| 单词 | 有色金属冶金 |
| 释义 | 【有色金属冶金】 是指元素周期表中除了铁、铬、锰以外的金属(包括半金属)冶金方法。金属元素一般分为有色金属和黑色金属，或称非铁金属和铁金属两大类。有色金属习惯上又分为轻金属(主要包括铝、镁、碱金属和碱土金属钠、钾、钙、钡、锶等)、重金属(包括铜、铅、锌、锡、镍、钴、锑、镉、汞、铋等)、贵金属(包括金、银、铂、钌、铑、钯、锇、铱等)和稀有金属。 有色金属包括的种类如此之多，其提取方法也将是多种多样。就其冶金过程来说可以概括分为火法冶金、湿法冶金和电冶金3类。火法冶金是在高温下从矿石中提取金属或其化合物的冶金过程，它一般包括矿石准备、冶炼和精炼3个步骤。火法冶金通常具有处理能力大、综合利用好的特点，但常常难以达到良好的环境保护。湿法冶金是用含有某种溶剂的溶液对原料中的金属进行提取和分离的冶金过程，它也包括3个步骤：有用组分被浸取、浸取液的净化和富集，以及从净化液中提取金属或化合物。湿法冶金常用于处理多金属矿、低品位矿和难选矿。电冶金是用电能从矿石或其他原料提取、回收或精炼金属的冶金过程，它包括电炉熔炼、熔盐电解和水溶液电解等。电炉熔炼多用于熔炼矿石、精矿和炉渣贫化，是利用电能获得高温的冶炼作业；熔盐电解则是利用电热维持高温并由直流电转换的化学能从熔盐中还原金属的作业；如铝、镁、钠、钽、铌的熔盐电解生产；水溶液电解则是利用电能转化为化学能使溶液中的金属离子还原为金属析出、或使粗金属阳极溶解经由电解液精炼而在阴极沉积的过程，如铜、锌的电积和铜、铅的电解精炼。有色金属冶金的历史悠久。人类经由新石器时代进入铜器时代。目前发现最早的铜器是伊朗艾利库什(Ali Kosh)地区前8～公元前7世纪用天然铜片卷成的铜珠。砂金的利用出现稍晚，目前世界上已发现的金制品最早的为公元前5000年。铜和铜银合金的使用则在公元前1000年以后。最早矿石冶炼的铜器出土于伊朗叶海亚(Yahya)地区(约公元前3000年前)，含有0．3%～3．7%的砷。同期在埃及和美索不达米亚使用含镍或含砷铜器。在公元前2500年～公元前2000年在印度河流域的哈拉帕(Harappa)也出现了含砷或含镍的锡青铜，已知最早的含锡青铜器产于现伊拉克的乌尔第1王朝(公元前2800年)，含锡8%～10%。中国甘肃东乡马家窑文化的青铜刀(含锡6%～10%)是迄今发现的中国最早的青铜器(约公元前3世纪初期)，马厂文化的青铜刀则约为公元前3世纪后期的锡青铜器。锡青铜在中国早于东南亚。人类由铜器时代进入青铜时代。青铜主要指铜锡合金，并含有铅或其他金属。最早的锡青铜在公元前3000年～公元前2500年出现于两河流域。商周是中国青铜器的鼎盛时期。在商代之前和商代初期，黄河流域已出现一些铜器，包括红铜、锡青铜和铅青铜。铜录山矿冶遗址是中国发现的最大、保存最完整的古代矿冶遗址。推算炼出铜累计不少于8～12万吨。遗址年代始于西周末年，经春秋、战国时期延续至汉代。遗址也发现有隋唐时期的文化遗物和宋代的冶炼场。从发掘的炼铜遗址看，铜录山早在2700年前便采用了鼓风竖炉炼铜。有色金属冶金早期是从开采利用金、银和铜、锡、铅、锌等逐步发展起来的。20世纪前半叶，铝、镁、镍等金属的冶炼有了较大的发展。其后，为适应航空、航天、原子能和电子技术的需要，钛、锆、锗、硅、铍、镓、钽、铌以及稀土金属等稀有金属冶金相继发展起来。在古代的以氧化、还原为主的冶金技术基础上开发了锌、铜、镍、锑等的湿法冶金，以及铜、镍等的造锍熔炼，相继出现了高压浸取、流态化焙烧、有机溶剂萃取、离子交换、金属热还原、区域熔炼、真空冶金、喷射冶金、等离子冶金、氯化冶金、羰基法、细菌冶金、飘悬熔炼、熔池熔炼、直接熔炼等新技术，大大地丰富了冶金学科的理论，推动了有色金属冶金生产的发展。在有色金属冶金领域中，当前研究的热点为节省能源和环境保护两个方面。有色金属冶金生产能源种类繁多，主要是：燃料燃烧提供的热能；冶金反应释放的热能；电力提供的电热；蒸气提供的热能。冶金工作者在充分分析能源结构，确定冶金过程热平衡的基础上，抓住下列3个节能途径：1．改进生产工艺，强化冶金过程，其中特别是在重金属冶金领域，先后研究并成功采用了沸腾焙烧和各种形式的悬浮熔炼、熔池熔炼，同时采用热风、富氧或纯氧给风，强化固－液－气的多相冶金反应，使反应在瞬间完成，利用金属硫化矿氧化过程同一时间内放出的更多的热，达到过程自热或接近自热。如铜精矿的闪速熔炼、瓦纽科夫(Baнюков)炼铜法、诺兰达(Noranda)炼铜法、三菱(MI)法以及中国的白银炼铜法，铅精矿熔炼的奥托昆普(Outo Kumpu)法、基夫赛特(Кив3цeт)法、QSL法以及中国的水口山炼铅法(SKS)等等，都是20世纪中末期出现的新冶炼方法，经受了工业生产的考验。在铝电解生产中，成功地采用了大型电解槽，试验应用不同的添加剂，都取得了节能的良好效果。2．加强冶炼余热的利用。各种有色金属熔炼炉的热效率一般仅为15%～25%，最高也只有40%左右，其余的热量被产品、烟气、炉渣和冷却介质所带走，称为余热。烟气带走的热量最多，其利用方法主要包括用换热器预热空气和余热锅炉生产蒸气两方面。预热空气返回供冶炼过程使用，达到节省能源和强化冶炼作业的目的。有色金属冶金烟气余热的利用遇到了烟气中烟尘熔融和发粘、清除困难以及烟气对设备腐蚀性强的难题，目前还没有很理想的解决方法。当前，闪速熔炼炉、基夫赛特熔炼炉、反射炉、沸腾焙烧炉等都采用余热锅炉产生的蒸气用于发电或供生产使用。保护炉壁、炉床、炉罩等的冷却装置和冷却水套等，多采用汽化冷却的方法产生蒸气，供生产和生活上使用。熔渣带走的热多采用熔渣水淬产生热水或风淬产生出热风而得以利用。锌矿沸腾焙烧产生的热焙砂在湿法炼锌时可直接用溶液冲入连续浸出系统加热矿浆。3．加强设备保温。研制并采用各种轻质保温耐火材料和耐火纤维制品，以降低设备的散热损失。有色金属冶金过程中产生各种烟尘、烟气、废渣、废水，不但造成有价物质的损失，而且给自然环境带来污染。环境保护已经成为国际上极为严峻的问题，中国也作出规定，环保问题不能保证的新建项目，一律不予批准或不许投产。收尘方法有干式收尘和湿式收尘，收尘效果都比较好。耐高温耐酸滤袋材料和高温电收尘器的研制成为当前的热点。在硫化矿处理过程中，含SO2烟气处理是一大问题。高SO2浓度的烟气可用于制造硫酸或单体硫。强化熔炼的各种方法可以收到产生高SO2浓度烟气的效果。但是SO2浓度低和铅鼓风炉熔炼和铜反射炉熔炼的烟气，虽可用吸收浓缩法、吸收法、吸附法等处理方法，但在技术上和经济上还不理想。废渣大都被废弃，只有少量被利用，如用来生产铸石、水泥、矿渣棉或其他建筑材料。废水的治理首先是尽量减少外排，实现闭路循环“零排放”，需排出的废水做到无害化处理。【参考文献】：1 Van Arsdale G D．Hydrometallurgy of Base Metals，McGraw-Hill，New York：19532 Dryden G C．The Efficient Use of Enegy，American Institute of Physics，Science Technology Press，New York，19753 Gilchrist J D．Extraction Metallurgy，2nd ed．pergamon Oxford，19804 陈国发．重金属冶金学，北京：冶金工业出版社，1992(东北大学陈国发教授撰) |
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