常玉
(河北 唐山 063000)
濕法冶金的一般步驟有:1.用化學(xué)溶劑將原料中部分轉(zhuǎn)入在溶液中,稱為浸?。?.過(guò)濾殘?jiān)?,洗滌回收夾帶于殘?jiān)械挠杏貌糠郑?.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(xué)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、鈷等純金屬常采用電解提取法。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。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(lái)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(lái)的過(guò)程?;鸱ㄒ苯鹚芤翰粎⑴c反應(yīng)。目前火法冶金工藝在鋼鐵冶煉、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(zhǔn)備、冶煉、精煉這幾部分,主要采用還原-氧化反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)形式進(jìn)行。
方法:將載金剛毛裝入大號(hào)塑料桶中,往桶中邊加硫酸邊加開(kāi)水,加至一定量,然后攪拌,直至鋼毛溶解完。過(guò)濾,F(xiàn)e 溶于液體被分離出來(lái),得到固相①,而固相①中主要成分為Au、Ag 及石英砂、炭泥等雜物。反應(yīng)如下:2Fe+6H2SO4(濃)=(加熱)Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O?,F(xiàn)象:鐵逐漸溶解,生成無(wú)色有刺激性氣味的氣體,溶液變?yōu)辄S色。討論:這一步驟主要目的是將載金剛毛中的Fe 除去。
方法:往裝王水的大熟料桶中加入適量片堿,攪拌一下,然后往桶中加無(wú)水亞硫酸鈉,直至反應(yīng)到終點(diǎn)。反應(yīng)如下:Na2SO3+2HCl=2NaCl+H2SO3;H2SO3=SO2↑+H2O;2HAuCl4+3SO2+6H2O=2Au ↓+8HCl+3H2SO4。現(xiàn)象:桶中發(fā)生劇烈反應(yīng),產(chǎn)生大量氣泡,生成無(wú)色有刺激性氣味氣體,同時(shí)還產(chǎn)生棕色有刺激性氣味氣體,生成大量土黃色顆粒狀沉淀物。
討論:這一步驟主要目的是用無(wú)水亞硫酸鈉將溶于王水的金還原出來(lái)。Na2SO3 的還原作用實(shí)質(zhì)是SO2的還原作用。
方法:往裝海綿金的白瓷盆中加硝酸,然后放電路上加熱片刻,取下過(guò)濾,用熱水沖洗干凈。該步反應(yīng)現(xiàn)象不明顯。
在我們生產(chǎn)中,經(jīng)過(guò)以上5 個(gè)步驟的處理,得到的海綿金純度已經(jīng)很高,可作為熔煉原料直接熔煉鑄錠。討論:金的熔點(diǎn)1064℃,一般煉金溫度控制在1250~1300℃。由于我們的海綿金純度很高,一般不需要加入氧化劑和造渣劑。
選礦得到的細(xì)粒精礦不易直接加入鼓風(fēng)爐(或煉鐵高爐),須先加入冶金熔劑(能與礦石中所含的脈石氧化物、有害雜質(zhì)氧化物作用的物質(zhì)),加熱至低于爐料的熔點(diǎn)燒結(jié)成塊;或添加粘合劑壓制成型;或滾成小球再燒結(jié)成球團(tuán);或加水混捏;然后裝入鼓風(fēng)爐內(nèi)冶煉。硫化物精礦在空氣中焙燒的主要目的是:除去硫和易揮發(fā)的雜質(zhì),并使之轉(zhuǎn)變成金屬氧化物,以便進(jìn)行還原冶煉;使硫化物成為硫酸鹽,隨后用濕法浸取;局部除硫,使其在造锍熔煉中成為由幾種硫化物組成的熔锍。
1.還原冶煉。是在還原氣氛下的鼓風(fēng)爐內(nèi)進(jìn)行。加入的爐料,除富礦、燒結(jié)塊或球團(tuán)外,還加入熔劑(石灰石、石英石等),以便造渣,加入焦炭作為發(fā)熱劑產(chǎn)生高溫和作為還原劑??蛇€原鐵礦為生鐵,還原氧化銅礦為粗銅,還原硫化鉛精礦的燒結(jié)塊為粗鉛。2.氧化吹煉。在氧化氣氛下進(jìn)行,如對(duì)生鐵采用轉(zhuǎn)爐,吹入氧氣,以氧化除去鐵水中的硅、錳、碳和磷,煉成合格的鋼水,鑄成鋼錠。3.造锍熔煉。主要用于處理硫化銅礦或硫化鎳礦,一般在反射爐、礦熱電爐或鼓風(fēng)爐內(nèi)進(jìn)行。加入的酸性石英石熔劑與氧化生成的氧化亞鐵和脈石造渣,熔渣之下形成一層熔锍。在造锍熔煉中,有一部分鐵和硫被氧化,更重要的是通過(guò)熔煉使雜質(zhì)造渣,提高熔锍中主要金屬的含量,起到化學(xué)富集的作用。
進(jìn)一步處理由冶煉得到的含有少量雜質(zhì)的金屬,以提高其純度。如煉鋼是對(duì)生鐵的精煉,在煉鋼過(guò)程中去氣、脫氧,并除去非金屬夾雜物,或進(jìn)一步脫硫等;對(duì)粗銅則在精煉反射爐內(nèi)進(jìn)行氧化精煉,然后鑄成陽(yáng)極進(jìn)行電解精煉;對(duì)粗鉛用氧化精煉除去所含的砷、銻、錫、鐵等,并可用特殊方法如派克司法以回收粗鉛中所含的金及銀。對(duì)高純金屬則可用區(qū)域熔煉等方法進(jìn)一步提煉。
結(jié)語(yǔ):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(lái)越重視節(jié)能環(huán)保,這使得冶金工業(yè)在發(fā)展的過(guò)程中面臨著極大的工藝改革壓力。本文在對(duì)兩者冶金工藝進(jìn)行介紹后發(fā)現(xiàn),就目前的情況來(lái)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(jì)、高效、綠色的冶金工藝也將在科技進(jìn)步的推動(dòng)下更為適用,為我國(guó)工業(yè)化發(fā)展提供持續(xù)動(dòng)力。