冶金提取金属材料的过程与工艺

408 编辑：中冶有色技术网来源：赵立

2024-03-07 13:28:09

摘要：冶金工业主要对象为金属矿物所进行的勘探、开采以及冶炼、轧制成材全过程的工业部门，黑色和有色冶金工业是它的主要类别，作为国家重点的原料部门，冶金工业更是经济发展的重要基础，也是提供金属材料的重要工业部门。

关键词：冶金,提取金属材料,过程,工艺,

1.冶金的定义

冶金是一种过程和工艺，主要是通过在矿石中提取金属和金属化合物，随后采用加工方法加工金属材料。冶金有三种技术分别为火法、电冶金和湿法冶金。而且，中国的历史中，冶金占据很重要的位置。最初起源于石器时代，青铜器时代得到了发展，而到了近代得到大跨度发展。冶金的发展也融入了人类发展的大潮中。物理化学的不断进步，也让冶金技术开始应用当中，逐渐向科学化发展，目前冶金工程专业成为大学中的重要专业。

2.冶金的历史概述

如果把宇宙比喻成高温冶炼炉，在中心位置聚焦了还原的金属，而地核就在中心地带，硫化物层覆盖在金属表面，随后形成氧化物层，直至一层大气层出现在金属熔体和渣的外表面，此刻我们人类生存的地球就完全实现了。上帝制造了地球上生存的万物和人类，上帝过于偏爱人类，不仅仅为他们提供了生存需要的物质，还教会他们怎样去使用工具，怎样去思考问题，久而久之，人类就成为地球的主宰，成为世间万物的领导者。

在中国的发展历史上，经过新中国成立后50年的发展变化，钢铁工业呈现了高速发展的势头。从最初的大连、天津还有上海等沿海地区开始出现钢铁企业，到大陆内地也逐渐发展和建立了相关原料产业，主要分布在太原、武汉、重庆还有包头和攀枝花等原料基地。黑色冶金工业发展最为迅速，而有色金属冶炼及加工业随之发展壮大。在中国很多省份如辽宁、山东、四川、甘肃等地区逐渐兴起大型的原料工厂，例如氧化和电解铝工厂，还有些是铝材加工厂。有色金属生产基地也在湖南、广西、江西等地区建立起来。

3.冶金的起源及分类

冶金技术最初起源于古代陶术中，冶铜成为最早发展起来的。由于铜的熔点不是很高，随着陶术不断发展，工作温度随之也不断提高，最终达到了铜的熔点温度。由于某些时候在有铜矿的地方也进行陶术制作，铜在这种情况下就不知不觉地被发现。在不断积累经验的情况下，古人对铜的冶炼方法也开始摸索出来，冶金技术逐渐形成。

黑色冶金和有色冶金是冶金工作的两种类型。一些生铁、铁合金（铬铁、锰铁等）还有铜都属于黑色冶金，而相应的有色冶金就是指的那些剩下的其他金属。同时，黑色和有色冶金工业、稀有金属及粉末冶金工业也是它的另一种类别。

4.冶金的提取金属材料的过程与工艺

4.1.火法冶金

火法冶金的过程主要在高温环境下进行。通过高温环境的影响，这些矿石或精矿中的矿物受到相关的物理化学反应，形成其他形态的化合物或单质，主要集合在固、液、气体中，主要实现分离金属与脉石还有杂质的目的。通过燃料燃烧来为火法冶金提供必要的热能，另外通过化学反应也可产生热能，硫化矿的氧化焙烧和熔炼就是其中的一个例子，它是不需要燃料燃烧来进行供热。而相应的金属热还原过程主要依靠的是自热功能。冶金的火法冶金包含的过程很复杂，主要有以下几种：干燥、焙解、焙烧、熔炼，精炼，蒸馏等。

4.2.湿法冶金

湿法冶金的过程主要在溶液中进行，由于不需要很高的温度，其中的高温高压过程主要有浸出、制备金属、净化等过程。

4.2.1.浸出时矿石或精矿的处理必须要有恰当的溶剂，确保提取后的金属进入溶液的状态是离子，阳离子或者是络阴离子都可以。对于浸出的过程主要是指的不溶解的物质例如脉石等杂质。通过沉清和过滤的阶段后，金属（离子）的浸出液就会出现，另外还有脉石矿物绢成的不溶残渣（浸出渣）[2]。浸出之前，还有对那些难浸出的矿石或精矿进行预备处理，确保被提取的金属进行转化变成某种化合物或盐类。在预备处理方法较为常见的就是通过硫酸化焙烧转成可溶性的硫酸盐。

4.2.2.为了从净化液中提取金属，通常采用置换、电积和还原的方法，这就是制备金属的过程。

4.3.电冶金

电冶金主要依靠电能提取金属，由于利用电能效应存在差别，电热和电化冶金是它主要类别。

4.3.1.电热冶金冶炼的原理主要通过电能转变为热能来实现。在冶炼的过程中，电热冶金和火法冶金相差不多，主要差别在于热能来源不同。

4.3.2.通过一定的电化学反应，在金属盐类的溶液或熔体中解析出金属，这就是电化冶金（电解和电积）。

第一种称为溶液电解，也是湿法冶金的一种。第二种是熔盐电解，它有两种利用资源，一个是电能的化学效应，另一个是电能转变为热能。通过加热金属盐类，最终形成熔体，所以也可以看成火法冶金一类。火法过程和湿法过程贯穿金属的生产工艺流程，硫化锅精矿的火法冶炼就是以火法为主，但是过程中仍然需要湿法的电解精炼，相对应的湿法炼锌的过程中，硫化锌精矿还要做必要的炼前处理。

5.结论

本文主要对金属材料的工艺进行了论述。钢铁材料的生产大多采用的是火法冶金，有色金属（除钢铁以外）的生产主要采用的是电冶金和湿法冶金。而对于部分有色合金，湿法冶金和火法冶金都可以采用，具体选择的依据是成本及工程条件的不同，另外矿石品位也是选择的标准之一。冶炼高纯度金属中比较有效的方法就是电冶金，而那些初級产品可以采用湿法冶金和火法冶金，随后提纯中可以使用电冶金。粉末冶金主要采用的物理变化，通过把金属原料粉变成块状、零件来实现，被看成是加工工艺，补充了冶金方法延度。

参考文献：

[1]现代冶金与材料过程工程丛书：稀土冶金技术[J]. （“十二五国家重点图书规划项目）. 2012-01-01

[2]孟福海.镁冶金分析[J]. 化学工业出版社.2013-02-20

[3]中国科技大学冶金与材料史研究所：中国冶金史论文集（第5辑）[J].科学出版社 . 2006～2011

作者简介：

赵立（1992-）男，汉族，安徽芜湖人，大学在读本科，重庆科技学院冶金与材料工程学院冶金试11-1班。

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