冶金提取金属材料的过程与工艺鞠祺

冶金提取金属材料的过程与工艺鞠祺

鞠祺

辽宁科技学院冶金工程学院117000

摘要：冶金工业主要包括对金属矿物的勘测以及开采冶炼与轧制成型。其主要类别是黑色与有色冶金。冶金工作做为核心的原料供应部门，是国内经济发展的重要保障。作者在文中阐述了冶金提取金属材料的过程与工艺的内容，并进行分析与总结，以供大家在今后的工作与学习中进行参考。

关键词：冶金技术；金属材料提取；工艺；

引言：

人类运用金属有上千年历史，金属提取技术也从手工发展成为当今世界的支柱工业，从早期依靠经验技术到如今成为独立的一门学科。但是我国仍然处于发展中阶段，因此提升冶金提取金属材料成为国民经济与社会发展的战略需求。

1.冶金的概念

冶金主要是运用金属矿石中提取金属及其化合物，再依照不同的工艺冶炼出金属材料。通常用火法、电冶金以及湿法冶金等三种传统方式。在我国历史上冶金地位十分重要。自石器时代起到现代，冶金业的飞速进步也紧随人类发展的大趋势中。随着物理化学等自然科学的发展，并与冶金业相互融合、运用，朝着科学化方向发展，冶金的效率得到极大的提升。

2.冶金的历史

在中国的历史发展过程中，自建国后至今的六十多年里，钢铁工业得到了迅猛发展。刚开始从大连、天津等沿海地区出现钢铁企业，随后向内陆地延伸、发展，并成立完整全面的原料加工产业链，其主要在山西、湖北、四川等地区。而黑色冶金在金属冶炼中成长速度是最高的，有色金属冶炼和加工行业也紧随其后。国内许多地方（比如说辽宁，山东，云南等地）开始建设许多大型的金属原料加工厂（比如氧化以及电解铝工厂，还有部分建筑型材加工厂等等）。有色金属的主要产地以湖南，两广，江西等地方。

3.冶金的起源及分类

冶金技术源自上古陶器烧制，其中最先得到发展的是冶钢技术。因为铜的熔点不高，随着陶艺的发展与进步，工作温度也随之增长，达到铜的熔点温度。古人在某些合之下，在富含铜矿的地方进行陶艺烧制从而就发现了铜。在长年累月的摸索中，古人开始找到铜的正确冶炼方法。冶金技术也得了发展雏形。

冶金通常分为黑色冶金与有色冶金。比如说生铁或者是铁合金以及铜全部归属于黑色冶金。而有色冶金就是指非黑色的金属物质。而稀有金属和粉末冶金刚是冶金技中特别的存在。

4.冶金提升金属材料的过程与工艺流程

4.1火法冶金技术

火法冶金主要是将金属通过高温来进行冶金。运用高温，将这些矿石或者精矿里的矿物因高温而产生的化学与物理反应，成为独特形式的化合物或者单质。主要包括在固体和液体以及气体之内，主要目标就是将金属以及矿石中的杂质进行有效分离。通过燃料在燃烧时提供的高温给火法冶金供应必须的热能。除此之外通过一些化学反应也能够产生相应的热能。比如说我们在硫化矿中的氧化焙烧与提炼过程是无需燃料提供热能。其供热原理主要是通过矿物质本身的化学性质来展现的。运用火冶法进行冶金过程繁琐，主要包括：干燥法，焙烧法，精炼法以及蒸馏法等等。

4.1.1矿石准备

我们将选取的矿石进行预加工后将其放入鼓风炉开始冶炼。硫化物燃烧是要剃除硫与矿石内的杂质，同时让其转化为氧化金属便于还原冶炼。让硫化物转化为硫酸盐后运用湿法浸取进行除硫。

4.1.2冶炼过程

火法冶炼的主要内容主要包括三个部分：还原冶炼，氧化吹炼，造锍熔炼。（1）我们首先来说一下还原冶炼。就是在还原气氛下的鼓风炉内加入燃料，以及石灰石和石英等等，方便随后造渣。再加入一些焦碳来做为发热与还原剂。同时也可以为将铁矿通过反应还原成生铁，也可以将氧化铜还原为粗铜，将硫化铅的烧结块还原为粗铅。（2）氧化吹炼。比如说我们将生铁矿运用转炉来加入氧气，通地氧化的手段析出铁矿中的硅、锰以及碳等杂质，将其炼成钢水，随后再铸成钢锭。（3）造锍熔炼。这种熔炼方式主要是针对铜矿与硫化镍矿进行的。通常是在炉内进行，在熔炼过程中加入适当的酸性石英溶剂和氧化生成氧化亚铁与渣滓，同时形成一层熔锍，在造锍熔炼中一些铁与硫被氧化，从而极大提升金属含量。

4.1.3精炼

将冶炼中得到的金属进行二次处理以减少杂质，保障其纯度够高。例如在对生铁的精炼时，要进行相应的去气以及脱氧、除去其他杂质并进行脱离硫。对粗铜的精炼主要是在反射炉内进行，并将其进行电解精炼。对于粗铅则要运用氧化精炼来析出其中的有害物质（比如说砷等）和杂质（铁，锡，锑等），也可以通过其他方式来进行回收其中金、银等金属物质。

4.2湿法冶金

湿法冶金主要是通过化学液体进行，在冶炼过程中无需具备高温就可以进行冶金工艺。而湿法冶金中的高温高压是经过浸出以及净化和金属制备等等流程所产生的。通常湿法冶金包括以下几个步骤：（1）用溶剂将矿石中所需的金属物质转溶于溶液中，就是俗称的浸取。（2）将浸取溶液与残渣分离，并把残渣中的溶液与金属离子进行回收。（3）浸取溶液的净化与富集主要运用离子交换以及萃取、沉淀的方式来进行。（4）从净化液中获得金属或其他物质。

4.2.1我们在对矿石进行浸出或是处理精矿的过程中，必须要具备比例合适的化学溶剂，以保证提出的金属是处于离子状态，无论该离子是阳离子或者是阴离子。对于我们所说的浸出过程，主要是针对无法溶解的矿物质（比如说脉石等等）进行，并通过一段时间过滤以及澄清的方式后就会将其析出。此外也有脉石附带的不溶性渣滓。在浸出工艺结束之前，必须要将处理困难的矿石或者精矿进行预处理，以保障被提取出的金属被转成其他的盐类或者其他不知名化合物。我们在预处理方中通常是采用硫酸化焙烧转成可溶性的硫酸盐。

4.2.2我们为了能够顺利从净化液中获取金属物质，一般会运用化学中的置换反应以及电积、还原等方式来进行。这些内容就是金属制备过程。

4.3电冶金

电冶金顾名思义，就是通过电通来提出金属物质。因为利用电能提取金属效益不佳而且在运作中极具危险性，所以并不太普及。电冶金通过电能效应中的电热以及电化冶金是他的主要类型。

4.3.1电热冶金冶金的工作原理是运用电能转为热能，从而实现冶金目的。在冶炼的时候电热冶金在功能与作用上与地冶金相差无几，主要的区别就是热能的供应对象不一样。

4.3.2运用电化学原理我们可以在金属盐类液体中可析出金属物质，这个过程就叫做电化冶金。首先我们要谈一下溶液电解，这是湿法冶金的一种方法。第二种，就是熔盐电解，该电解方式具备两种资源利用模式。一是通过电能产生的化学效应，另一方面是将电能转为热能。我们将金属盐类加热后成为熔体，因此我们也能够将之理解为火法冶金的一种。火法与湿法冶金成为金属生产加工流程核心工艺，硫化锅精矿所采用的火法冶练就是通过火法导向，但在其提炼过程中依旧需要湿法电解来进行精炼。但是在湿法练锌的时候就必须要将硫化锌矿进行相应的炼前处理工作。

5结论：

文中探讨了金屠材料的加工工艺以及相关流程。金属材料在进行生产加工的时候通常运用的是火法冶金，有色金属（不包括钢铁）的加工与生产是通过电冶金以及湿法冶来进行加工。对于部分有色合金我们运用干法、湿法冶金工艺加工也是可以的，具体情况具体分析，依据实际的情况的不同也采用不同的方法应对。电冶金工艺是冶炼高纯度金属中最有效的方法，那些初级原石通常是运用湿法冶金或者火法冶金来进行加工，进行提纯的时候再运用电冶金工艺。粉末冶金就要是通过金属的物理变化将金属原料变成块状，通常也将其当成加工工艺。

参考文献：

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[2]何立人，张福气，许海锋，等.冶金提取金属材料过程.[J].真空科学与技术.2016.12（01）123-128

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