金属材料与金属的冶炼方法

翟英富

摘要：除少数金属外，大多数金属以化合态的形式存在于自然界。由金属矿物转变为金属，一般要经过探矿、开采、选矿、富集、冶炼、精炼等阶段。文章介绍了金属材料分类，探讨了有色金属铜的冶炼工艺方法，提出了金属冶炼中的安全防护措施。

关键词：金属材料;金属冶炼;安全

引言

金属作为生产工具被使用源于4000多年前，我国使用金属作为生产工具已有很长的历史。同时，伴随着我国现代科学技术的进步，金属冶炼技术已出现质的飞跃。金属的性能有了很大的改善，同时，生产能耗也有了很大的降低，结束了以前特种钢材需要进口的历史。同时，数控机床技术的革新及精度的提高也是我国金属材料的加工提供了帮助。

1 金属材料分类

1.1 多孔金属材料

多孔金属材料是目前使用较为广泛的一种金属材料类型，此种 材料具有比较优越的渗透性。在利用中，其孔径可以调节，耐腐蚀 性也比较高，对于高温和高强度具有较好的耐性，所以此种材料是 一种比较理想的功能性材料。从具体的利用来看，多孔材料在能量 吸收方面的应用比较突出。因为多孔材料的多孔性造成了其表面积 的广大，因此在热交换器和散热器的制作中，多孔金属材料的应用 较为广泛。除此之外，在移动电磁设备制作方面，多孔材料有着较 为广泛的利用，主要是因为其吸收电磁的性能更好。

1.2 纳米金属材料

在纳米技术研究不断深入和应用范围不断扩展的基础上，纳米

金属材料在社会生活中的应用不断扩大。从目前的研究来看，当物 质的尺寸小到纳米程度的时候，物质的物理性能和化学性能会发生 特别大的变化。利用纳米技术，金属材料的纳米组织以及结构会变 得特别细小，这样金属材料的物理性能以及整体性的功能会得到非 常明显的改善。在目前的金属材料使用中，铝基纳米复合材料便是 突出的代表。此材料的抗疲劳性突出，强度也较高，所以应用价值 较大。

2.有色金属铜的冶炼工艺方法

2.1火法炼铜

火法炼铜是一种基础性的有色金属铜的冶炼方法，这种方法主要包括以下几个方面：有焙烧，主要是清除铜矿石中的硫、砷以及遇热容易挥发你的部分杂质等;熔炼，主要是把进过焙烧的铜矿石中的部分贴除去，通过熔炼可以使铜矿石中的部分铁氧化同时通过熔炼还可以除掉铜矿石的部分残渣。火法炼铜的主要方法有用鼓风炉对有色金属铜进行冶炼，这种方法是一种比较传统的铜冶炼方法，我国很早以前就是采用这种方法进行有色金属铜的冶炼，目前我国的金属冶炼厂、富春江的金属冶炼产依旧使用的是这种冶炼方法;反射炉则是一种炼制有色金属铜精矿的方式，这种方式通过冶炼可以把粗矿石炼制成精矿，我国的大冶就是利用这种方法炼制精矿的;电炉法，这种方式主要应用于电价廉价的地区或处理困难的有色金属铜的冶炼地区，这种方法对于材料适应性是非常强的，利于有色金属铜的冶炼，我国云南的冶炼产主要采用这种方法进行有色金属铜的冶炼。闪速熔炼是一种对技术要求较高的有色金属铜的冶炼方法，这种方法的优点就是熔炼的强度非常的高，在冶炼的过程可以利用硫化物氧化的反应热进行冶炼，为有色金属铜的冶炼节省了一部分的能源;冰铜吹炼法，这种方法是利用一些物质的化学反应进行有色金属铜的冶炼，对于冶炼的技术有较高的要求;三菱法是将硫化铜精矿和炼铜的溶剂喷射到熔炉内，通过熔炉的熔炼形成冰铜，这种方法1974年正式的进入了有色金属铜的冶炼行业;诺兰达法师通过一种圆筒形的回转炉对铜矿石进行冶炼，这种方法冶炼出的炉渣含铜量是非常高，在1973年这种方法正式的走入了市场;离析法是对有色金属铜矿石中的各种物质进行分离，但是这种方法的耗费的能源多，现在已经很少有冶炼行业使用了。

2.2湿法炼铜

湿法炼铜是借助硫酸的帮助，将有色金属铜矿石中的铜转化为液体的硫酸铜，在通过化学反应原理在硫酸铜加入铁生成沉淀铜，这样就可以把铜置换出来，我国是最早使用湿法炼铜的国家。今天的湿法炼铜也可以成为胆钢法炼铜，这种炼铜的方式主要分为两步完成，先是将铁放在胆水中，让胆水和铁发生化学反应，将胆水中铜和铁置换形成沉淀，之后在讲这些形成的沉淀收集起来，通过冶炼是铜变得更纯。湿法炼铜主要有三种方法：第一种是在生产胆水的地方直接挖沟槽进行湿法炼铜，把茅草编的席子铺于沟渠的底部，引入胆水，在将铁敲碎放入胆水中，浸泡一段时间后把胆水排除，留在席子上的沉淀就是铜，通过反复的循环冶炼更多的铜;第二种是在生产胆水产地的附近建立沟槽，将薄薄的贴片放入沟槽中倒入胆水，进过一定的时间后把贴片取出，收集铁片上的铜;第三种是将胆水倒入到铁质的容器中进行反复的加热。我国最初使用的是前两中方式进行有色金属铜的冶炼，宋代已经有了一套较完善的铜的冶炼工艺，湿法炼铜于火法炼铜相比有着明显的优势，湿法炼铜的操作简单，人们易于掌握，使用的材料较普遍，能源消耗的少。目前我国的湿法炼铜已经发展的比较完善了，每年为有色金属铜的冶炼做出了巨大的贡献。

3.金属冶炼中的安全防护措施

3.1完善科学的生产技术

运用科学的安全生产理念完善生产技术。在金属冶炼的过程中，作为技术要求的生产工艺逐步改进，保证了冶金工艺技术、物流技术和生物技术等技术的提高，使企业的冶金生产技术得以提高。可以促进企业的冶金生产技术向最先进的方向发展，提高企业的生产效率，为企业带来良好的经济效益。

3.2合理控制冶金生产的过程中的危险因素

金属冶炼的生产过程是高风险和事故频发的主要阶段，故此就要求技术管理人员必须做好金属冶炼生产环节的管理和控制工作。身为一名金属冶炼技术人员，必须具备一定的分析与识别能力，做好对材料进行分析和识别，控制材料性能，选择最合适的输送管道和工艺路线的工作。这不单单只要求考虑生产效率问题，还要求考虑生产的安全性问题，以确保化学反应装置满足反应的要求。在电气操控过程之中，应充分考虑到爆炸和火灾等危险因素，以尽可能的减少潜在的安全隐患。

3.3构建比较完善的智能监控预警系统

作为金属冶炼单位，不单单只需要逐步的完善自身的风险预警机制，另外还需要随时随地的做好监控金属冶炼全过程和动态过程中的安全工作。以便及时地发现金属冶炼过程中的生产安全隐患，并在第一时间采取合理措施消除隐患。与此同时，还应当加强预警机制的智能化建设，以促进工作效率的提高，提高风险识别的准 确度，从而有效地减少金属冶炼过程中所存在的安全風险，促进金属冶炼工艺生产效率的理一步提高。

3.4提高监督管理水平

为了促进金属冶炼工艺的安全生产，作为企业管理人员不单单需要具备一定的风险识别能力，同时还要做好金属冶炼生产过程中的监督与管理工作。以便进一步加强对安全风险问题的控制，做好管理人员和技术培训员的教育工作，督促他们及时弄清冶金过程中的危险因素和危害，做好安全生产监督工作，提高监督管理水平，确保金属冶炼工作的安全生产。

结束语

冶金是国民经济建设的基础，是国家实力和工业发展水平的标志，它为机械、能源、化工、交通、建筑、航空航天工业、国防军工等各行各业提供所需的材料产品。现代工业、农业、国防及科技的发展对冶金工业不断提出新的要求并推动着冶金工程学科和工程技术的发展，反过来，冶金工程的发展又不断为人类文明进步提供新的物质基础。

参考文献：

[1] 李立尧.金属材料热处理工艺与技术分析[J].工业设计.2017（08）.

[2] 吴继烈.冰铜闪速吹炼工艺评述[J].有色金属（冶炼部分），2014（6）

（作者单位：新疆众和股份有限公司）