冶金方法及依据原理

冶金方法及依据原理

火法冶金是在高温条件下进行的冶金过程。矿石或精矿中的部分或全部矿物在高温下经过一系列物理化学变化，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，达到所要捉取的金属与脉石及其它杂质分离的目的。实现火法冶金过程所需热能，通常是依靠燃料燃烧来供给，也有依靠过程中的化学反应来供给的，比如，硫化矿的氧化焙烧和熔炼就无需由燃料供热；金属热还原过程也是自热进行的。冶金炉火法冶金包括：干燥、焙解、焙烧、熔炼，精炼，蒸馏等过程。

湿法冶金是在溶液中进行的冶金过程。湿法冶金温度不高，一般低于!，现代湿法冶金中的高温高压过程，温度也不过$左右，极个别情况温度可达%。湿法冶金包括：浸出、净化、制备金属等过程。

1、浸出用适当的溶剂处理矿石或精矿，使要提取的金属成某种离子（阳离子或络阴离子）形态进入溶液，而脉石及其它杂质则不溶解，这样的过程叫浸出。浸出后经沉清和过滤，得到含金属（离子）的浸出液和由脉石矿物绢成的不溶残渣（浸出渣）。对某些难浸出的矿石或精矿，在浸出前常常需要进行预备处理，使被提取的金属转变为易于浸出的某种化合物或盐类。例如，转变为可溶性的硫酸盐而进行的硫酸化焙烧等，都是常用的预备处理方法。

2、制备金属用置换、还原、电积等方法从净化液中将金属提取出来的过程。

电冶金是利用电能提取金属的方法。根据利用电能效应的不同，电冶金又分为电热冶金和电化冶金。

1、电热冶金是利用电能转变为热能进行冶炼的方法。在电热冶金的过程中，按其物理化学变化的实质来说，与火法冶金过程差别不大，两者的主要区别只饲冶炼时热能来源不同。

2、电化冶金（电解和电积）是利用电化学反应，使金属从含金属盐类的溶液或熔体中析出。前者称为溶液电解，如锕的电解精炼和锌的电积，可列入湿法冶金一类；后者称为熔盐电解，不仅利用电能的化学效应，而且也利用电能转变为热能，借以加热金属盐类使之成为熔体，故也可列入火法冶金一类。从矿石或精矿中提取金属的生产工艺流程，常常是既有火法过程，又有湿法过程，即使是以火法为主的工艺流程，比如，硫化锅精矿的火法冶炼，最后还须要有湿法的电解精炼过程；而在湿法炼锌中，硫化锌精矿还需要用高温氧化焙烧对原料进行炼前处理。

火法冶金利用高温从矿石中提取金属或其化合物的冶金过程。此过程没有水溶液参加故又称为干法冶金。火法冶金的工艺流程一般分为矿石准备、冶炼、精炼3个步骤。①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。②

冶炼。此过程形成由脉石、熔剂及燃料灰分融合而成的炉渣和熔锍有色重金属硫化物与铁的硫化物的共熔体或含有少量杂质的金属液。有还原冶炼、氧化吹炼和造锍熔炼3种冶炼方式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。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。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。③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。湿法冶金利用某种溶剂借助化学反应包括氧化、还原、中和、水解及络合等反应对原料中的金属进行提取和分离的冶金过程。又称水法冶金。湿法冶金包括4个主要步骤①用溶剂将原料中有用成分转入溶液即浸取。②浸取溶液与残渣分离同时将夹带于残渣中的冶金溶剂和金属离子回收。③浸取溶液的净化和富集常用离子交换和溶剂萃取技术或其他化学沉淀方法。④从净化液中提取金属或化合物。湿法冶金在锌、铝、铜、铀等工业中占有重要地位世界上全部的氧化铝、氧化铀大部分锌和部分铜都是用湿法生产的。湿法冶金的优点在于对非常低品位矿石金、铀的适用性对相似金属铪与锆难分离情况的适用性以及和火法冶金相比材料的周转比较简单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。