有色金属提取冶金技术现状及发展

《有色金属提取冶金技术现状及发展》由会员分享，可在线阅读，更多相关《有色金属提取冶金技术现状及发展（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、有色金属提取冶金技术现状及发展摘要：最近以来，我国对于工业发展有着新的需求，有色金属的提取冶金技 术需要更加清洁，对环境污染更小。目前，我国冶金技术主要方式是电冶金、火 法冶金、湿法冶金、金属加工、增值冶金，为了帮助有色金属提取冶金技术相关 领域更好的发展，势必要分析其技术现状，摸索未来发展方向，精确探明各类有 色冶金技术的优缺点，给予企业选用何种技术提供一定的理论依据。本篇文章分 析了我国有色金属提取冶金技术的现状和未来发展方向，比对了各类冶金技术的 特点，希望可以为我国工业发展提供一定助力。关键词：有色金属；提取冶金技术；现状；特点1、各类有色金属冶金技术我国是世界有色金属生产和消费大国，

2、作为国土面积大、多人口国家，庞大 的工业体系会消费大量有色金属，钢铁生产和用量保持很高水平，有色金属的使 用，则逐年升高。由于矿产资源存在不可再生特性，大量应用有色稀有金属，势必造成矿产资 源的枯竭，如何充分利用矿物，提取纯度更好的有色金属会是一大发展趋势。目 前，我国大力引进国外资源，如铜和铝一半来源于国外进口。目前，有色金属冶炼的发展趋势正在向减能耗、降污染方向发展。过往工业 经验警示我们，需要保护环境，防止生产副产物污染水源、空气。未来有色金属 冶炼技术，降低污染、提高生产效率，降低能耗是主要的研究方向。目前，我国的工业发展处于加速阶段，随着新技术的出现，帮助我国相关领 域企业压缩了生产

3、成本，提高了产品质量，有色金属冶金技术是工业之中十分重 要的技术。我国目前主要的有色金属冶金技术是电冶金、火法冶金和湿法冶金。1.1 电冶金技术电冶金技术发展前景好，有很多新技术，其主要特点在于使用电能冶金。其 基石是利用电能作为桥梁，通过电能转化冶金。由此,可以分为电热冶金和电化 冶金两种，我国目前工业企业中生产金属铝的方法就是利用电化冶金技术，方法 称为冰晶石-氧化铝熔盐电解法。这个方法是提取铝土矿中的氧化铝，然后进行电解，在电解中氧化铝会被电 解质分解，阴极产生液体铝、阳极产生氧，通过真空法抽离铝液形成成品铝。目前，电冶金技术广泛用于冶炼金属铝，特别是工业之中，电解氧化铝溶液 是最适用生

4、产金属铝的技术。目前，电冶金的技术发展了很长时间，但是在能耗 产能等方面依然有研究前景。普遍认为电冶金方法所消耗的电能可以进一步减小 其产能效率可以进一步提高，通过结合目前自动化技术可以实现自动化生产。现下大多电冶金技术的优化发展着手于电解过程，比如，加强电流密度，通 过周期性反向电流加速电解过程，并解决阴极物质累积和阳极钝化问题。针对电 解效率上很多学者研究如何高效利用电能，降低能耗，目前应用较多的优化方案 是更换电解质体系，选用导电性能更好的反映体系。1.2 火法冶金火法冶金目前在我国工业领域中运用广泛，其主要有三步分别为选矿、冶炼 精炼。选矿需要根据反应需求，人工筛选满足要求的细粒精矿。

5、冶炼是混合冶金 溶液和细粒精矿，加入到反应炉中持续加热。温度需要低于所用炉材质熔点。在 材料凝结成块之后，进行精炼，处理所获取的样品，不断提纯。有色金属的纯度 取决于精炼步骤中技术的先进性。一般火法冶金都需要经过三次冶炼对有色金属 不断提纯，由此这种方法势必在提纯方法上有很大研究前景，目前如氧气喷射法 超高温冶炼等较新技术都是为了得到纯度更高的有色金属而研究出来的。目前我国火法冶金主要运用在铅冶金中，所使用的方法是烧结焙烧-鼓风炉 熔炼。随着我国冶金技术的不断发展，铅冶金领域中出现了氧气底吹熔炼-鼓风 炉还原练铅法，卡尔多练铅法、富氧底吹熔池熔炼法等等。传统的铅金属冶炼工 艺流程有两种，第一种

6、是先焙烧材料，然后送入炉中冶炼，进行转炉吹炼得到有 色金属。第二种是先烧结，然后转入鼓风炉熔炼，最后转炉吹炼。不过目前传统 工艺流程在激烈的市场竞争下所带来的企业核心竞争力已经显出颓势，由此针对 于传统工艺流程的优化方案应运而生，比如优化反射炉熔炼过程，使用氧气喷射 熔炼，增加氧气浓度，促使有色金属产能上升，并提高所得金属的纯度。还有部 分优化方案直接改进技术，将多喷口换为单喷口让加热炉富氧，提高生产效率。1.3 湿法炼金我国在湿法冶金技术上进步明显，也是目前最为主流的冶金方法，可以提取 目前所有的已知有色金属。一般通过矿物分解来获取成品，在提取中通过化学性 质湿法提取再还原成金属。其步骤主要

7、是混合溶液和含目标金属矿物，然后浸取并分离残渣。充分洗涤 冶金溶剂，然后富集并净化，不断提纯成品有色金属。我国在铝、铜、锌等金属 的提取中，大量运用湿法冶金技术。其中氧化铀和氧化铝大多通过湿法冶金技术 生产。湿法冶金的主要特点就是可以综合回收有价金属，循环利用冶金溶剂，利于 针对产后污染物设计清洁步骤。目前我国境内的锌冶金相关产业大多使用湿法冶 金技术。湿法冶金具有全面性的优势，可以得到大多有色金属，这个优势来源于 其所用溶液的特异性。针对不同的有色金属，要单独配置溶液，在矿石被溶液转 化后，分离其中的无用杂质，得到所需金属离子和部分杂质。通过化学和物理方 法处理杂质后得到所需金属单质或者化合

8、物。湿法冶金对于企业来说的好处，在于其稳定性，通过现有的化学方程式可以 推演冶金结果，产品的产能、性质等方面都可以精确控制。原材料可以通过湿法 冶金技术充分利用，结合目前的环境保护技术等，可以处理反应后的副产物，实 现流水作业、自动化生产，全面利用原材料。1.4 真空冶金技术真空冶金是在低于大气压真空环境中提取、提纯有色金属，是近年来冶金工 业技术中研究火热的技术，其特点在于环境污染少、副产物可控，矿石金属回收 效率高。真空冶金技术最为优势的一点就在于提纯纯度较高，在真空状态下，环境中 空气少，金属加热溶解时可以免除空气反应，满足提纯理想模型。在冶炼过程中 处于真空炉内煅烧，其密闭度较好，不会

9、和外界发生物质交换，可以防止金属加 热过程中，所产生的有毒、有害气体逸散到周围空气中，有效控制冶炼过程产生 的副产物对环境污染。大气压会改变金属的物理性质，让其液化、气化阈值温度降低，由此可以降 低能耗。空气在部分有色金属的冶金过程中会和金属发生反应，导致氧化、碳化等情 况污染产物，而真空冶金可以免除大气影响，去碳化、去氧化，提高金属成品纯 度。目前真空冶金技术的主要研究方向是更高的真空度，降低能耗，冶金在自然 大气环境下难以冶炼的有色金属。真空冶金手段可以分为蒸馏、还原、烧结、脱气四类。真空蒸馏可以提高冶 炼金属的纯度，接触真空环境清除有色金属内部的部分杂质，常用真空蒸馏分离 法，改变气压后

10、，可以将金属矿物中气化温度差扩大，在适当温度下气化、冷凝 反应，提纯有色金属，另一种是，化学迁移法，随着真空环境中带来反应氧气浓 度降低，可以调整化学反应平衡状态，使其逆向进行，由此提高有色金属纯度， 排出逆反应产物。还原法的应用在于降低反应温度，在真空下可以提高金属冶炼的纯度，并控 制成本降低能耗。真空烧结是对处于真空环境中的金属结晶、粉末重新塑性，对比自然状态下 的真空环境可以免除空气影响，防止烧结过程中金属氧化物的产生，提高金属冶 炼的纯度。真空脱气是指在真空环境中排出金属加热、溶解产生的有害气体，在真空环 境中气压较低，金属溶解后，气体分子会往密度较小的真空环境运动，由此可以 控制反应

11、中气体流动方向。1.5 生产废渣有价金属回收技术各类有色金属冶金技术中大多都会产生含有有价金属的废渣，像铜、铅、镍 在冶金过程都会产生大量废渣。铜熔炼废渣来源于铜精矿造硫的过程中，废渣中含量主要有SiO2和Fe，铅 熔炼废渣来源于一系列煅烧炉的熔炼过程，主要成分有Pb和Zn等，其主要形式 是氧化物和化合物、固溶体。不同的冶金工艺，所产出废渣的成分不同。镍熔炼 渣来源于火镍法造硫的过程，其废渣中含有Fe、Ni等金属，并伴随其他氧化物 共同体，目前的转化效率来说，每吨镍都会伴随数吨镍熔炼渣。这些废渣存在利用价值，并且如果随机处理到自然环境中存在污染隐患，由 此回收利用废渣，不仅可以充分利用资源，还

12、可以防止污染。目前我国处理废渣 的方法大多是湿法浸出、火法处理、直接利用等，在熔熔炼渣中含有大量的铁和 一定量的铜，由此在选用回收技术时，不仅要考虑到将铜充分提炼，还有将其他 有用金属回收利用。火法贫化是处理铜熔炼渣的常用方法，不过其能耗很大，如 果用于品质较低的铜渣上得不偿失，湿法提取可以降低回收的能耗，对环境伤害 小，对于较低品质的铜渣处理大多使用湿法浸出。像铅熔炼渣当中不仅有铝元素,还有很多其他的元素,要想有效地提炼出其中 的金屁元素,就要使用合理的提炼技术，处理熔炼渣主要的技术主要有火法、湿 法。火法处理技术主要是将铅渣与铅精矿混合使铅进入粗铅当中,其他金属由于 发生还原反应，而产生富

13、集的现象有效处理铅熔炼渣的效果。湿法处理技术是， 利用浸出液和铅熔炼渣混合使有害的杂质进人溶液当中,从而实现金属的回收。 湿法处理技术主要应用在铅熔炼渣比较多的场合,如果铅熔炼渣较少,使用湿法处 理技术就难以到达良好的经济性,还会产生大量的废液。常用的有价金属回收技术比如溶剂浸出技术、离子交换技术、沉淀法、磁流 体分选技术、电积法、电场分选等。在冶金技术中，对于废渣的回收技术大多会加入到工艺流程最后工序中。溶剂浸出技术，是湿法冶金的工序之一，将有色冶金废渣加入液体溶剂，溶 解其中的有价金属，浸出非目标产品但存在利用价值的金属。离子交换法是主流的净化技术，可以提高有价金属的回收效率，其特点在于

14、交换剂无毒、可再生、不挥发，由此对环境污染轻微。沉淀法是利用化学性质的方法，在溶液状态下混合不同化学成分的物质后加 入沉淀剂，在反应完成后干燥或者煅烧，从而得到粉体颗粒。磁流体分选技术是较新的物理处理技术，根据其中的有价金属，利用磁体分 选，在有色冶金废渣中，目标有价金属大多会在磁场环境中产生磁化现象，有斥 力或者吸力，通过此种技术，可以有效提高金属回收效率。电场分选类似于磁流体分选技术，所利用的是金属的导电性，让金属产生电 场后，不同金属的运动轨迹来分选，达到回收目的。电极法常用于湿法冶金中，在湿法工序的最后将废液中可利用物质利用置换 沉淀法等方式获取。2、有色金属提取冶金技术未来发展2.1

15、 生产效率我国工业经济处于平稳发展的阶段，产业的规模和市场趋于饱和，能够产生 更大的核心竞争力，需要对冶金技术进行优化。需要技术能够提高生产效率，提 高产品质量。特别是新型技术所制备的先进材料，目前冶金工业面临的挑战就是 如何才能提高先进金属材料的生产效率，提高生产质量。目前大多冶金工业的研 究人员的主流研究方向，就是对于现有冶金技术的优化以及开发高新技术上。2.2 完善现有生产工艺我国有色金属提取冶金的市场面临着激烈的竞争，企业想要在此种市场环境 中做大做强，势必不断改进现有的生产工艺，根据自身的核心竞争力，引入新技 术，不断优化冶金工艺的整体流程，降低生产成本，降低能源消耗。特别要注重环境

16、保护方面，保障生产绿色化，走可持续发展路线。和新兴科 技结合，实现模型化、智能化、自动化发展。我国冶金工业的一大发展趋势就是针对现有的一套完整的生产工艺，不断优 化其流程，逐步完成自动化、大型化、可持续发展方向发展。2.3 综合利用各类资源在有色金属提取冶金技术中产物含有硫氧化物、氮氧化物和碳氧化物等有害 气体，会促使温室效应和酸雨，一旦没有良好处理，就会污染大气环境，由此必 须对生产过程中的副产物进行处理。有色金属提取过程中往往副产物会处理后排 放，而绿色化无污染的生产过程其本质是充分利用反应副产物，针对副产物循环 利用或者无害化处理是未来的研究方向。最有利的处理方式就是，综合利用生产 副产物，尽量循环利用，我国有色金属提取冶金工业中，十分重视生产副产物的 处理，保证可持续发展、绿色化发展。目前，由于矿产资源不可再生性，我国十分提倡寻求新兴可再生材料代替原 有不可再生资源，对