的年度加工费协议，在付款期等方面有所优惠，实际加工费相当于70/7.0的水准。（经济参考报）
进口铜精矿贸易价格计算方法：
贸易价格＝（LME三月期价格＋对应月份升贴水＋到岸升水）×汇率×（1＋增值税率）×（1＋关税税率）
举例：假设前面所列数字分别为：5000，70，100 ，7.1，17%，2%，计算R=（5000+70+100）×7.1×（1+17%）×（1+2%）=43806.13。
目前，铜精矿4月中旬的价格约为57000～61000元/金属吨。
三、硫化铜精矿氧化增重现象
硫化铜精矿具有氧化增重的现象，在运输和贮存过程中都会因此而致使铜精矿的铜含量〔w(Cu)%重量比例〕降低，重量增加，这已经有了定论，但是，究竟在何种条件下会氧化，氧化对Cu的影响程度如何，铜含量会降低多少，未有确切结论。宁波进出境商品检验检疫局对铜精矿样品的氧化条件及其机理进行了试验和探讨，该局选取了我国近年来进口较多的智利、秘鲁、蒙古和澳大利亚铜精矿样品进行试验,考察了不同条件对铜精矿样品Cu含量的影响，并得出了以下结论。
（一）铜精矿样品存放过程中的Cu含量将降低

该局选取了不同产地的样品共24个,分别测定了不同贮存条件下样品的Cu含量变化值(样品放置前后的Cu含量之差)。测定结果为2次平行测定数据的平均值,且2次结果之差不大于0.2%。结果表明,铜精矿样品经过一定时间存放后,Cu含量均产生了不同程度的降低。其中澳大利亚H8号样品存放两年多后,Cu含量降低达2%。对产自蒙古、秘鲁等国的4个矿样的Cu含量变化跟踪结果见图1。图中可见,放置时间越长,Cu含量下降越多,下降速率增大,但一定时间后下降速率又趋缓,Cu含量趋于稳定。
（二）贮存条件对Cu含量的影响较大
取秘鲁、蒙古的3个矿样,分别以镶嵌式封口小塑料袋和铝箔袋包装(或磨口瓶装存于干燥皿),经过一定时间存放后进行比较，Cu含量变化如图2所示,塑料袋装的样品Cu 含量分别降低了0.28%～0.54%，而贮存于铝箔袋及磨口称量瓶的样品Cu含量则几乎没有变化。

另以澳大利亚H8号矿,用“多次、短时”方式制得的不同粒度样品,分别用铝箔袋和镶嵌式封口小塑料袋包装,放置70d后测定Cu含量(见表2)。表中可见,以塑料袋存放的样品Cu含量比铝箔袋包装的样品降低了0.5%左右,75μm 的样品更是降低达0.8%之多。
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表2 不同粒度不同包装的样品Cu含量变化
粒度
（μm）
W（Cu）/%
铝箔袋装 塑料袋装
180
150
100
75
24.92 －
24.94 24.49
24.93 24.43
24.83 24.01
（三）S含量对铜精矿氧化影响不大
用X射线荧光光谱法(XRF)测定了样品的S含量，对应其平均Cu含量变化率[即Cu含量变化值/存放时间(月)]进行比较,如图3所示，随S含量由低到高，样品的平均Cu含量变化率呈现不规则的升降，可见，样品的稳定程度与S量并无直接对应关系。而且，仅凭S含量的高低无法解释同一样品在不同贮存条件下Cu含量变化出现明显差异的现象。

（四）水分对铜精矿的氧化有较大影响
黄铜矿的分子式为CuFeS2，其氧化可能发生如下反应:
4CuFeS2+17O2+H2O＝4CuSO4+H2SO4+Fe2(SO4)3+Fe2O3
通过试验也证实，贮存一段时间的铜精矿PH值降低，样品酸度增加，说明有氧化反应，产生了H2SO4（硫酸）及其Cu、Fe盐。由反应式可看出，H2O是氧化反应不可缺少的组分。当样品在干燥条件（如铝箔袋包装或磨口瓶贮存于干燥器中）下保存时，因缺少H2O的参与，几乎不起氧化反应，Cu含量减少甚微。而塑料袋包装的样品密封程度较差，更易受潮，因而样品更易氧化。同理，样品颗粒越细，比表面积越大，越易吸潮，也就越易氧化，这也就是为何在相同的贮存条件下，75μm样品要比100μm 以上的样品Cu含量降低更多的原因。
四、结论与建议
通过以上论述，我们可以得出以下结论：
（一）铜精矿的损耗很高。
铜精矿损耗的原因复杂、环节较多，有水尺计量误差、港口装车损耗、港口存放损耗、倒动损耗、运输损耗、下雨损耗、刮风损耗、仓储损耗等，而且按照海关总署标准规定损耗的指标都不低。假设昌平直属处接收铜精矿1万吨，从秦皇岛港口转运，运输距离较近，不超过500公里。那么我们假设水尺计量误差损耗到达0.3%，港口装车损耗0.1%，2天后装车（因为要装编织袋，可能要延误些时间），每增加1天，货损增加0.01%，计损耗0.02%，运输损耗按0.3%计，我们仓储损耗按0.3%计，那么共有损耗0.3%＋0.1%＋0.02%＋0.3%＋0.3%＝1.02%，10000×1.02%＝102吨。也就是说1万吨铜精矿从接收到储存损耗要到达到1.02%，损耗为102吨，这还不是按最高损耗定额计算的，也没有计算下雨和刮风造成的损耗。这比金属材料的0.2%～0.3%的损耗标准要高的多。如果加上氧化增重造成的1%的损耗那么损耗将达到2%以上，是一般有色金属原料的十倍。
（二）铜精矿的氧化增重现象严重
铜精矿中的低价S、Cu、Fe离子与空气中的氧发生氧化反应,引起Cu含量下降,氧化程度越高，Cu含量下降越多；样品的稳定程度与总S量无直接关系,而与包装容器的密封性有关。湿空气的进入是发生氧化反应的关键因素。氧化反应发生后,酸度的增加会促使反应加速进行,随着反应的进行,低价离子逐渐减少,反应逐渐趋缓。
以上测试结论是对小量的样品，贮存时间不超过30个月的条件下得出的，贮存大量的，更长时间的铜精矿氧化的情况如何，尚没有找到这方面的数据。但是，以上结论仍然对我们接收和贮存铜精矿有一定的借鉴意义。
鉴于以上情况，建议：
（一）铜精矿在接收和贮存过程中应有良好的包装，避免损耗加大。进口铜精矿为散装，粒度较细，如果包装不好，在运输和贮存过程中极易增加损耗。因此，铜精矿卸船后必须立刻用结实、细密的编织袋包装起来，这样才能减少损耗，保证长期储存。
（二）制订铜精矿损耗定额。铜精矿损耗的环节较多，情况复杂，由于海关总署标准规定的损耗指标太高，难以承受，我们不能照搬，我们储备系统应参照海关总署的标准制订我局的储存损耗定额，将储存损耗减低到最小程度。
（三）铜精矿在贮存过程中，应贮存在库内，如果贮存在库外也必须搭建防雨棚或整垛密封，不能受雨水。一是铜精矿的价值较高，这样可以确保安全；二是铜精矿粒度较细，放置库内或密封可减少损耗；三是避免铜精矿受潮而加速氧化。
（四）铜精矿贮存时间不宜过长，避免由于氧化使铜含量减少而造成损失。如果按照图1测试的结果计算，贮存30个月铜含量降低1%，那么10000吨铜精矿将减少100吨铜。如果按每吨6万元计价，将损失6百万元。
（五）如果有可能是否可以直接将铜精矿加工为精铜（电解铜）贮存，从而避免氧化损耗。
（六）初次接收矿产品是否可以批量小一些，取得经验，甚至教训后，制订《矿产品接收储存工作细则》，为以后的大批量接收打下基础，并避免较大损失。