火法冶金的原理篇1
近年来，有色重金属与轻金属的火法冶炼工艺技术得到了很大的发展，本文介绍了火法冶炼的特点及其工艺流程，并通过对铜的火法冶炼的分析，对有色金属的火法冶炼进行探讨。
一、有色金属火法冶炼的特点
有色金属通常指除去铁和铁基合金以外的所有金属，可以分为重金属、轻金属、贵金属及稀有金属。在有色重金属的火法冶炼中，所采用的矿石多为铜、铅、锌、锡等硫化物矿，因此与钢铁工业相比，在冶炼中产生的气体和冶炼中遇到的熔体都有很大差异。
在火法冶炼中，由于含硫量较大，在冶炼炉气的气氛中含有大量硫化气体，而产生的熔体不仅含有金属熔体和氧化物熔渣，还有硫化物熔体如冰铜等。虽然冶炼时的温度和钢铁冶炼相比较低，但火法冶炼中的熔体的熔化温度却比钢铁冶炼中遇到的熔体低得多，而且流动性很好，极易渗入到耐火材料内。火法冶炼中产生的熔渣多为FeO-SiO2渣系，而且渣量比较大，渣的侵蚀也非常严重。
二、火法冶炼的工艺流程
火法冶炼是把矿石和必要的添加物放在炉中加热，熔化为液体生成所需的化学反应，通过还原-氧化反应，利用高温从矿石中提取金属或其化合物。因为在冶炼过程中没有水溶液的参与，又被称为干法冶金。火法冶金主要应用于钢铁生产、有色金属造锍溶炼和熔盐电解以及铁合金生产等，是最古老但在现代工业中应用规模最大的金属冶炼方法。
火法冶炼的工艺流程可以分为矿石准备、冶炼、精炼3个步骤：
1、矿石的准备
通过选矿得到细粒的精矿后，先在冶炼要使用的鼓风炉内加入冶金熔剂，使之能与矿石中所含的脉石氧化物、有害杂质氧化物发生作用，对鼓风炉加热至低于炉料的熔点使溶剂烧结成块，或是添加粘合剂使之压制成型，也可以滚成小球再烧结成球团或加水混捏。完成这些工作之后，可以将细粒精矿加入炉中进行冶炼。
通过在空气中对硫化物精矿的焙烧，可以除去矿石中的硫和易挥发的杂质，使之转变成金属氧化物，进行之后的还原冶炼。通过焙烧可以使硫化物成为硫酸盐，再用湿法浸取。进行局部的除硫，使其在之后的造锍熔炼中能够形成熔锍。
2、冶炼
通过冶炼，会形成由熔剂、脉石和燃料灰分融合形成的炉渣和熔锍，其中熔锍是有色重金属的硫化物与铁的硫化物的共熔体，此外还有含有少量杂质的金属液。在进行冶炼时，有三种冶炼方式，分为别还原冶炼、氧化吹炼和造锍熔炼。
还原冶炼是在还原气氛下的鼓风炉内进行，在炉中进行冶炼的材料除了富矿、烧结块或球团之外，还要加入石灰石或石英石等熔剂以便造渣，另外还要加入焦炭作为发热剂，通过其产生高温并作为还原剂使用。这种冶炼方式可以将铁矿还原为生铁，将氧化铜矿还原为粗铜，将硫化铅精矿的烧结块还原为粗铅。
氧化吹炼是在氧化气氛下进行的，通过对生铁采用转炉并吹入氧气，从而通过氧化除去铁水中的硅锰碳磷等，最终炼成合格的钢水以铸成钢锭。
造锍熔炼一般是在鼓风炉、反射炉或者矿热电炉中进行，主要应用于处理硫化镍矿或者硫化铜矿。通过对炉中加入酸性石英石熔剂，使之与氧化生成的氧化亚铁和脉石造渣，在熔渣之下形成一层熔锍。在造锍熔炼的冶炼方式中，其中有一部分铁会和硫一同被氧化，但通过熔炼可以使杂质造渣，从而提高熔锍中主要金属的含量，起到化学富集的作用。
3、精炼
是对在经过冶炼之后得到的含有少量杂质的金属进一步的处理，以提高其纯度。例如对粗铜是在精炼反射炉内进行氧化精炼，铸成阳极以进行电解精炼；炼钢就是对生铁的精炼，在炼钢过程中脱氧去气，除去非金属的夹杂物，或者是进一步的脱硫；对粗铅是采用氧化精炼除去所含的锡铁砷锑等，除此之外，还以用特殊的方法如派克司法等来回收粗铅中所含的金银。如果是高纯金属，可以用区域熔炼的方法进行提炼。
三、以铜为例分析有色金属的火法冶炼
铜的火法冶炼主要是通过利用某些杂质的性质，因为这些杂质对氧的亲和力大于铜，而其氧化物又不熔于铜液，因此可以通过氧化造渣或者是挥发的方式除去。其冶炼的过程是把固态铜料加入炉内熔化或者将液态铜加入精炼炉升温，然后向铜液中鼓风使之氧化，将杂质挥发造渣，之后扒出炉渣，再向铜液注入石油气、重油或氨来还原其中的氧化铜。在还原的过程中，可以用木炭或焦炭来覆盖铜液的表面，以防止铜液的再氧化。
在精炼之后可以铸成电解精炼所用的铜阳极或铜锭，熔融冶炼和电解精火炼生产出的阴极铜，可以适用于高品位的硫化铜矿。在反射炉或回转精炼炉内进行精炼作业，对含铜较高的精炼铜渣进行返回转炉的处理。通过火法精炼得到的产品叫做火精铜，一般的含铜量在99.5％以上，还含有金、银等贵金属和少量的杂质，通常需要再进行电解精炼。如果金、银和有害杂质的含量很少，就可以直接的铸成商品铜锭。
粗铜的火法精炼主要由两个操作环节构成，即鼓风氧化和重油还原。氧化过程决定了铜中有害杂质除去的程度，而还原过程则决定了铜中氧的排除程度。
1.氧化过程
由于粗铜的含铜量在98%以上，所以在氧化过程中，首先要进行是铜的氧化，其反应的化学式为：
4Cu+O2=2Cu2O
该反应生成的Cu2O可以溶解于铜液，在操作温度1373—1523K的条件下，可以和铜中的杂质金属Me发生反应，其化学式为：
Cu2O+Me=2Cu+MeO
反应平衡常数为： K=[MeO]*[Cu]/[Cu2O]*[Me]
因为MeO在铜里的溶解度小，很容易形成饱和，而铜的浓度很大，杂质在氧化时几乎不会发生变化，因此都可以视为常数，所以上面的公式也可以写成：
K*=[Me]/[Cu2O]
由此可见，Cu2O的浓度越大，杂质金属Me的浓度就越小。因此，为了能够迅速完全地除去铜中的杂质，必须使铜液中Cu2O的浓度达到饱和。通过升高温度的方式可以增加铜液中Cu2O的浓度，但要是温度太高的话会增加燃料的消耗，也会延长下一步的还原时间，所以应当将氧化期间的温度控制在1373~1423K，此时Cu2O的饱和浓度为6%—8%最为适宜。
在氧化除杂质时，为了减少铜的损失，并且提高过程效率，经常会加入各种的溶剂如石灰、石英砂等，使各种杂质反应生成硅酸铅、砷酸钙等，通过造渣将其除去。在氧化精炼的最后再进行脱硫，因为当有其他对氧亲和力大的金属存在时，铜的硫化物不易被氧化；而一旦氧化除杂质金属结束，立即就会发生剧烈的相互反应而放出SO2，如下所示：
CuS+2Cu2O=6Cu+SO2
这时可以看到铜水出现了沸腾现象，被称为“铜雨”。在除硫结束之后就可以开始进行还原操作。
2.还原过程
还原过程主要是还原Cu2O，采用天然气、重油和液化石油气等作为还原剂，并依靠重油分解产出的H2、CO等使Cu2O还原，其反应化学式为：
Cu2O+H2=2Cu+H2O
Cu2O+CO=2Cu+H2O
Cu2O+C=2Cu+CO
4Cu2O+CH4=8Cu+CO2+2H2O
对于还原过程中的终点控制十分重要，一般以达到铜中含氧量0.03—0.05%为限，如果还原不足，就不能产生足够量的水蒸气，不能抵消铜冷凝时的体积收缩部分，从而降低了阳极板物理规格；如果超过此限度，在铜液中的氢气溶解量会急剧的增加，并在浇铸铜阳极时析出，使阳极板多孔，这两种情况都会产生不利的影响。
随着科学技术的日益发展，有色金属的冶炼技术也在不断的改进，对于火法冶炼的方法理论也在不断的完善。本文介绍了火法冶炼的特点及操作流程，并以铜的火法冶炼为例加以分析，对当前火法冶炼的技术进行了相关的探讨。在科技的不断创新下，可以通过实践研究，对有色金属的冶炼技术进行完善，不断地提高金属冶炼的技术水平。
参考文献：
火法冶金的原理篇2
锌冶金主要原料是闪锌矿和高铁闪锌矿选矿得到的硫化锌精矿, 少量的是红锌矿、菱锌矿和异极矿等。由这些锌矿物冶金生产出锌锭的工艺分为两大类: 火法炼锌工艺和湿法炼锌工艺。火法炼锌工艺有平罐、竖罐、电热法和密闭鼓风炉法等。其共同的特点是利用锌的沸点较低, 在冶炼过程中用还原剂将其从氧化物中还原成金属锌, 并挥发进入冷凝系统中冷凝成为金属锌, 从而与脉石和其它杂质分开。硫化锌精矿通常通过焙烧和烧结氧化为氧化物,然后进行还原、冷凝得到粗锌, 粗锌经精馏得精锌。锌火法冶金工艺中由于使用还原剂, 产生大量的温室气体, 在不同程度上对大气环境都有污染。火法炼锌因还原设备的不同分为如下几种方法。
1、平罐炼锌工艺
第一台平罐炼锌于1807年投入工业化生产,开创现代锌冶金的先河。平罐炼锌具有设备简单、不用焦炭、耗电少、便于建设等优点。但劳动条件差, 劳动生产率低和耗煤量大, 已逐步被淘汰。平罐炼锌是将含硫< 1% 焙砂配入适量的还原剂后装入平罐蒸馏炉中的小罐内, 然后加热升温到1000℃ 以上, 炉料中锌被还原成锌蒸气从罐内挥发到罐外的小冷凝器中冷凝成液体锌, 残余的锌蒸气与CO一道进延伸器中冷凝成蓝粉, 剩余的CO在延伸口自燃。平罐炼锌的罐渣含锌5%～10% , 需要进一步处理, 加上其它挥发损失, 锌的回收率仅为80%～90%；罐子的体积小, 难以实现完善的机械化,劳动强度比较大; 环境污染严重, 燃料及耐火材料的消耗均比较大。因此, 平罐炼锌技术落后, 基本上已被淘汰。世界上仅我国的一些小厂仍然采用该技术进行生产粗锌。
2、竖罐炼锌
竖罐炼锌是由平罐炼锌的基础上发展起来的，实现了设备大型化和机械化操作，劳动条件得到一定改善, 提高了劳动生产率, 在缺少电力和焦炭的地区, 这种方法具有独特的适应性。此法由于不能避免间接加热和单罐产锌能力低、热效率低, 同时采用价格高昂的碳化硅制品作为换热设备, 炉料准备工序较长, 作业费用高, 单罐产锌能力低等缺点, 目前世界上大多数竖罐炼锌厂被迫减产、停产或转产。但我国的葫芦岛锌厂的竖罐炼技术通过不断完善和改进, 如锌精矿采用高温流态化焙烧、选优混合配煤、改造和简化制团工艺, 精制优质团矿, 强化蒸馏过程, 实行竖罐大型化, 并以廉价煤为燃料, 多层次回收废热以弥补间接加热的不足, 开拓旋涡熔炼技术, 扩大综合回收等, 以提高该方法的技术水平。故此, 它目前还是我国主要的炼锌工艺之一。
3、ISP 炼锌工艺
ISP 是英国帝国熔炼公司在鼓风炉熔炼法的基础上开发出来的处理工艺, 于1950年投入工业化生产, 因此该法也称密闭鼓风炉熔炼法或帝国熔炼法。ISP 法炼锌是将铅锌比为0.45～0.82 的铅锌矿与溶剂混合后在烧结机上进行烧结, 热烧块(800℃) 和预热焦碳(400℃) 通过双料钟加料器加入到密闭鼓风炉的顶部。预热空气(800℃) 从鼓风炉底部的风嘴鼓入鼓风炉并在炉内迅速燃烧产生大量的热量和CO。锌则在鼓风炉内被还原挥发,然后从炉顶与烟气一道进入冷凝器冷凝获得锌, 铅和铜等有色金属则还原后进入鼓风炉的炉底炉缸中。与其它的炼锌法相比, ISP 法具有生产能力大, 燃料消耗少, 建设投资省, 操作维护简单, 原料适应性广, 有色金属回收好等优点。密闭鼓风炉炼锌法的特点是能够同时炼锌和铅, 可以处理复杂的铅锌矿、钢厂烟尘等各种杂料, 在炼锌工业中, 该法具有一定的地位。目前用该技术生产的锌占世界锌产量的14%左右。
4、电炉炼锌工艺
电炉炼锌工艺是在早期的火法炼锌工艺上发展起来的。早期的火法炼锌如平罐、竖罐炼锌过程中是采用煤等加热到1200℃～1300℃。19世纪末, 瑞典的德拉瓦尔建立了第一座炼锌电炉, 将电极直接插入熔池中, 利用渣电阻热加热, 为电炉炼锌作出了重大贡献。随后挪威和瑞典的其它锌生产厂采用该技术建立了处理锌矿石的生产厂, 1914 年美国的哈德福特在康纳州建立了一座炼锌电炉, 熔炼含锌37% 的焙烧矿。这些电炉炼锌过程中主要采用液态炉渣。与此同时, 不熔团块法的出现, 开创电热竖炉的先例。美国新泽西锌公司和圣#约瑟夫铅公司就采用此技术。我国的电炉炼锌始于1985年, 当时采用矩形电炉, 随着电炉的增大, 又开始使用圆形电炉。我国的电炉炼锌和锌粉主要采用熔炼液态渣的办法。该技术最先在邯郸冶炼厂采用, 随后推广到我国的河南、陕西、甘肃和青海等。现在甘肃天水市锌冶炼厂采用该技术生产锌2000 t /天。电炉炼粗锌和锌粉, 对原料成分的适应性很强。不论是高铁锌还是高硅锌矿以及各类含锌中间物料, 电炉熔炼工艺都能很好地对这些锌物料进行处理。但电炉炼锌由于耗电量太大, 使该炼锌工艺的应用受到一定限制。
总之，火法炼锌中电炉炼锌由于其工艺简洁,投资省等优点在电力丰富的地区将具有较强的优势。但是随着科学技术的发展，积极的探索新的锌冶金方式，是值得我们摸索的。目前，湿法练锌工艺由于技术的不断成熟，逐渐成为了主要的生产工艺。因此，火法练锌工艺必须不断的采用新技术，新的方法，更加有效的节约资源，减少环境污染，更好的服务于锌冶金行业。
参考文献
火法冶金的原理篇3
文献标识码：A
文章编号：1009-2374（2012）18
铜的用途十分广泛，一直是各行业不可缺少的原材料，随着社会经济和科学技术的不断发展，国内外对铜产品的要求越来越高。尤其在近几年来铜价的不稳定性，人们对铜冶金行业的技术越来越关注，火法冶炼制铜作为铜生产方法的重要组成而备受关注。由于各个铜矿山地区中的富矿和容易开采的矿石数量在逐渐减少，同时人们的环保意识在逐渐增强，而铜冶金技术面临的困难在不断加大，多年来各个地区的冶金工作人员普遍对冶金技术进行了研究和探讨，研发出一些新的工艺和技术。本文主要对火法冶炼铜技术的现状做了分析和探讨，并对其进行了论述和展望。
1 铜冶金行业技术发展的现状
1.1 熔炼技术
熔炼是火法冶炼铜最重要的冶炼过程。现代铜熔炼的共同特点是提高铜硫品位，加大过程的热强度，增加炉子单位熔炼能力。这些方法可以分为两大类：闪速熔炼和熔池熔炼。随着社会科技的不断发展，对熔炼系统技术的改进越来越重视，并不断对符合自身需求的先进熔炼技术和设备进行研究。
第一，闪速熔炼克服了传统方法未能充分利用粉状精矿的巨大表面积，将焙烧和熔炼分阶段的缺点，从而大大减少了能源消耗，提高了硫利用率，改善了环境。闪速熔炼技术的冶炼方法主要有：奥托昆普炉，炉和炉三种。闪速熔炼技术以其具有：可靠性强、热强度高、单炉处理量大、耐用性强、环保效果好等优点，在大、中铜冶炼厂中被大量运用，其中比较有代表性的贵溪冶炼厂采用的闪速炉冶炼取得不断成功。使单台炉子的铜产量从10万t/a提高到32万t/a，单炉生产能力也在不断的增强。
第二，熔池熔炼是让铜精矿颗粒在强烈搅动着的三相流体的熔池中发生强烈的氧化反应而实现其熔炼目的。熔池熔炼技术按照送风的方式可分为底吹、侧吹以及顶吹。其中底吹的方法为水口山法；侧吹的方法主要包括：白银法、诺兰达法、特尼恩特法和瓦约可夫法；顶吹的方法主要有：TBRC法、艾萨法和澳斯麦特法。诺兰达法熔炼技术在大型冶炼厂中运用较为广泛。目前较为先进的是由澳大利亚引进的芒特艾萨熔炼技术和澳斯麦特熔炼技术，由于其具备适应性强、处理较为简单、湿润度高、成本较低以及对入炉物料的要求不高等优点，从而在很多金属公司中被广泛采用。其中云南云锡公司采用奥斯麦特技术进行炼锡。云南铜业股份有限公司采用艾萨熔炼技术进行电炉熔炼，并逐渐取得良好的发展。云南铜业股份公司采用的艾萨熔炼炉能力不断增长到30万t/a，并不断实现了节能减排和资源的可持续利用。
1.2 铜硫吹炼技术
选硫过程完成了铜与部分或绝大部分铁的分离，最后要除去铜硫中铁和硫以及其它杂质，从而获得粗铜，还需要进行铜硫的吹炼。铜硫吹炼是硫化铜精矿火法冶炼工艺流程中的最后工序，在吹炼过程中金银及铂元素等贵金属几乎全部富集于粗铜中，为之后方便有效地回收提取这些金属创造了良好的条件。铜硫吹炼技术的吹炼方法主要分为转炉吹炼和连续吹炼炉。
第一，在对转炉进行操作的过程中，普遍采用的吹炼方法是25%的富氧吹炼和63%的高品位冰铜吹炼，从而能够不断强化吹炼的过程。在转炉的主要设备方面，普遍采用大型的转炉设备。其中贵溪冶炼厂运用的是￠4m×13.6m；葫芦岛有色金属集团有限公司在对铜冶炼系统进行改造中，把原来的两台30t转炉、一台50t和60t转炉的尺寸分别进行加大，对与其相配套的余热锅炉系统和制酸系统的能力不断增大，将转炉D450风机成功的进行高压变频技术改造，从而不断降低电能的消耗。总而言之，转炉吹炼技术的设备和操作技巧方面具有了很大的改善，但与此同时，操作过程中由于烟气量的增多、炉口漏风、烟气so2浓度较低，吊车运作次数频繁造成烟气对空气的污染问题亟待解决。
第二，由于连续吹炼炉具有：炉体封闭严实、出炉烟气浓度适宜、烟气量均衡等优势，并且当和封闭鼓风炉烟气混合进入制酸系统后，能够运用两转两吸的方式进行制酸，将尾气顺利的排放出来。所以在很多冶炼厂中被广泛采用。其中浙江的富春江冶炼厂、山东的烟台冶炼厂、辽宁抚顺红透山矿业公司冶炼厂和包头冶炼厂等都采用这种冶炼方法。但在冶炼的过程中由于密闭鼓风炉耗能高，且吹炼炉技术本身具有的环保方面的缺陷，所以不能长期持续的发展和运用。
1.3 火法精炼技术
火法冶金的原理篇4
我国虽然地域广阔，但是金属资源一直是我国缺少的一种资源，因此，对于在有色冶金废渣中提取有色金属是非常必要的，会减缓我国对于金属资源紧缺的现状。在有色金属的炼制过程中，技术的缺陷会导致有色冶金的废渣中会产生许多的有色金属没有被提取出来，这些废渣每年有5000t左右的露天堆放，这样的现状不仅让资源的合理利用成为难题还对环境造成了不小的污染。但是，废渣并不是没有一点好处的，有色冶金过程中产生的废渣还有多种有价金属，因此应该对废渣进行回收利用，经过第二次提炼获得更多的有价金属。
1有色金属废渣与有价金属
有色金属废渣的含义为在有色金属的提炼过程中产生的各种有色金属渣，比如锌渣、铜渣等等。有色金属渣水淬后大多数为亮黑色的颗粒，其中的成分大多数为硅酸铁，而含量则大多数在65%左右。而有价金属则是在提炼金属的原料中除了主金属以外的其他具有回收利用价值的金属。
2解决金属资源短缺问题的方法
我国的金属资源短缺是非常严重，在我国现今生活需要的金属资源中除了锑和稀土等可以供人们循环使用，其他的金属资源都属于极度短缺的状态。为了解决我国金属资源短缺的问题，我国需要做的事情还有很多，这项工程也不是能够在短时间内完成的，因此要从3个方面来弥补我国金属资源短缺的问题。
2.1有价金属的回收利用
对于有价金属的回收利用是非常必要的，有价金属的回收利用不仅可以保证我国减少金属资源的进口量还能够控制对环境的污染程度，是一件非常有意义的事情。除此之外还应该要做到的就是让回收利用的技术更加的先进，具体的做法就是加大研究有色冶金废渣中的有价金属的冶炼方法，还有就是引进国外先进的冶炼方法，这样才能够让资源能够有效的利用，并且让成本变低。
2.2研究有色冶金废渣的性质
国家和高校可以把相关研究的焦点放在有色冶金废渣的特性上，让更多的人能够关注有色冶金废渣中有价金属的回收利用。研究有色冶金废渣的特质，才能够将有色冶金废渣中有价金属的会输利用方法更加的优化，这样才能够从更多的方面上解决金属资源短缺的问题。
2.3政府完善相关政策
金属资源短缺的问题牵扯到每一个人的切身利益，而且想要完成对有价金属回收利用方法的优化，以及更深层次的研究有色冶金废渣的性质都是需要财力物力的帮助的，因此，政府的帮助是不可缺少的。只有政府不断的完善相关的政策，让更多高水平的人加入到有色冶金废渣中有价金属的回收利用的行列中，才能够让我国的金属资源有可持续发展的前景。
3有价金属回收利用技术
现今主要的有色冶金废渣的回收利用方法主要有3种，分别是选冶、湿法冶炼以及火法冶炼。而每种方法所适用的金属范围是不太相同的。
3.1选冶
有价金属回收利用的选冶技术是将有色冶金的废渣中的有色金属以及金银通过综合的回收再进行到循环使用中，但是有色金属与金银在有色冶金废渣中的含量极低，再加上冶炼出的金属很少因此很多矿山公司对于这些金属的回收兴趣很低。为了改善这种状况，可以利用有色冶炼废渣的物理化学性质，选择能够使废渣回收利用效率更高的过程以及炼制药剂，让工业产品又粗精矿向精矿转变。这样为了矿产的经济效益，矿产公司也会对有色冶金的废渣进行二次的回收利用。在吉林的一家公司就对镍金属进行了回收利用，通过增加重选的过程，增加了镍金属的2%的回收利用率。还有的矿业公司对金的回收利用过程进行了改进，让金的回收利用率达到80%。对于有色冶金废渣的回收利用不仅是公司关注的焦点高校对于此也有不少的研究，中南大学就在这一领域做出了不小的贡献。
3.2湿法冶炼
湿法冶在金属冶炼的技术中非常重要，现在也有越来越多的金属冶炼是通过湿法冶炼的方法进行的。湿法冶炼是通过不同元素在水溶液中的不同条件下能够实现分离来进行的冶炼技术。这种方法的适用对象是微粉装或者是难融化的金属矿石。湿法冶炼这种方法能够对有色冶金废渣中的有价金属有效的进行区分，这样冶炼和回收利用就会更加的高效，而回收利用率也会更加的高。这一种冶炼方法有效的缓解了人们对于有色冶金废渣问题的困扰，除此之外湿法冶炼还能够较容易的达到清洁生产的要求，因为这种冶炼方法排放的毒气少，还没有高温甚至是粉尘的影响，因此，越来越多的矿产公司采用湿法冶炼的方法来回收利用有色冶金废渣中的有价金属。湿法冶炼的方法步骤大致为以下4步，首先应该将需要冶炼的矿石转变为溶液，然后再将溶液与残渣分开成2个部分，将残渣残留的溶剂以及金属离子回收重新利用，之后再将溶液用离子交换或者其他的方法来进行化学沉淀。最后在采用电解提取的方法从溶液中提取出有价金属。在江西的一家矿产公司从废渣中回收利用碲，通过湿法冶炼的方法，碲的提取率达到了80%的高数值。
3.3火法冶炼
火法冶金的原理篇5
矿物的XRD分析表明，1#矿物中SiO2含量高接近纯净物，2#矿物的主体成分是CaF2且纯度较高，具有较高的使用价值，经手选分离后可直接利用于冶金工业，云南具有丰富的有色金属资源，其中大部分的有色金属可采用火法冶金，即在高温条件下精矿的部分或全部矿石在高温下经过一系列物理化学反应，生成另一种形态的化合物或单质，分别富集在气体、液体或固体产物中，将金属或脉石及其他杂质分离。在火法冶金的反应体系中能量传递提供了化学反应进行的动力，精矿及其他反应物则构成了质量传递的物质基础，在传热传质过程中，冶金反应助剂能有效降低反应所需的能量，促进反应体系中脉石成分和金属的有效分离，提高冶金化学反应的效率，强化冶金过程，SiO2及CaF2就是广为现代冶金工业采用的重要冶金反应助剂，根据不同冶炼工艺要求，可将矿石制备成强度块度适宜、化学成分稳定、选择性好、反应速度快的熔剂。2.1SiO2在铜冶金中的应用SiO2在铜的火法冶炼中发挥着重要作用，目前铜主要的冶炼方法是经冰铜的火法冶炼，冰铜的生产过程中必须遵循两个原则，一是必须使炉料有相当数量的硫来形成冰铜，二是使炉渣必须有足够量的SiO2作为熔剂使冰铜与炉渣易于分离，在没有SiO2存在时熔炼体系中的硫化物和氧化物结合形成共价键的半导体Cu－Fe－S－O相，当有SiO2存在时，它可与氧化物形成强力结合的络阴离子，而硫化物不与之作用，这就形成了离子型的炉渣相［3］，其反应如下:2FeO+3SiO2=2Fe2++Si3O4－8(1)SiO2在冰铜生产所使用的熔剂中占主导地位，表4给出了国内某厂的熔剂实例:冰铜的生产一般采用氧化熔炼，氧化气氛中Fe3O4的生成难以避免，Fe3O4的存在会在炉渣和冰铜界面形成黏膜阻碍渣锍的澄清分离，恶化炉矿，增大泡沫渣的风险，SiO2的存在能使Fe3O4在较低温度下造渣，降低反应温度，降低能耗。其化学反应方程式如下:3Fe3O4+FeS+5SiO2=5(2FeO·SiO2)+2SO2(2)冰铜吹炼的第一周期是一个以自热为主的冶金反应过程，造渣放热是一项重要的热收入，SiO2作为造渣剂所起作用不言而喻。造渣反应的化学反应如下:2FeS+3O2+SiO2=2FeO·SiO2+2SO2+1029.6MJ(3)2.2CaF2在铋冶金中的应用混合熔炼是铋火法粗炼中的重要方法，适应范围广，适宜处理氧化铋和硫化铋的混合料，基本反应为:mBi2S3+Bi2O3+3nC+3mFe=2(m+n)Bi+3nCO+3mFeS(4)在混合熔炼过程中CaF2的加入能有效降低炉渣的熔点和黏度，改善其流动性，其机理是CaF2加入CaO－Al2O3－SiO2渣系时，能破坏硅酸盐的Si－O键，并且使硅酸盐晶格单元变小，黏度降低。往渣中加入CaF2后电离成CaF+而置换晶格中的O2－，即可把不稳定的CaF+离子作为一种“熔剂”可以溶解大量的硅酸阴离子(如SiO2－4，此类阴离子是靠静电力结合的，由于CaF+溶解了它，消除了此种静电力)，于是降低了渣的黏度［4］。2.3CaF2在铝冶金中的应用在现代电解铝工业中的一个重要的辅助环节是氟盐的生产，CaF2可作为氟盐生产的重要原料，也可作为低温电解的重要添加剂。在铝电解过程中，CaF2的加入能够有效降低初晶温度和电解温度、降低氟的饱和蒸汽压，降低铝的溶解损失。由于氟化钙在电解铝工业中具有重要的意义，因此在生产管理过程中的目标浓度控制为4%～5%，氧化铝中含有Ca成分，并受电解质中Ca浓度的支配，迫使其浓度要达到此目标，若氟化钙的目标值在3%～4%，则只在氟化钙浓度波动时按分析值指令加入［5］。2.4CaF2、SiO2在铅电解精炼中的应用电解精炼是生产高纯铅的有效方法，是纯铅湿法生产过程中脱银、深度脱砷锑的成熟电化学冶金过程，然而工业上常用的HCl、HNO3、H2SO4等均不适用于粗铅的电解精炼，因为反应生成的Pb-SO4、PbCl2在水中的溶解度很小，而与HNO3形成的Pb(NO3)2在水溶液中不稳定，容易形成易挥发的氮氧化物，这就使得工业生产中不得不采用H2SiF6为电解质，而H2SiF6制备的原料就包括SiO2、CaF2，这又为SiO2、CaF2的应用提供了广阔的舞台。H2SiF6的制备原理为:CaF2+H2SO4=CaSO4+2HF(5)6HF+SiO2=H2SiF6+2H2O(6)表5给出了H2SiF6生产的操作实例和产品质量(反应温度为300～400℃)［6］。
火法冶金的原理篇6
根据美国地质局的调查资料信息，世界铟的已探明储量为1.1万t，而我国铟储量占世界铟储量的73%，其主要分布于内蒙、云南、广西等地区。由于因矿物主要伴生存在于硫化锌类的矿物当中，并在硫化锑矿、硫化铜矿、氧化铅矿、锡矿、方铅矿等矿物中伴生存在，因此，从锌冶炼中进行铟的富集和回收就成为目前主要的铟收集方法。
一、阐述锌冶炼过程中铟的走向与分布
当前，在锌冶炼中我国主要采取的工艺方法包括湿法与火法两种，其中，湿法又分为常规浸出法与热酸浸出法、直接浸出法3类，而在实际的锌湿法冶炼过程中通常将湿法与火法相互结合；火法主要是铅锌密闭的鼓风炉熔炼方法（简称ISP），另外还有竖罐炼锌、电炉炼锌等。
（一）锌湿法冶炼中铟的走向和分布
在采用黄钾铁矾法来进行锌的湿法冶炼过程中，超过95%的铟会溶入到浸出液当中，并在之后的沉矾阶段中会随着沉淀物一同进入到铁矾当中去，从而实现铟的富集，因此铁矾渣能够当做铟的提取原料。此外，在采用此法进行锌冶炼时，还需在还原预中和上清液当中进行中和剂的添加，以实现铟的沉淀，从而使铟渣成为铟提取的原料；或是直接于上清液当中进行萃取剂的添加，以实现铟的萃取回收。
（二）锌火法冶炼中铟的走向和分布
闪锌矿作为锌冶炼中的通常处理矿物，考虑到其同方铅矿之间的共生关系，因此在进行锌冶炼的实际操作中通常会伴有铅冶炼情况的发生。在采用ISP进行锌的冶炼时，铟主要存在于精馏的底铅当中，约为28%；剩余部分大多分布于硬锌当中，约有18%；粗铅火法除铜精炼的反射炉渣当中约占14%；反射炉的烟尘当中约存4%；剩余部分多在主流程中分散，这部分约占36%。这是因为在ISP的锌冶炼过程中，由于其主流程较为分散，造成富集和回收的流程较长，且在冶炼物质进入到密闭的鼓风炉后，其熔渣中的铟难以回收，这就造成了铟的流散。
根据锌冶炼中铟的走向和分布发现，锌的浸出渣、铁矾渣、底铅、硬锌、烟尘、炉渣等物质中均可作为铟的主要提取原料。
二、锌湿法冶炼中富集与回收铟方式分析
（一）通过常规浸出渣的直接还原挥发实现铟的富集和回收
袁铁锤等研究者对传统的从含铟的锌精矿当中实现了对铟提取方法的改进。在铟提取原料经由中性浸出、酸性浸出之后，对浸出渣添加还原剂，然后经制团和干燥以及高温还原挥发过程，实现铟在挥发物中的富集，最后再对其加以回收。进行试验的最佳条件如下所示：使用质量分数在15%～20%的还原剂，还原温度保持在1250℃，加料的速度控制在5kg/h，这时铟挥发率高达97%。此挥发物在经过酸性浸出以后，铟的浸出率可达93.38%，其总体的回收率明显提升。因此，通过浸出渣的直接还原挥发实现铟的富集和回收的工艺方法，能够有效缩短铟冶炼的工艺流程，并有效提高铟的回收率。
（二）通过锌浸出的高温硫化挥发实现铟的富集和回收
吕伯康等研究者通过锌浸出渣的高温硫挥发实现了铟的富集和回收。这个实验证明，采用高温硫挥发富集的新工艺来进行锌浸出渣的处理具有低成本、高适应性、流程短的优势特点，具备较高的工业生产应用价值。在锌渣的浸出渣、石灰、煤粉、碳粉、硫化物之间的配比为100∶20∶8∶8∶2时，使其在1100℃的温度l件中硫化挥发两个小时，铟挥发率就能超过90%，具备较高的铟回收率。
（三）通过“浮选、还原焙烧、磁选”的联合方法实现铟银的提取
黄柱成等研究者通过由中南大学所开发出的“浸锌渣的还原焙烧、磁选分离”的工艺方法的改进，即在对浸出渣采取化学物相的研究分析基础上，经由浮选、还原焙烧、磁选的联合工艺法，对其中所包含的铟、银等其他元素进行了综合性的回收。经过试验证明，经由一次粗选和一次精选以及一次扫选的流程来对浸锌渣实施银浮选的处理作业，以Na2S作为调整剂，以XY-1和丁基黄药的混合物作为捕收剂，以松醇油作为起泡剂，控制浮选溶液的pH值为5，即能获取品位是3902.1g/t的银精矿，而银的回收率达到77.75%；当控制焙烧温度在1100℃，对浮选尾矿进行2h的还原焙烧，以义马煤作为还原剂，此时铟、铅和锌的挥发率都超过96%；再对焙烧冶炼渣进行磁选，使尚未回收的银富集进入磁选铁粒，进一步得到回收；从而实现了银、锌、铟等元素的综合性回收。
（四）通过低酸浸出的还原液中实现铟的萃取
李秋爱与马荣俊等研究者在热酸浸出针铁矿法进行锌冶炼的工艺流程中，直接通过低酸浸出的还原液中采用P2O4实现铟的萃取回收。研究证明，此法中铟的萃取率高达99.8%，其反萃达99%，而置换率为98%，当中铟的回收率高于96%。此工艺方法操作简单，运行可靠，且铟萃取的效果明显，在萃取过程中也不易出现乳化现象，具有较高的铟回收率。
三、锌火法冶炼渣及副产品中富集与回收铟技术分析
（一）通过锌火法冶炼的副产品当中实现铟的富集和回收
1.通过硬锌实现铟的富集回收
硬锌作为火法冶炼锌工艺流程当中的副产物，它含有锌、铅、铟、锗等物质，在实际操作中往往会使用真空蒸馏法从硬锌当中实现铟的富集回收，同时这个过程也是从硬锌当中综合回收其他有价金属的工艺方法。李淑兰等研究者通过真空蒸馏法得出了锌与铅锌合金，此时，铟也在蒸馏残渣当中富集。硬锌的真空蒸馏的真空度保持在66Pa～106Pa，温度为1000℃，在这种条件下进行40min～100min的恒温蒸馏，此法的铟富集比超过9.5倍，直接回收率高于90%。
2.通过氧化锌的烟灰实现铟的富集回收
锌湿法冶炼过程中的浸出渣，再经由火法冶炼挥发窑焙烧挥发后会产生氧化锌，此物质具有含有较高的氟氯，然后再经由多膛炉实现氟氯的脱除作业，再通过中浸、低浸、铟水解，从而获取富铟渣。氧化锌在焙烧浸出过程中主要采用中性和酸性两种浸出工艺，然后利用纳米氧化锌实现铟的水解富集。要获取传统的富铟渣大多使用锌粉的置换方法来进行，而在此过程中会使酸浸液中超过一半的砷作为砷化氢的形态向外部逸散，从而威胁到生产工人的生命健康，因此现在大多使用水解法实现铟渣的生产。薛永健等研究者对铟绵的生产工艺方法进行了改进调整，即于氧化锌的料仓当中进行变频器添加来控制下料，从而对氧化锌各槽的pH值加以严格控制，然后调节低浸酸度与时间，并于中和水解沉铟时进行氧化锌的分批添加，在使用此法改进后，铟渣的品位提高至两倍以上，在对纳米氧化锌的加入量控制后，铟渣的品位提高、数量减少，这就减少了生产精铟的压力，使得铟回收率增长。
（二）通过锌火法的冶炼渣当中实现铟的富集和回收
1.通过富铟渣实现铟的富集回收
火法富铟渣包括锌火法冶炼过程中产生的锌渣、硬锌、脚锌等废渣在仅有真空蒸馏法进行锌的提取后所获取的成分特殊的含铟渣。而刘大春等研究者从酸度、浸出时间、液固比等影响因素入手对富铟渣的铟浸出率进行了研究。该研究结果证明，通过对工艺条件的合适控制，也就是中性浸出的液固比为6∶1～8∶1，温度为80℃，浸出时间4h～6h；而酸性浸出的液固比为8∶1，温度为80℃，浸出时间8h～10h；锌粉的置换时间为72h，使置换前pH值控制在1～1.5之间，而锌粉的粒度在80～120目之间，即可实现铟的高效提取。在实践生产中，此法的铟回收率高于85%。
2.通过锌精馏炉的浮渣当中实现铟的富集回收
锌精馏炉的浮渣是在锌火法冶炼中精馏炉产生的一类浮渣物质，其主要成分是金属锌。由于在铟的提取过程中，Zn主要作为金属锌的形式出现，若用常规搅拌浸出铟，一方面，搅动难度高；另一方面，这会对设备造成严重的磨损状况。而在其中又包含少量As，这会导致在浸出的工艺流程中生成剧毒气体AsH3，这就需要增添AsH3的吸收设备。针对这种情况，谈应顺等研究者采取了堆浸提取铟的手段，即用硫酸对锌精馏炉的浮渣堆浸，再用次氧化锌对浸出液的pH值进行调节，达成铟的水解沉淀，再经过过滤程序，使得铟与锌分离，用硫酸使含铟渣浸出，并采取P2O4对酸浸液进行萃取，用锌板将反萃液中的海绵铟置换出来，再将海绵铟经过压团、浇铸阳极和电解以及精炼除杂后得到标准的铟锭；将铟和锌分离之后的含锌溶液做成硫酸锌；在堆浸过程中生成的气体需经由硫酸铜溶液，使得溶液能够对其中的剧毒气体AsH3进行充分吸收。这种工艺方法能够实现铟和锌的完全分离，且渣量低，铟的回收率较高，并且能够对浸出过程中生成的剧毒气体实现有效控制。
3.通过铅浮渣的反射炉烟尘实现铟的富集回收
王辉等研究者通过反射炉处理铅浮渣的烟尘实现铟的富集回收，并对烟尘中包含的铟的相关物In2O3与In2（SO4）3的特点及性质进行了分析，有针对性地提出采取二段硫酸浸出方法，并用P2O4对浸出液萃取，再用硫酸对其进行洗涤，用盐酸反萃取，再用锌板进行置换，通过压团熔铸和电解铸型的工序实现铟的提取。@种方法流程简单，铟回收率较高。
结语
综上所述，本文主要通过对锌冶炼过程中铟的富集与回收技术的分析和研究，熟悉了铟成熟的工艺流程，而萃取效果与浸出条件是铟富集比与回收率的关键要素，萃取剂通常使用P2O4，这就使得新型萃取剂的研发成为铟提取的未来发展方向。
参考文献
火法冶金的原理篇7
为了能够更有利的保证铁剂粉末冶金零件生产出来后的硬度、强度及耐磨度，需要在生产过程中对其进行相应的热处理。而选择的热处理方法是否合理将关系到零件的最终质量。为了能够提升铁基粉末冶金齿轮件的承载能力及使用寿命，确保7级左右齿轮的精度，那么选择感应热处理最为合适。感应热处理因其变形小、效率高、成本低、不易氧化与脱碳、淬硬层易于控制、表面硬度高、内部柔韧性好等优点在工业生产中得到了很大的发展。尤其在国防与汽车工业中，据统计，感应热处理件占到总热处理件的60%左右。由于我国汽车工业的快速发展，目前有不少粉末冶金件需要进行感应热处理。
在进行感应热处理过程中会受到来自多个方面因素的影响，所以在实施过程中需要着重关注以下几方面问题：其一，需要结合齿轮模数进行淬火设备频率的选择；其二，要根据齿轮模数选择适用性强的比功率；其三，根据所设计的图纸要求选择合理的感应器；其四，确保所选择的淬火及淬火液适用于零件本身；其五，选择合理的淬火参数；最后，选择合理的回火参数。本文所选择的是高频淬火热处理的汽车与摩托车用粉末冶金零件作为研究对象。
1. 感应热处理设备的选择
1.1 频率的选择。目前，我国有不少生产厂家依然沿用传统的处理方式对钢铁材质齿轮零件进行感应热处理，在这个过程中需要根据有关热处理资料推荐的形式进行频率的选择，如公式（1），随着社会的不断发展，当前有多数人认为中小模数的齿轮在同时进行淬火加热或全齿连续淬火加热时，应根据公式（2）更为合适。
式中：f为齿轮淬火的最佳频率，kHz；k为系数，钢铁齿轮一般取0.6～2.0；m为齿轮的模数，mm。
1.2 比功率的选择。在感应热处理过程中有一个非常重要的组成部分，同时也是感应加热淬火中一个重要的参数，那就是比功率，其大小对产品的淬火质量及硬化层深度有非常大的影响，一旦选择过程中存在误差将带去很严重的后果。GP200大功率感应热处理机床用来生产其他大表面积从动齿轮是比较理想的设备。
1.3 感应器的选择。产品在实际生产过程中如果不能确保感应器设计的合理性，那么产品的淬硬层深度及硬度分布都会受到一定的影响，而且还会增加生产工程中的能量消耗量，阻碍生产整体效率。通常选择感应器时应采用截面为矩形的方紫铜管最为合适。
2、淬火参数对粉末冶金齿轮件产品的质量影响
2.1 淬火方式与淬火液的选择
通常，铁基粉末冶金零件在生产过程中基本上是在淬火的同时加热，不会使用连续淬火，这是由于该零件的厚度比较大，采取同时加热淬火的方法不仅在操作上有一定的便捷度，操控起来十分方便，还能够实现自回火，有很大的优势。粉末冶金件淬火液一般不能直接选用自来水，因为水的冷却速率太快，导致齿裂的比例太大；而使用油淬污染较重，费用也较高。选用聚乙烯醇水溶液作为淬火液，冬季采用5.0%～6.0%质量分数的溶液，夏季采用2.5%～3.5%质量分数的溶液。
2.2 淬火参数的选择
在进行零件参数选择过程中需要实时掌握感应加热及冷却需要的时间，只有将时间控制在标准范围内才能够对加热温度合理的控制，时间过长或过短都会导致产品存在缺陷，易出现产品硬度不达标，出现较粗大马氏体组织，导致齿轮强度降低。根据比功率决定淬火时间，比功率大，淬火时间缩短；反之，比功率小就要延长淬火时间。
对生产所需设备的参数进行调节过程中，值得注意的问题是要将反馈首轮放置于中间位置处。之后再对样机电压进行调升，记住要从半压逐步上升随着阳极电压的升高，促进阳流与栅流的上升；此外，在反馈加大时，栅流上升变大，相对的阳流上升变小，区只不过阳极电流与栅极电流的比值是最重要的选择。
3、回火参数对粉末冶金齿轮件产品质量的影响
3.1 低温自回火
通常在加热淬火后需要很短的时间进行自回火，这一过程中自回火的温度肯定要高于炉中回火的温度，温差大概在100度左右。而机械自动上下料操纵自回火的温度需要控制在200-300度之间；如果采取手动操作，控制温度上就有一定的难度，一般情况是淬火冷却到100～150 oC时，将料取下来放置在一起，最后再统一放入电炉中进行再次回火。将同一批料中有低温自回火料与没有低温自回火料做强度试验，可以看出，有低温自回火料明显比没有低温自回火料的断齿力要高2.100 kN以上。经金相检测证明，有低温自回火料中的碳化物能更均匀地分布在马氏体条上。
3.2 电炉回火
一般处于正常状态下的粉末冶金齿轮零件的回火温度需要控制在170-180摄氏度之间，可是由于所使用的原料粉末存在差异，回火后的性能也存在不同，即便是同一个生产商在运用不同类型分模式，在生产条件完全相同的情况下，齿轮的性能也不完全相同。这主要是粉末中的一些极微量的强碳化物形成元素，在回火时阻碍碳的扩散，从而使马氏体分解速度减慢，使过饱和碳完全脱溶的温度提高所致，而提高回火温度是解决这一问题的最有效的方法。随着回火温度的提高，断齿力也随之提高；在200℃进行回火，即保证了齿轮的硬度与强度，外观也比较美观。断齿力随着回火时间的延长而提高，当应力释放完后再延长回火时间，强度不会继续提高。
4 结束语
总而言之，想要保证感应热处理能够在正常的状态下完成，且能够确保生产零件的质量，值得注意的问题有很多，具体总结为以下几点：（1）确保了所选择的淬火频率合理性，才能够保证铁基粉末冶金齿轮件的淬火效果理想；（2）铁基粉末冶金齿轮要保证感应热处理质量，必须选择合适的比功率。（3）淬火感应器的高度及与工件间的间隙要根据齿轮的模数与齿向、硬度分布图进行选择。（4）铁基粉末冶金齿轮高频淬火设备中的阳流与栅流之比选在4.5～5.5比较理想。（5）经感应热处理后的粉末冶金齿轮件采用低温自回火+电炉回火能保证产品的综合力学性能，其中电炉回火温度以200℃最佳。
火法冶金的原理篇8
1绪论
人类冶金早已有几个世纪的历史。目前，随着冶金技术的高速发展，其经历了电冶金、火法冶金以及湿法冶金等冶金工艺技术的发展。在近50多年以来，随着全球科技的进步，部分精细化的冶金技术逐渐崭露头角，例如等离子冶金、真空冶金以及生物冶金等等。在19世纪80年初，美国的Roman. H. Gordm应用真空技术对钢水铸件进行处理，成品舞气孔舞裂纹，在很大程度上提高钢水的质量及成品率，而且还获得专利，这也标志着真空技术真正用到冶金工业上。时至今日，真空冶金技术已经从应用钢铁处理到有色金属处理，从粗金属到高纯度金属等。与此同时，真空冶金技术还发展到真空熔炼、真空烧结、真空镀膜以及真空提取、真空热处理等等。
2真空冶金技术的特点
真空冶金技术具有如下几个特点，首先是对任何增容反应均有有利的影响。由于在真空下的气体压力很低，对任何增容反应均有有利影响。如：（1）还原剂将氧化物MO还原成MO凝聚态+RRO气态+M凝聚态，其中的金属氧化物会被还原为固态金属或者是液态金属。（2）能将气体G溶解成金属，进而放出气体G金属G（3）MO凝聚态+RM气态+RO气态，有关金属的氧化物被还原为气态的金属。等等。真空对此类过程均是有利的，不单加快金属反应的速度，同时也降低反应的温度。其次是有少气体参与反应。真空中由于气体比较稀薄,少有气体参与反应。在真空内熔化金属时，可以是气体不会溶解；在真空内，金属被加热到高温时不易被氧化。不管是固体金属或者液体金属，均不会被氧化。第三，没有污染。如果在冶炼过程中，需要高温，也就是大于真空室壁的材料实际的软化温度,那么加热系统需用电在炉内做好加热,所以真空系统无燃料燃烧导致的污染问题。例如收尘以及对环境的污染等。第四，气体的分子小。氧化物或者金属在真空中容易形成气体后，往往气体分子小且分散。在真空之中，多原子类分子容易分解为少原子的分子，所以所生成的气体分子十分小，粒径为10-10米。
3真空冶金技术的开发进程探讨
真空冶金技术是在低于0.1MPa的真空，或者是超过真空（10-5～ 1.3帕）之下展开的金属冶炼、提取以及精炼、加工等处理的一种冶金方法，其包括了条件下进行属的冶炼、提纯、精炼和加工处理等的冶金方法，包括真空熔炼、真空烧结、真空镀膜以及真空提取、真空热处理等等。真空冶金技术的开发，主要是建立于真空技术的基础之上，真空冶金技术的开发来源于公元前的386 ～ 324年。在1654年，德国的马德堡市，著名工程师O．V.Guerike1制成了第一台真空泵，且用其做成了闻名于世的“马德堡半球实验”，从此开启了真空冶金技术的应用时代。在1643年，E.Torricelli采用封闭的一端玻璃管，测出了大气压760 mm 的汞柱高。在1865年，Bessemer通过设想，把已炼好的钢放于真空中进行浇注，以消除裂纹以及气泡，可是由于技术及设备仍存在一定缺陷，导致无法满足要求。在1874年，H.Mcleode 制造出压缩真空计。在20世纪初，真空技术仍在萌芽的阶段。随着科技技术的高速发展，真空技术也得到不断的开发应用，特别是在部分工业生产中，真空技术已不断得到进一步的开发应用，逐渐扩张到冶金中，并且产生了真空冶金技术，这项技术得到开发是在真空的条件之下应用的，利于金属气化等，且氧气量少，在高温之下金属很少发生氧化；大气和真空环境隔开，能够有效控制相互物质之间的交流，对环境的污染比较少。此类特点能够弥补常压冶金存在的各种不足之处，提高了真空冶金技术的竞争力，而且得到快速发展。在1945 年后，因宇航、自动化以及原子等各种尖端科技的快速发展，对新工艺及新材料提出了更高的要求，使得真空焊接、真空冶炼、真空热处理以及真空脱气等技术也得到快速发展。于此同时出现了多种真空冶金方法以及设备，使得真空冶金发展成制备金属材料的主要手段。在1960年之后，真空冶金技术得到飞速发展，各种真空冶金设备不断革新，并拓宽了其的应用领域。
4.真空冶金技术的应用
4.1真空熔炼法
通常真空熔炼是基于真空下的进行高温熔炼之后的提纯金属。真空熔炼的方法具体有：（1）真空感应熔炼，也就是应用在真空中的中、高频感应炉来熔炼金属。多是用于熔炼高强度钢、超级高强度钢以及高温合金。(2)真空电弧熔炼，也就是在真空下经强电流和低电压来对熔化金属加热。电极一般是自损耗的，主要是用于钼、钨、钛以及钽等的熔炼。（3）电渣熔炼，也就是用于金属的重熔提纯以及熔铸异形的铸件。（4）电子束熔炼, 也称为电子轰击熔炼，也就是在高真空之下运用一个或者以上阴极电子枪通过发射高能的电子束，将熔物料轰击，以使电子动能快速转为热能，进而熔化炉料，且滴入冷水铜中，从而凝固成锭。电子书熔炼技术通常适用于熔炼的难度高而且要求要有超高纯度合金或者金属来完成，其是一种发展前景大的熔炼方法。
4.2真空蒸馏及真空精炼
真空蒸馏及真空精炼，主要以真空蒸发技术将杂质去除，从中提纯材料。具体方法有两种：（1）真空下蒸馏分离，在真空之下，以金属间的蒸汽压差别为依据，经挥发以及冷凝来分离或者提纯金属。在工业上，一半是运用电阻炉或者是感应炉展开蒸馏。（2）化学迁移的反应法，通过利用气体和金属间的物质反应来形成化合物，进而迁移到其它部位。在发生逆反应，从而生成纯金属和气体产物。
4.3真空热处理技术
真空热处理技术主要是在真空条件下，对金属进行加热处理的一种方法，可以使金属的组织结构发生转变，进而改善其的物理性能以及化学性能。通常真空热处理有真空淬火、真空化学处理以及真空退火几类。其中真空淬火是基于真空之下进行加热，进而在多种冷却介质之中进行冷却。二真空退火多用于难熔的金属及合金等。真空化学热处理通常是用于真空渗碳、真空渗铬、真空离子渗碳等。
4.4真空镀膜技术
真空镀膜是基于真空之下，通过以金属蒸气或者是溅射，让金属离子或者金属原子凝结到其他的材料上，形成所需的覆盖层以及金属膜。通常冶金工业是用于真空镀铝或或者是真空镀锡、真空镀镉、不锈钢等。
总的来说，真空冶金技术的应用领域十分广，最主要的是在工业领域，主要是因大多数的工业以及高新技术的快速发展，对各种材料及工艺提出很高的要求。而要生产高质量的材料及工艺，必须是要借助真空的。把真空技术运用到冶金工艺上，可以拓宽真空冶金技术的应用领域。在1950年后，真空技术有了质的发展，在1960年以后，真空冶金技术更是有了跨时代的发展，除了上述提及的几种真空冶金技术，还有其它的冶金技术工艺，例如真空脱气、真空烧结以及真空还原等等。如下是真空冶金技术的主要应用领域详表。
5.真空冶金的发展趋向
5.1真空冶金与特种熔炼技术的发展趋向
对于传统冶金，若其的某些过程适合采用真空冶金技术，可利用真空冶金技术进行代替。其次，研制新型的真空冶金设备装置。第三，对于部分物料，研究新型的真空冶金设备、方法以及流程等。第四，在新型的材料中，利用真空冶金加以研制。第五，在存有熔渣的条件下，积极开发真空熔炼技术。第六，不断拓宽新型特种熔炼技术的发展领域，或者不断扩大相同特种熔炼技术的使用范围。第七，利用数值模拟以及计算机，以加强控制特种冶炼的过程及质量。第八，生产纯高温的特种钢或者合金。
5.2各种新型的真空冶金技术
（1）冷坩埚的熔炼方法。冷坩埚的熔炼，亦称感应壳的熔炼，是由感应渣的熔炼与悬浮的熔炼演变而成。研究这一方法的目的，是为了在无污染的条件下进行活泼金属与难熔金属的熔炼。具有冷坩埚真空感应的熔炼炉，主要由真空的熔炼炉、电磁感应、加热电源以及电控系统等组成。不论是高频电源，还是中频电源，均可根据炉料的重量，合理确定其的频率。炉料的重量与其的频率存在直接关系，炉料的重量越少，频率就越高。而熔炼炉的坩埚，通常采用紫铜等金属材料制造而成。对于规模较大的熔炼炉，其的壳体通常采用金属材料加以研制，而小型的熔炼炉，则使用非金属的壳体。熔炼炉的金属壳体具有底注式与翻转浇注式等两种结构。由于冷坩埚的熔炼特点具有一定的特殊性，能有效防止耐火材料的损坏及污染。在大功率熔炼的搅拌下，能有效促进成分的均匀，尤其是促进密度差大成分的均匀。利用这种技术进行重熔，不仅能有效控制整个熔体的温度，而且不会出现局部的过热现象。在当代生产工艺中，唯有在水冷结晶的容器中进行重熔，才能具有高纯度及良好凝固组织的双重功效。目前，这种技术多用于金属与钛和金化合物的熔炼。
（2）真空电弧的双电极重熔，作为一种轴细晶锭的方法，产生于20世纪70年代的后期，是相对于真空熔炼工艺的一种新方法。另外，可用其进行替换VAR或者加工难度大的高温合金等冶金工艺，但这种方法存在严重的微观及宏观偏析等缺点，对此，在真空电弧的双电极重熔过程中，应加强研究元素与凝固特点的偏析行为。
（3）在当代电子束的连续熔炼中，将熔化及精炼和后尾的凝固分离，不仅有效避免熔融金属中不溶组分流的入铸，而且有充足的时间进行挥发反应，并将剩余的残存物及杂质元素完全蒸发。据相关文献报道，合金中氮与氧的含量明显减少。非金属的夹杂物，能在水冷分液器的作用下去除，或者在电子束的激烈热量下进行分解，因此，相对于其它方法熔炼而成的合金而言，其材料的纯净度较好。电子束的渣膜熔炼，是在冷床金属液面上产生相应比例的渣膜。其中，渣膜部分，有助于降低其的挥发损失，能彻底清除杂质。而非渣膜的部分，则有助于金属液的脱气，
（4）喷雾成型法具有晶粒细、偏析少的特点,不仅能直接合成不同种形状的材料,而且能制备一定的复合材料。
（5）高压条件下的电渣重熔方法主要有：钢包电渣的精炼、电渣热的封顶、电渣的浇注、电渣的堆焊、连续电渣的渣洗、电渣表面的镀膜以及电渣熔铸的新突破等。总而言之，在上述新熔炼的工艺中，电子束冷室的精炼方法，是最有发展潜力的精炼工艺，而电子束的重熔是相对于真空自耗重熔的较好重熔工艺。
6.结束语
近年来，随着科技技术的不断进步，不仅要求材料具有更高的性能,而且也要求更高的冶炼水平,对此，各种新型的真空冶金方法不断涌现。从液态金属的纯度提高以及铸锭结晶的改善等两方面着手，合理选择真空冶金的工艺设备，依据所生产合金的化学成分、产品种类及用途等，选取最优的冶炼工艺方案。要想获取高纯度的金属材料，必须在使用以往真空冶金方法的基础上，运用以上提到的辅助工艺对策。唯有如此，才能加以运用真空冶金技术，以提供令人满意的服务。
参考文献
[1] 李秋霞,夏利梅,李琮,荆碧,王宇飞.真空法由磷矿石一步制备红磷[A].真空技术与表面工程――第九届真空冶金与表面工程学术会议论文集[C]. 2009
[2] 徐宝强,杨斌,何剑萍,森维,戴永年,刘大春.二氧化钛真空碳热还原实验研究(英文)[A]. 真空技术与表面工程――第九届真空冶金与表面工程学术会议论文集[C].2009
火法冶金的原理篇9
近些年来，冶金行业的技术水平在不断的提高，在冶金炉窑的建设过程中，材料应用最多的就是耐火喷涂料，该材料有着很多的优点，可是在施工过程中也存在着一些不利因素，比如：操作比较复杂，回弹率比较高，致密性不好等。因此，在喷涂料的施工过程中怎样才能解决以上的一些问题，已经成为了冶金行业长期以来的技术难题。不过，随着冶金行业的相关技术人员对施工的实践以及施工技术的不断总结和提炼，目前使用了以新型材料建造的喷枪头，在对不同的受喷面进行喷射时就选择不同长度和直径的喷枪，同时还总结了一系列独创的喷涂施工的使用方法，目前已经成功的在多项工程中使用，并且还取得了非常好的社会效益和经济效益。
1 喷涂技术和原理
该喷涂技术的主要原理是在炉窑施工之前按照不同的配方，用手抓料放在带锚固钉的方钢板上，简单的判断出粘结的结果，依据实验的结果确定下来添加剂在混合料中的比例。同时在实际施工过程中，每个班组通过绕弹簧的方法向前方逐步推进并喷涂，该方法的使用范围在0.5米左右，一直到喷涂层到达标准的厚度为止，中间不能间断，同时一定要控制好喷枪以及被喷涂工件面之间的距离，一般是1米左右，要对喷涂层的厚度做出准确控制，从而提高喷涂层的致密性以及粘合力，还可以把喷涂料的回弹率降低，缩小修型导致的材料损耗。
在喷涂机具的选用方面，喷枪头要制造成可以调换的，材料一定要选择耐磨性能更好、内壁更加光滑并且弹性好的热塑弹性橡胶材质。当进行大面积的喷涂并且空间允许的情况下最好选用内径为35毫米，长度大概是600毫米的枪头，这样的枪头，相比那些常规尺寸的枪头，能够让喷涂料搅拌的更加均匀，从而提高枪头的稳定性，确保安全，具体的如图1所示。在对小面积进行喷涂施工时最好选择内径50毫米，长度大概是300毫米的枪头，这样的喷涂料发散性比较强，不会起堆，可以让喷涂料更加均匀的喷开，具体的请见图2。
图1 大面积喷涂作业示意图
图2 小面积及管道喷涂作业示意图
另外，热塑弹性橡胶材料的材质耐磨性很好，与普通钢制以及普通橡胶材质的枪头相比，寿命一般要延长20%左右，钢制枪头因为相对比较重，在开关机时，枪头会出现比较大的冲击力，在操作过程中施工人员的安全没有办法得到保证。而橡胶材质的枪头耐磨性也没有办法与热塑弹性橡胶材料的相比，还很容易引起堵管。因此从安全方面以及施工质量方面来看上，热塑弹性橡胶材料材质的枪头是最佳的选择。
2 喷涂工艺的流程和施工的要点
2.1 喷涂工艺的流程
具体的工艺流程如图3所示。
图3
2.2 喷涂工艺施工的要点
喷涂施工对喷涂料的质量以及回弹率有着非常大的影响，施工方法按照加水的顺序以及用水量的不同可分成半干法、湿法以及干法三种。湿法是先把喷涂料搅拌成混凝土泥浆之后再开始喷涂施工；半干法是先把喷涂料加入一些少量的水进行润湿，等发送到喷嘴处的时候再加入剩下的水，干法的用水量都在喷嘴处进行加入，相比较半干法的施工回弹率相对较低，同时也是最经常用的施工方法。
3 利益分析
为了能够确保施工质量，节约工期时间，降低喷涂料的回弹损耗率，降低修型的损耗，增强安全性，减少施工成本，提高企业效益以及社会效益，就一定要使用内壁比较光滑、耐磨性高、可进行调试的热塑弹性橡胶材质喷枪头，同时选择直径不同以及长度不同的喷枪头对不同受喷面进行喷射，再采用绕弹簧式一次性喷涂到标准厚度的施工方法，并对喷枪头以及受喷面垂直距离进行科学的控制。
4 结束语
综上所述，目前在冶金炉窑的建设过程中，对耐火喷涂料的使用越来越多，因为它在使用的过程中速度比较快，无缝隙、不需要支模、工序非常简单、效率也相对较高，因此，在冶金炉窑的建设以及检修过程中，能够很大程度上缩短炉窑的建设以及检修的时间，从而使维修的成本降低、进一步扩大经济效益。
参考文献
火法冶金的原理篇10
通过与冶金矿业企业合作，建立“校企合作专业教学指导委员会制度、教师到厂（矿）挂职锻炼和顶岗实习制度、企业人员到学校兼课制度、学生顶岗实习校企共同管理制度”等一系列制度，加大冶金行业企业参与我校人才培养和教学改革各项工作的力度，形成校企深度融合的高职办学机制。
针对冶金行业属高危行业以及生产流程各岗位操作关联度高、企业承担的生产风险和安全风险大等制约学生顶岗实习的实际问题，依托云南冶金矿业职业教育集团的协商机制，通过为企业按需培养输送高技能人才、承担企业员工职业培训和技能鉴定、承担企业科技研发、参与企业技术创新等形式赢得企业对学校办学尤其是对学生顶岗的支持，破解学生到冶金工矿企业顶岗实习中的一系列难题，确保毕业生100%顶岗实习半年以上。
针对冶金矿业企业招聘人才难、留住人才难、高职院校学生顶岗实习难、家庭经济困难学生上学难、贷款难和就业难等一系列难题，我校探索了“校、企、学生三方两款协议，学生入学后随时可以签约，签约即免（退）全部学费，企业进行学费事后补偿”的覆盖招生、培养和就业全过程的“定向培养、定向就业”的“双定生”高技能人才培养模式，受到了贫困家庭考生和冶金工矿企业的一致好评。
二、建实训基地，尽力体现做学教一体
高职学生专业技能的培养，离不开实践的平台。冶金技术专业相比较其他的专业，在实践教学方面又更具有其特殊性，即学生在生产现场的实践活动受到环境、安全、生产组织多方面因素的限制。针对这一特点，在课程的学习情境设计中，充分考虑学生学习和职业成长的规律，围绕岗位的知识和能力要求，结合各个冶金单元过程的特点，选择合适的学习载体，设计适当的学习任务。运用虚拟、仿真等手段开发了氧化铝生产工艺仿真、铝电解生产工艺仿真等理实一体的教学项目，应用信息手段把冶金工厂搬到了学校，使学生在校内即可完成大部分原来需要到生产现场才能进行的实践教学任务，同时节约了经费，保证了学生的安全和教学任务的完成。虚拟仿真技术还有着现场实践不可比拟的优势，如事故的设置和处置训练，这是培养学生职业技能的一种快速、高效的途径。
已经完成了《氧化铝生产工艺仿真实训》《金属铝电解虚拟仿真实训》等仿真实训项目的开发，应用于专业课程的教学、职业技能鉴定等工作，项目的开发和应用也获得了行业内外专家的一致肯定。
当然，虚拟仿真的手段还是不能完全替代真实的生产环境。因此，到生产现场去实训也是必不可少的一个重要环节。冶金技术专业与云南铜业集团等国有大中型冶金企业签订了校企合作协议，作为专业的生产性实训基地，满足学生顶岗实习的要求，其中云南锡业集团公司实训基地、昆明冶专冶金材料实训基地、昆明冶专云南铝业股份有限公司是实训基地分别于2008、2011、2012年年被云南省教育厅确定为省级示范性校（内）外实训基地。
三、营造现场氛围，尽力设计情境化教学
通过构建培养职业素质的课程体系，改革教学方法，营造实训教学环境和校园文化，尽力设计情景化教学并组织实施。通过虚拟仿真或真实职业环境的校内实训基地和稳定的校外实训基地建设，营造岗位化的教学环境。校内实训基地充分利用虚拟仿真和真实设备营造现场氛围。实训中，教师从知识准备、操作规程、工作态度等对学生进行训练，使学生能够以较快速度掌握相关岗位技术应用能力，培养学生纪律观念、敬业精神、安全责任意识和生产质量意识。校外实训基地主要完成学生的认识实习、生产实习、顶岗实习，通过在真实的职业环境中生活学习，接受企业统一管理，接受企业文化的熏陶，实现学生与企业的“零距离接触”，促进学生职业技能、职业素质的发展。
“火法冶金、湿法冶金”两个领域体现了有色金属冶金生产的特色，涵盖了有色金属冶金生产过程的备料、焙烧、熔炼、精炼、浸出、净化、沉积等典型生产单元，是有色金属冶金生产的根本方法，是冶金技术专业教学的核心内容。
以双领域为特色构建的冶金技术专业课程体系，通过对有色冶金的生产过程的各个岗位所从事的工作任务进行分析、归纳，确定出40多项典型工作任务，再以此为基础划分行动领域，将原有传统的冶金专业学科体系的课程按照冶金生产工艺过程进行重新的整合，转换为火法冶金——备料与焙烧技术、熔炼技术、火法精炼技术，湿法冶金——浸出技术、净化技术、电解技术和金属熔盐电解、氧化铝制取等学习领域，通过对各个学习领域的学习情境的设计，形成了各门专业课程的课程标准。在制定好课程标准的基础上，进一步开展工学结合特色教材的编写，精品课程的建设等多方面的工作，全面构建了冶金技术专业“双领域”的课程体系。
通过实践检验，以上冶金高级能人才培养模式简称为“四双”人才培养模式，招生就业双定生，火法湿法双领域，理论实践双平台，学历技能双证书的“四双”人才培养模式，引领着冶金技术专业及专业群的专业建设、课程建设、师资队伍建设、实验实训条件建设等各个方面，为冶金行业输送了大批高技能人才。
火法冶金的原理篇11
冶金外墙装饰施工技术在冶金工程中的应用能够极大提升冶金外观的美观程度，同时也能够为冶金外墙质量提升奠定基础，在增强冶金稳定性的同时也能大大提高冶金的审美性。由于冶金外墙装饰施工技术在我国建设施工中的应用并不是十分成熟，其中还存在很多不足之处，这些问题对冶金外墙装饰行业在我国的发展具有极大的阻碍作用，只有对这些问题进行合理分析并找出有效的措施才能为该行业水平的提高提供有力保障，进而推动我国冶金行业发展。
1冶金外墙装饰施工过程中常见的问题分析
1.1冶金幕墙的质量问题。首先，外墙装饰中冶金幕墙的材料不规范。冶金幕墙铝型材立柱及横梁壁厚达不到规范要求，同时，有些材料的不符合防腐的要求。立柱与主体的连接件选用普通碳素钢已严重锈蚀，影响节点连接的安全性和牢固性；其次，冶金幕墙构件制作质量不合格。铝合金型材的切割精度较差，相邻构件装配间隙过大。玻璃切割后，边缘未做倒棱倒角处理，造成边角应力集中，玻璃碎裂。再次，冶金幕墙施工现场安装质量问题。多数工程投有做预埋件或位置不正确，采用膨胀螺栓而未做拉拔试验。有的工程冶金幕墙立柱上、下两点固定，无伸缩变形余地，造成立柱受压。有的工程防火措施达不到使用要求，有火灾安全隐患，防火层只做一半，防火材料直接与玻璃接触。避雷系统不完善，连接不合理，按照要求冶金幕墙防冒应自成体系，立柱与立柱、立柱与横梁、立柱与连接件间应采用跨接连接方式。
1.2在施工中使用涂料的技术问题。冶金外墙涂料随着我国科学技术的不断提高，其成本不断降低，性能不断的提高。但是在工程建设的过程中，施工人员的技术没有更新，按照以往的技术对新的外墙涂料进行处理，这样导致涂料不能充分的发挥其作用，同样造成涂料在颜色、光泽上出现很大的偏差。首先，施工人员在施工过程中没有按照科学的配置方法对腻子进行配置，以至于腻子的耐水性和强度严重的不达标，在使用后，腻子与墙体的粘度不够造成脱落，还有就是施工人员对腻子的使用厚度掌握不到位，腻子过后或过薄。如果腻子批割的很厚，而且没有经过长时间的晾晒，就刷上油漆，这样就把腻子成分中的白水泥的碱性封在底层，在雨水进入后，将碱性传给了油漆，导致油漆的变色，导致墙体表层涂料的花脸。其次，由于墙体是外露的，很容易受到自然因素的影响。在长时间的风吹日晒后，墙体表层的涂料会受到严重的影响，造成褪色、变色，使墙体表面失去光泽，严重影响了冶金外墙的装饰效果。
2优化冶金外墙装饰施工的对策
2.1强化冶金幕墙施工的质量
材料是工程施工的基础，若想提高冶金工程施工的质量首先需要从材料方面入手，只有确保冶金幕墙施工材料的质量才能促进冶金幕墙最终施工效果增强。对于施工材料的控制相关工作人员需要从多个环节入手，从采购环节、到材料进场再到投入施工前的复检环节，每一个步骤都需要对材料质量进行反复核验，这样确保材料质量达标以及冶金材料在施工时的绝对安全
2.1.1为提高冶金幕墙在施工过程中的安全系数，在施工中所使用的施工原料一定要与国建相关材料质量标准向匹配。在采购原料的过程中负责采购的工作人员在选择选购材料时一定要要求商家出具相关的质量检验合格证明，并对其质量证明材料进行严格的审核，确保材料质量合格后才能选择购买。另外，在材料进场之后材料检验人员也要每一批材料的质量进行严格检验，在正式投入施工使用之前还要对这些材料进行复查，将不合格的材料剔除出去，这样才能使冶金幕墙的施工寿命及稳定性得到保证。
2.1.2在冶金幕墙施工正式开展之前要核查冶金工程图纸，同时还要对已经建设完成的工程进行检测，并按照检测数据对幕墙施工中的一些设计细节及方案进行调节，在得到工程监理认可并同意施工后再能进行冶金外墙装饰材料的拼接操作。另外，还要确保已经施工完成的主体结构完全满足冶金幕墙的施工条件之后工程才能进入幕墙施工环节。
2.1.3冶金幕墙施工环节共由四个步骤组成，这四个步骤分别包括冶金板材加工、幕墙节点横梁装配、装置立柱和冶金板安置，这四项操作步骤每一步都具有各自的操作规范，在整个施工过程中施工人员及工程管理人员应该在严格按照相关规范进行施工的同时对施工过程进行严格监督，及时发现施工过程中不符合设计及施工标准的部分，并对其进行修正，每一个步骤都要确保完全合格后才能执行下一个步骤的施工操作。
2.2严格控制表层涂料的质量
表层涂料是幕墙施工过程中非常重要的一种材料，能够大大提高外墙的美观性，但是为保证工程使用安全及施工质量，施工单位应该对材料的质量进行严格控制。在进行涂料选择时要对涂料的性能及质量进行严格的考量和审核，防止在外墙施工中使用不合格材料的问题发生。另外，在外墙施工过程中，操作人员一定要保持谨慎的态度，熟练施工技术，增强工程外墙面的强度，提高外墙与涂料表层的粘合程度，延长表层涂料的有效期间。
2.3严格的控制施工时的程序
在建设的过程中，需要用到很多的材料，每个材料都有自身适用的规则，只有正确合理的遵守这些材料的规则才能在使用中使其发挥最好的效果。施工单位不能因为干时间或其他原因打乱材料的规则及施工人员对工程建设的顺序。在建设的过程中还要根据天气情况进行施工。冬天是胶体粘度最小的时期，尽量避免在天冷的时候开工建设，避免使用添加剂来争强材料的粘度，下雨天气不易施工，因为雨水对材料有着强烈的破坏性。结束语总而言之，冶金外墙施工是工程中非常重要的一个组成环节，其施工质量会对整个工程的施工质量及工程效率具有关键性影响。冶金外墙装饰施工技术作为一种主要的冶金外墙施工技术，其施工过程中的工程管理水平会对工程的整体施工质量造成影响；因此，为确保工程施工质量，制定科学的施工方案并执行严格的工程管理工作有利于弥补冶金外墙装饰施工领域内的不足，促进其施工水平提升，从而推动冶金外墙装饰行业技术水平增强，为我国冶金行业平稳健康发展创造前提。
参考文献
火法冶金的原理篇12
2资源情况
我国有色金属矿产资源特点一是有色矿产资源总量很大，但人均占有资源量却很低；二是贫矿较多，富矿少，开发利用难度大；三是共生伴生矿床多，单一矿床少；四是分布范围广，区域不均衡。
2.1主要有色重金属的生产及消费表2为2005年以来主要有色重金属的生产及消费情况。可以看出，主要有色重金属的产量和消费量基本逐年增加，其中铜、锌、镍的消费量大于产量，对进口产品的依赖程度很大。
2.2主要有色金属资源问题及建议在铜资源方面，未来中国的铜冶炼产能仍将保持快速扩张趋势，对进口原料依赖程度将继续加大，在加大国内找矿力度及国际合作项目的同时，各企业应更加重视废铜资源的回收再利用工作，走绿色经济发展的道路[1-2]。铅锌资源的主要问题包括资源禀赋欠佳、定价话语权缺乏、冶炼原料供应不足，应进一步加大找矿力度，淘汰落后产能和生产工艺，促进企业重组，防止产能过分扩张，保护国内铅锌资源。与此同时，不断开发新技术，加快再生铅锌产业的发展[3-4]。我国镍资源非常缺乏，对国外原料的依赖程度非常高，镍原料价格的波动或供给发生短缺时，经常会对产业造成严重冲击，因此，确保镍原料长期而稳定供应是镍产业发展的重要课题[5]。国锡资源的主要问题在于缺口逐渐拉大、冶炼技术水平较低、存在私挖滥采现象，建议加强政府层面的监管，保护锡资源；不断开发锡冶炼新技术，增加产品的附加值；促进企业之间的兼并重组，形成大型的生产公司或企业集团，增加市场的竞争力和话语权。我国锑资源的主要问题在于过量和非法开采造成资源浪费、环境污染问题严重、流通和出口秩序混乱，走私严重。建议加强地质勘查工作，鼓励商业性勘查；继续实行保护性开采，规范生产经营秩序；依靠科技进步，调整和优化产品结构；加大企业整合力度，提高集中度；规范出口渠道，整顿出口秩序[6]。
3技术发展现状
我国有色重金属冶金产业经过多年的发展，工艺和装备水平得到显著提高，表3为2005年以来主要有色重金属的冶炼综合能耗。从表中可以看出，铜、锌、锡冶炼综合能耗逐年下降，铅冶炼能耗2007年指标略高于2006年指标，但总体呈下降趋势，镍和锑冶炼能耗虽然整体呈下降的趋势，但下降幅度不大。
3.1铜冶炼铜主要采用火法的方法冶炼，包括闪速熔炼和熔池熔炼。闪速熔炼可分为奥托昆普闪速炉和因科闪速炉。熔池熔炼按包括诺兰达法、奥斯麦特/艾萨法、白银法、水口山炼铜法、瓦纽柯夫熔炼法、特尼恩特熔炼法、三菱熔炼法、卡尔多炉熔炼法、旋涡顶吹熔炼法等。闪速熔炼的主要优势在于产能大、节能环保效果好、自动化控制水平高、炉体寿命长，而熔池熔炼的优势在于对产能限制小及对原料要求较低。
3.2铅冶炼铅几乎全部采用火法方式生产。目前的熔炼工艺包括烧结焙烧—鼓风炉还原、氧气底吹熔炼—鼓风炉还原(SKS法)、奥斯麦特/艾萨法、卡尔多法、QSL法、基夫赛特法等。烧结焙烧—鼓风炉还原是传统的炼铅方法，优点在于工艺稳定，技术成熟，对原料适应性强，但烟气SO2浓度低、难于制酸，热量利用率低，劳动条件差。QSL法改善了卫生条件，简化了操作，但其烟尘率和渣含铅较高。SKS法主要优点在于工艺简单，缺点在于氧枪和炉寿周期短、规模受限、流程长、炉体难以密闭存在低空污染。奥斯麦特/艾萨法主要优点是设备简单、投资相对较低、原料适应性强，缺点是氧化和还原需在不同的炉子内完成，且氧枪寿命短，需要定期更换。Kaldo法使熔炼、还原和精炼在同一炉内完成，炉体结构紧凑，环保效果好，但该法的阶段性作业，不利于SO2的回收利用[7]。Kivcet法的优点是工艺过程连续稳定、设备寿命长、原料适应性强、环保效果好，缺点是电热还原区相对静止，影响传质传热速度、电耗较高，且炉型相对复杂，一次投资较高。
3.3锌冶炼锌的冶炼方法主要为湿法，包括浸出、净化和电积三个工序。1)浸出。浸出方式包括氧压浸出和富氧常压浸出，二者都可以直接处理硫化锌精矿，不需要焙烧脱硫制酸工序，没有大气污染。只是氧压浸出在硫的熔点以上进行，压力较高，反应速度快，但对反应器制作要求高，控制难度大。而常压富氧浸出反应器在常压下工作，温度相对低，设备安全可靠性上有很大优点，但同时由于反应速度慢，同样处理量下设备要庞大的多[8]。2)净化。净化方法主要有锌粉—锑盐法，锌粉-黄药法、锌粉—砷盐法、锌粉—β萘酚法等。流程一般有一段、二段、三段和四段之分，视溶液杂质含量而定。作业方式有间断作业和连续作业。连续作业的优点是生产率高，易于实现自动化，但操作控制要求较高。3)电积。目前电积仍以传统工艺为主，新的电积工艺包括联合电解法和气体扩散阳极电积法，但并未得到大规模应用。
3.4镍冶炼镍主要采用火法的方式生产，可分为鼓风炉、矿热电炉、反射炉、闪速炉、转炉及奥斯麦特炉。鼓风炉熔炼是最早的炼镍方法之一，现已逐步淘汰[9]。矿热电炉的优点在于可以有效控制温度、烟气量小、金属回收率高，但电耗大，生产成本往往较高。反射炉结构简单、对原料和燃料的适应性较强、生产中耗水少、作业率高、适合大规模生产，缺点是燃料消耗量大、热效率低、烟气中SO2浓度低、占地面积大、消耗大量耐火材料等。闪速炉的优点在于生产能力大、烟气量相对小、可减少环境污染、综合能耗低、容易实现自动化，但相对烟尘率较大，物料准备要求较高。转炉具有热效率高、炉体体积小，拆卸容易，更换方便等优点，但具有间歇作业，操作频繁，烟气量和烟气成分呈周期变化等缺点。奥斯麦特炉则采用浸没喷枪技术，烟气量小，投资较低，炉体密闭具有环保优势，缺点是喷枪需要经常更换，单台设备的生产能力有限。
3.5锡冶炼锡主要采用火法的方法生产，包括反射炉、电炉及奥斯麦特炉。反射炉熔炼是传统的炼锡方法，对原料、燃料的适应性强，操作简便，但其生产效率低、热效率低、燃料消耗大、劳动强度大，有被强化熔炼方法取代的趋势。电炉熔炼具有炉床能力高、直收率高、热效率高、渣含锡低等优点，但需要电能丰富的地区采用。奥斯麦特技术是目前世界上最先进的锡强化熔炼技术，具有熔炼效率高、物料适应性强、热利用率高、环保效果好、自动化程度高、占地面积小、投资等优势，是取代反射炉等传统炼锡设备较理想的技术设备。
3.6锑冶炼锑主要采用火法的方法生产，可分为单一硫化矿、氧化矿的处理和复杂锑铅矿的处理。1)单一硫化矿、氧化矿的处理。主要的处理方法包括挥发焙烧(熔炼)———还原熔炼。还原熔炼主要在反射炉内进行，挥发焙烧设备包括回转窑、沸腾炉、烧结机、转窑、鼓风炉、旋涡炉等。目前挥发设备主要采用的是鼓风炉，优点是对原料适应性强、可处理硫化矿和氧化矿、挥发率高、回收率高、锑氧品位高、生产能力大、劳动条件好、SO2可以制酸、污染小。2)复杂锑铅矿的处理。目前应用于生产的冶炼工艺为火法沸腾炉焙烧脱硫—反射炉还原熔炼—两次吹炼再还原熔炼[10]。存在的主要问题包括返料多、流程长、锑铅分离困难。由于生产流程返料多，锑铅的回收率很低，导致加工费高，企业仅有薄利。低浓度SO2和氧化砷烟气直接排放污染环境。综合回收差，银的回收率仅60%。传统工艺问题较多，需要开发新的工艺来替代。
4产业技术路线图及重点研究方向
4.1技术路线图内容包括工艺研究、核心装备研究及工程示范应用。研究成果首先应用于联盟内部成员单位，并积极向外推广，从而形成对整个产业的带动和辐射效果，促进技术的不断进步。
4.2重点研究方向通过对行业内典型企业、高校和科研院所的调研，在未来几年重有色行业重点技术需求、研究开发方向。
火法冶金的原理篇13
1、不定型耐火材料的发展过程及现状
自从美国在二战时期将耐火浇注料和耐火可塑料当作高温窑炉的内衬后，世界上很多在当时工业比较发达的国家就已经开始研究耐火材料。1955年日本率先开始研究不定型耐火材料，到了1960年美国、日本和德国都已经在不定型耐火材料方面取得了一定的成就，而到了1975年不定型耐火材料已经在发达国家已经实现了品种的犀利话，其质量已经稳步的提升，到了80年代不定型耐火材料已经成为了较为主要的耐火材料选择其在发达工业公家的耐火材料比例已经达到了30%，这使得定形耐火材料的产量已经有了明显下降，到了90年代不定型耐火材料与定形耐火材料的比例已经几乎持平。如今在国外，美国、日本和西欧等工业发达国家的不定型比率已超过50%，可以预见，不定型耐火材料将逐步成为冶金工业中的主导耐火材料。现今，世界各国都在为研究出新一代的不定型耐火材料而努力着，极大推动了冶金工业的发展。
2、不定型耐火材料在冶金业应用的优势
不定型耐火材料由一定级配的骨料、粉料、结合剂和外加剂组成不定形状的不经烧成可供直接使用的耐火材料，耐火度不低于1500摄氏度。不定型耐火材料的优势主要体现在以下几个方面，下面我们来对其进行具体地分析。
2.1 不定性耐火材料的耐火度较高
在冶金业当中高温窑炉是普遍存在的，而对于高温窑炉而言其内衬的选择是十分重要的，其内衬的选择必须突出较高的耐火性，这种耐火性的选择必须是有着较为严格要求的，不定型耐火材料的耐火度可以达到1500度以上，这样的的高耐性能使得不定型材料满足了很多特殊类型的需要高温的冶金也需求。
2.2 节约能源
不定型耐火材料与定型耐火材料即较为常见的耐火砖相比，不定型耐火材料是不需要烧成程序的，我们都知道耐火材料的烧成程序是一道极为浪费能源的程序，而不定型耐火材料却较好节省了由于烧成程序造成的不必要的能源浪费。其与传统的耐火砖相比同样的其节省的能源大约在十五倍到二十倍左右，这个数值也许在短期内看不出态度的变化但是从长期而言其所能节省的能源则是一个极为客观的数字。
2.3 提高冶金效率
由于不定型耐火材料其本身是不需要烧成程序的这除了节省能源之外对于时间的节省也是显而易见的，节省时间对于冶金业而言就意味着生产效率的提升，据相关统计使用不定型耐火材料要比耐火砖提高3到5倍的生产率。
2.4 便于运输且整体性好
与传统的新型耐火材料相比，不定型耐火材料其所占的空间是较小的，因此其更加易于进行运输，不仅如此由于不定型耐火材料可以可以达到任意造型的效果，其在进行造型时是整体的，也就是说利用耐火材料作为炉衬则可以使得其炉衬成为一个整体。这可以使得高温炉窑的使用寿命比原本使用耐火砖提高30%到150%，并且由于其整体性的原因高温炉窑的封闭性也要比可定性耐火材料好很多，从而在整体上降低能源的消耗。
3、不定型耐火材料的应用
3.1 不定型耐火材料在高炉上的应用
高炉在冶金业当中的炼铁工作是较为重要的一个设备，高炉是炼铁的一种重要设备，小型高炉曾采用高铝水泥和磷酸高铝质耐火材料浇注料预制块吊装砌筑 ，现在普遍采用树脂结合剂铝碳不烧砖砌筑。我们目前在高炉内衬中使用的不定型耐火材料主要有捣打料、喷涂料、浇注料和泥浆以及填料。这些不同的不定型耐火材料其作用也是不同的，例如耐火泥浆的作用是对于原有的耐火砖进行砖缝的填充，从而使得砖可以被黏合为一个整体从而较少其透气性，加强封闭性在最大程度上减少其耗能。恼火你讲是一种呈散状的耐火材料因此其铸炉性能是相当卓越的，并且本身还具有着一定的流动性，除此之外耐火泥浆本身就具有极高的可塑性和保水性，这些性能对于高炉而言都是极为重要的，其良好的高温性能可以使得高炉在高温的情况下其出现气孔的几率会大大降低。目前我们较为常用的部地形耐火材料为Sic系列的浇注料，这种浇注料比之日本、德国的浇注料而言是相对较为落后的，但是却也比定型耐火材料耗上许多，并且在法国已经有人开始进行自流浇注料的研究，这样可以在最大程度上提高铁钩工作衬的使用寿命。
3.2 不定型耐火材料在钢包上的应用
钢包的耐火材料在曾经一度是以定形耐火材料为主的，但是由于定形耐火材料的诸多弊端，使得其逐渐被淘汰，如今钢包所使用的耐火材料也逐渐被不定型耐火材料所替代，钢材在制作过程中出钢温度是十分高的，并且为了提升钢材的质量钢液的温度也是在不断提升的，并且其在钢包中的时间也在延长，这都使得炼钢业不得不选择具有更好耐热性能的不定型耐火材料。在使用了不定型耐火材料之后，其可以大大节省人力的成本并且能够在一定程度上实现工程的自动化施工从而在根本上提高工厂的经济利益，当刚报的侧墙选用不定型耐火材料后，其进行维修时大概可以提高接近40%的效率。钢包内衬全苏不定形时，省力效果则为70%。由于Al2O3-尖晶石浇注料有抗蚀性好，结构剥落小，使用寿命长及课改善钢的质量等优点，使它成为当前钢包用耐火材料的主角，但它的使用受到温度和钢水停留时间的限制，日本Kawasaki公司研发的Al2O3-MgO浇注料，其材料强度和抗渗透性有了提高，寿命也比Al2O3-尖晶石浇注料提高了20%。目前，在钢包上试用镁质耐火材料和铝镁碳质耐火浇注料，也初见成效。
3.3 不定型耐火材料在加热炉上的应用
加热炉在冶金业当中属于绝对的高温炉其炉内最高的温度可以达到1400摄氏度，这样的高温使用可定型材料所需要的成本是非常高昂的并且其最终的效果也是差强人意的，因此目前加热炉大量地使用了不定型耐火材料，不定型耐火材料的最高承受温度可以达到1500摄氏度这可以满足加热炉的需求。
结束语：耐火材料在冶金业当中是被普遍应用的，其中不定型耐火材料无论从经济利益上还是从能源环保方面都是具有绝对优势的，并且目前不定型耐火材料已经在欧美国家被普遍的应用其效果也是毋庸置疑的，在我国随着冶金业的快速发展不可定型耐火材料的发展速度也是较快的，相信在不久的将来不定型耐火材料将逐步超过定性耐火材成为我国冶金业的主要耐火材料，因此我们必须对不定型耐火材料有着深刻的了解，才能够更好地对其进行应用。
参考文献
[1] 苏联全苏耐火材料研究所，黑色冶金工业主要工序用耐火材料现状和展望，《国外耐火材料》，1990.
