有色金屬冶煉主要工藝設備及用途研究

唐美靜

（國投新疆羅布泊鉀鹽有限責任公司，新疆 哈密 839000）

1 前言

隨著科技的創新與發展，各個行業對于不同種類的金屬在冶煉方面的需求也在不斷的改變，在質量方面的要求也在逐漸的增高。在現階段而言，有色金屬的冶煉方法主要有以下幾種：以銅、鎳為主要金屬的，硫熔法；以鋅、鉛為主要金屬的，碳熱還原法；以鈷、鋁為主要金屬的，電積法[1]。這三種方法，是火法冶煉工藝的基本方法，而這項工藝在實際的操縱當中有很大的加強空間。可以更好的實現對有色金屬的冶煉。

2 有色金屬冶煉的主要工藝方法

2.1 沉淀池工藝

在傳統的有色金屬冶煉的過程之中，沉淀池工藝作為主要的冶煉方法之一，其冶煉流程一般包括：冶煉爐渣在經過沖刷之后，將過濾出的渣水經過管道槽流出，進入到沉淀池中沉淀，完成沉淀之后，通過重力相互的作用，以達到最終分離固體與液體的目的[2]。在整個的過程當中，沖洗礦渣的水是可以采用循環使用的環保方法，重點是在對金屬品質的做好嚴格的把關與監理就可以了。這種方法作為最早的處理水渣的技藝，因為時間的沉淀，在整個過程之中的各個應用環節極為完善，穩定，這也使得這項工藝具有廣泛的應用空間和使用價值。又因其在過程之中機械設備使用的減少，對于相關環節可能會出現的故障以及發生的問題可以起到很好的把控。但是缺點則是操作的復雜、設備占地面積大、施工步驟繁瑣、經濟成本高等，同時施工的環境因素也會對其產生嚴重的影響，這項技術因對寒冷的環境有著較差的適應性，在遭遇寒冷環境可能會在使用的過程之中發生水汽蒸發甚至是結冰的現象，因此在使用時要著重注意氣候的影響[3]。

2.2 INBA工藝

此項工藝最早是由比利時公司以及PW這兩家公司一同研發的，這項工藝在工藝方面的冶煉金屬有著性比價極高的使用價值，因其主要面對的是需要高強度、連續不斷的施工作業，并且隨著近幾年以來有色金屬冶煉方式的不斷完善，去人工化、智能化、機械化的不斷填充，在生產以及金屬最終的質量以及數量等方面遠遠的甩開了傳統的生產模式。并且其工藝特點同時也具備著綠色、環保等特點，達到了確保生產和冶煉過程中綠色環保的工作模式。

2.3 明特工藝

此工藝最大的特點就是整個系統，在脫水方面是由螺旋輸送機和過濾器來一同承擔的。這一特點在實際的應用過程當中有著極大的優勢，機械對能源的損耗減少、相關設備占地面積的大幅度減少以及相關設備便捷利于操作等優點。同時，明特工藝也是我國所研究創發的，擁有該項技術的產權，并且在實際應用中的各項優點。使得這項技術不僅擁有著重大的現實意義，同時在我國的有色金屬冶煉過程當中，收到了廣泛的應用與好評。

2.4 DSC控制工藝

在有色金屬的冶煉過程當中，對于爐膛溫度控制方面的需求有著極高的要求，而DCS控制工藝在這方面有著極強的控制能力。DCS在實際的操作過程當中對爐膛內的溫度進行實時、精準的監控，最終達到在適宜的溫度之內保證有色金屬正常、高效的進行冶煉。

3 有色金屬冶煉主要設備的用法及其特點

3.1 反射爐的用法及特點

反射爐是一種在室內設置的火焰式爐子。在有色金屬的冶煉過程之中其適用場景多種多樣，可以進行熔化、精煉、保溫、殘渣處理、焙燒以及干燥等工序。反射爐的爐頂分為吊掛和拱式這兩種，在建筑材料上一般選擇優質的、具有極高耐火性的材料進行建筑，這既保證了反射爐的安全性，同時也對反射爐的使用壽命有著極好的延長效果。但是也因其特殊性質，在處理混合性質的戲水物料時有著較好的效果，但是在大塊物料的處理方面效果不盡人意。反射爐對于燃料的要求并不嚴苛，這也是其成本較為低廉、更容易實現大型化的原因，但與此同時，燃料的大量消耗同時引發了環境污染等問題，這也在限制著反射爐的發展。

3.2 中頻爐的用法及特點

采用中頻的電流進行加熱，適用于特種、合金、碳鋼的熔煉，同時在鋁、銅等有色金屬的冶煉方面也有著較為出色的表現。其特點是效率較高、消耗能源少、重量輕、占地小、轉化效率高、升溫過程快速、方便控制爐溫等。在此外中頻爐大部分也裝有較為先進的保護性質的裝置。例如，水控儀、溫控儀，液晶顯示屏，傳感系統等。水控儀、溫控儀這類儀器可以很好的起到監控爐內溫度、水位，使用者可以根據自身實際情況與需要冶煉有色金屬種類的改變進行供水溫度、水位的相應變化，當出現爐內實際溫度與設定溫度不同時可以自動的對相應的變化進行調節，達到溫度、水位的持續不變。液晶顯示屏則可以更加直觀的體現爐內目前的溫度以及水位的變化。這都利于現場的操作人員更加全面的掌控爐內的情況，進行相應的操作更好的達到使用的目的。傳感系統則是可以在設備突發緊急故障時自動檢測，并緊急關停設備，達到保護設備的目的。同時對設備的維修、日常維護起到不可替代的重要作用。

3.3 鼓風爐的用法及特點

鼓風爐是一種較為少見的豎式爐，是火法冶金的主要設備之一，具有冶煉成本低、設備體積小、金屬回收率高、產出率高等特點。鼓風爐可以通過熔煉的過程分為三種，氧化發揮、造锍以及還原熔煉。鋅、鉛、鈷、銅等金屬便可以使用鼓風爐進行冶煉。

3.4 電爐的用法及特點

電爐可以分為感應、電弧、等離子、電阻爐等。電爐主要是成套進行使用的，其主要特點包括，可以根據實際情況將爐內抽成真空；溫度容易控制，加熱速度快，溫度高，生產過程中可以更好的實現去人工化、自動化、智能化、機械化；工作人員的安全性得到了大幅度的提高，現場衛生條件良好；加熱效果好等。隨著社會的發展，工業規模的逐步擴大，金屬冶煉需求的逐步增加，電爐在目前各種冶煉設備中的占比也在逐步的增加。

3.5 閃速爐的用法及特點

主要是對鎳、銅等硫化金屬進行冶煉，主要分為兩種型號，目前在我國內主要使用的是奧托昆普型號，主要分為上升煙道、沉淀池以及反應塔這三部分。煙道主要是作為煙氣的出口，又因其所處位置的特點較為容易有污漬結成瘤型，所以一般都在煙道口部分設置一個噴嘴便于燃燒，此外在另外設置一個入孔門便可以有效的減少結瘤現象的發生。沉淀池在大體的結構上，與反射爐較為相似。相應的爐墻的選材方面同樣采用優質的、具有極高耐火性的材料進行建設，除此以外還需要加裝銅水套，可以更好的確保爐墻的阻燃性，達到保證爐體的安全性的目的。反應塔是需要輔助燃料進行相關操作的，一般可以使用粉煤、油或者天然氣來進行工作。這里值得注意的是在輔助燃料選擇粉煤的情況下，需要提前將粉煤與物料提前進行充分的混合，以確保粉煤的充分燃燒，達到良好的助燃效果。

4 有色金屬冶煉的種類

目前有色金屬冶煉的方法有許多，但是主要的方式大多為電化學法、火法、濕法冶煉。除了這三種主流的方式以外還有許多針對特定的金屬，或是適用于特定的使用場景，例如諾蘭達法、三菱法、離析法、氧氣頂吹旋轉轉爐法等等。這些方法各有特點，在選擇冶煉方法時需要結合現場實際情況、冶煉金屬種類與實際設備進行選擇。

5 結語

在本篇文章之中，主要就目前國內主流的有色金屬冶煉工藝的各種工藝，以及設備的特點用途進行了簡略的分析，希望本篇文章對于我國在有色金屬冶煉方面技術水平的改進起到作用。