浅论湿法冶金与火法冶金工艺
湿法冶金技术的研究与应用
湿法冶金技术的研究与应用湿法冶金技术是指利用水或其他液体溶液作为反应介质，在低温下进行化学反应和物理变化，以达到分离、提纯金属或其他物质的目的。
这项技术经历了漫长的发展历程，在现代产业中得到了广泛应用。
在早期，湿法冶金技术几乎是与火法冶金技术同时发展的。
但随着科学技术的进步和人们对环境保护意识的提高，湿法冶金技术渐渐得到了重视。
与火法冶金技术不同，湿法冶金技术利用水作为溶剂，能够减少大量的尘埃、废气等污染物的排放，有着环保的优势。
湿法冶金技术有很多种，可以根据反应过程的不同进行分类。
比如，酸浸法、氧化浸出法、氧化还原法等等。
酸浸法是指利用酸介质提取金属的方法。
这种方法广泛应用于金、铜、锌、镍、铅等金属的提取工艺中。
一般采用硫酸、氯化亚铁、氢氧化钠等化学药品作为酸介质，运用这些酸介质能够提取出金属离子，并将其他杂质留在固态物质中，从而分离出金属离子，实现金属的提取和纯化。
氧化浸出法则是指利用氧化还原反应进行金属提取的方法。
该方法的优势是能够避免酸介质对环境的污染，在水中的氧化、还原反应过程中，还能够提取出金属离子，将杂质留在固态物质中进行分离。
现阶段这项技术在镍、钯、铜、铝等金属的提取中得到广泛应用。
氧化还原法则是指通过氧化还原反应进行分离、提纯物质的方法。
以化学药品亚硝酸盐和过氧化氢等作为氧化剂，运用还原剂还原反应过程中能够提取出所需要的金属。
例如，钨的提取就是通过氧化还原反应进行的。
总体而言，湿法冶金技术在金属的分离纯化过程中具有很强的优势。
其由于利用酸浸法、氧化浸出法、氧化还原法等反应方式，提纯金属方式、分离杂质、回收物质等工艺流程，能够避免由于介质热失控而产生的问题，降低了安全风险；同时还可以减少废气废液的排放和危害，保护环境。
正因如此，湿法冶金技术不断被现代产业所采用，为人类社会的可持续性发展贡献力量。
在实际应用中，湿法冶金技术还面临着一些挑战。
例如：与其他工艺相比，湿法冶金技术的设备体积较大、能耗较高，会对环境造成一定的影响；另外，它的生产过程耗时较长，目前对于工业化生产尺度上的应用存在一定难度。
火法冶炼与湿法冶炼的比较分析
其他领域
湿法冶炼还可应用于稀土 元素、稀有金属等领域。
Part
03
火法与湿法冶炼的比较
工艺流程比较
火法冶炼
火法冶炼是一种高温熔炼过程，通过加热将矿石和还原剂熔 化，形成金属和炉渣。该过程包括预处理、熔炼、精炼等步 骤，最终得到金属或金属化合物。
湿法冶炼
湿法冶炼是一种化学浸出过程，通过酸、碱或盐类溶液将矿 石中的有价金属浸出，然后通过萃取、沉淀等方法从浸出液 中提取金属。该过程包括破碎、磨细、浸出、提取等步骤。
历史与发展
历史
湿法冶炼起源于古代，随着化学和冶炼技术的发展，逐渐形成了现代的湿法冶 炼技术。
发展
近年来，湿法冶炼技术不断发展，出现了许多新的工艺和设备，提高了金属的 提取率和生产效率。
应用领域
有色金属
湿法冶炼广泛应用于铜、 铅、锌、镍等有色金属的 提取。
贵金属
金、银等贵金属的提取也 常采用湿法冶炼技术。
历史与发展
历史
火法冶炼起源于古代，随着技术的发展和进步，不断有新的工艺和设备涌现，提高了金 属的提取率和生产效率。
发展
现代火法冶炼技术正朝着高效、节能、环保的方向发展，如采用先进的熔炼技术和炉子 结构，提高能源利用效率和金属回收率。
应用领域
钢铁工业
火法冶炼是钢铁工业中铁矿石炼铁的 主要方法之一，通过高炉、转炉等设 备将铁矿石中的铁元素还原成生铁或 钢水。
缺点分析
成本高
湿法冶炼所需的化学品和能源消 耗较大，导致生产成本较高。
废弃物处理难度大
湿法冶炼产生的废水和固废需要 经过处理才能排放或利用，处理 难度较大。
工艺流程长
湿法冶炼工艺流程相对较长，需 要经过多道工序，增加了设备投 资和生产难度。
冶金概论重点
1.火法冶金指高温下矿石或精矿经熔炼与精炼反应及熔作业，使其中的金属与脉石和杂质分开，获得较纯金属的过程。
整个过程一般包括原料准备，熔炼和精炼三个工序。
过程所需能源主要靠燃料供给，也有依靠过程中的化学反应热来提供。
优点：反应速度快，设备单位产能大，无废水污染，废渣在环境中较稳定，成本低。
缺点：废气污染大，投资大，能耗高（氧化矿）2. 湿法冶金指常温常压或高温高压下，用溶剂处理矿石或精矿，使所要提取的金属溶解于溶液中，而其它杂质不溶解，然后在从溶液中将金属提取和分离出来的过程。
由于大部分溶剂为水溶液，也称为水法冶金。
该方法主要有浸出，分离，富集，和提取等工序。
优点：废气污染较少，投资小，能耗低。
缺点：反应速度慢，设备单位产能小，废水污染，成本高。
3.浸出选择适当的溶剂把经处理过的矿石中的常以化合物形式存在的金属选择性地溶解，以便使其与其它不溶的物质分离的过程。
分离将浸取溶液与不溶的残渣分离的过滤过程。
富集：把分离得到的浸取液净化和富集的过程。
提取：从富集后的净化液中获得纯金属的过程4.钢与铁的区别习惯上常说的钢铁是对钢和铁的总称。
钢和铁是有区别的，所谓钢铁，主要由两个元素构成，即铁和碳，一般碳和元素铁形成化合物，叫铁碳合金。
含碳量多少对钢铁的性质影响极大，含碳量增加到一定程度后就会引起质的变化。
由铁原子构成的物质叫纯铁，纯铁杂质很少。
工业上以含碳量的多少，将钢铁分为工业纯铁，钢，生铁。
工业纯铁含碳量低于0.02%含碳很少，比较柔软，塑性好，容易变形，韧性高，强度和硬度很差。
可用于低电阻通讯和电工纯铁。
生铁含碳量大于2.11％；钢含碳量小于2.11％。
生铁含碳量高，硬度高，韧性差，几乎没有塑性。
钢有较高的机械强度和韧性；可塑性好，抗冲击、易提炼，易加工成各种形状的钢材和制品：能进行铸造，轧制，锻造和焊接等加工；具有良好的导电，导热性能。
若在钢中添加一些合金元素可得到特殊性能的钢种，如不锈钢，耐热钢，耐酸钢等，因此被广泛利用。
火法冶金与湿法冶金的优缺点比较
谢谢聆听
03
对环境污染较小，废液可回收 利用。
优缺点比较
01
湿法冶金缺点
02
工艺流程复杂，操作技术要求高。
03
金属回收率相对较低，需要大量溶剂。
04
某些金属（如金、银）的提取效果不佳。
05 火法冶金与湿法冶金应用实例
火法冶金应用实例
炼铁
通过高温还原铁矿石中的氧化铁，得到铁金 属。
炼钢
在高温下，通过碳还原铁矿石中的氧化铁， 并加入合金元素进行炼制，得到钢。
冶金方法概述
火法冶金
通过高温熔炼、氧化、还原等化学反 应，从矿石中提取金属或金属化合物 的过程。
湿法冶金
利用化学溶剂或水溶液，通过浸出、 萃取、电解等步骤，从矿石中提取金 属或金属化合物的过程。
02
火法冶金优缺点
优点
高处理量
火法冶金通常可以处理大量的矿石，生产效率较高。
适应性强
对于多种类型的矿石，火法冶金都有较好的适应性， 尤其是处理复杂矿石和难选矿石时表现突出。
回收率高
通过高温处理，火法冶金可以有效地提取矿石中的金 属，回收率较高。
缺点
高能耗
01
环境污染
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对原料要求高
火法冶金需要高温处理矿石，因 此能耗较高，不利于环保和节能。
高温处理过程中可能产生大量的 废气、废水和固体废弃物，对环 境造成污染。
火法冶金对原料的品质要求较高， 需要预先进行破碎、磨矿等处理， 增加了生产成本。
火法冶金优点
01
03 02
优缺点比较
对某些金属（如铁、铜）的提取特别有效。 火法冶金缺点 高能耗，通常需要大量燃料维持高温。
优缺点比较
湿法冶炼工艺技术
湿法冶炼工艺技术湿法冶炼工艺技术是一种将金属矿石经过溶解、离析、净化等一系列的工艺过程，将其中的有价金属从矿石中提取出来的方法。
具体来说，湿法冶炼工艺技术是通过将矿石与溶剂接触，在特定的条件下使金属溶解于溶液中，再通过降温、淬火等手段将其沉淀或凝固，最终得到金属。
湿法冶炼工艺技术主要有火法、浸出法、溶解法等多种方法，下面就分别讲解一下这几种常用的湿法冶炼工艺技术。
首先是火法，火法是一种通过高温将矿石中的有价金属转化为氧化物的方法。
在这个过程中，矿石会在高温下发生化学反应，使金属元素从硫化物、碳酸盐等矿石中转化为金属氧化物，然后再通过还原反应将氧化物还原为金属。
火法工艺技术的优点是操作简单、能耗低、生产成本相对较低。
其次是浸出法，浸出法是一种通过化学溶解将金属从矿石中提取出来的方法。
在这个过程中，矿石会和一种溶液或气体接触，在特定条件下使金属溶解于溶液中，然后再通过沉淀、电解、萃取等方法将金属从溶液中分离提取出来。
浸出法工艺技术的优点是提取效率高、生产成本相对较低。
最后是溶解法，溶解法是一种将金属矿石通过化学溶解得到金属的方法。
在这个过程中，矿石会和特定的溶剂接触，在特定温度、压力、PH值等条件下使金属溶解于溶液中，然后再通过浓缩、结晶等方法将金属从溶液中提取出来。
溶解法工艺技术的优点是提取效率高、工艺灵活性强、产品质量好。
当然，湿法冶炼工艺技术也存在一些问题。
首先是废水和废渣的处理问题，湿法工艺产生的废水和废渣含有一定的毒性和污染物质，需要特殊的处理方法才能达到环保要求。
其次是能源消耗问题，湿法工艺需要耗费大量的能源才能维持其正常运作。
此外，湿法工艺的设备投资和维护成本较高也是一个问题。
总的来说，湿法冶炼工艺技术是一种重要的金属提取方法，具有提取效率高、操作简单等优点，但同时也存在着废水和废渣处理问题、能源消耗问题以及设备投资和维护成本高等一系列问题。
未来，随着科技的进步和工艺技术的不断改进，相信湿法冶炼工艺技术会越来越完善，为金属冶炼行业带来更大的发展机遇。
火法冶炼与湿法冶炼的比较
2023
PART 04
案例分析
REPORTING
火法冶炼案例
案例选择
以某钢铁企业为例， 介绍火法冶炼工艺流 程、技术特点、应用 范围和优缺点。
工艺流程
高炉炼铁、转炉炼钢 、连铸连轧等工艺流 程的详细介绍。
技术特点
高温、高压、高能耗 等工艺特点的描述。
应用范围
主要应用于大规模、 高效率的钢铁生产。
随着环保要求的提高，火法冶炼企业 将更加注重节能减排，采用先进的节 能技术和设备，提高能源利用效率。
随着市场需求的变化，火法冶炼企业 将开发更多元化的产品，满足不同领 域的需求。
自动化与智能化
火法冶炼企业将加大自动化和智能化 技术应用，提高生产效率和产品质量 ，降低人工成本。
湿法冶炼发展趋势
绿色环保
模铜冶炼。 • 优缺点比较：火法冶炼和湿法冶炼在优缺点上各有千秋，前者具有大规模、高效率、低成本等优点，但也存在高能耗、
高污染等问题；后者具有低能耗、低污染、资源利用率高等优点，但也存在规模小、成本高等问题。
2023
PART 05
未来发展趋势
REPORTING
火法冶炼发展趋势
高效节能
多元化产品开发
湿法冶炼
优点是对原料适应性强、能够处理低 品位矿石、能耗较低；缺点是工艺流 程复杂、生产周期长、金属回收率较 低。
环境影响比较
火法冶炼
环境影响较大，主要表现在能耗高、排放有害气体和固体废弃物，对空气、水和土壤造成污染。
湿法冶炼
环境影响相对较小，通过合理的设计和操作可以降低污染物的排放，但废水和废渣的处理仍需关注。
05
04
应用范围
主要应用于中小规模、中低品位矿的 铜冶炼。
金属冶炼的湿法冶金技术
废旧金属回收
• 湿法冶金技术在废旧金属回收领域中主要用于从废旧金属中提 取有价值的金属，如铜、镍、钴等。通过使用适当的化学试剂 ，可以将这些金属从废旧金属中溶解出来，再通过置换、吸附 或离子交换等方法，将金属从溶液中分离出来。这种方法能够 有效地回收利用废旧金属，减少资源浪费和环境污染。
盐法
利用盐类溶剂溶解矿石，再通 过分离和提纯得到金属的过程 。
氧化还原法
利用氧化剂或还原剂将矿石中 的金属元素进行氧化或还原， 再通过分离和提纯得到金属的
过程。
02
湿法冶金技术的原理
浸出过程
浸出过程是湿法冶金技术的核心环节，通过化学反应将矿石中的有价金属转化为可 溶性的化合物，使其从固体矿物中溶解出来进入溶液中。
稀有金属提取
• 湿法冶金技术在稀有金属提取领域中主要用于从复杂的矿物 原料或二次资源中提取稀有金属，如锆、铪、铌、钽等。这 些金属在高科技产业、航空航天等领域具有广泛的应用价值 。湿法冶金技术通过使用适当的化学试剂，将稀有金属从原 料中溶解出来，再通过分离和纯化，获得高纯度的稀有金属 产品。这种方法能够满足市场对稀有金属的需求，促进高科 技产业的发展。
01
利用微生物资源，实现金属的生物提取和分离，具有环保、低
能耗等优势。
电化学冶金技术
02
利用电化学原理，实现金属的高效提取和分离，具有工艺简单
、操作方便等优点。
溶剂萃取冶金技术
03
利用有机溶剂萃取金属离子，具有分离效果好、金属回收率高
、操作简便等优点。
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湿法冶金技术的历史与发展
火法及湿法冶金原理及应用
熔化、溶解
• 火法冶金把矿石和必要的添加物一起在炉中加热至高温，熔化为 液体，通过物理、化学反应，从中分离出粗金属，然后再将粗金 属精炼。（干燥、焙解、焙烧、熔炼，精炼）
• 湿法冶金是用酸、碱、盐类等的水溶液，以物理、化学方法从矿 石中提取所需金属组分，然后用水溶液电解等各种方法制取金属。 （浸出、净化、制备金属等过程）
• 火法：矿石-熔化-分离 • 湿法：矿石-溶解-分离
火法冶金原理
• 冶金熔体——（金属熔体，熔锍，熔渣，熔盐）（火法冶金中的 过程产物）
• 金属熔体，液态的金属或者合金，（高炉中的铁水，火法精炼得 到的粗铜液）
• 熔锍，多种金属硫化物的共熔体（Cu2S，FeS，CoS，PbS等）
• 熔渣，各种氧化物熔合成的熔体，（矿物原料中的主金属以金属 熔体或熔锍形态产出，其中的脉石成分及伴生的杂志金属则与熔 剂一起熔合成一种主要成分为氧化物的熔体，及熔渣。熔渣是一 种非常复杂的多组分体系，含有CaO，FeO，MnO，MgO，Al2O3， SiO2，Fe2O3等氧化物，少量氟化物，氯化物，硫化物）
• 熔盐，盐的熔融态液体。常见的熔盐体系由碱金属或碱土金属组 成的卤化物、碳酸盐、硝酸盐或者磷酸盐组成。熔盐不含水，具 有许多与水溶液不同的性质，如，热稳定性高，蒸气压低，黏度 低，导电性好，离子迁移和扩散速度较快，热容量高等
在冶金领域，以熔盐为介质的熔盐电解法广泛应用于铝、镁、钠、 锂等轻金属和稀土金属的电解提取或精炼。 这些金属由于都属于 负电性金属，不能从水溶液中电解沉积出来，熔盐电解成为唯一的 或占主导地位的方法。
pH373
6.79
6.78
5.58
—
3.16 4.35
◆ 当Me2+的活度为1时，要求pH<pH；
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浅论湿法冶金与火法冶金工艺
发表时间：2019-07-19T12:16:54.947Z 来源：《基层建设》2019年第13期作者：付昆宇
[导读] 摘要：湿法冶金原理是以相应溶剂，以化学反应原理，提取和分离矿石中的金属的过程，又叫水法冶金。
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摘要：湿法冶金原理是以相应溶剂，以化学反应原理，提取和分离矿石中的金属的过程，又叫水法冶金。
火法冶金原理是以高温从矿石中冶炼出金属或其化合物的过程，火法冶金过程不包含水溶液参与，所以又叫干法冶金。
与火法冶金相比，湿法冶金的原料获取简便，原料中各种有价值的金属利用率高，环境保护效果好，而且其冶金过程能够实现自动化并连续进行。
文章将分别介绍两者冶金方法以及几种金属的常见比较先进的冶炼工艺，以供参考。
关键词：湿法冶金；火法冶金；工艺
一、概述
湿法冶金的一般步骤有：①用化学溶剂将原料中部分转入在溶液中，称为浸取；②过滤残渣，洗涤回收夹带于残渣中的有用部分；③提取溶液，比较常用的是离子交换和溶剂萃取技术还可以用化学沉淀；④在净化液中获取金属及其化合物。
在目前的工艺条件下，金、银、铜、锌、镍、钴等纯金属常采用点解提取法。
以含氧酸形式在溶液中存在的铝、钨、钼、钒等常用氧化物提取，最后还原获得金属。
除此之外很多金属或化合物都能够用湿法方法提取。
就目前来看，世界上全部的氧化铝、氧化铀、大于74%的锌、大于12%的铜都是用湿法生产的。
火法冶金也叫高温冶金。
主要是采用高温将矿石中金属或金属化合物提取出来的过程。
火法冶金水溶液不参与反应。
目前火法冶金工艺在钢铁冶炼、有色金属造锍溶炼和熔盐电解以及铁合金生产等方面比较常用。
火法冶金的一般工艺为矿石准备、冶炼、精炼这几部分，主要采用还原-氧化反应的化学反应形式进行。
二、湿法冶金工艺
（一）往载金钢毛中加硫酸
方法：将载金钢毛装入大号塑料桶中，往桶中边加硫酸边加开水，加至一定量，然后搅拌，直至钢毛溶解完。
过滤，Fe溶于液体被分离出来，得到固相①，而固相①中主要成分为Au、Ag及石英砂、炭泥等杂物。
反应如下：2Fe+6H2SO4（浓）=（加热）Fe2（SO4）
3+3SO2↑+6H2O
现象：铁逐渐溶解，生成无色有刺激性气味的气体，溶液变为黄色。
讨论：这一步骤主要目的是将载金钢毛中的Fe除去。
（二）往固相①中加硝酸
方法：将固相①装入白瓷盆中，往盆中缓慢加入硝酸，开始反应比较剧烈，待反应平缓后将盆放于电炉子上加热，直至反应完全。
过滤，Ag、Cu溶于液体被分离出来，得到固相②，而固相②中主要成分为Au及石英砂、炭泥等杂物。
反应如下：Ag+2HNO3（浓）
=AgNO3+NO2↑ +H2O；Cu+4HNO3（浓）=Cu（NO3）2+2NO2↑ +2H2O
现象：盆中产生大量气泡，生成棕色有刺激性气味气体。
讨论：这一步骤主要目的是将固相①中的Ag、Cu除去。
在这一步反应过程中，一般反应物温度控制在90℃左右为宜。
（三）将固相②连同电解沉积金泥一起溶于王水方法：将固相②连同电解沉积金泥装入大号塑料桶中，往桶中缓慢加王水，开始反应剧烈，先不要搅拌，待反应一会再缓慢搅拌，同时慢慢加王水，逐渐加快搅拌速度，直至反应完全。
过滤，金溶于液相被分离出来，而固相中主要成分为石英砂、炭泥等杂物。
反应如下：Au+HNO3+4HCl=H[AuCl4]+NO↑ +2H2O
现象：桶中发生剧烈反应，产生大量气泡，生成棕色有刺激性气味气体。
讨论：这一步骤主要目的是将金溶于王水中分离出来。
（四）往溶金王水中加无水亚硫酸钠
方法：往装王水的大熟料桶中加入适量片碱，搅拌一下，然后往桶中加无水亚硫酸钠，直至反应到终点。
反应如下：
Na2SO3+2HCl=2NaCl+H2SO3；H2SO3=SO2↑+H2O；2HAuCl4+3SO2+6H2O=2Au↓ +8HCl+3H2SO4
现象：桶中发生剧烈反应，产生大量气泡，生成无色有刺激性气味气体，同时还产生棕色有刺激性气味气体，生成大量土黄色颗粒状沉淀物。
讨论：这一步骤主要目的是用无水亚硫酸钠将溶于王水的金还原出来。
Na2SO3的还原作用实质是SO2的还原作用。
（五）硝酸煮海绵金
方法：往装海绵金的白瓷盆中加硝酸，然后放电路上加热片刻，取下过滤，用热水冲洗干净。
该步反应现象不明显。
（六）炼金
在我们生产中，经过以上5个步骤的处理，得到的海绵金纯度已经很高，可作为熔炼原料直接熔炼铸锭。
讨论：金的熔点1064℃，一般炼金温度控制在1250～1300℃。
由于我们的海绵金纯度很高，一般不需要加入氧化剂和造渣剂。
三、火法冶金工艺
（一）矿石准备
选矿得到的细粒精矿不易直接加入鼓风炉（或炼铁高炉），须先加入冶金熔剂（能与矿石中所含的脉石氧化物、
有害杂质氧化物作用的物质），加热至低于炉料的熔点烧结成块；或添加粘合剂压制成型；或滚成小球再烧结成球团；或加水混捏；然后装入鼓风炉内冶炼。
硫化物精矿在空气中焙烧的主要目的是：除去硫和易挥发的杂质，并使之转变成金属氧化物，以便进行还原冶炼；使硫化物成为硫酸盐，随后用湿法浸取；局部除硫，使其在造锍熔炼中成为由几种硫化物组成的熔锍。
（二）冶炼
（1）还原冶炼
是在还原气氛下的鼓风炉内进行。
加入的炉料，除富矿、烧结块或球团外，还加入熔剂（石灰石、石英石等），以便造渣，加入焦炭作为发热剂产生高温和作为还原剂。
可还原铁矿为生铁，还原氧化铜矿为粗铜，还原硫化铅精矿的烧结块为粗铅。
（2）氧化吹炼
在氧化气氛下进行，如对生铁采用转炉，吹入氧气，以氧化除去铁水中的硅、锰、碳和磷，炼成合格的钢水，铸成钢锭。
（3）造锍熔炼
主要用于处理硫化铜矿或硫化镍矿，一般在反射炉、矿热电炉或鼓风炉内进行。
加入的酸性石英石熔剂与氧化生成的氧化亚铁和脉石造渣，熔渣之下形成一层熔锍。
在造锍熔炼中，有一部分铁和硫被氧化，更重要的是通过熔炼使杂质造渣，提高熔锍中主要金属的含量，起到化学富集的作用。
（三）精炼
进一步处理由冶炼得到的含有少量杂质的金属，以提高其纯度。
如炼钢是对生铁的精炼，在炼钢过程中去气、脱氧，并除去非金属夹杂物，或进一步脱硫等；对粗铜则在精炼反射炉内进行氧化精炼，然后铸成阳极进行电解精炼；对粗铅用氧化精炼除去所含的砷、锑、锡、铁等，并可用特殊方法如派克司法以回收粗铅中所含的金及银。
对高纯金属则可用区域熔炼等方法进一步提炼。
结语：目前工业的发展特别是以冶金为代表的重工业发展，越来越重视节能环保，这使得冶金工业在发展的过程中面临着极大的工艺改革压力。
本文在对两者冶金工艺进行介绍后发现，就目前的情况来看，湿法冶金普遍比火法冶金更能满足节能环保的要求，而且这种方法能够使矿产利用率得到提高，副产品利率也有所提高。
更为经济、高效、绿色的冶金工艺也将在科技进步的推动下更为适用，为我国工业化发展提供持续动力。
参考文献：
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