有色冶金化工原理分析論文
摘要：本文對有色冶金化工的生產過程進行了概括分析，對其中的工藝原理做出歸納探討，以期讓相關理論更加淺顯明晰，對實際生產產生增益作用。
關鍵詞：有色冶金；化工過程；工作原理
1有色金屬冶金技術現狀及原理
目前金屬的化工冶煉方法主要包括三種方式：火法冶金、濕法冶金和電冶金。
1.1火法冶金
火法冶金在冶金領域是非常傳統的生產方式，在整個操作中并未加入水溶液，因此這種方法也叫做干法冶金，主要的原理是制造高溫的條件，礦石就能經過化學、物理反應，讓其中的金屬與其他的成分分離，這樣就能提煉出金屬單質。實際操作流程的第一步是礦石準備，第二步是冶煉，第三步是精煉。第一步：礦石準備選擇精礦后要加入適當的熔劑，對精礦進行加熱，讓其中的礦料可以在加熱情況下形成塊狀，或者是加入一些粘合劑來制造成型，形成小球狀后結成球團，然后放進鼓風爐里進行冶煉。第二步：冶煉這一過程主要是生成兩個部分，分別是爐渣和金屬液。金屬液中也是有著少量的雜質，因此要進行進一步的精煉。這一過程是在鼓風爐中發生，其中加入了必要的材料以及熔劑，并加入焦炭來作為還原劑，主要是為了在鐵礦中還原出生鐵，在銅礦中還原出粗銅，還有對硫化鉛礦進行冶煉，還原出粗鉛。除了生成金屬液以外，還有諸多雜質組成的爐渣。若是在氧化條件下反應，對生鐵用轉爐來精煉，在轉爐中引入適當的氧氣，用氧化的方式將鐵水中的雜質去除，并煉出一定品質的鋼水，可以將其鑄成鋼錠，這就是氧化吹煉的過程。造锍熔煉是對硫化銅或者硫化鎳礦石進行處理，通常來說是在反射爐以及礦熱電爐中進行反應，也可以是用鼓風爐來反應。在其中會加入一些石英石熔劑，便于形成爐渣，爐渣之下會留下熔锍。第三步：精煉。這個步驟是為了將金屬液中依舊存在的一些少量雜質進一步去除掉，可以讓金屬的純度得到提升。如在煉鋼的時候，可以對生鐵進行適當的精煉，這樣就能在其中去除掉更多的非金屬雜質，或者是進行更加深入地脫硫。精煉銅則是將粗銅放在反射爐里氧化，再用電解的方式進行精煉。不同的金屬有著不同的精煉方式，在設備以及原料上都是有所區別的。
1.2濕法冶金
這種方法的另一個名字叫水法冶金，是借助各類熔劑，通過一系列的化學反應，實現對金屬的提取以及分離，主要的步驟分為四步，其中第一步就是浸出。①浸出就是將礦物里的目標成分引入到溶液里，便于接下來的步驟逐漸展開。②通過過濾等方法，將浸出液與殘渣分離，同時將夾帶于殘渣中的冶金溶劑和金屬離子回收。③采用萃取法或離子交換法，將浸出液中目標組分富集，并和其他雜質離子分離。④從凈化液中提取目標金屬或化合物。濕法冶金在鈷、鎳、鋁、銅、鋅等工業中占有重要地位，世界上全部的氧化鋁、大部分鋅和部分銅都采用此法生產。濕法冶金對低品位礦和相似金屬分離都具有很好的適用性，而且金屬回收程度高，不會造成嚴重的環境污染，生產過程易實現連續化和自動化，利于提高生產效率[1]。
1.3電冶金
電冶金是以電能為能源進行提取和處理金屬的工藝，根據電能轉化形式的不同分為電化冶金和電熱冶金兩類。電化冶金是利用電極反應而進行的冶煉方法，對電解質水溶液或熔鹽等離子導體通以直流電，電解質便發生化學變化，在陽極上發生氧化反應，而在陰極上發生還原反應。電熱冶金具有加熱速度快、調溫準確、溫度高（可達2000℃），可以在各種氣氛、壓力或真空中作業，具有金屬燒損少等優點，是冶煉稀有高熔點金屬、半導體材料等的一種主要方法。例如，目前冶煉金屬鋁就屬于電熱冶金方式，首先從鋁土礦中提取氧化鋁，然后在氧化鋁中加入冰晶石作為助熔劑，在高溫下熔融電解。
2有色冶金化工生產的核心設備的工作原理
雖然冶金化工產品種類眾多，冶煉方法一般各不相同，但諸多生產流程所應用原理卻大致相同，核心設備上也有著一定的共同點[2]，下面對幾種主要設備介紹。高爐冶煉原理：高爐生產乃連續進行，在實際操作中，是從爐頂的位置加入各類原料以及添加劑，從下部的風口鼓入高溫達到一千攝氏度以上的熱風，同時噴入煤粉等燃料。鐵礦石的成分主要是鐵的氧化物，這樣用高溫的方式就可以用燃料在燃燒后形成的一氧化碳，用來進行還原反應，實現對鐵礦石中氧化物的還原，就能得到單質鐵。這種情況下形成的是高溫鐵水，從出鐵口就可以放出。同時在鐵礦石中有著諸多的其他物質，構成了爐渣，爐渣就要從出渣口的位置排出，經過除塵處理之后，這些還能作為一些工業的生產原料。
3結束語
理論對實踐具有指導意義，通過對理論的研究解析，了解工藝、反應及設備的本質，使實際生產具有更高的經濟效益和時間效益。本文淺析了冶金化工生產中的幾種主流方法的原理和工藝流程，對部分設備進行了理論分析。當前我國冶金設備正在高速地革新，冶金設備提升的同時，冶金化工在不同領域也會有廣泛的發展前景。面對當前的壓力和未來的挑戰，我們需要不斷深入地研究原理，并與先進技術相結合優化現有設備與工藝，在實踐中解決各類有色冶金化工問題。
參考文獻
[1]中國工程院化工、冶金與材料工程第十一屆學術會議——“‘化工、冶金、材料’前沿與創新”在寧波隆重舉行[J].杭州化工，2016，46（04）：44.
[2].濟南冶金化工設備有限公司一流的煤化工及焦化設備專業制造商[J].燃料與化工，2016，47（01）：2.
作者：胡�？� 單位：澧縣第一中學
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