淺述濕法冶金與火法冶金工藝

王曉桐

摘要：冶金是以一定方法由礦石中提取金屬或金屬化合物，并將其制成金屬材料的過程和工藝。目前冶金主要有火法冶金、濕法冶金和電冶金。隨著科技的發(fā)展，各種先進技術(shù)應(yīng)用到了冶金中，冶金已近成為了一門科學，本文就濕法冶金與火法冶金工藝進行簡要介紹，再此基礎(chǔ)上分別對兩者主要的冶金工藝進行淺述，以增進對目前冶金先進工藝的了解。

關(guān)鍵詞：濕法冶金；火法冶金；工藝

引言：

濕法冶金原理是以相應(yīng)溶劑，以化學反應(yīng)原理，提取和分離礦石中的金屬的過程，又叫水法冶金[1]?；鸱ㄒ苯鹪硎且愿邷貜牡V石中冶煉出金屬或其化合物的過程，火法冶金過程不包含水溶液參與，所以又叫干法冶金。與火法冶金相比，濕法冶金的原料獲取簡便，原料中各種有價值的金屬利用率高，環(huán)境保護效果好，而且其冶金過程能夠?qū)崿F(xiàn)自動化并連續(xù)進行。文章將分別介紹兩者冶金方法以及幾種金屬的常見比較先進的冶煉工藝，以供參考。

一、概述

濕法冶金的一般步驟有：①用化學溶劑將原料中部分轉(zhuǎn)入在溶液中，稱為浸??；②過濾殘渣，洗滌回收夾帶于殘渣中的有用部分；③提取溶液，比較常用的是離子交換和溶劑萃取技術(shù)還可以用化學沉淀；④在凈化液中獲取金屬及其化合物。在目前的工藝條件下，金、銀、銅、鋅、鎳、鈷等純金屬常采用點解提取法。以含氧酸形式在溶液中存在的鋁、鎢、鉬、釩等常用氧化物提取，最后還原獲得金屬[2]。除此之外很多金屬或化合物都能夠用濕法方法提取。就目前來看，世界上全部的氧化鋁、氧化鈾、大于74%的鋅、大于12%的銅都是用濕法生產(chǎn)的。

火法冶金也叫高溫冶金。主要是采用高溫將礦石中金屬或金屬化合物提取出來的過程。火法冶金水溶液不參與反應(yīng)。目前火法冶金工藝在鋼鐵冶煉、有色金屬造锍溶煉和熔鹽電解以及鐵合金生產(chǎn)等方面比較常用?；鸱ㄒ苯鸬囊话愎に嚍榈V石準備、冶煉、精煉這幾部扥，主要采用還原-氧化反應(yīng)的化學反應(yīng)形式進行。

二、目前常見金屬的冶煉工藝介紹

1、濕法冶金工藝

黃銅礦的濕法冶金工藝。濕法冶銅在銅資源提煉中應(yīng)用廣泛[3]。黃銅礦在冶煉過程中基本都辭去濕法冶金的工藝進行，該方法成分吸收了傳統(tǒng)方法并創(chuàng)新性的應(yīng)用精礦火法冶金技術(shù)對銅進行加工，但是這一過程往往會產(chǎn)生很多廢棄，對環(huán)境造成污染，同時銅礦得回收率也較低，所以在不斷的技術(shù)進步以及觀念的更新下逐漸出現(xiàn)了濕法冶金技術(shù)，并且目前得到了最廣泛的應(yīng)用。黃銅的冶煉中最常用的是采用壓力氧化浸出和氧介質(zhì)浸出這兩種方法，而在這之中黃銅浸出作為銅硫化礦冶煉的核心方法被廣泛采用。黃銅礦壓力氧化浸出方法采用的中間介質(zhì)是硫酸，這一過程最重要的就是對溫度的控制，這種溫度控制方法包括高溫、中溫和低溫三個工藝。目前在銅礦冶煉中利用的一般是高溫（200一230℃）氧化酸浸技術(shù)。這種技術(shù)不僅能保護環(huán)境，而且有利于人員安全健康；氯化物溶液浸取黃銅礦最大的優(yōu)點是避免了鈍化，即使礦粉浸取粒徑大，也可實現(xiàn)較高浸取率；高溫菌和極端嗜熱菌浸取黃銅礦是目前比較先進的生物冶煉技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)較高的銅浸出率[4]。

CESL濕法冶金。CESL是由加拿大泰克（Teck）工藝集團公司研發(fā)的，主要工藝措施使將常用的加壓氧化、溶劑萃取以及電積法結(jié)合使用，來冶煉銅和鎳硫化精礦。CESL銅濕法冶金主要工藝過程為：氧化及溶浸銅精礦殘液；洗滌及過濾實現(xiàn)液固分離；溶劑萃取浸出液；電積法提取陽極銅；殘液中和保持酸度平衡；CESL金的濕法冶金工藝為：銅溶浸取的含金和銀渣，浸出金和銀；標準碳吸附提取金和銀；電解液回收銅，再生氰化物；外排廢液中回收氰化物。

2、火法冶金工藝

火法煉銅工藝。此工藝主要有焙燒、熔煉、吹煉、精煉等階段組成。焙燒過程主要有半氧化及全氧化焙燒兩個步驟，目的是去除硫的同時去除某些摻雜的易揮發(fā)物。這一過程一般放熱，無需外部加熱。造锍熔煉常為半氧化焙燒，其目的是為了保持冰銅所需硫量；還原熔煉一般用全氧化焙燒；硫化銅精礦在濕法冶金過程中采用的焙燒，其目的是使銅形成可溶性硫酸鹽，這一過程叫硫酸化焙燒。熔煉采用造锍式熔煉，為了讓銅精礦中含有的鐵被氧化，同時除去殘渣，生產(chǎn)得到銅含量高的冰銅（xCu2S？yFeS）。這種方法使得原料中含有的貴金屬幾乎全部留在冰銅內(nèi)。冰銅中的銅比例由礦品位以及焙燒熔煉階段脫硫效果決定。

火法煉鋅?；鸱掍\主要有豎罐煉鋅、密閉鼓風爐煉鉛鋅等方法。此外還有電爐煉鋅目前在打型工廠以很少出現(xiàn)。豎罐煉鋅的工藝流程為使溫度達到鋅沸點以上，并將鋅礦置于豎井式蒸餾罐，采用碳還原劑還還原氧化含鋅的礦物，該反應(yīng)過程能夠使進過反應(yīng)形成蒸氣的含鋅蒸汽冷凝，使金屬鋅變?yōu)橐簯B(tài)。在豎罐煉鋅方面，我國遼寧的葫蘆島鋅廠為目前僅有的兩家企業(yè)之一。豎罐煉鋅主要可以將其工藝分為三點：硫化鋅精礦氧化焙燒、焙砂制團以及豎罐蒸餾。折疊密閉鼓風爐煉鋅的方法在目前比較常見，其工藝是在密閉爐頂?shù)墓娘L爐中，將碳作為還原劑經(jīng)過反應(yīng)獲得鋅和鉛的過程，反應(yīng)使鋅存在于蒸氣中然后通過鉛雨冷凝產(chǎn)出鋅，再通過熱前床將渣、鉛、鋅三者分別提出。這一工藝是英國帝國熔煉公司的研究成果，簡稱ISP，可用于多種原材料，適應(yīng)性非常廣，并且這一工藝造成的污染以及能源消耗也比較低[5]。

三、總結(jié)

目前工業(yè)的發(fā)展特別是以冶金為代表的重工業(yè)發(fā)展，越來越重視節(jié)能環(huán)保，這使得冶金工業(yè)在發(fā)展的過程中面臨著極大的工藝改革壓力。本文在對兩者冶金工藝進行介紹后發(fā)現(xiàn)，就目前的情況來看，濕法冶金普遍比火法冶金更能滿足節(jié)能環(huán)保的要求，而且這種方法能夠使礦產(chǎn)利用率得到提高，副產(chǎn)品利率也有所提高。更為經(jīng)濟、高效、綠色的冶金工藝也將在科技進步的推動下更為適用，為我國工業(yè)化發(fā)展提供持續(xù)動力。

參考文獻：

[1]李康，王福利，何大闊，賈潤達.基于數(shù)據(jù)的濕法冶金全流程操作量優(yōu)化設(shè)定補償方法[J].自動化學報，2017，43（06）：1047-1055.

[2]張其雄.基于生物技術(shù)的濕法冶金研究[J/OL].科技創(chuàng)新導報，2015，13（10）：97+99.

[3]趙冬梅.淺論濕法冶金與火法冶金工藝[J].企業(yè)導報，2015，（22）：50-51.

[4]鄧衛(wèi)華，戴永俊.我國銻火法冶金技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].湖南有色金屬，2017，33（04）：20-23.

[5]譚春梅.處理高砷銅精礦的火法冶金處理技術(shù)[J].中國有色冶金，2016，45（04）：1-6.