浅谈冶金技术论文

浅谈冶金技术

学生姓名：李明月年级：2014级学号

有色金属的生产，包括地质勘探、开采、加工、冶炼和加工等过程，随着科学技术的发展，物理、化学先进技术不断运用到有色金属冶金技术的革新中，使得有色冶金技术取得了新的进展，目前，火法冶金由于自身的诸多不足已经逐步被淘汰，现在大多有色冶金企业及研究团队多以湿法冶金和电冶金为主进行生产及研究有色冶金技术的不断革新面临着诸多的挑战，目前有色冶金正朝着绿色环保、海洋资源利用及金属替代品的开发等方向发展;但工业发展与环境保护的矛盾，海洋资源利用技术难度大金属替代品研发及生产成本高的问题仍没得到有效的

方法解决。考虑到诸多影响因素，相对上述研究方向二次资源回收再利用的研究前景是较广阔的;如果切实做到将前期实验室的研发成果应用到后期的生产线上，将是有色冶金技术的又一重大突破。

1.金属冶金的技术现状

2014年，国内十种有色金属产量为4029万吨，比上年增长9.9％，铜材和铝材产量分别增长25％和24％，增幅分别提高14％和8％(见表1)。

2013年有色金属冶金产业在关键技术和新材料开发方面取得新的突破，国内自主研发出三连炉直接炼铅技术、精密铜管短流程高效生产工艺，同时铝合金中厚板项目也相继投产。有色金属行业凭借着新技术的广泛推广，在节能减排方面取得了显着成效。

表1 2013年有色金属产品产量汇总表

序号指标名称1-12月

累计/t

同期

累计/t

同比/％

1 十种有色金属

其中：矿产9.91 9.68

2 氧化铝14.60

3 铜材25.20

4 铝材14.04

1.1 火法冶金

火法冶金是目前提取纯金属，最古老、最常用的方法。火法冶炼过程一般分为选矿，冶炼，精炼三个步骤。首先将选矿得到的细粒精矿加入冶金熔剂，加入鼓风炉加热至低于炉料的熔点烧结成块，然后装入鼓风炉内冶炼；形成由脉石、熔剂及燃料灰融合而成的炉渣和熔锍或含有少量杂质的金属液；最后进一步处理冶炼得到的含有少量杂质的有色金属，提高有色金属的纯度、提高冶炼温度或采用闪速熔炼、喷射冶金等技术，改善动力学条件，提高反应速度，使得加强冶炼强度、缩短冶炼时间及节约能源消耗等。

我国火法炼铅在铅冶金中占有主要地位，铅的湿法冶炼至今仍处于试验性阶段。传统的火法炼铅以烧结焙烧、鼓风炉熔炼流程为主，部分采用铅锌密闭鼓风炉。随着铅冶金技术的不断发展，直接炼铅工艺问世，使得铅的冶炼技术有了较大的突破。现在我国铅冶炼企业采用的方法有:烧结鼓风炉炼铅法、氧气底吹熔炼、鼓风炉还原炼铅法、基夫塞特炼铅法、富氧底吹熔池熔炼法、富氧顶吹熔池熔炼

法、卡尔多炼铅法。

1.2 湿法冶金

现代湿法冶金覆盖几乎所有除钢之外的提取冶金，有色金属冶炼大多数是矿物分解，并采用湿法去除提取，最终还原为金属。首先把有用的成分转入到溶液中；然后浸取溶液与残渣分离，并将夹带于残渣中的冶金溶剂和金属离子洗涤、回收；再将浸取溶液净化和富集；最后从净化液中提取得到有色金属或其化合物。许多有色金属或其化合物都可以用湿法生产。湿法炼锌、铝、铜、铀在行业占有关键地位，现在世界上所有的氧化铝和氧化铀，74％的锌、近12％铜的生产是湿法生产的。湿法冶金的优点是原料中有价金属综合回收程度高，有利于环境保护，并且生产过程较易实现连续化和自动化。

锌湿法冶炼技术在不断发展，原始的土法炼锌逐步被淘汰。新建的锌冶炼厂大都采用湿法冶炼工艺，目前我国采用湿法炼锌工艺产出的锌金属量占到70％。锌技术发展不断加快，当今最主要的炼锌方法是湿法。目前浸出锌的工艺有很多，但近年来开发的新工艺中，常压浸出工艺是在氧压浸出基础上发展起来的新技术，它有效的避免了工艺复杂、操作控制难度大等问题；并且同样也可达到浸出回收率高的目的，目前这些工艺在冶炼厂运行状态基本良好。

1.3 电冶金

电冶金是以电能为能源条件进行提取、处理金属的过程。根据电能转化形式的不同还可以分为电化冶金和电热冶金。

铝生产在工业上唯一方法为冰晶石—氧化铝熔盐电解法。它分为从铝土矿中生产氧化铝及氧化铝电解两个步骤。氧化铝的电解在电解槽内进行，电解槽通入直流在经过电解质使氧化铝分解。依靠电流产生的焦耳热维持电解温度950～970℃。在阴极上电解产生液体铝在阳极上生成的是氧，使碳阳极氧化而析出气体CO2和CO，铝液通过真空罐法抽出，再经净化澄清之后，浇注成商品铝锭，产品质量一般可达到99.5％～99.7％AI。

2. 有色金属冶金技术的发展

2.1 新技术的完善应用

在积极融入相关学科及工程技术的新成就，并进行充实、更新和深化，更加深入地研究有色冶金热力学、金属、熔镏、熔渣、熔盐结构及物性和有色冶金动力学、有色冶金反应工程学的内容。建立智能化的热力学，动力学数据库，计算机应用逐步实现全过程冶金系统的优化设计和自动控制。有色冶金生产技术将实现生产柔性化、高速化和连续化，达到资源、能源的充分利用和生态环境对的最佳保护。

例如：有色冶金生产中运用真空技术，使得金属的生产过程在真空中进行，改变原有常压下的生产环境。之前在常压条件下完成不是很好的作业可以在真空环境下完成得更好，同时还能改善环境的污染；目前常压条件下不能实现的生产可在真空中得以实现。研究者应从新设备及新用途等方面加强研究，完善和提高真空冶金技术在工业生产中的运用。

例如：目前萃取、离子交换与液膜技术已经运用于有色冶金生产，但是各企

业为了单方面的盈利，大部分企业仍然使用传统技术。为了降低企业风险，先进技术很少运用于大规模生产；这也阻碍了萃取、离子交换与液膜技术的发展。研究者应该不断完善新技术的工艺和设备，使得各企业都加入新技术的革新，降低能源浪费及环境污染。

随着有色冶金新技术、新设备、新工艺的出现与发展，有色冶金产品将不断在超纯净、超高性能方面进行飞速发展，有色金属也将向高效益、低成本、低能耗、短流程方向发展，产品科技含量高会不断提高，在高新技术领域的新材料产品种类会增多，应用范围也将逐渐扩大。

2.2 电解制铝技术发展方向

如未来铝冶金技术发展应主要从电解制铝的方向进行发展。

改善熔体的性质：由于纯冰晶石的熔点较高导电性能差、容易被腐蚀、氧化铝溶解量小等，使得电解生产铝电能消耗大、生产成本高；近些年研究者多从开发新的制铝原料方向研究，但至今仍未有新的进展报道。目前研究显示添加一些理想添加物降低熔融温度的生产工艺是将来可行的研究方向之一。

提高电流效率：研究表明高的熔融温度是降低电流效率的主要因素，故应该在生产中保持低温操作提高电流效率的发展方向进一步研究。

提高电解槽的寿命:众所周知电解制铝工艺中使用的电解槽极易被腐蚀，电解槽的使用寿命不足10个月使得在工业生产中生产成本有增无减，故电解槽材料的研发对提高经济效益有着重要的意义。

加强铝电解生产环境保护:目前国内电解制铝工艺中氟化物的排放量较高，对环境影响较大，应该加强电解铝生产工艺污染物排放控制、转化、再利用的研究。

提高高纯铝纯度：数据表明，目前国内电解制铝法所得铝的纯度与世界先进制铝国家制得铝的纯度仍有差距；对铝材料纯度要求高的产品生产企业仍然依靠进口铝制品，也限制了相关行业的发展；未来电解铝生产工艺发展中铝纯度的提高研究需大力发展目前工艺中电解槽内铝液的平稳性较差，对铝的纯度和制铝效率有着极大的影响；如果电磁冶金技术能成熟的运用到铝电解工艺中，对于铝冶金技术研究又将是重大的突破。

把实验室新制铝工艺推广到工业生产：目前实验室中研发出的新铝电解技术也有不少，但是如何成熟的运用到工业生产中是未来研究者的重要方向，例如从氯化铝中电解制铝的工业化生产的研究是极好的研究方向之一。

3. 结语

我国稀土、钨等有色金属储量居世界第一，铅，汞，铝，镍，铌金属储量也很丰富。在当今的情况下，应该大力研究发展降低能源消耗的湿法冶金技术，湿法冶金在提高产品回收率方面也起到积极的作用；同时电冶金技术也有待继续提高，和湿法冶金相比有着不可取代的优点，电冶金可制备精密金属，优化生产工艺在精密金属制备领域将要较大发展。发展高能效、低排放的先进设备，推进产业结构调整和企业技术升级改造，加强技术创新和推广，完善企业管理与设备操作规范将会成为冶金技术中的重中之重。上文所述，有色金属冶金技术的发展方向应主要从节能环保、废杂二次利用、有色金属回收二次利用等方向发展。