重有色金属冶金概述

重有色金属冶金概述

白凤斌

二O一三年十月

重有色金属冶金概述

重有色金属（注：指密度大于4.5g ／cm3 的有色金属材料，包括铜、镍、铅、锌、锡、锑、钴、汞、镉、铋等金属）冶金提取方法主要分为两种，一是火法冶炼；二是湿法冶炼。火法冶金是提取纯金属最古老、最常用的方法。由于重有色金属矿通常以硫化物为主，因此大约60%以上的重有色金属的提取采用火法冶炼。湿法冶金的历史可追朔到大约公元1200年我国的北宋时期就已能从胆矾(硫酸铜)溶液中提取铜。但是在冶金工业发展进程中湿法冶炼技术发展十分缓慢，真正意义上的现代湿法冶金直到20世纪40年代以后才逐步实现了工业化。由于湿法冶金在环境保护、生产成本、能源消耗以及对原料的适应性等方面具有独特的优势，近50年来发展十分迅速。

1.1 重有色金属火法冶金

重有色金属火法冶金是指用燃料、电能或其他能源产生高温，在高温下应用冶金炉把有价金属和精矿中的大量脉石等杂质分离开，提取金属或提纯金属（精炼）的各种作业。重有色金属火法冶金的主要化学反应是氧化—还原反应，火法冶金是提取纯金属最古老、最常用的方法。

1.1.1 重有色金属火法冶金主要设备

重有色金属火法冶金主要设备包括各种冶金炉及附属设备。常见的重有色金属冶金炉有以下几种：

1.铜、镍冶炼

粗炼设备：

a.密闭鼓风炉；

b.电炉；

c.闪速炉；

d.诺兰达炉；

e.瓦纽可夫炉。

f.奥斯麦特炉

精炼设备：

a.转炉；

b.连续吹炼炉；

2.锌冶炼

a.竖罐蒸馏炉；

b.炼锌鼓风炉（ISF炉）；

3.铅冶炼

a.鼓风炉；

b.氧气底吹熔炼炉（Q.L.S法）

c.基夫赛特炉；

d.卡尔多炉。

3.综合回收设备

a.烟化炉；

b.回转窑（威尔兹法）。

1.1.2铜火法冶炼工艺流程

电解铜阳极泥

图1.铜火法冶炼原则工艺流程图

1.1.2海绵镉真空精炼工艺流程

蒸馏渣1#镉

图2.海绵镉真空精炼工艺流程图

1.1.2威尔兹法生产氧化锌工艺流程

次品氧化锌

图3. 威尔兹法生产氧化锌工艺流程图

2.1 重有色金属湿法冶金

重有色金属湿法冶炼就是将重有色金属矿物原料在酸性介质或碱性介质的水溶液进行化学处理或有机溶剂萃取、分离杂质、提取金属及其化合物的过程。

重有色金属湿法冶炼化学反应主要包括氧化、还原、中和、水解及络合等。湿法冶金的一般步骤如下：

1.将原料中有有价金属溶解到酸或碱体系溶液中，在湿法冶金中将这一工序称作“浸出”；

2.通过过滤使浸出液与浸出渣分离，同时将夹带于浸出渣中的溶剂和金属离子洗涤回收；

3.浸出液的净化和富集。浸出液的净化一般采用化学沉淀、离子交换或溶剂萃取等方法；

4.从净化液提取金属或化合物。通常采用电解、电积或化学沉淀等方法。

2.1.1锌湿法冶炼工艺流程

湿法冶金技术在近代锌冶炼中得到了广泛的应用，目前湿法炼锌产量已占到全世界锌产量的80%，我国除葫芦岛炼锌厂、中金岭南锌冶炼厂和陕西东岭锌冶炼厂外，其余锌冶炼企业全部采用湿法冶金工艺。中国有色金属工业协会统计资料显示，2012年我国湿法炼锌产量已占我国锌总产量83.7%。

锌锭

图3. 湿法炼锌原则工艺流程图

2.1.2全湿法处理铅阳极泥回收金、银工艺流程

浸出渣

水解后液 铜等）

浸银渣（含铅渣）

银粉 废液 金 粉 废液

图4. 全湿法处理铅阳极泥回收金、银工艺流程图