冶金是研究由礦石或其它含金屬原料中提取金屬的一門科學(xué)(編輯修改稿)
2025-07-16 00:54 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 又易還原或分解，再加上氯化選擇性好，因此氯化焙燒得到廣泛應(yīng)用。典型范例有：金紅石或高鈦渣氯化法制取TiCl4，二氧化錯氯化法制取ZrCl4。 （四）還原焙燒 還原焙燒系指在還原性氣氛下將金屬氧化物還原成金屬或低價化合物的焙燒過程。按被還原物揮發(fā)和不揮發(fā)分為還原揮發(fā)焙燒和不揮發(fā)焙燒兩類。還原劑可以用固體、液體或氣體等碳質(zhì)還原劑。在使用固體還原劑煤或焦粉等時，在焙燒過程中碳先轉(zhuǎn)化為CO，而后起作用。 還原揮發(fā)焙燒的典型例子： ZnO+CO====Zn+CO2 As2O5+2CO====As2O3+2CO2 MeO（s,l）+CO（g）====Me（g）+CO2（g） 磁化焙燒實質(zhì)上也屬還原焙燒，其典型例子為赤鐵礦磁化焙燒，反應(yīng)為： 3Fe2O3+CO====2Fe3O4+CO2 三、熔煉 熔煉是指爐料在高溫（13001600K）爐內(nèi)發(fā)生一定的物理、化學(xué)變化，產(chǎn)出粗金屬或金屬富集物和爐渣的冶金過程。爐料除精礦、焙砂、燒結(jié)礦等外，有時還需添加為使?fàn)t料易于熔融的熔劑，以及為進行某種反應(yīng)而加人還原劑。此外，為提供必要的溫度，往往需加人燃料燃燒，并送人空氣或富氧空氣。粗金屬或金屬富集物由于與熔融爐渣互溶度很小和密度的差異而分層得以分離。富集物有锍、黃渣等，它們尚需進一步吹煉或用其他方法處理才能得到金屬。 實質(zhì)上可以分為氧化熔煉和還原熔煉。此外還有其他的熔煉方法，如還原硫化熔煉、揮發(fā)熔煉、沉淀和反應(yīng)熔煉，由于種種原因已不多用。 （一）氧化熔煉 是以氧化反應(yīng)為主的熔煉過程，如硫化銅、鎳礦物原料的造锍熔煉、锍的吹煉、硫化銻精礦鼓風(fēng)爐熔煉等。熔煉過程中發(fā)生的主要反應(yīng)是： MeS（s，l）+O2（g）====Me（l）+SO2（g） MeS（s,l）+(g)====MeO（s,l,g）+SO2（g） [Me′S]（l）+（MeO）(l)====[MeS]（l）+[Me′O]（l） 式中的Me, Me39。代表金屬，[]代表主金屬熔體，（）代表熔渣。 氧化熔煉是一個富集和分離過程，如銅、鎳硫化精礦，在熔煉時將Cu、Ni富集到锍中，同時被氧化后與雜質(zhì)金屬（如Fe）與脈石一道造渣除去而分離。熔煉按所用設(shè)備分為鼓風(fēng)爐熔煉、反射爐熔煉、電爐熔煉；按工藝特征則分為閃速熔煉、熔池熔煉、旋渦熔煉、富氧熔煉、熱風(fēng)熔煉和自熱熔煉等。 這是一種將硫化精礦（銅、鎳精礦）、熔劑與氧氣或富氧空氣或預(yù)熱空氣一起噴人赤熱的反應(yīng)塔內(nèi)，使?fàn)t料在飄懸狀態(tài)下迅速氧化和熔化的熔煉方法。該熔煉過程的氧化反應(yīng)和傳統(tǒng)工藝沒有實質(zhì)上區(qū)別，只是通過熔煉設(shè)備和工藝的改進來改善硫化精礦氧化的動力學(xué)條件，達到強化熔煉的目的。閃速熔煉的優(yōu)點是：①細顆粒物料懸浮于紊流中，氣一固一液三相的傳質(zhì)傳熱條件好，化學(xué)反應(yīng)速度快；②噴人的細顆粒干精礦具有大的表面積，硫化物的氧化反應(yīng)速度隨接觸面積增大而顯著提高；③反應(yīng)速度快，單位時間內(nèi)放出熱量多，使燃料消耗降低，從而減少因燃料燃燒帶人的廢氣量，結(jié)果提高了煙氣中的SO2含量，為煙氣綜合利用了創(chuàng)造條件。 屬閃速熔煉范疇的有：奧托昆普（Outokumpu )型、國際鎳公司因科(Inco)型、基夫賽特（Kivcet）法和氧氣噴撒熔煉（OSS）法等。 這是一種將爐料直接加人鼓風(fēng)翻騰的熔池中迅速完成氣、液、固相間主要反應(yīng)的強化熔煉方法。方法適用于有色金屬原料熔化、硫化、氧化、還原、造锍和煙化等冶金過程。 為追根問源，該方法可以追溯至19世紀(jì)末和20世紀(jì)初轉(zhuǎn)爐吹煉銅锍和鼓風(fēng)爐渣的煙化爐。但它們只局根于處理反射爐、電爐或鼓風(fēng)爐料所得的液態(tài)中間產(chǎn)物（銅锍和爐渣）。用該方法直接處理硫化精礦還是20世紀(jì)70年代以后的事。屬該方法范疇的現(xiàn)代熔池熔煉新方法有：諾蘭達法（1973）、三菱法（1974）、特尼思特法（1977）、白銀煉銅法（1980）、氧氣底吹煉鉛法（ 1981）、互紐科夫熔煉法（1984）、頂吹旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐法（TBRC）、艾薩熔煉法煉鉛和轉(zhuǎn)爐直接煉銅法等。這些方法主要用于銅（鎳）精礦造锍熔煉、銅（鎳）锍吹煉、硫化精礦直接熔煉（包括連續(xù)煉銅和直接煉鉛）以及含鉛鋅氧化物料和爐渣的還原和煙化。 按反應(yīng)氣體鼓人熔體的方式，可分為側(cè)吹、頂吹和底吹三種類型的熔池熔煉方法。 (1)側(cè)吹 從設(shè)于側(cè)墻和埋入熔池的風(fēng)口直接將富氧空氣鼓人銅锍一爐渣熔體內(nèi)，未經(jīng)干燥的精礦與熔劑加到受鼓風(fēng)強烈攪拌的熔池表面，然后浸沒于熔體之中，完成氧化和熔化反應(yīng)。屬于此類的有諾蘭達法、瓦紐科夫熔煉法、特尼恩特法和白銀煉銅法等煉銅方法。 (2)頂吹 從爐頂往爐內(nèi)插人噴槍，噴槍出口距熔池液面一定高度或浸沒于熔體之中。根據(jù)冶金反應(yīng)的需要，噴人氧化性或還原性氣體，在湍動的熔池內(nèi)完成氧化或還原反應(yīng)。屬于此類的有三菱法、頂吹旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐法和艾薩熔煉法等煉銅、煉鎳和煉鉛方法。 (3)底吹 氧氣底吹煉鉛法采用臥式長形圓筒反應(yīng)器，在用隔墻分開的氧化段和還原段都設(shè)有數(shù)個底吹噴嘴。在氧化段噴吹氧氣，使硫化鉛精礦氧化成金屬鉛或高鉛（鋅）爐渣；生還原段噴吹氧氣和還原劑（煤粉或天然氣
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