淺述濕法冶金與火法冶金工藝

王曉桐

摘要：冶金是以一定方法由礦石中提取金屬或金屬化合物，并將其制成金屬材料的過程和工藝。目前冶金主要有火法冶金、濕法冶金和電冶金。隨著科技的發(fā)展，各種先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用到了冶金中，冶金已近成為了一門科學(xué)，本文就濕法冶金與火法冶金工藝進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，再此基礎(chǔ)上分別對(duì)兩者主要的冶金工藝進(jìn)行淺述，以增進(jìn)對(duì)目前冶金先進(jìn)工藝的了解。

關(guān)鍵詞：濕法冶金；火法冶金；工藝

引言：

濕法冶金原理是以相應(yīng)溶劑，以化學(xué)反應(yīng)原理，提取和分離礦石中的金屬的過程，又叫水法冶金[1]。火法冶金原理是以高溫從礦石中冶煉出金屬或其化合物的過程，火法冶金過程不包含水溶液參與，所以又叫干法冶金。與火法冶金相比，濕法冶金的原料獲取簡(jiǎn)便，原料中各種有價(jià)值的金屬利用率高，環(huán)境保護(hù)效果好，而且其冶金過程能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化并連續(xù)進(jìn)行。文章將分別介紹兩者冶金方法以及幾種金屬的常見比較先進(jìn)的冶煉工藝，以供參考。

一、概述

濕法冶金的一般步驟有：①用化學(xué)溶劑將原料中部分轉(zhuǎn)入在溶液中，稱為浸取；②過濾殘?jiān)?，洗滌回收夾帶于殘?jiān)械挠杏貌糠?；③提取溶液，比較常用的是離子交換和溶劑萃取技術(shù)還可以用化學(xué)沉淀；④在凈化液中獲取金屬及其化合物。在目前的工藝條件下，金、銀、銅、鋅、鎳、鈷等純金屬常采用點(diǎn)解提取法。以含氧酸形式在溶液中存在的鋁、鎢、鉬、釩等常用氧化物提取，最后還原獲得金屬[2]。除此之外很多金屬或化合物都能夠用濕法方法提取。就目前來看，世界上全部的氧化鋁、氧化鈾、大于74%的鋅、大于12%的銅都是用濕法生產(chǎn)的。

火法冶金也叫高溫冶金。主要是采用高溫將礦石中金屬或金屬化合物提取出來的過程?；鸱ㄒ苯鹚芤翰粎⑴c反應(yīng)。目前火法冶金工藝在鋼鐵冶煉、有色金屬造锍溶煉和熔鹽電解以及鐵合金生產(chǎn)等方面比較常用。火法冶金的一般工藝為礦石準(zhǔn)備、冶煉、精煉這幾部扥，主要采用還原-氧化反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)形式進(jìn)行。

二、目前常見金屬的冶煉工藝介紹

1、濕法冶金工藝

黃銅礦的濕法冶金工藝。濕法冶銅在銅資源提煉中應(yīng)用廣泛[3]。黃銅礦在冶煉過程中基本都辭去濕法冶金的工藝進(jìn)行，該方法成分吸收了傳統(tǒng)方法并創(chuàng)新性的應(yīng)用精礦火法冶金技術(shù)對(duì)銅進(jìn)行加工，但是這一過程往往會(huì)產(chǎn)生很多廢棄，對(duì)環(huán)境造成污染，同時(shí)銅礦得回收率也較低，所以在不斷的技術(shù)進(jìn)步以及觀念的更新下逐漸出現(xiàn)了濕法冶金技術(shù)，并且目前得到了最廣泛的應(yīng)用。黃銅的冶煉中最常用的是采用壓力氧化浸出和氧介質(zhì)浸出這兩種方法，而在這之中黃銅浸出作為銅硫化礦冶煉的核心方法被廣泛采用。黃銅礦壓力氧化浸出方法采用的中間介質(zhì)是硫酸，這一過程最重要的就是對(duì)溫度的控制，這種溫度控制方法包括高溫、中溫和低溫三個(gè)工藝。目前在銅礦冶煉中利用的一般是高溫（200一230℃）氧化酸浸技術(shù)。這種技術(shù)不僅能保護(hù)環(huán)境，而且有利于人員安全健康；氯化物溶液浸取黃銅礦最大的優(yōu)點(diǎn)是避免了鈍化，即使礦粉浸取粒徑大，也可實(shí)現(xiàn)較高浸取率；高溫菌和極端嗜熱菌浸取黃銅礦是目前比較先進(jìn)的生物冶煉技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)較高的銅浸出率[4]。

CESL濕法冶金。CESL是由加拿大泰克（Teck）工藝集團(tuán)公司研發(fā)的，主要工藝措施使將常用的加壓氧化、溶劑萃取以及電積法結(jié)合使用，來冶煉銅和鎳硫化精礦。CESL銅濕法冶金主要工藝過程為：氧化及溶浸銅精礦殘液；洗滌及過濾實(shí)現(xiàn)液固分離；溶劑萃取浸出液；電積法提取陽(yáng)極銅；殘液中和保持酸度平衡；CESL金的濕法冶金工藝為：銅溶浸取的含金和銀渣，浸出金和銀；標(biāo)準(zhǔn)碳吸附提取金和銀；電解液回收銅，再生氰化物；外排廢液中回收氰化物。

2、火法冶金工藝

火法煉銅工藝。此工藝主要有焙燒、熔煉、吹煉、精煉等階段組成。焙燒過程主要有半氧化及全氧化焙燒兩個(gè)步驟，目的是去除硫的同時(shí)去除某些摻雜的易揮發(fā)物。這一過程一般放熱，無需外部加熱。造锍熔煉常為半氧化焙燒，其目的是為了保持冰銅所需硫量；還原熔煉一般用全氧化焙燒；硫化銅精礦在濕法冶金過程中采用的焙燒，其目的是使銅形成可溶性硫酸鹽，這一過程叫硫酸化焙燒。熔煉采用造锍式熔煉，為了讓銅精礦中含有的鐵被氧化，同時(shí)除去殘?jiān)?，生產(chǎn)得到銅含量高的冰銅（xCu2S？yFeS）。這種方法使得原料中含有的貴金屬幾乎全部留在冰銅內(nèi)。冰銅中的銅比例由礦品位以及焙燒熔煉階段脫硫效果決定。

火法煉鋅。火法煉鋅主要有豎罐煉鋅、密閉鼓風(fēng)爐煉鉛鋅等方法。此外還有電爐煉鋅目前在打型工廠以很少出現(xiàn)。豎罐煉鋅的工藝流程為使溫度達(dá)到鋅沸點(diǎn)以上，并將鋅礦置于豎井式蒸餾罐，采用碳還原劑還還原氧化含鋅的礦物，該反應(yīng)過程能夠使進(jìn)過反應(yīng)形成蒸氣的含鋅蒸汽冷凝，使金屬鋅變?yōu)橐簯B(tài)。在豎罐煉鋅方面，我國(guó)遼寧的葫蘆島鋅廠為目前僅有的兩家企業(yè)之一。豎罐煉鋅主要可以將其工藝分為三點(diǎn)：硫化鋅精礦氧化焙燒、焙砂制團(tuán)以及豎罐蒸餾。折疊密閉鼓風(fēng)爐煉鋅的方法在目前比較常見，其工藝是在密閉爐頂?shù)墓娘L(fēng)爐中，將碳作為還原劑經(jīng)過反應(yīng)獲得鋅和鉛的過程，反應(yīng)使鋅存在于蒸氣中然后通過鉛雨冷凝產(chǎn)出鋅，再通過熱前床將渣、鉛、鋅三者分別提出。這一工藝是英國(guó)帝國(guó)熔煉公司的研究成果，簡(jiǎn)稱ISP，可用于多種原材料，適應(yīng)性非常廣，并且這一工藝造成的污染以及能源消耗也比較低[5]。

三、總結(jié)

目前工業(yè)的發(fā)展特別是以冶金為代表的重工業(yè)發(fā)展，越來越重視節(jié)能環(huán)保，這使得冶金工業(yè)在發(fā)展的過程中面臨著極大的工藝改革壓力。本文在對(duì)兩者冶金工藝進(jìn)行介紹后發(fā)現(xiàn)，就目前的情況來看，濕法冶金普遍比火法冶金更能滿足節(jié)能環(huán)保的要求，而且這種方法能夠使礦產(chǎn)利用率得到提高，副產(chǎn)品利率也有所提高。更為經(jīng)濟(jì)、高效、綠色的冶金工藝也將在科技進(jìn)步的推動(dòng)下更為適用，為我國(guó)工業(yè)化發(fā)展提供持續(xù)動(dòng)力。

參考文獻(xiàn)：

[1]李康，王福利，何大闊，賈潤(rùn)達(dá).基于數(shù)據(jù)的濕法冶金全流程操作量?jī)?yōu)化設(shè)定補(bǔ)償方法[J].自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2017，43（06）：1047-1055.

[2]張其雄.基于生物技術(shù)的濕法冶金研究[J/OL].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2015，13（10）：97+99.

[3]趙冬梅.淺論濕法冶金與火法冶金工藝[J].企業(yè)導(dǎo)報(bào)，2015，（22）：50-51.

[4]鄧衛(wèi)華，戴永俊.我國(guó)銻火法冶金技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].湖南有色金屬，2017，33（04）：20-23.

[5]譚春梅.處理高砷銅精礦的火法冶金處理技術(shù)[J].中國(guó)有色冶金，2016，45（04）：1-6.