有色金屬提取技術在冶金行業發展前景探討

楊馥瑄

（青海物通集團，青海 西寧 810003）

我國有色金屬資源豐富，但是復合礦多，品位質量參差不齊，不但多種有色金屬常共生在一起，有些鐵礦中也含有大量的有色金屬，對有色金屬提煉技術提出了更高的技術要求。本文將結合冶金行業的發展趨勢，就有色金屬提取技術從提取細節、利弊分析、發展趨勢等方面探討發展前景。

1 有色金屬提取技術分析

從冶金行業的具體應用場景來看，在目前我國現階段使用較為廣泛的有色金屬提煉技術為濕法冶金技術、火法冶金技術、電冶金技術，以上三種技術的應用面、技術要求、產出能效等方面各有特點。

圖1 有色金屬濕法冶金流程圖

（1）濕法冶金技術。濕法冶金技術是冶金行業提取有色金屬技術中應用場景最廣泛的冶金技術之一，除鋼以外，基本上適用于所有的有色金屬提取。基于礦物分解的方式，采用濕法冶煉去雜和提取，再還原成金屬。通常情況下采取礦物分解的方式來冶煉有色金屬，并使用濕法對其進行去除和提取，隨后將其還原為金屬。具體的過程如上圖：要在溶液中加入有用成分，浸取溶液使其能夠與殘渣分離，再通過洗滌和回收夾帶殘渣的金屬離子和冶金溶劑。最后針對浸取溶液進行富集和凈化，從精華液中提取出所需要的有色金屬以及相對應的化合物。

圖2 有色金屬火法冶金技術流程圖

（2）火法冶金技術。火法冶金技術是歷史悠久的、最為常用的技術。火法冶金技術在有色金屬的冶金中的機理為“三傳一反”，即熱量、質量、能量的傳遞，在沉降分離及液體顆粒重力的作用下，實現金屬或锍從渣中澄清分離。主要由以下幾個技術流程環節組成（如圖2）：選擇金屬含量高的細粒精礦；其次，將冶金溶液加入到選好的細粒精礦中，加入到鼓風爐中加熱，一直加熱到低于爐料的熔點，使其溶解凝結成塊；再將成塊的礦石加入到鼓風爐中冶煉，從而形成含有少量雜質的金屬液或形成混合了燃料灰、溶劑和脈石的而熔锍和爐渣；再對進一步處理和冶煉，可得到含有少量雜質的有色金屬，實現有色金屬純度的有效提升。

（3）電冶金技術。電冶金技術是使用電流產生冶金效應，從礦物或其他原料中提取金屬的冶煉過程，以電能為主要條件，主要依據的是金屬的活潑性強弱，不活潑的金屬可用熱分解法制備；如加熱氧化汞；而比較活潑的金屬可用熱還原法制備，如用焦炭煉鐵；活潑的金屬只能用電解法制備，如制備鋁通過在電解槽內電解氧化鋁，將直流通入槽內，利用電解質分解氧化鋁。電解過程是使直流電流通過金屬鹽的水溶液或者金屬化合物的熔融體引起化學分解的過程，在陰極電沉積析出金屬，而在陽極發生陰離子的電氧化過程或者可溶性陽極的溶解過程。電解過程在有色金屬的提取上有兩方面的應用：通過電解金屬鹽額水溶液或者熔融物的提取金屬的電解冶金技術，以及使不純的金屬陽極溶解生成金屬離子而純化金屬的電解精煉技術。具體過程如下圖。

圖3 電冶金具體過程圖

2 有色金屬提取技術比較分析

（1）濕法冶金技術優劣勢分析。濕法冶金技術具有生產過程容易實現自動化和連續化的優點，可以直接制取化合物；在生產過程中產生的廢棄物較少，利于生態和環境保護。濕法冶金技術的缺點是生產的能力相對較低，反應速度較慢；化學試劑可能會設備的腐蝕較大；同時，整個生產流程長，液體固體分離相對困難。

（2）火法冶煉技術的優劣勢分析。針對火法冶金技術優劣分析如下，該技術的優勢有歷史悠久，技術較為成熟，操作經驗相對其他兩種方法更為豐富；從有色金屬提取的生產效率來看，生產能力大且綜合回收較高。火法冶煉的缺點也非常明顯，相對于濕法冶煉技術，需要工人長時間的高溫操作，勞動條件差；同時，對選礦的要求較高，在生產環節上多一步精篩的步驟。

（3）電冶煉技術的優劣勢分析。相對于其他兩種提取冶煉技術，電冶煉技術最大的優勢是制備速度快，同時，容易控溫，熱效率高；在封閉的容器內完成提取制備，勞動環境相對較友好。電冶煉技術的劣勢是電力成本高，能耗大。電阻加熱溫度超過1000℃時，耐火材料有可能導電，在具體操作的時候要注意絕緣問題，否則可能會引起安全事故。

3 有色金屬提取冶煉行業發展前景分析

根據有色金屬提取技術的分析，在冶煉行業可能會出現以下發展前景，企業需要持續聚焦先進金屬材料的生產，不斷優化生產流程和工藝環節，朝著生產的自動化和無污染化方向努力，來不斷提升生產的效能，最后，通過企業自身獨特的競爭力來吸引資本的不斷注入。

（1）需要聚焦于先進金屬材料研發。高新技術產業的蓬勃發展，新型金屬材料層出不窮，先進材料甚至具有不可替代性。近年來，出現了與以上三種冶金技術并列的金屬提取技術“增值冶金”技術，在半導體材料、高純度金屬、高性能金屬間化合物、金屬超導材料、磁材料等都屬于此種技術范疇。這也對有色金屬提取提出了更高的要求，作為金屬材料制備的第一環節，企業應該聚焦把握先進金屬材料的市場前景，有條件進行研發投入的企業應該側重于新材料、新工藝的研制。

（2）需要不斷創新生產工藝。除了聚焦于先進金屬的生產之外，企業還需要優化有色金屬提取冶煉的工藝技術，對現有的生產過程進行有步驟地優化迭代。同時，要關注國內外的成熟技術創新，積極參與到有色金屬提取工藝的創新中去，優化生產過程和降低生產成本，提高金屬的回收率，降本增效。

（3）生產的自動化程度會持續加深。傳統的有色金屬冶煉提取是勞動力密集型、資源密集型產業，依賴于勞動力及經驗的積累，但是人力成本的上升及勞動環境持續改善，要求生產過程必須盡可能實現自動化、連續化，提升生產效率及勞動環境。企業可以將多個傳統冶金過程縮合為一個過程，實現設備的高度自動化、連續化。

（4）對環境保護提出更高要求。提取有色金屬的過程中會出現有毒氣體、無用廢渣及無法自然分解的化學垃圾，其中產生的CO2、SOx、NOX等廢氣會對大氣造成不可逆的破壞，此外，大量的廢渣和廢液的無差別排放，對江河湖海及地下水造成污染。無法自然分解的化學垃圾會造成大量的土地的占用。目前我國對于污染防治、生態保護相應出臺一系列的法律法規，將綠色發展提升到國家戰略側面，因此企業必須科學地處理三廢問題，調整落后產能結構，朝著綠色生態環保無污染的方向發展；同時，在金屬再生以及重復利用問題上拓寬技術研發的思路。

（5）對資本和技術的投入更為依賴。要實現從傳統的提取冶煉方法的轉型離不開資本的投入，擴大生產規模或者優化生產環節，往往需要技術研發的不斷投入，可能會面臨不計其數的試驗和探索，開發的周期會比較漫長，需要有資金投入作為保證。需要企業積極推行市場化運作，通過有色金屬冶煉行業本身的持續盈利的潛力，吸引資本不斷注入。

4 結語

通過本文對有色金屬提煉在冶煉行業中的主流技術的應用、三種技術發展現狀，以及發展前景的分析，可以總結如下：有色金屬生產企業應需要結合國內外的實際市場需求，開發性能好的金屬材料，優化現行的生產過程和技術，開發類似“增值冶金”或“二次利用”等新技術，降低制備的成本，提升制備效率，并在生產過程中持續優化流程，縮合生產過程，實現生產的可持續化及自動化，并有步驟有計劃地引入官方或民間的資本注入，為行業技術創新及可持續發展提供保障。