黄铜矿

化学性质

晶体化学：理论组成(wB%)：Cu34.56，Fe30.52，S34.92。通常含有Ag、Au、Tl、Se、Te，大多为机械混入物；有时含Ge、Ga、In、Se、Ni、Ti、铂族元素等。黄铜矿

结构与形态：四方晶系，a0=0.524nm，c0=1.032nm；Z=4。晶体

结构与闪锌矿、黝锡矿（Cu2FeSnS4）相似。黄铜矿、黝锡矿晶胞相当于闪锌矿单位晶胞的两倍，构成四方体心格子。在三种矿物的配位四面体中心都分布着阴离子S，在角顶则分布着不同的阳离子。由于三者的结构相似，因而在高温下可以互溶；而当温度降低时，由于离子半径相差较大，固溶体发生离溶。故常在闪锌矿中发现黄铜矿和黝锡矿小包裹体。

用途：在冶炼铜矿过程中存在重要反应

2CuFeS2+O2=Cu2S+2FeS+SO2

2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2

2Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2↑

晶体结构

黄铜矿（CuFeS2）有三种同质多像变体：高温等轴晶系变体，在550℃以上稳定，Cu、Fe离子在结构中无序排列，呈闪锌矿型结构。当温度在550~213℃时，Cu、Fe离子在结构中有序分布，为四方晶系变体。当温度低于213℃时为斜方晶系变体。最常见的为四方晶系变体。

黄铜矿

四方晶系，D122dI42d；a0=0.524nm，c0=1.032nm；Z=4。晶体结构与闪锌矿、黝锡矿相似。在闪锌矿结构中，以S为中心，四面体的四个角顶为Zn离子占据；在黄铜矿结构中，这四个位置上有两个为Cu占据，Fe和Sn各占据一个角顶（如图1）。由于它们结构的相似性，所以在高温时可以互溶；而当温度降低时，由于它们的离子半径相差较大，固溶体发生离溶。故常可在闪锌矿中发现黄铜矿和黝锡矿的小包裹体。

黄铜矿

形态：四方偏三角面体晶类，D2d-42m（Li2L2p）晶体较少见。常见单形：四方四面体p{112}、-p{112}、r{332}、d{118}，及四方双锥x{201}；少见单形：四方偏三角面体ω{756}。双晶以（112）为双晶面或以（112）为双晶轴成简单双晶（如图2）。由于晶体结构的相似性，可见黄铜矿与黝锡矿或闪锌矿晶体的规则连生。黄铜矿主要呈致密块状或分散粒状集合体，有时呈脉状。

物理性质

黄铜黄色，表面常有蓝、紫褐色的斑状锖色。绿黑色条痕。金属光泽，不透明、具导电性，硬度3~4，性脆。相对密度4.1~4.3。

光学性质

反射色黄。反射率：41.5（绿光），40.5（橙光），40（红光）。双反射不明显。弱非均质性。可见聚片双晶。

产地分布

黄铜矿是分布最广的铜矿物，中国的主要产地集中在长江中下游地区、川滇地区、山西南部中条山地区、甘肃的河西走廊以及西藏高原等。其中以江西德兴、西藏玉龙等铜矿最著名。世界其他主要产地有西班牙的里奥廷托，美国亚利桑那州的克拉马祖、犹他州的宾厄姆、蒙大那州的比尤特，墨西哥的卡纳内阿，智利的丘基卡马塔等。

鉴定特征

黄铜矿，可以从它的颜色和条痕当中鉴别出来；它和黄铁矿相像，但是硬度不如黄铁矿，黄铁矿的硬度是6-6.5；它和金类似，但是硬度比金高，也比金脆，金的硬度是2.5-3；它和黄铁矿一样，在野外很容易被误会为黄金，因此被称为愚人金(Fool'sGold)。

成因及产状

黄铜矿分布较广，可在各种条件下形成。主要通过岩浆作用、接触交代作用、成矿热液作用而结晶形成。共生矿物有黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、斑铜矿、辉钼矿、磁黄铁矿、毒砂、辉钴矿、辉铜矿、铜蓝、硫砷铜矿等。非金属矿物有方解石、石英、长石。

不同的成矿作用产生不同的黄铜矿矿物组合。黄铜矿是难于细菌氧化的矿物。在铜硫化物中黄铜矿属于比较惰性。细菌氧化黄铜矿时，铜离子进入溶液。由于铜是一些酶的组成成分，因此微量铜元素对细菌生长是有利的。但是当进入溶液铜离子量大时，会造成毒害。

氧化研究

在温度为25℃及pH=2的条件下，通过循环伏安法和恒电位I—t曲线研究了黄铜矿特殊的电化学分解行为。通过循环伏安曲线发现：电位在400～800mV(vsSHE)范围内，黄铜矿电极表面的阳极氧化反应电流很小；主要是由于生成的中间产物很难被进一步氧化分解，从而产生了钝化；当电位小于-400mV(vsSHE)时，黄铜矿阴极还原反应电流较大，晶格中的Fe3能较快地溶解出来，产生的中间产物(铜的硫化物)在

氧化电位下发生较强的阳极氧化分解反应，但是随后反应进一步被钝化。黄铜矿的阴极还原反应较强烈，且对黄铜矿氧化浸出具有重要意义。

种类分布

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

斑岩型及分布

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。

砂页岩型及分布

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。

黄铁矿型铜矿分布

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。

块状硫化物矿分布

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，如矽卡岩型对我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。

全球性和区域性的一些铜成矿区带

(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

历史沿革

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。

医学功用

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，用于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。

参考资料

[1] 黄铜矿(主要成分为CuFeS2，S为－2价)是工业冶铜的主要原料，现有一种天然黄 · 黄铜矿[引用日期2021-12-13]