浅述湿法冶金与火法冶金工艺

王晓桐

摘要：冶金是以一定方法由矿石中提取金属或金属化合物，并将其制成金属材料的过程和工艺。目前冶金主要有火法冶金、湿法冶金和电冶金。随着科技的发展，各种先进技术应用到了冶金中，冶金已近成为了一门科学，本文就湿法冶金与火法冶金工艺进行简要介绍，再此基础上分别对两者主要的冶金工艺进行浅述，以增进对目前冶金先进工艺的了解。

关键词：湿法冶金；火法冶金；工艺

引言：

湿法冶金原理是以相应溶剂，以化学反应原理，提取和分离矿石中的金属的过程，又叫水法冶金[1]。火法冶金原理是以高温从矿石中冶炼出金属或其化合物的过程，火法冶金过程不包含水溶液参与，所以又叫干法冶金。与火法冶金相比，湿法冶金的原料获取简便，原料中各种有价值的金属利用率高，环境保护效果好，而且其冶金过程能够实现自动化并连续进行。文章将分别介绍两者冶金方法以及几种金属的常见比较先进的冶炼工艺，以供参考。

一、概述

湿法冶金的一般步骤有：①用化学溶剂将原料中部分转入在溶液中，称为浸取；②过滤残渣，洗涤回收夹带于残渣中的有用部分；③提取溶液，比较常用的是离子交换和溶剂萃取技术还可以用化学沉淀；④在净化液中获取金属及其化合物。在目前的工艺条件下，金、银、铜、锌、镍、钴等纯金属常采用点解提取法。以含氧酸形式在溶液中存在的铝、钨、钼、钒等常用氧化物提取，最后还原获得金属[2]。除此之外很多金属或化合物都能够用湿法方法提取。就目前来看，世界上全部的氧化铝、氧化铀、大于74%的锌、大于12%的铜都是用湿法生产的。

火法冶金也叫高温冶金。主要是采用高温将矿石中金属或金属化合物提取出来的过程。火法冶金水溶液不参与反应。目前火法冶金工艺在钢铁冶炼、有色金属造锍溶炼和熔盐电解以及铁合金生产等方面比较常用。火法冶金的一般工艺为矿石准备、冶炼、精炼这几部扥，主要采用还原-氧化反应的化学反应形式进行。

二、目前常见金属的冶炼工艺介绍

1、湿法冶金工艺

黄铜矿的湿法冶金工艺。湿法冶铜在铜资源提炼中应用广泛[3]。黄铜矿在冶炼过程中基本都辞去湿法冶金的工艺进行，该方法成分吸收了传统方法并创新性的应用精矿火法冶金技术对铜进行加工，但是这一过程往往会产生很多废弃，对环境造成污染，同时铜矿得回收率也较低，所以在不断的技术进步以及观念的更新下逐渐出现了湿法冶金技术，并且目前得到了最广泛的应用。黄铜的冶炼中最常用的是采用压力氧化浸出和氧介质浸出这两种方法，而在这之中黄铜浸出作为铜硫化矿冶炼的核心方法被广泛采用。黄铜矿压力氧化浸出方法采用的中间介质是硫酸，这一过程最重要的就是对温度的控制，这种温度控制方法包括高温、中温和低温三个工艺。目前在铜矿冶炼中利用的一般是高温（200一230℃）氧化酸浸技术。这种技术不仅能保护环境，而且有利于人员安全健康；氯化物溶液浸取黄铜矿最大的优点是避免了钝化，即使矿粉浸取粒径大，也可实现较高浸取率；高温菌和极端嗜热菌浸取黄铜矿是目前比较先进的生物冶炼技术，能够实现较高的铜浸出率[4]。

CESL湿法冶金。CESL是由加拿大泰克（Teck）工艺集团公司研发的，主要工艺措施使将常用的加压氧化、溶剂萃取以及电积法结合使用，来冶炼铜和镍硫化精矿。CESL铜湿法冶金主要工艺过程为：氧化及溶浸铜精矿残液；洗涤及过滤实现液固分离；溶剂萃取浸出液；电积法提取阳极铜；残液中和保持酸度平衡；CESL金的濕法冶金工艺为：铜溶浸取的含金和银渣，浸出金和银；标准碳吸附提取金和银；电解液回收铜，再生氰化物；外排废液中回收氰化物。

2、火法冶金工艺

火法炼铜工艺。此工艺主要有焙烧、熔炼、吹炼、精炼等阶段组成。焙烧过程主要有半氧化及全氧化焙烧两个步骤，目的是去除硫的同时去除某些掺杂的易挥发物。这一过程一般放热，无需外部加热。造锍熔炼常为半氧化焙烧，其目的是为了保持冰铜所需硫量；还原熔炼一般用全氧化焙烧；硫化铜精矿在湿法冶金过程中采用的焙烧，其目的是使铜形成可溶性硫酸盐，这一过程叫硫酸化焙烧。熔炼采用造锍式熔炼，为了让铜精矿中含有的铁被氧化，同时除去残渣，生产得到铜含量高的冰铜（xCu2S？yFeS）。这种方法使得原料中含有的贵金属几乎全部留在冰铜内。冰铜中的铜比例由矿品位以及焙烧熔炼阶段脱硫效果决定。

火法炼锌。火法炼锌主要有竖罐炼锌、密闭鼓风炉炼铅锌等方法。此外还有电炉炼锌目前在打型工厂以很少出现。竖罐炼锌的工艺流程为使温度达到锌沸点以上，并将锌矿置于竖井式蒸馏罐，采用碳还原剂还还原氧化含锌的矿物，该反应过程能够使进过反应形成蒸气的含锌蒸汽冷凝，使金属锌变为液态。在竖罐炼锌方面，我国辽宁的葫芦岛锌厂为目前仅有的两家企业之一。竖罐炼锌主要可以将其工艺分为三点：硫化锌精矿氧化焙烧、焙砂制团以及竖罐蒸馏。折叠密闭鼓风炉炼锌的方法在目前比较常见，其工艺是在密闭炉顶的鼓风炉中，将碳作为还原剂经过反应获得锌和铅的过程，反应使锌存在于蒸气中然后通过铅雨冷凝产出锌，再通过热前床将渣、铅、锌三者分别提出。这一工艺是英国帝国熔炼公司的研究成果，简称ISP，可用于多种原材料，适应性非常广，并且这一工艺造成的污染以及能源消耗也比较低[5]。

三、总结

目前工业的发展特别是以冶金为代表的重工业发展，越来越重视节能环保，这使得冶金工业在发展的过程中面临着极大的工艺改革压力。本文在对两者冶金工艺进行介绍后发现，就目前的情况来看，湿法冶金普遍比火法冶金更能满足节能环保的要求，而且这种方法能够使矿产利用率得到提高，副产品利率也有所提高。更为经济、高效、绿色的冶金工艺也将在科技进步的推动下更为适用，为我国工业化发展提供持续动力。

参考文献：

[1]李康，王福利，何大阔，贾润达.基于数据的湿法冶金全流程操作量优化设定补偿方法[J].自动化学报，2017，43（06）：1047-1055.

[2]张其雄.基于生物技术的湿法冶金研究[J/OL].科技创新导报，2015，13（10）：97+99.

[3]赵冬梅.浅论湿法冶金与火法冶金工艺[J].企业导报，2015，（22）：50-51.

[4]邓卫华，戴永俊.我国锑火法冶金技术现状及发展方向[J].湖南有色金属，2017，33（04）：20-23.

[5]谭春梅.处理高砷铜精矿的火法冶金处理技术[J].中国有色冶金，2016，45（04）：1-6.