有色冶金技術的現狀與發展探討

劉占華

（北京中礦基業安全防范技術有限公司，北京 100020）

有色金屬制造包括勘探，開采，加工，冶煉和加工。隨著科學技術的發展，物理和化學的先進技術不斷被用于有色冶金技術的創新，從而使有色冶金技術取得了新的進步。目前，火法冶金由于其自身的許多缺點而逐漸被淘汰，有色冶金技術的持續創新面臨許多挑戰，當前，有色冶金正在向環境保護，海洋資源利用和金屬替代品的方向發展，但是工業發展與環境保護之間的矛盾使海洋資源的利用變得復雜。與上述研究領域相比，探索二次資源的開采和再利用的前景更大，如果以前實驗室的研究和開發結果在以后轉移到生產線，那么有色冶金技術將會得到一次大突破。

1 有色冶金概述

冶金是經濟發展的基礎，是國家實力和工業發展水平的象征。它提供各種行業所需的材料，例如機械工程，能源，化學工業，運輸，建筑，航空，國防和軍事?，F代工業，農業，國防和科學技術的發展不斷對冶金工業提出新的要求，并為冶金學科和技術的發展做出貢獻。冶金技術的發展又為人類文明的發展提供了新的物質基礎。

有色冶金學是從復雜成分的礦物骨料中提取金屬，以得到金屬原料并完成有色金屬的粗加工，然后清洗原金屬以獲得更精煉的金屬產品。

在冶金過程中，特別是使用化學冶金和物理冶金，必須使用某種技術工藝來分離賤金屬和其他金屬以獲得更高純度的金屬。具體的冶金過程主要包括三個過程：預熔，粗加工和精煉，主要通過利用物理原理和化學原理來實現冶金中的物理化學反應并達到冶金目標[1]。

2 有色金屬提取冶金技術現狀分析

2.1 濕法冶金

在有色金屬的提取冶金技術中，濕法冶金是最廣泛的冶金技術之一。通常，有色金屬通過分解礦物來熔化，通過濕法去除和回收，然后還原為金屬。首先將有用的成分轉移到溶液中，然后從殘渣中分離出浸提液，洗滌并回收攜帶殘渣的金屬離子和冶金溶劑，最后對浸提液進行富集和純化，從清潔液中獲得所需的有色金屬和相應的化合物。在冶金工業中，將濕法冶金方法用于鈾、銅、鋁、鋅等的實際應用相對廣泛。目前，世界上約12%的銅，74%的鋅以及所有的氧化鈾和氧化鋁都是通過濕法冶金技術生產的。例如，易于實現生產過程的自動化和連續性，這對于保護環境很有用。在中國，使用濕法鋅熔煉技術生產的鋅占鋅金屬總產量的70%。

2.2 火法冶金

在有色冶金的許多現代技術中，火法冶金是最早使用的方法，主要包括富集，冶煉和精煉三個階段。詳細過程如下：濃縮過程完成后，將特定的冶金溶劑添加到細顆粒濃縮物中。要注意溶劑的比例，應按規格添加，混合后在高溫熔爐中熔融，熔渣，含雜質金屬液體等應按規定添加需要時間進行進一步提煉。加工后，除去含有雜質的金屬液，最終，可以更高的精度得到有色金屬。與有色冶金中的其他工藝相比，火法冶金技術效率更高，但能耗較高，不能滿足可持續發展和資源節約的要求。因此，還需要對這一技術進行優化和改進，從而確保其繼續推廣和應用。

2.3 電冶金

電冶金是使用電能作為能源提取和加工金屬的過程。根據電能轉換的不同形式，它也可以分為電冶金和電熱冶金。生產鋁的唯一工業方法是由冰晶石-氧化鋁熔鹽制成的電解質。它包括從鋁土礦中提取氧化鋁和氧化鋁電解的兩個階段。氧化鋁的電解在電解槽中進行，直流電通過電解槽以使氧化鋁通過電解質分解。依靠電能產生的焦耳熱來維持950℃～970℃的電解溫度。陰極上的電解產生液態鋁，在陽極上會形成氧氣，并且在碳的陽極氧化過程中會沉淀出CO2和CO氣體。鋁液是通過真空罐工藝獲得的，經過清洗和澄清后倒入市售的鋁棒中，產品質量通?？梢赃_到99.5%至99.7%Al[2]。（如下圖1所示）。

圖1 電解法制鋁流程

2.4 國外有色冶金技術發展現狀

具有基本設計技術和生產能力的外國冶金公司可以進行功能性產品設計，其技術特點主要體現如下：它可以滿足設備穩定性和可靠性的要求，按照控制系統等設備上的某些技術和流程進行工作，具有高質量的設計資源，并且其開發人員將具有較高的整體質量和經驗—工作人員的具體組成具有國際特色，強大的職業道德，完整的計算機硬件平臺，產品測試條件，軟件開發資源，計算機輔助設計工作平臺等，且相關軟件和信息檢索軟件非常豐富[3]。

3 有色金屬提取冶金工業的發展趨勢

3.1 先進金屬材料的生產

隨著社會的進步和經濟的發展，新型金屬材料應運而生。在高科技領域，現代新型材料起著重要的作用，不能被其他材料替代。方便且經濟地大量生產性能穩定的現代材料，是當前冶金工業亟待解決的問題，也是冶金工業面臨的新問題。根據目前的情況，萃取冶金領域的許多研究人員逐漸改變了他們的研究領域，并致力于現代材料和新工藝的發展，將這種研究結果引入工業實踐是有色冶金行業未來發展的方向之一。

3.2 新工藝流程的改進和應用

未來有色冶金技術的發展應整合到多個學科和相關過程中，以實現新的技術整合。熱力學和動力學數據庫與先進的計算機信息技術相結合的控制和研究功能，提高了冶金系統的自動化水平。同時，除了有色冶金技術研發中的能耗問題外，還必須考慮環境保護問題，通過減少冶金能耗以實現環境保護的最終目標。一方面，通過在真空環境中進行制造有色金屬的操作，將真空技術應用于傳統的有色冶金技術，可以有效地減少對環境的有害影響。另一方面，也可以實現在大氣環境中不能進行的生產活動。但是，應該注意的是，在對冶金技術進行優化和現代化的同時，為了滿足有色冶金技術的實際要求，必須同時優化和改進有色金屬冶金設備[4]。

3.3 電解鋁技術的發展方向

鋁冶金技術的發展應主要集中在電解鋁的生產方向上：

3.3.1 改善熔體的性能

由于純冰晶石的熔點高，電導率差，腐蝕小，溶解的氧化鋁少等原因，鋁的電解生產會消耗大量的電力和較高的生產成本。近年來，研究人員主要對新的鋁原料進行了研究，但到目前為止，尚未報道新的進展。當前的研究結果表明，添加一些理想的添加劑以降低熔點的制造工藝是未來可能的研究領域之一。

3.3.2 提高電流效率

研究表明，高熔點是降低電流效率的重要因素。因此，應該進一步研究以保持生產中的低溫工作并增加電產量。

3.3.3 改善電解槽的壽命

眾所周知，用于制造電解鋁的電解槽容易腐蝕。電解池的壽命小于10個月，這增加了工業生產的生產成本。因此，電解電池材料的研究和開發對提高企業的經濟利益和社會效益至關重要。

3.3.4 提高高純度鋁的純度

數據顯示，國內電解鋁生產的鋁純度與世界發達鋁生產國生產的鋁純度之間仍然存在差距，對鋁材料有高純度要求的產品制造商仍依賴進口鋁產品。目前，電解槽中鋁液的穩定性很差，這對鋁的純度和鋁的生產效率有很大的影響。如果電磁冶金技術能夠成功地應用于鋁電解過程，那么鋁冶金技術的研究將是一個重大突破。

3.4 環境保護與資源綜合利用

提取有色金屬的冶金過程會產生許多有害甚至有毒氣體，例如NOX，SOX，COX等。這些廢氣會造成嚴重的空氣污染，這也是產生酸雨和溫室效應的主要原因。如果不加以控制處理，將導致我國環境條件進一步惡化，生態系統遭到破壞。為了改善人們的生活環境，同時有效實施可持續發展戰略，必須加強實施有色金屬生產中冶金過程中的“三廢”戰略，這也是有色金屬生產中冶金發展的未來趨勢。因此，在未來有色金屬冶煉的發展中，應不斷優化和改進冶金技術，并使金屬冶煉工業朝著綠色化的方向發展[5]。

4 結語

綜合來說，有色冶金行業的發展與技術支持密不可分。因此我們必須促進人才發展，推廣和使用先進技術，積極開發新的冶金技術，以提高有色冶金的效率和質量，同時盡可能避免對周圍生態環境的影響。