有色金屬真空冶金技術的開發與應用研究

王海龍

（河北安華質檢技術服務有限公司，河北 石家莊 050051）

社會上的資源以及能源利用率的有效提升一直作為環境保護工作中的重要問題，而有色金屬涉及的冶煉產業是我國工業長久發展的重點內容，但是以往的有色金屬冶金技術運用的效果并沒有十分理想，包括冶金的時間過長或者有色金屬資源的消耗量過高等，且在冶金過程中會出現一些污染物質，十分容易影響自然生態環境[1]。在這種情況下，國家越來越關注有色金屬冶金工作的開展，真空冶金技術為一項新型的手段，將其作用在有色金屬的開發上可以提高加快有色金屬的冶金進程，以下為筆者針對有色金屬真空冶金技術的開發以及應用給予的相關分析與建議[2]。

1 有色金屬真空冶金技術的基本特征

以往的有色金屬冶金技術較為滯后，冶金時間較長，浪費較多的資源，導致在冶金期間生成污染物，破壞自然生態環境。同時以往的冶金技術在操作環節中存在資源利用率低下的問題，嚴重影響了新型冶金技術的開發和利用的效果，因此有色金屬的冶金技術運用十分必要，針對有色金屬真空冶金技術的基本特征，具體如下：其一，金屬在反應階段受到氣體的影響力小。由于在真空的環境中存在氣體相對稀薄的現象，因此在真空狀態下金屬冶金的環節基本上不會受到氣體的影響。其二，真空體系能夠實現內部與外部物質的相對流動。真空體系中存有的密度水平較高，和大氣兩者之間具備鮮明的分隔特點。針對真空體系，其只是借助管道或者泵等載體把多余的氣體運輸到大氣中，而大氣不能在管道或者泵等載體的作用下流入真空系統中，因此真空狀態下可以金屬冶金技術的使用可以對內部與外部物質的相對流動加以控制。其三，生產期間污染程度較小。金屬類型的材料在操作期間需要具備環境溫度足夠高的條件，這時的溫度真空中材料設置的軟化溫度相比較要高一些，所以金屬類型的材料在加入的過程需要在爐內進行，換言之真空狀態下不會出現燃料燃燒影響自然環境的問題。

2 有色金屬真空冶金技術的開發技術

（1）真空還原技術。在真空狀態下，依據還原劑物質，包括鋁或者碳，把金屬氧化物和金屬化合物加以還原，之后置換出金屬。同時處在真空的狀態中，可以降低金屬自身的溫度，便于實現在常壓狀態下進行金屬真空冶金工程。比如借助五氧化二鈮碳還原操作，在常壓狀態下，物質碳不具備還原鈮的特征，經常會生成碳化鈮，且在還原的過程中產生的溫度大約是兩千九百卡。此外，其他類型的金屬物質和五氧化二鈮的還原特征大致相同，包括鈦、鎢等，也就是說在真空狀態下，可以利用碳或者碳化物還原堿金屬。

（2）真空脫氣技術。所謂的真空脫氣也就是在真空狀態下把有害類型的氣體在合金或者液態金屬中脫去的一種方式，包括氮以及氫。這一類的有色金屬在脫氣之后，將其進行熔鑄操作不會由于自身存有氣體破壞金屬的內在結構。真空脫氣工藝逐漸可以被應用在有色金屬的真空冶金進程中，也是規模最大的冶金技術。

（3）真空蒸餾技術。針對真空蒸餾以及精煉作為以真空蒸發工藝為主的去除有色金屬內部雜質的一種手段，作為提取金屬內部純材料的新型技術。這項技術包含化學遷移反應以及真空蒸餾分離兩種方法，其中化學遷移反應，也就是依據氣體物質和金屬這兩者的化學反應變化，產生化合物，之后把化合物轉移到其他的位置，促使化合物自身出現逆反應，進而獲取純金屬以及氣體產物；而真空蒸餾分離的方式也就是在真空狀態下，借助不同類型金屬之間存在的蒸汽壓差異，以揮發和冷凝為主分離金屬，之后進行提純處理。此外，在工業的范圍內，使用最頻繁的方式為借助感應爐或者電阻爐完成有色金屬的蒸餾工作。

（4）真空燒結技術。所謂的真空燒結技術，也就是處于真空狀態，真空度在10帕～0.001帕之間，把合金或者金屬化合物以及金屬粉末放在地溫環境中加以燒結，一方面不會出現金屬和氣體之間的反應現象，另一方面也不會出現金屬吸附氣體的現象。與此同時，合理的降低真空燒結溫度，比如把燒結溫度減小到一百到一百五十攝氏度之間，將此時的溫度和常溫環境加以對比，具備節能與環保的優勢，另外可以在一定程度上增加真空燒結設施有效使用的期限，便于金屬產品生產質量的提升。

3 有色金屬真空冶金技術的應用策略

（1）冷坩堝針真空感應熔煉爐。針對冷坩堝針真空感應熔煉爐，其重點是通過真空熔煉爐以及電磁感應加入電源、真空惰性氣體體系以及電控體系加以組成。電源可以是中頻類型的電源也可以是高頻類型的電源，且電源頻率按照爐料的具體重量加以調整，電源頻率和爐料的重量之間呈現反比的規律。這種類型的熔煉爐往往由具備較高導熱性能的紫銅金屬材料形成，坩堝壁順著坩堝軸瓣中的耐絕緣材料加以填充，而填充環境并不是必要的，也可以適當的對熔煉爐進行改善。此外，冷坩堝熔煉爐自身的溫度便于控制，一般情況下不會出現熔體過熱的現象，現在主要將這項技術應用在金屬之間的化合物熔煉中。

（2）新型電子束熔煉。在電子束出現非間斷的情況下，可以借助精煉、凝固分離或者溶化的手段對其加以熔煉。電子束熔煉方式不僅可以避免熔鑄的金屬中存有非熔物質，還可以提供更加充裕的熔化反應時間，全面清除金屬中含有的殘存物質。然而在熔煉期間涉及的問題需要在爐料中填充鉻元素，促使熔煉中存有的氧含量和氮含量降低，而非金屬類型的雜物可以利用水冷分液器清除機械，也可以借助電子束產生的熱量分解非金屬類型的雜物，保證制取材料的相對純凈。此外，電子束渣膜熔煉作為金屬液面在冷床中產生的渣膜，且渣膜尚未覆蓋的區域可以借助金屬液完成脫氣環節，這時渣膜覆蓋的區域可以減小由于揮發出現的損失，實現雜質清除的操作流程。

4 結語

綜上所述，有色金屬真空冶金技術的運用具備一定的現實意義和價值，新時期下國家要重視真空狀態下的冶金技術操作效率，充分發揮真空冶金技術的存在效用，科學的去除金屬材料中含有的雜質，保證制取材料的足夠純凈，提高制取材料具備的使用性能和物理性能，融合真空冶金技術以及國家整體經濟結構的完善，推動工業行業的前進和發展。