火法冶金熔炼技术范文篇1

（1.徐州北矿金属循环利用研究院，江苏徐州221002；2.东北大学，沈阳110819）

摘要：阐述了国内外处理铅银渣的各种工艺，并指出了各种工艺的优点和不足，提出了环保、经济的处理工艺是未来的发展方向。认为，应该根据浸出渣中有价金属的含量、种类的不同，并结合本企业的生产特点，选择既满足环保要求又具有一定经济效益的回收工艺，实现清洁生产和可持续发展。

关键词：湿法炼锌；铅银渣；处理工艺

中图分类号：X758文献标识码：A文章编号：1008－9500（2015）03－0037－05

收稿日期：2014－12－11

作者简介：张帆（1988－），男，河南济源人，硕士，助理工程师，主要从事稀贵金属二次资源循环利用的研究与生产工作。

铅银渣是湿铅银渣法炼锌过程中的一种浸出渣，是在热酸浸出工艺流程中产生的。一个年生产能力为1万t电锌的湿法炼锌厂，每年铅银渣产出为3000t左右［1］。而我国是锌冶金大国，锌产量连续多年位居世界第一，2014年锌产量达到583万t，因此我国每年产出的铅银渣数量巨大［2-4］。铅银渣长期堆放，不但占用大量土地资源，渣场管理费用高，而且在自然界长期堆存条件下，铅银渣中的铅、锌、银、铜、铬等重金属离子会不断溶出，最终进入土壤和地下水，对生态环境造成严重的污染［5-8］。而铅银渣中所含的银、铅、锌等品位较高，具有一定的经济价值和回收价值。因此，综合处理铅银渣具有较高的环境效益和经济效益。

1铅银渣综合利用研究现状

为了利用铅银渣中的有价金属和减轻其对环境的危害，国内外一些锌冶炼企业和研究机构对铅银渣的处理方法进行了广泛的研究。

1.1浮选法

浮选工艺处理铅银渣主要是应用泡沫浮选法。铅银渣经破碎与磨碎使其解离成单体颗粒，并使颗粒大小符合浮选工艺要求。向磨碎后的浆料加入浮选药剂并搅拌调和，使之与铅银渣颗粒作用，以扩大不同铅银渣颗粒间的可浮性差别。将调好的浆料送入浮选槽，同时搅拌充气。浆料中的颗粒与气泡接触碰撞，可浮性好的矿粒选择性地粘附于气泡并被携带上升成为气—液—固3相组成的矿化泡沫层，经机械刮取或从矿浆面溢出，再脱水、干燥成精矿产品。

株洲冶炼厂［9］以丁基铵黑药为捕收剂，在pH值为4~5，矿浆浓度为40%~50%的条件下，采用一粗、二精、三扫工艺流程浮选锌浸出渣（Ag：200~400g/t），获得的技术经济指标为：精矿产率2%~3%、尾矿产率97%~98%、银回收率约50%，精矿含银6000~15000g/t、尾矿含银100~120g/t。其不足之处是锌离子浓度高时，易导致浮选指标恶化。

奕良铅锌矿酸浸渣含Pb10.4%，Zn2.75%，Ag175.2g/t，Fe17.3%。采用中性浸出、酸浸和加热酸浸3段浸出，再用浮选的方法回收铅、锌、银，获得含Pb55.47%，Ag654.3g/t的精矿，银回收率76.9%，浮选药剂费为11.5元/t渣。

比利时巴伦电锌厂［10］采用浮选法从高温高酸锌浸出渣中生产含银24kg/t的银精矿，银的总回收率达92%以上。导致浮选法成功的原因是该厂有一步有效的热酸浸出，可分解可能存在的铁矾化合物［（K，Na，Pb，Ag）Fe3（SO4）2（OH）6］而释放出银。

日本秋田炼锌厂［11］早在1963年就进行了浮选法回收锌浸出渣中银的研究，并于1973年进行了工业生产。1978年后又改成硫酸化焙烧后浸出渣浮选银，浮选在pH值为3.5~4的矿浆中进行，捕收剂为巯基苯骈噻唑（350g/t）。当浸出渣含银215g/t时，浮选银精矿含银4150g/t、金8.98g/t，银的回收率约为75%~80%，金的回收率约为20%~30%。

俄罗斯开发出浸出-浮选联合法从锌浸出渣中回收银的新工艺［12］。在所研究的锌浸出渣中，以氧化银形态存在的银占65%~70%，其余的银结合在硫化物表面。1∶1的5g/L硫酸钠、硫代硫酸铵溶液在温度323K下，浸取渣中可溶性的银氧化物，以浮选法回收不溶的硫化物。结果表明，银的回收率达93%左右，而原来只用浮选法的回收率仅为70%。该新方法己被一个新建工厂所采用。

由以上文献报道可知，浮选湿法炼锌浸出渣中银的常见捕收剂为黄药、黑药、烃基二硫代甲酸盐、巯基苯骈噻唑等，起泡剂为二号油等，活化剂为硫化钠等。

综上所述，锌浸出渣浮选回收银的方法是可行的。但不同的锌浸出渣性质以及矿浆锌离子浓度、pH值等因素导致浮选效果在不同的工厂间有很大的差异。由于浸出渣中银的存在形态复杂，且一部分银被包裹，用硫酸、硫化钠等预处理能改善浮选指标。组合用药制度的研究表明，选择组合用药制度有助于银回收率的提高。将选矿与冶金学科结合起来的浸出-浮选联合法针对渣的组成特性，浸出银的氧化物，然后浮选回收未浸出的含银硫化物而获得令人满意的银回收率。

1.2回转窑挥发法

湿法炼锌浸出渣回转窑挥发技术是往滤干后的浸出渣中配入40%~50%的燃料（焦粉、煤、无烟煤等），加入回转窑内进行处理，窑内炉气温度一般控制在1100~1300℃之间。回转窑挥发过程中，被处理的物料首先与还原剂混合，有时还加入少量石灰以促进硫化锌的分解和调节窑渣的成分。浸出渣中的金属氧化物（ZnO、PbO、CdO等）与焦粉接触并被还原，被还原出的金属蒸气进入气相，在气相中又被氧化成氧化物。同时，回转窑还可以处理含有氧化物形式和部分硫化物及硫酸盐形式的铅、锌物料，提取其中的铅和锌［13］。

内蒙古赤峰市松山区安凯有限公司对赤峰中色库博红烨锌冶炼有限公司湿法炼锌工艺产生的铅银渣采取回转窑挥发处理，即将铅银渣和焦粉、石灰一起在回转窑中反应，采用布袋收尘和烟气碱洗脱硫技术。在配料过程中加入部分石灰，可以减少二氧化硫进入烟气。通过回转窑还原挥发，锌、铅、银、铟等以烟尘的形式在布袋收尘器中回收；烟气中的二氧化硫通过双碱法进入石膏。铅银渣中Pb、Zn、In的回收率在80%~90%之间，Ag的回收率约为35%，窑渣卖给水泥厂作为原料。此外，华锡来宾冶炼厂和温州冶炼厂也采用回转窑挥发技术处理铅银渣。

1.3配入铅冶炼系统

1.3.1QSL炼铅法

QSL炼铅法是在一个具有氧气底吹的卧式回转反应器内通过底吹氧气作搅拌动力，使硫化物精矿及其它含铅物料与熔剂等原料在氧化段剧烈搅拌，完成熔化、氧化交互反应，然后在还原段发生还原反应，生成粗铅和还原终渣，直接产出粗铅的铅熔炼方法。

韩国高丽锌公司Onsan冶炼厂在在铅精矿中配入约47%二次物料及煤粉，通过配料、混合、制粒后得到的混合物料入炉。二次物料包括铅银渣、锌浸出渣、精炼浮渣、厂外来渣、废蓄电池糊等。在还原区，锌只有30%~40%挥发，终渣含铅小于5%、锌小于15%，送奥斯麦特炉（Ausmelt）烟化处理，炉渣中的铅、锌分别降到1%和3%~5%。通过QSL炼铅工艺，铅和银以粗铅的形式回收，银进入粗铅；产生的炉渣进一步处理，锌、铅等易挥发元素在布袋收尘器中回收；烟气SO2浓度12%~14%，可用于制酸。

德国Stol-berg冶炼厂QSL炼铅工艺二次物料在铅精矿中的配比达51%，其中铅银渣27%、废蓄电池糊21%、其他含铅料3%。QSL炉渣含铅3%~5%，水淬后堆存。

1.3.2基夫赛特炼铅法

基夫赛特炼铅法是一种以闪速熔炼为主的直接炼铅法。该熔炼方法包括闪速炉氧化熔炼硫化铅精矿区、还原贫化炉渣区和电炉区3部分。将传统的烧结、熔炼和烟化3个冶炼过程合并在一台基夫赛特炉内完成。基夫赛特炼铅法由前苏联开发。各种不同品位的铅精矿、铅银渣、浸出渣、含铅烟尘等都可以作为原料入炉冶炼，能以较低的成本回收原料中的有价金属，并可以满足日益严格的环境保护要求。

加拿大Cominc公司Trail铅厂采用基夫赛特法，在铅精矿中配入浸出渣，浸出渣量占45%~50%。浸出渣与铅精矿配料干燥和细磨后，喷入基夫赛特炉的反应塔中，铅和银以粗铅的形式回收，银进入粗铅。渣含锌16%~18%，经烟化炉处理后含锌l%~2.5%，烟气经布袋收尘，以氧化锌、氧化铅的形式回收锌及铅，冶炼烟气SO2浓度为14%~18%，用于制酸［14］。

1.3.3SKS炼铅法

SKS炼铅法是将氧化底吹熔炼与鼓风炉还原炼铅相结合所形成的新工艺。其特点是利用氧气底吹炼氧化，替代烧结工艺，在熔炼炉内只进行氧化作业，不进行还原作业，工艺过程大大简化。与此同时，其它金属硫化物的氧化和造渣反应也同时在底吹炉中进行。

云南祥云飞龙有限公司采用氧气底吹方法直接熔炼铅精矿、铅银渣。铅银渣配比为30%，主要设备是只有氧化段而无还原段的反应器、密闭鼓风炉、烟化炉。铅精矿、铅银渣、熔剂及烟尘经过配料混合、制粒后得到的混合粒料入炉熔炼，产生一次铅、高铅渣和烟气，烟气经余热锅炉、电收尘后送制酸；高铅渣经密闭鼓风炉还原熔炼，产生二次铅、鼓风炉渣和烟气，烟气经布袋收尘后排放。鼓风炉渣经烟化炉处理后，Zn、Pb、In、Ag等有价金属进入烟气，经布袋收尘器回收。

1.4固化/稳定化

工业危险废物的固化/稳定化是通过投加固化剂，如水泥、沥青、玻璃、水玻璃等，将其与工业废料加以混合固化，使工业废料内的有害物质封闭在固化体内不被浸出，从而达到工业废料稳定化的目的。

吴少林等［15］研究采用药剂稳定化、水泥固化以及二者结合等方法对锌渣进行处理。结果表明，重金属螯合剂的药剂稳定化和水泥固化相结合的方法处理锌渣，其重金属含量可以低于固体废物毒性浸出标准的限值，能有效控制锌渣对周围环境的污染。

MehmetErdem［16］采用普通硅酸盐水泥、粉煤灰、石灰做试剂对锌浸出渣进行固化处理，经处理后，原来渣中以硫酸铅形式存在的铅被转化为在环境中可以稳定存在的Pb4SO4（CO3）2（OH）2和PbCO3，能够有效降低锌浸出渣中重金属铅对环境的潜在危害。

1.5还原造锍熔炼

韩国林等［17］基于铅银渣、氧化铜烟灰和氧化铁渣的化学成分特性，科学合理配料，通过还原造锍熔炼一步产出冰铜和粗铅产品，综合回收Cu、Pb、Sb、Sn、Ag等有价金属，而As、Cd等有毒元素则固定于炉渣中。

该工艺首先将铅银渣、氧化铜烟尘和氧化铁粉进行配料，然后经细磨、搅拌、压团、干燥，干燥后的团块与焦炭、石灰石一起依次加入还原炉内进行还原造锍熔炼，分别产出炉渣、冰铜和粗铅。

1.6湿法处理

湿法处理铅银渣，主要是根据铅银渣的渣型特点，经过焙烧、水洗、浸出、萃取等工序，以达到回收有价金属的目的。

李黎婷［18］研究了采用“水洗脱锌—氧化焙烧—氰化浸银—氯化浸铅”的湿法工艺对湿法炼锌浸出的铅银渣进行综合回收利用。研究中利用渣中大部分锌以硫酸锌形式存在而易溶于水的特点，首先采用水洗的方法使渣中近70%的锌进入水洗液中。通过氧化焙烧，使银的硫化物被氧化为氧化物或硫酸盐，便于氰化提取。铅的化合物在氯盐体系中反应生成多氯络合物进入液相中，经液固分离得到PbCl2溶液，再经冷却结晶出PbCl2。最终获得锌、银、铅的浸出率分别为70%、96.42%、90.49%的技术指标，为该类型的锌冶炼废渣提供了一种新的综合利用技术途径。

赵宏［1］根据铅银渣物料成分及物相组成形态和氯化冶金原理，将锌以纳米级氧化锌回收，铅以红丹形式回收。该工艺首先在500℃下进行氯化焙烧，焙烧后的物料经稀盐酸浸出，使铅与锌、铁、银有效分离。焙烧后的PbCl2不溶于水或稀的盐酸溶液，经过滤形成铅渣，铅渣再经氯化钠溶解，得到PbCl2溶液，用碳酸钠沉铅，得到PbCO3沉淀，将该沉淀物烘干煅烧，则得到产品红丹。浸出滤液采用硫化钠法硫化沉银，过滤分离得到的富银渣作为银回收产品出售。沉银后溶液首先除铁，得到富铁渣，作为制造铁红的原料，随后溶液加锌粉除去铜、镉、钴、镍等微量杂质。净化后溶液采用碳酸钠沉锌，碳酸锌沉淀再加硝酸分解成硝酸锌溶液后，利用尿素均匀沉淀法制备超细氧化锌。

B.Aparajith［19］等采用硫酸化焙烧—水浸的方法，首先浸出渣中的锌和铁，浸出液经除铁后送回锌电积系统，浸出渣随后与适量氢氧化钠混合、焙烧，水浸除硅，除硅后的浸出渣符合铅熔炼要求，送入铅熔炼炉，产出金属铅和银。

王瑞祥［20］等针对某锌冶炼厂高酸浸出渣含银高的特点，采用硫酸化焙烧—水浸脱锌铁—氯化浸银—冷却结晶PbCl2—铅片置换沉银工艺，对高酸浸出渣进行了回收银的研究。结果表明，锌和铁的浸出率分别达到92.66%和94.67%，浸出液返回炼锌主流程生产电锌；银和铅的浸出率分别达到94.17%和97.89%；用铅片置换得到粗银粉，银置换率达到99%以上。

M.DenizTuran［21］等采用硫酸化焙烧—水浸—氯化浸出的方法，在一定焙烧条件下进行硫酸化焙烧，然后进行水浸，浸出液中主要为硫酸锌和硫酸铁。除铁后硫酸锌溶液返回电积系统，水浸渣再进行氯化浸出，浸出近90%的铅，氯化浸出渣送回火法熔炼炉，回收未浸出的铅和锌。

2铅银渣综合利用存在的问题

从对以上研究工艺的分析中可以看出，现有工艺还存在诸多不足。涉及到火法熔炼的，需要铅、锌冶炼配套，在没有铅冶炼厂的地方，该方法不适用。火法处理有能耗高、环境污染重等缺点，随着能源紧张的加剧和环保要求的提高，该类方法的应用也将越来越少。

湿法处理工艺中，由于铅银渣中银、铅的含量比较低，直接回收银、铅还有困难，需将含量较高的锌、铁与之分离，但由于常规处理工艺中渣中铁酸锌和矾未能完全分解，锌、铁的一次浸出率往往不高，因此金属的浸出率还有待提高。浸出液中锌和铁的高效分离以及铁资源的有效利用是湿法工艺面临的一大难题，目前的除铁工艺还有许多不足，除铁后产生的含铁渣难以有效利用。许多工艺只是针对铅银渣中的一种或几种元素进行回收，剩余的作为废弃物而继续堆弃，没有将渣中各种资源加以充分利用，未达到实质性的减排目的。

3展望

目前，从铅银渣中回收有价金属的工艺各有优点和不足，各个企业应该根据浸出渣中有价金属的含量、种类的不同，并结合本企业的生产特点，选择既满足环保要求又具有一定经济效益的回收工艺，实现清洁生产和可持续发展。

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（责任编辑／陈军）

再生资源华丽新篇章

再生资源是在社会生产和生活消费过程中产生的，已经失去原有全部或部分使用价值，经过回收、加工处理，能够使其重新获得使用价值的各种废弃物。再生资源回收与循环利用是指将在社会生产和消费过程中产生的，仍有一定价值，可回收并直接或间接利用的各类废弃产品进行回收、加工重新创造价值从而再利用的过程。

大力推进再生资源回收与循环利用产业发展，是发展循环经济、保持良好的生态环境、建立节约型社会的有效途径。再生资源回收以物资不断循环利用的经济发展模式，目前正在成为全球潮流，可持续发展的战略，得到大家一致同意。再生资源产业是全世界发展较快的朝阳产业。据估计，在未来30年内，该产业为世界提供的原料占原料总量的比重将从30%提高到80%。随着我国经济的快速发展，城市化进程不断加快，资源与环境对经济、社会发展的瓶颈制约日益突出。自然资源供给的有限性和环境承载能力的有限性，促使人们更加注重资源的节约利用和再生资源回收利用来缓解资源短缺和环境污染带来的压力，从而实现经济、社会全面协调可持续发展。

根据中国物资再生协会编制的《中国再生资源行业发展报告（2013）》显示，2013年我国再生资源回收企业已达10多万家，从业人员约为1800万人，废钢铁、废有色金属、废塑料、废轮胎、废纸、废弃电器电子产品、报废汽车、报废船舶等八大类别的主要再生资源回收总量约为1.6亿吨，回收总值为4817.1亿元。

《发展报告》还显示，回收利用再生资源与利用原生材料相比，节能减排效果显著。按照回收总量计算，2013年回收再生资源可节能17272.5万吨标准煤，占全国总能耗量37.5亿吨标准煤的4.6%，减少废水排放1120136.7万吨，减少二氧化硫排放377万吨，减少固体废弃物排放357550.9万吨。无论从经济角度，还是从环境角度，以及社会角度看，再生资源产业都将具有巨大的发展前景。

2014年1月31日正式实施的新版《外商投资产业指导目录》，将废旧电器电子等回收处理设备制造列入鼓励外商投资的重点领域。商务部也于日前表示，将继续完善在家电以旧换新政策下形成的废旧家电回收渠道，将其纳入“十二五”时期废旧商品回收体系建设试点，实现废旧家电回收利用规模化、产业化。有关专家表示，这些举措都有利于建立并完善废旧产品回收处理产业链条，加快发展再生资源产业。

火法冶金熔炼技术范文篇2

关键词：铜渣；循环利用；冶炼渣；选矿技术；炉渣选矿法文献标识码：A

中图分类号：TD952文章编号：1009-2374（2016）28-0157-02DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.28.078

1铜渣特性及分类

1.1铜渣的组成

炉渣是各种氧化物的熔体。渣中的主要矿物为含铁矿物，铁品位超过40%（铁的平均工业品位为29.1%）。炉渣中以铁、二氧化硅、氧化钙、氧化铝含量较高，达到60%以上。铜矿中伴有钴、镍、铅、锌、金、银等有价金属，但含量很低，很难回收。针对铜渣的特点，开展有价组分分离的基础研究，开发出能实现有价组分分离的技术，意义重大。

1.2铜渣中的主要矿物及其特征

1.2.1铁橄榄石：Fe2[Si04]。铁橄榄石是硅酸盐矿物，是铁-镁橄榄石系列中的一种。棕色，在空气中易变成黑色。可作耐火材料。化学组成：2FeO・Si02；物理性质：斜方晶系，晶体常呈短柱状或平行（100）的板状。硬度6.5，显微硬度600～700kg/mm2，比重4.32，熔点1205℃，强磁性，ASTM卡片9～307。颜色深灰，呈柱状，粒状产出，晶粒大小不一，结晶良好的呈连续条柱状晶体，在长度方向有时可达数毫米，晶粒间隙为玻璃相。铁橄榄石Fe2[Si04]是有色金属中常见的伴生矿物，其理化特性对于其自身回收和有色金属等的综合利用有比较大的影响。鉴于铁橄榄石晶体常呈短柱状或平行（100）的板状，破碎容易产生片状，硬度600～

700kg/mm2属于中等可碎矿物，所以不能过磨，否则铁橄榄石的过粉碎对于其中自身和其他矿物的选矿会带来影响。铁橄榄石属于强磁性，一般可以采用弱磁选工艺进行有效回收。

1.2.2磁铁矿：Fe304。四氧化三铁，别名氧化铁黑、磁铁、吸铁石、黑铁，为具有磁性的黑色晶体，故又称为磁性氧化铁。溶于酸，不溶于水、碱及乙醇、乙醚等有机溶剂。天然的四氧化三铁不溶于酸，潮湿状态下在空气中容易氧化成三氧化二铁。通常用作颜料和抛光剂，也可用于制造录音磁带和电讯器材。研究磁铁矿Fe304的理化性质对于综合回收与其伴生的各种金属意义重大。磁铁矿通常为粒状或不规则状，若呈树枝状则称为柏叶石，硬度为5.5～6，其分布不均匀使得磁铁矿回收碎矿、磨矿工艺选择难度加大，硬度比较低，细磨容易造成过粉碎。在铜冶炼过程中产生的磁铁矿，其性质比较特殊，回收需要分磁铁矿、假象赤铁矿，分别加以

回收。

1.2.3铜锍。Cu2S-FeS固溶体，亮白色。渣中存在各种粒径的铜锍粒子，多数为独立体，呈圆形、椭圆形或不规则状。有的铜锍粒子为磁性氧化铁所包裹或与磁性氧化铁相互嵌连生长，少量铜锍附着于气泡表面。部分未聚集长大的铜锍粒子分散在玻璃相和铁橄榄石相中。铜锍是重金属硫化物的共熔体，从工业生产的铜硫看，其中除主要成分Cu、Fe和S外，还含有少量的Ni、Co、Zn、Ag和Au。

2炉渣选矿法

2.1浮选法

在炼铜工业上，通过富氧熔炼渣（如闪速炉渣）和转炉渣两种方法来回收铜得到广泛的应用。但是这两个方法各有优缺点，如浮选法，收率高、耗电量低；而炉渣返回熔炼方法，除不去Fe3O4及其他杂质，在吹炼过程中，使用的石英量相比浮选法，也更多一些。铜浮选法还有另一个优点，其回收率大于90%，熔炼出的精矿在20%左右，尾渣含铜量大大降低，其数量在0.3%～0.5%之间。

因此，在目前，快速浮选在铜炉渣选矿方面因其先进、快速的优点，得到广泛应用。快速浮选方法属于阶磨阶选的工艺流程，可以产出品质高、合格的铜精矿。另外，其还可以提高总体铜精矿的回收率，并降低尾矿的品质，在磨矿成本方面也可以实现效率最高化、成本最低化。快速浮选得出的精矿比普通方法精炼出的粒度更粗一些，在脱水过滤方面具有明显的优点，精矿滤饼水分可在原先比例上降低1%～2%，其回收率的提高在1.5%左右，尾矿品味降低0.1%左右，这种方式下的经济效益大大提高。

闪速浮选是一种将磨矿一分级回路循环负荷中粗粒矿物回收出来的浮选工艺。其加工工艺具有以下优点：（1）因为通过闪速浮选的技术，将单体解离的粗颗粒返回磨机再磨的几率降低了，所以减少了有用矿物的过粉率，将有用矿物的回收率大大提高；（2）与常规的低浓度浮选相比，闪速浮选是一种超高浓度浮选的技术，其特殊的工艺使高比重的矿物更容易上浮，从而提高了重金属矿物的浮选指标

2.2磁的选定方法

在炉渣中强性磁成分主要包括铁（合金）和磁铁矿。Co、Ni在铁磁的矿物质成分中相对集中，而Cu则是没有磁性的，所以磨细结晶比较好的炉渣就可以作为一种很好的预富集手段。因为金属矿物质的成分在炉渣中分布比较复杂，常常会有一些混合状态存在，在这炉渣中弱磁性铁橄榄石存在的比例相对较多，所以在选磁的时候效果不是很好。现在很多家铜冶炼长都是使用选矿的方法对炉渣中的铜进行二次回收，随着选矿这一方法的使用，选矿尾矿也在大批出现。其中贵溪冶炼厂选矿车间就是以炉渣作为原材料进行选矿作业的，主要回收其中的Cu这一金属成分，SiO2这一成分在渣尾矿中的含量超标之外，其余是完全可以达到铁精矿的要求的。

2.3湿法直接浸出

存在于炼铜炉渣中的Cu、Ni、Co、Zn等金属的矿物在加压条件下，经氧化溶于介质中，以稀硫酸为例，反应式可以表述为：

Me+H2SO4+1/2O2MeSO4+H2O

MeS+H2SO4+1/2O2Me+H2SO4+S+H2O

MeO+H2SO4+1/2O2MeSO4+H2O

FeSO4+H2SO4+1/2O2Fe2（SO4）3+H2O

Fe2（SO4）3+H2OFe2O3+H2SO4

溶解铁的过程中，残留于渣里的Cu及占据部分铁晶格的Co、Ni等就会被释放出来，此过程耗酸较少。Anand采用0.70mol/L的H2SO4，在氧压0.59兆帕斯卡以及130摄氏度的较温和条件下单段析出转炉渣，Cu的浸出率高达92%，而Co、Ni浸出率大于95%，并且经过缓冷的炉渣可以进一步增加浸出率。

2.4间接浸出

若将铜渣进行妥善的预处理，可以将其中的有价金属赋存相进行改性，令其更加有利于回收和分离。典型例子是氯化焙烧和硫酸化焙烧，焙烧之后直接浸入水中，预处理的效果决定了金属回收率；用酸性三氯化铁。浸出经过还原焙烧的闪速炉渣及转炉渣，Co、Ni浸出率可增加到95%和80%。

2.5细菌浸出

细菌浸出在当代研究中发展很快，但是在其可以浸溶硫化铜的优点掩盖之下，其缺点也很明显，如反应速度明显慢于其他方法，需要浸出的周期也长。最近针对这一缺点进行的研究得出了结果：在反应时加入某些金属（如Co、Ag）就可以使反应速率加快。其原理在于以金属阳离子代替原有Cu2+、Fe3+等金属离子，在增加硫化矿的导电性基础上，加快了电化学氧化反应速率。

改革开放以来我国铜产量和消费量迅猛增长，2000年我国铜的产量超越智利跃居世界第一。2011年我国铜产量为520万吨，2012年达到582万吨，2013年达到684万吨，2014年为795.86万吨。世界上铜产量中约80%由火法冶炼生产，约20%由湿法冶炼生产。我国铜产量97%以上由火法冶炼生产，含铜冶炼炉渣数量巨大，而且年排放量一直呈逐年增加趋势。至今冶炼渣累计达5000多万吨，其中含有铜50多万吨、铁2000多万吨、二氧化硅1500多万吨及贵金属和稀有金属没有回收。预计到2022年我国铜产量将突破800万吨，铜渣年产量将达到2400万吨。我国对铜渣处理方法主要以露天堆放为主，综合利用率很低，平均利用率为45%。我国目前的资源状况非常严峻：铜资源严重不足，2014年我国铜渣产量2000多万吨，如果将铜渣品位降低0.1个百分点，按照铜现价计算，可多创造4亿～5亿元的经济效益。按照铜最高价格计算多创造20多亿元的经济效益。铜冶炼渣的选矿技术通过对铜渣的可选性研究，改进铜渣选矿流程，研究铜渣选矿药剂制度，优化铜渣选矿的技术条件，促进铜冶炼渣产业技术的提升，以提高金属的回收率和做好渣的综合利用，减少资源浪费，杜绝环境污染，促进铜渣的循环利用。

参考文献

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[4]杜清枝.炉渣真空贫化的物理化学[J].昆明理工大学学报，1995，（2）.

[5]张荣良.闪速炼铜转炉渣浮选尾矿综合利用的研究

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[7]王学文.铜炉渣真空热处理的研究[J].有色金属（冶炼部分），1991，（4）.

火法冶金熔炼技术范文篇3

[关键词]二氧化碳；转炉炼钢；应用

中图分类号：TF713.1文献标识码：A文章编号：1009-914X（2015）06-0396-01

由于在高度下的二氧化碳呈现出弱氧化的性质，所以其经常被作为炼钢过程中的一种反应介质。同时，二氧化碳处于特定的温度之下，还能够作为保护气及炼钢搅拌气使用，因而其在转炉炼钢中具有很重要的应用地位。

1二氧化碳作为炼钢搅拌气的应用分析

1.1转炉底吹二氧化碳气体

和转炉顶吹工艺比较，将底吹工艺应用到转炉之中，能够使熔池的搅拌工艺更加均匀。当前转炉底吹气体主要的种类包括CO2、Ar、N2与CxHy等，在转炉炼钢中较为常用的两种气体是Ar、N2。底吹气体N2、N2/Ar的切换可以增加钢中的[N]，而底吹O2/CxHy则会增加钢中的[H]。由于底吹CO2存在CO2+C=2CO，会导致气体分析扩大一倍，从而进一步强化熔池搅拌。除此之外，从转炉废气以及石灰窑废气中回收出来的二氧化碳气体均可以作为二氧化碳的气源。相关研究表明，在初期冶炼温度较低的时候，优先发生氧化的是锰、硅；而在冶炼中期阶段，也就是熔池脱碳速度最快的时候，底吹二氧化碳主要和碳之间发生钢液脱碳反应，采用底吹二氧化碳熔池脱碳的效果显著优于其他气体；在冶炼的末期阶段，底吹二氧化碳主要和[Fe]发生作用。我国曾有学者在25吨转炉上进行底吹二氧化碳工业试验，结果证明底吹CO2的可行度十分高，并且在实验炉底并没有出现显著的侵蚀作用。

1.2二氧化碳替代Ar搅拌钢包钢液

钢液吹氩处理是较为简单的去除非金属杂质与钢液脱气的炉外精炼手段。随着近些年来，钢铁行业对于碳需求的增加以及氩气成本不断上涨，工业中逐渐使用CO2来取代Ar进行作用，从而实现均匀的搅拌。[1]除此之外，由于CO2气体在钢中能够发生反应，从而分解出氧原子及CO，使钢中的氧含量增加，因而其逐渐被运用到炼钢行业中。

2钢铁冶炼中二氧化碳作为反应介质的应用分析

2.1CO2在转炉炼钢中的应用

在转炉冶炼过程中，每冶炼出1t的钢就会导致20kg左右的烟尘量排出，其中将近一半的气体都是氧化铁。烟尘量不断增加不仅仅会导致严重的除尘负荷，还会减少金属的最终收得率。近些年来，笔者对转炉炼钢时烟尘形成原因进行了深入的研究，发现细粉尘形成的最主要原因是蒸发，由于高温铁液能直接接触到氧气射流，会产生温度高达2600℃的火点区，甚至最高的温度能高达近3100℃，然而金属铁沸点仅多于2700℃，所以有一些的金属铁会通过氧化的形式挥发掉，从而形成高温烟尘并且随着工业的烟气被排放出去。[2]如果可以将氧气射流火点区温度适当降低，就能够降低烟尘的最终排放量。

如果在氧气射流中掺入CO2进行CO2-O2气体的混合喷吹，从而通过CO2这种氧化剂进行熔池反应，因铁、碳与CO2的反应是一种吸热反应，所以能够有效降低熔池火点区的整体温度，最终降低了金属铁的氧化挥发量。现阶段关于CO2-O2气体的混合喷吹探索与研究仍然有待于进一步深入，但我国在对于脱磷、降尘机理等方面的研究已经取得相应的进展。

2.2炼钢炉渣吸收CO2技术

在炼钢过程中产生的炉渣具有十分重要的作用，其主要的来源就是铁水元素与造渣材料的氧化反应。当前，对炼钢炉渣进行利用通常采用的处理方法与思路为：通过磁选、筛分以及分拣等处理手段将渣中的钢珠收集起来，其余部分依然会含有将近13%的铁元素以及其氧化物，并且还可能会有部分含磷化合物及近8%的CAO，所以少量钢渣可以作为烧结溶剂或水泥原料，很多的炉渣都被应用与填埋及铺路建设。

二氧化碳作为酸性气体的一种，其能够有效处理炉渣中含有的进行氧化物，还可以应用与炉渣中含有的部分活性物质，从而获得性质较为稳定的碳酸盐。我国在进行转炉钢渣吸收CO2气体的实验中，得出CO2被转炉钢渣吸收的最佳反应环境为：粒径0.17mm，反应时间35～50min，反应温度680～720℃，水蒸气体积分数15～17%，CO2体积分数75%～80%。在这种反应环境下，约束转炉钢渣中大约有85%的游离氧化钙都转化为碳酸钙，最终消除游离氧化钙水化反应而造成体积膨胀，进一步稳定转炉钢渣性质，而发生碳酸化钢渣其碱性弱化了很多。该方法当前在海洋中的应用较多，但要想实现广泛应用还应当解决二氧化碳回收、烟气处理等方面的问题，并且该项技术还有待进一步优化与完善。

结语：

二氧化碳在转炉炼钢中的应用虽然获得相应的成就，但在很多技术方面仍然存在不足之处，为此相关研究人员与冶炼行业工作者应当进一步对这些技术进行完善，从而转炉炼钢中二氧化碳得到更加广泛的应用。

参考文献

火法冶金熔炼技术范文篇4

关键词：电弧炉热装铁水炼钢工艺

中图分类号：TF068文献标识码：A文章编号：

前言

电弧炉热装部分铁水冶炼工艺(下称热装工艺)是最近发展起来的电炉炼钢的一项节能新技术。该工艺不但缓解了废钢紧缺的形势,而且可显著缩短冶炼周期,降低冶炼电耗,提高劳动生产率。加入电炉中的铁水,可以稀释废钢中的有害残余元素,提高钢的质量。如果铁水进行过预处理,还可以进一步生产超低硫和超低磷钢,因此,本工艺在国内外发展很快。

一、热装工艺特点

电炉采用热装工艺的特点主要体现在以下几个方面

首先是配料制度发生变化。铁水配入量在10%~50%范围内,一般为30%左右。其次是脱碳工艺和造渣制度有所不同。加入铁水后,铁水带入大量碳,加上冶炼时间缩短,相应要求大大加快脱碳速度(大于0.10%/min),供氧速度也要加大(大于2m3/t#min)。当加入30%铁水时,氧气耗量要达到25~35m3/t。加入铁水,钢中硅、磷增加,所以造渣用的石灰用量相应增加。最好应用泡沫渣操作,快速脱磷。第3是废气排放量也有影响。热装工艺的脱碳速度加快,炉内CO废气量增加,增加了除尘设备的负荷。在有条件的工厂,可进一步发挥二次燃烧和废钢预热的作用,充分利用废气余热。

二、试验设备

某钢电弧炉主要设备参数见表1和表2。

三、初次试验工艺

初次试验工艺:用高炉铁水取代第二、三批钢铁料,熔氧、造渣、供电等工艺制度基本不变。

初次试验既验证了许多预期设想,又发现了许多问题,为热装铁水工艺的全面优化改进奠定了基础。

四、优化改进工艺

针对初次试验中出现的问题,我们对整个工艺进行全面优化改进。

1减少铁水运输途中的温降

(1)用汽车代替火车运输铁水,缩短铁水运输时间;

(2)采用铁水包加保温盖,液面上加发热剂等措施减少温减。这样,温降由原来的60℃左右降到40℃左右,既提高了铁水入炉温度,又有效地减少了铁水粘结包底现象。

2选取经济合理的铁水热装比例

铁水兑入过多,会给冶炼操作带来诸多困难,特别是增加了脱碳、脱硫和脱磷任务,铁水兑入过少,一包8t铁水需多次兑入不同炉次才能消化掉,会给组织生产增加难度。这样就达不到铁水热装增产降耗节能的目的。因此,参照国内外电弧炉热装试验,比照我厂实际情况,确定铁水热装比例为30%~50%,使8t铁水包所容纳的铁水一次兑入炉内。

3优化冶炼工艺

通过试验情况总结,结合我厂设备能力,原料状况等实际情况,针对冶炼不同的钢种,我们制定了一种电弧炉热装铁水冶炼新工艺)热装铁水电弧炉炼钢转炉操作法,命名为“ZDL”法,具体为:

改进铁水装入制度

(1)将原来废钢熔化后装入铁水改为在第一批料加入后即加入,或熔化的炉料最多不超过30%时加入,以充分利用铁水物理热焓,便于实现熔氧结合操作,提前吹氧和喷氧脱碳。以前加入铁水是在第一批料熔化80%以上时进行,熔清电耗降低不太明显,主要因兑入铁水后未能显著缩短熔清时间。电弧炉炼钢熔化时间占冶炼过程的1/2,熔化电耗占冶炼电耗的2/3,兑铁水时间是影响热装效果的关键问题。我公司高炉铁水温度在1280℃左右,根据资料,吨铁热焓约111x109J。经计算在装入量为18t炉内热装30%铁水,带入炉内显热约为100kWh/t,入炉化学能50kWh/t,可利用铁水能量达150kWh/t(理论节能潜力)。

(2)预先向炉内加入金属料的2.5%左右的石灰和矿石。目的是延缓铁水对炉底的冲击,减少炉底散热,利于提前造渣去磷,减轻后期任务。[P]含量较原来试验炉次明显降低,脱磷率可达50%~90%,脱硫率可达10%~20%。

(3)为保证正常生产要求,规定金属料合理加入量满足下列要求:

W=W1+W2+W3

式中W-------正常装入量,t;

W1--------废钢量,t;

W2--------铁水量,t;

W3--------铁合金总量,t。

并要求30%≤W2/W≤50%,W1尽可能是轧钢切头,尽量减少其它高碳废钢,在此装入制度下,金属料熔清后[C]、[S]、[P]等元素含量显著降低(见表3),改善了冶炼条件和热装效果。

改进供氧制度

(1)将原来单管吹氧改为双管吹氧,增加供氧量,加速氧化脱磷脱碳进程。供氧量由原来的26Nm3/t增到46Nm3/t,供氧强度由原来的0.35~0.47Nm3/t.min增到0.61~0.70Nm3/t.min,显著缩短了氧化期。

(2)供氧压力限制在0.6MPa~0.8MPa,吹氧时间在铁水兑入后即可开始,取消在炉料温度≥800℃时才可吹氧的规定,在兑铁后全熔前即可喷煤粉,而初次试验未进行煤氧喷吹操作。

(3)随时调整吹氧管深度与角度,以实现脱磷与脱碳作用,并可防止塌料与喷溅。

(4)氧化期按下列次序氧化杂质元素:Si、P、C,吹氧浅吹化渣去P,深吹去C、调整终点C,避免了原来无序吹氧造成氧化时间过长现象。

(5)供氧量Q受不同铁水成分和不同铁水兑入比例及冶炼不同钢种影响,其关系式表达为:

式中9.333-------氧化铁水中1%[C]耗氧量ηO2

-------氧气用于脱C的效率,近似值取0.75

优化造渣工艺

(1)调整炉渣碱度熔化渣碱度控制由原来1.5~1.7调整到2.0~2.5;氧化渣碱度由原来2.0~2.5调整为三期控制,氧化前期2.5~3.0,氧化中后期2.0左右;还原期碱度控制在2.0~2.5。调整炉渣碱度的目的是使熔池内形成良好的脱P、脱S条件。参照转炉炼钢的碱度控制,提高热装铁水的电弧炉炼钢炉渣碱度,是本“ZDL”工艺的最大创新。

(2)调整炉渣的氧化性

按下列要求控制(FeO)熔化渣:12%~20%;氧化渣:前期由原来的12%~20%改为20%~30%;中期由原来的10%~15%改为10%左右;后期由原来的<15%改为<13%。

上述控制的主要目的是利于去磷,减少金属铁氧化损失,提高金属收得率。为减少随炉渣损失的金属铁,氧化后期必须把(FeO)控制在<13%,并且(SiO2%+P2O5%+Al2O3%)<18%和1

式中nSiO4----------为100kg炉渣中各组分离子数

(3)确定合理渣量

熔氧期分批加入萤石、石灰造渣,采取自动流渣办法脱磷50%~90%,渣量控制在钢水量3%~4%。[P]特别高时才采取换渣操作,避免原来工艺中热装铁水炉次因[P]较高一律采取换渣操作所造成的热量损失和渣料损失。按这一工艺造渣,电炉热装铁水取得了较好的效果,实际效果可见表4。

改进供电制度

采用合理供电制度,使输入功率最佳化。在吹氧过程中可视温度状况减少电流直至为零。改进后供电曲线如图1。

4电弧炉热装铁水优化工艺效果

实施电弧炉热装铁水的目的是增产节能降耗,而对其工艺的不断优化则可以使增产节能降耗效果得到显著提高。不同工艺主要指标完成情况如表5所示。经济效益评价(铁水热装优化工艺与未热装工艺比较):

(1)收入项

E=C1T1+C2T2+C3T3+C4T4+C5T5=121.87x0.45+1.26x9.5+63/227x30+2.96x1.50+63/227x18x10=121.03元/t

式中

C1--------电耗下降值,kWh/t;T1-------电价,元/kWh

C2-------电极消耗下降值,kg/t;T2-------电极价格,元/kg

C3-------工资下降比;T3-------原工资占用额,元

C4-------耐材下降值,kg/t;T4-------耐材价格,元/kg

C5-------产量提高值,t;T5-------吨钢平均利润,元/t

(2)支出项

氧气用量增加额@氧气价格=20m3/tx0.49元/m3=9.80元/t铁水价格比废钢价升高值x铁水比=(1150~1020)元/tx38.65=50.25元/t金属料消耗升高值x价格=12x1020元/t=12.24元/t铁水运输费用=10元/t铁水保温费用=5元/t累计成本升高项=(9.80+50.25+12.24+10+5)元/t=87.29元/t。

(3)热装效果(采用铁水热装优化工艺与未热装工艺比较)

121.03元/t-87.29元/t=33.74元/t

结束语

电弧炉热装部分铁水炼钢是中小型钢铁厂电弧炉炼钢增产、节能、降耗的一种途径。目前全国数家钢铁厂相继进行了投产,而且均已取得可观经济效益。可以讲,“部分铁水电弧炉炼钢”国内的首次提出为中小型电弧炉找到了一条全新的发展途径。同时,作为一种新型的炼钢技术,诸多工艺还有待于进一步完善。

参考文献

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[2]朱孚,马翠喜.电炉热装部分铁水炼钢供电曲线的研究与实践[J].工业加热.2007(04)

火法冶金熔炼技术范文篇5

1.1碎磨流程

目前世界上最主要的碎磨流程有常规碎磨流程与半自磨流程。常规碎磨流程为三段或两段碎矿流程+两段球磨流程，半自磨流程为粗碎+半自磨(自磨)+球磨流程。国内几个主要典型的已经建成投产的炉渣选矿厂碎磨流程情况见表1。常规碎磨流程体现了多碎少磨的节能理念，在某种程度上可以灵活调配作业时间。同时此流程在我国矿山选矿厂中普遍使用，生产经验丰富，达产期短。与半自磨工艺相比，常规碎磨流程多了中细碎及筛分作业，厂房占地面积和中间环节多。目前国内铜冶炼厂的炉渣处理广泛采用了半自磨技术，国内第一家将半自磨技术应用于炉渣选矿中的是贵溪冶炼渣选厂，对该流程在我国的推广应用具有非常重要的意义。半自磨工艺具有工艺简单、劳动生产率高、基建投资较低、作业粉尘少、所需设备少、占地面积少、适应性强等特点［6］。从技术经济角度来说，半自磨工艺因没有中细碎和筛分作业，直接动力(电耗)比常规碎磨流程要高;钢球消耗与常规流程相比基本相当。因此，在工艺流程设计选择上，半自磨流程应更适合电费单价比较低的地区。除了以上介绍的两种最常见的碎磨流程外，目前，在金属矿山也广泛应用高压辊碎磨流程。高压辊磨机是一种新型的碎磨设备，其对物料实施的是料层粉碎挤压破碎，在物料颗粒内部产生了大量裂隙、塌散、疏松等缺陷，可大大降低后续球磨机给矿粒度，改善物料的可磨性，降低整个系统能耗。因此，破碎采用高压辊磨机技术，从节能环保角度来说，均可产生较大的社会经济效益，具有较好的推广前景。与常规破碎及半自磨流程相比，高压辊磨工艺不仅具有流程配置灵活、适应性强、单机处理能力大的特点，还可提高矿石的可磨度以及节能降耗。由于高压辊磨机的工艺特点，其在工艺应用中既可以作第三段破碎代替细碎，在全开路或开路条件下边料返回破碎;还可以在三段破碎后作第四段超细碎;既可以与破碎系统同步作碎矿设备，又可以与磨矿系统同步作磨矿设备［7］。一般来说，高压辊方案尤其适应矿石性脆易碎、不含泥及电费较高的地区，对冶炼铜渣来说，炉渣性脆、不含泥且难磨，故理论上应比较适宜采用高压辊方案。但通常情况下，铜渣选矿的规模都不大，从日处理量几百吨到几千吨不等，对于小规模的铜渣选矿，建设方经常不易接受采用新设备，且高压辊碎磨流程的配置上又较为复杂，与半自磨及常规碎磨方案相比，配置厂房较多，而铜渣选矿厂又经常和冶炼厂在一起布置，故对征地范围提出了更高要求。总的来说，随着铜渣选矿规模的逐年增大，高压辊新工艺在金属矿山的不断推广，根据各个工程特点的适应性，高压辊磨流程未来必将会越来越多的应用于铜渣选矿工艺设计中。

1.2铜炉渣选别

根据铜炉渣的特性，国内处理铜炉渣的选矿流程一般具有以下特点:①高浓度磨矿;②磨矿后快速浮选;③较高的浮选浓度;④阶段磨矿阶段选别;⑤药剂制度简单及对冶炼缓冷处理的期望。目前铜炉渣回收铜的选矿方法主要有浮选法，浮选法具有能耗低、铜回收率高等特点。与炉渣返回熔炼相比，可以将四氧化三铁及一些杂质从流程中去除，冶炼吹炼过程的石英用量将大大降低。铜浮选回收率一般都在90%以上，最终铜精矿品位大于20%，尾渣含铜0.3%～0.5%。磁选法主要用于回收渣中磁性铁成分，工艺流程设计时主要用于铜渣选铜浮选后的尾矿进行磁铁矿回收［8］。炉渣中二氧化硅的含量与铁的回收效果有很大关系。因硅酸铁难选而磁性铁易选，当硅含量低时，形成的硅酸铁含量就低，而磁性铁含量相应增加，从而铁的回收就更容易。反之，硅酸铁含量上升，磁性铁下降，铁的回收也就更难。渣中铁橄榄石所占比例愈大，磁选时铁精矿降硅就越困难，而且，渣中二氧化硅含量升高，渣可磨性变差。总之，低硅渣比高硅渣更适合选矿处理。有研究表明:从冶炼和选矿综合考虑，二氧化硅含量一般以20%为宜［5，9］。

1.2.1快速浮选炉渣选矿大部分采用阶磨阶选的工艺流程，磨矿后的溢流先进快速浮选作业，直接产出高品位的合格铜精矿，其工艺流程见图1。炉渣的冷却速度控制对炉渣中铜的嵌布粒度密切相关。有实验结果表明，在缓冷条件下，有相当一部分硫化铜粗颗粒已经单体解离，因此及早回收这部分粒度大、品位高的铜矿物就显得尤为重要。快速浮选不仅可提前回收品位高的铜矿物，还能提高总回收率和降低尾矿品位，同时也能最大程度地降低磨矿成本。由于快速浮选精矿粒度相对较粗，有利于脱水过滤，精矿滤饼水分可降低1%～2%，铜总的回收率提高1.5%，尾矿品位能降低0.1%，经济效益十分可观［1］。

1.2.2闪速浮选快速浮选作业在炉渣选矿工艺中能有效地回收粒级较粗、品位较高部分的铜矿物，但它处理的是旋流器的溢流产品，粗粒铜矿物仍会有一部分在磨矿回路中循环，造成过磨，影响其浮选效果。闪速浮选是一种回收闭路磨矿循环负荷中粗粒矿物的浮选技术。闪速浮选的独特配置特点使其工艺具有以下优点［10］:(1)由于通过闪速浮选可以回收分级返砂中部分已经单体解离的粗、重有用矿物，能大大减少已单体解离的粗颗粒返回磨机再磨的几率，从而减少有用矿物的过粉碎，提高有用矿物的回收率。(2)闪速浮选为超高浓度浮选，比常规低浓度浮选更适合高比重矿物的上浮，有利于提高重金属矿物的浮选指标。(3)闪速浮选处理的物料是磨矿分级回路中分级机的沉砂，由于分级设备大都不是按几何粒度分级进入沉砂，因此沉砂中有用矿物经常就会比新给矿品位高得多，从而使闪速浮选的给矿品位相对更高，能获得较高的精矿品位和作业回收率。(4)从磨矿分级回路中采用闪速浮选技术可直接得到合格精矿产品，降低了这部分产品在后续作业的损失几率，故有利于提高目的矿物的总回收率。(5)闪速浮选先产出部分合格精矿，可最大程度地减少进入常规浮选的给矿量，同时，由于闪速浮选先回收了一部分粗颗粒后，常规浮选作业的给矿粒度分布也发生了变化，相应粒级也变窄了，故要求的浮选时间也要减少，因此，可减少浮选机的总台数，最大程度的降低设备总投资。(6)由于闪速浮选工艺选出的精矿粒度较粗，因而使最终总精矿的粒度组成也变粗了，一般来说，粗粒级物料较细粒级物料更易于脱水．可降低精矿滤饼水分1%～2%。闪速浮选技术近年来开始应用于有色金属矿及金矿的磨矿作业中，鉴于以上的种种优点，在炉渣选矿中也值得作为试验探索的一个方向。云南大姚铜矿在粗粒闪速浮选方面做过一些研究［11］，可解决由于球磨机台时量大幅提高而导致磨矿细度降低从而影响铜回收率的问题。研究表明:在铜精矿品位相近的情况下，闪速浮选可提高铜选矿回收率1.76%。此外，选择高效实用的粗粒浮选设备，也是成功实施粗粒闪速浮选工艺的关键。

2尾渣的综合利用

由于炉渣中有部分铜是呈机械夹杂的冰铜珠，嵌布在磁铁矿和铁橄榄石颗粒间，这部分铜用选矿方法很难进一步回收，尾渣铜品位仍为0.3%～0.5%。有试验研究表明:采用尾渣浸出技术能较好地回收这一部分铜。尾渣在酸性介质中浸出，尾渣中铜的品位能降低到0.18%～0.2%，但处理起来投资较高，从技术经济的角度来说不划算。此外，尾渣可用于修筑铁路、公路路基或作为水泥原料等进行综合利用［12］。

3国内铜炉渣选矿典型实例

3.1贵冶铜渣选厂

贵溪冶炼厂渣选矿处理5000t/d分两个系统进行，每个系统2500t/d。该选厂的碎磨工艺为粗碎+半自磨+球磨生产工艺。渣选厂的选别工艺流程为两段磨矿、两段选别，选别中矿再磨返回二段磨矿。粗碎设备采用了1台PEWD75150型颚式破碎机［13］，磨矿设备为1台Φ5.2m×5.2m半自磨机和2台Φ5.03m×8.3m球磨机，浮选设备为40m3和8m3CLF系列粗颗粒充气机械搅拌式浮选机。精矿和尾矿的脱水采用浓缩、过滤两段脱水工艺。最终铜精矿品位25%～26%，回收率大于88%［14］。

3.2大冶铜渣选厂

冶炼生产中诺兰达炉熔炼产生的炉渣和转炉生产的炉渣经渣包运至渣缓冷场地，经过缓冷完后的炉渣在缓冷场卸料后，大块炉渣用液压碎石机破碎，使炉渣块度小于300mm。炉渣铜主要以硫化铜的形式存在，其次为金属铜。原设计采用“两段一闭路破碎、两段磨矿两段选别”工艺流程回收铜。生产实践中对选矿工艺流程做了局部调整，取消了原设计流程的二段精选，将二段两次扫选精矿返回旋流器分级后，进行再磨;当入选炉渣品位太低时，改“阶段磨矿阶段选别”为“两段细磨后一段浮选，粗选直接产出铜精矿”。研究表明:采用独立作业或两段粗选直接产出铜精矿的流程，能实现“早收多收”，选铜回收率明显提高，铜精矿中铜的品位28%～30%，回收率大于94%［1］。

3.3方圆铜业渣选厂

冶炼采用熔炼+富氧底吹冶炼工艺，炉渣来源为熔炼炉和底吹炉产生的铜炉渣。设计流程为三段开路破碎、两段磨矿两段选别。粗碎设备采用1台PD75106颚式破碎机，细碎采用1台GYP1200惯性圆锥破碎机，一段磨矿采用1台Φ3.60m×4.50m溢流型球磨机，再磨采用1台Φ3.20m×4.50m溢流型球磨机。在生产实践中，根据实际情况对选矿工艺流程做了局部调整，在原有设计的基础上，取消了Ⅱ段精选，调整后的工艺流程为一粗二扫一精，最终铜精矿品位38%左右，回收率95%。

3.4祥光铜业渣选厂

冶炼采用“双闪”工艺，即熔炼和吹炼均采用闪速炉工艺，炉渣来源为闪速熔炼和闪速吹炼产生的铜渣。碎磨流程为粗碎+半自磨，磨矿设备为1台Φ5.80×5.80m半自磨机和1台Φ5.03×8.30m球磨机，旋流器溢流去快速浮选，快速浮选尾矿经过一粗二扫三精工艺产出到最终铜精矿和尾矿。最终铜精矿品位26%左右，回收率80%。

4结论

火法冶金熔炼技术范文

关键词：K系列；冷作工磨具钢；粉末冶金；特性

从整体上来看，我国的冷作工磨具钢已经形成了多个系列，其中所涉及到的钢材种类有十多种，在一定程度上满足了社会的需求，但从另一个方面来讲，我国经济虽然发展速度非常快，但是由于起步比较晚，这就导致当前的冷作工磨具钢并不能够与社会技术发展同步，并不能够满足社会高端产品的需求。另外，我国还有很多都是采用落后的炼钢技术来生产产品，导致产品出现各种缺陷，并不能够促进钢材质量的发展。总而言之，我们必须要结合国外的成功经验来对冷作工磨具钢进行深入研究，只有这样才能够在生产过程中采用合适的钢材，从而降低经济成本，在国际市场中取得竞争优势。本文首先分析了K系列冷作工磨具钢的种类与化学成分，然后根据这一类参数阐述了这一系列的冷作工磨具钢的用途与国内的发展。

一、K系列冷作工磨具钢的种类

在K系列的冷作工磨具钢当中，根据其含钢合金的多少可以将其分为三种：首先是低合金冷作工磨具钢，这一种钢材当中含有的钢合金元素在5%以下；其次是中合金冷作工磨具钢，这一种钢材中所含有的钢合金元素一般在5～10%之间；再次是高合金冷作工磨具钢，这一种钢材中所含有的钢合金元素都超过10%，其中还可以将这一类钢材分为含有8%Cr钢与12%Cr钢。（1）8%Cr钢。目前，在国际上已开发了几种新的钢种，这些也就称之为8%Cr钢，这些钢具有加强的抗压强度，稳定性极高，可以将其运用在磨损较为强烈的不锈钢当中。在钢材当中，正因为其中的铬元素只有8%，因此其中的碳元素也就不多，在很大程度上增加了8%Cr钢的韧性。（2）12%Cr钢。国际上有一部分开发出来的钢种我国并没有记载，通过分析，这些钢材当中存在少量的钨元素，这些钨元素的主要功能是为了增加钢材的韧性以及抗磨能力。最后是粉末冶金冷作工磨具钢。一般来说，这一种钢材的制作方法也就是先将其炼制成钢水，然后再将其采用一定的设备熔制成钢锭，最后再将其打造成我们需要的材料。正因为是将钢水直接倒入电渣炉当中，电渣炉可以将钢水当中的杂质去除，从而有效的保证了型钢的质量。采用这种方法炼制出来的型钢，虽然其中含有的碳元素以及钢合金元素都相对较高，但是它的性能也比普通型钢的性能要高很多。

二、K系列冷作工磨具钢的主要用途

不同种类的冷作工磨具钢有不同的用途，以下对几种常用型钢的用途进行分析：1）K100。这一类钢材可以当做冲切工具、木工工具、剪刀刀片等，另外，还可以当做测量工具、塑料模具或者应用在制药工业当中的冲压工具。2）K105。这一类钢的韧性极强，我们可以将其当做高性能切削工具使用，也可以当做冲压工具应用在制药工业与陶瓷工业当中；3）K110。这一类钢的用途与K105大致相似。4）K329。此类钢一般会当做高复合机加工刀具应用在纸张制作工业当中，或者是当做圆环形剪刀刀片应用在15mm以上的厚板材当中。5）K340。这类钢可以当做木工工具或者冷成型工具应用在工业当中，也可以当做造币工具。6）K360。当做压花工具制作艺术品，还可以当做剪刀刀片应用于纸张切割当中。7）K390。这一种钢的用途特别广泛，可以当做冲却工具应用在各种工业当中；可以当做排距应用在纸张工业或者其他相关工业当中；还可以将其应用在塑料加工工业当中。

三、国内外在冷作工模具钢方面的差距

1、基础研究

根据K系列各钢号间的性能，可对材料进行合理的选用，有效地发挥所选材料的效能，从而降低生产成本。该表是基础研究的一个方面，是钢种间的横向比较，属于工作量较庞大的基础研究，说明国外在冷作工具钢方面比国内做了更多的研究工作。我国还需要在基础研究方面下大力气，不能仅停留于单个钢号性能的研究，需做些比较性的研究，以便使用户更容易选用理想的钢材。

2、炼钢方法

常规的炼钢方法是电炉熔炼法，至今国内绝大部分钢材仍采用此法冶炼。而国外在几十年前就开始逐渐减少普通的电炉炼钢，不断增加炉外精炼、电渣重熔、真空电渣重熔和粉末冶金等先进炼钢法，目的是为了适应汽车制造业、微电子业和IT业的发展。因为随着汽车工业的发展，汽车的表面质量越来越重要。而汽车模具都是大型模具，任何钢材内部的缺陷如气孔、夹渣、偏析和裂纹等都可能引起产品表面的缺陷。采用普通电炉炼钢则内部缺陷过多，已无法满足高质量模具的需要，因此促进了炉外精炼、电渣重熔、真空电渣重熔和粉末冶金等先进炼钢法的应用。微电子业和IT业的迅猛发展更促进了电渣重熔、真空电渣重熔和粉末冶金等三种炼钢法的应用。K系列冷作工模具钢主要采用真空炉外精炼、电渣重熔、真空电渣重熔和粉末冶金等四种炼钢法。

3、型材尺寸和利用率

国外高级优质冷作工模具钢的型材厚度或直径可达500mm左右，其碳化物偏析轻微，夹杂物、疏松孔隙和气体含量很少，这是由于应用了电渣重熔炼钢法所致。国内由于大部分钢厂仍沿用传统的电炉炼钢法，少量使用炉外精炼，这两种方法制造的钢材尺寸（厚度或直径）一旦超过150mm，碳化物偏析将极为严重，同时心部将伴随大量夹杂物、疏松孔隙和气体，采用锻造方法也很难改善。因此，我国必须扩大电渣重熔炼钢法的应用，提高电渣重熔炼钢水平，以满足超大型材的制造要求。

在型材的利用率上，国外高级优质冷作工模具钢的利用率明显高于国内。因为国外高级优质钢在钢锭成型后首先将冒口充分去除，锻造和退火软化后将表面进行大余量的加工，以充分去除表面缺陷和脱碳层。经过这样处理后的供货型材整体质量差异极小，基本上可做到100%的可利用。而国内的许多型材由于冒口和表面缺陷未能充分去除，常常导致大量钢材无法利用，利用率远低于国外的，最终用户的材料使用成本反而高于国外的。

四、结束语

国内的冷作工模具钢分为退火状态和压力加工状态两种供货形式。退火状态保证珠光体级别和碳化物偏析在合格范围内，也就是所供应的钢已经过充分锻打加软化退火，以确保碳化物偏析达到合格级别，该种钢可被称作保证质量钢。国外的K系列冷作工模具钢则不同，只有退火软化状态供货，锻造改性工序由钢厂完成，用户只要直接加工使用，确保质量和使用寿命，因此可以将国外高级优质冷作工模具钢称作保证质量钢。当前及今后，国内必须借鉴发达国家的模式，改为退货软化状态一种供货模式，锻造改性由钢厂完成，为用户提供保证质量钢，以避免用户选错材料及造成浪费和对国内钢材的误解。

参考文献

火法冶金熔炼技术范文1篇7

在对废弃印刷线路板进行预处理之前,要注意将不同种类的印刷线路板分开。Yamane等[7]对电脑和手机中废弃印刷线路板的特性做了研究。结果表明,电脑中废弃印刷线路板较手机中废弃印刷线路板有更高含量的稀有金属及更低含量的铜,这决定了前者以回收稀有金属为主要目的,而后者的侧重点是铜的回收。

1拆解

拆解是为了将电阻电容等元器件与废弃印刷线路板的基板分离,以回收一些经过检测能再次使用的电子元器件,并为后续环节中对不能循环使用的部分进行分类处置奠定基础。过去一般采用手工拆解,劳动强度高,工作效率低,而且线路板中的溴和重金属的析出也危害人体健康。近年来各国研究人员都致力于自动拆解装置的开发,并取得了一些成果。日本NEC公司[8]研制了一套自动拆解线路板中电子元件的装置,主要采用红外加热和两级去除的方式使穿孔原件和表面原件脱落。Feldman等[9]采用浴洗或热空气加热等方法熔化焊锡,再用真空夹或机器人拆除线路板表面元器件。

2破碎

破碎是通过机械作用把线路板转变为一定尺寸的颗粒,以满足焚烧、热解等后续环节对给料尺寸的要求,或者使不同组分相互分离而实现高效分选。研究发现,线路板被破碎到0•8mm以下时金属与非金属组分基本可以达到100%的解离[10]。常温干法破碎具有成本低、运转周期短、再生资源效果好等优点,但是印刷线路板中的含溴阻燃剂易分解释放出有毒气体和粉尘,破碎过程中产生的热量还可能使线路板软化或诱发爆燃。低温破碎技术利用液氮等介质将电路板冷冻变成脆性物质后破碎,可以大大减少溴等污染物的析出,但是成本也会增加[11]。段晨龙等[12]提出了一种湿法破碎技术,它具有粉碎效率高、过粉碎少、无二次污染物等优势,但处理过程中会产生一定量的废水,且增加线路板颗粒的水分,不利于采用焚烧等后续处置方法。相比之下,低温破碎技术具有较好的应用前景。

3分选

线路板破碎后的粉末状混合物含有多种金属和非金属成分,通过分选可得到各种物质的富集体,分别进行后续利用。常用的分选方法有气流分选、磁选和电选等。气流分选是根据各种组分密度的不同借助流体动力和各种机械力的作用,使不同组分分层。主要用于分离塑料和金属。该法操作简单,不易对周围环境造成二次污染,但不能进一步分离不同的金属。磁选是利用各物质的磁性差异在不均匀磁场中进行分选,磁性较强的颗粒会吸附到产生磁场的磁选设备上,而磁性弱的和非磁性颗粒就会受自身重力或离心力的作用掉落到预定的区域内。它只能分选出铁、镍等铁磁性物质,不适合废弃线路板中铜等金属颗粒与非金属颗粒的分选。电选是根据不同物质的导电差异,在物料经过电场时,利用作用在金属和非金属成分上的电场力以及机械力的差异来进行分选的一种方法。它对于金属具有较高的回收能力,对能量的需求较低,且不会造成二次污染,但回收的金属纯度不高。在实际应用中,通常采用多种分选技术的组合工艺,以提高分选效果[13-14]。

废弃印刷线路板的处置技术

1冶金处置技术

火法冶金。火法冶金技术的基本原理,是使线路板中的有机材料在冶金炉的高温环境中燃烧而转化为气体,玻璃纤维等成分转化为浮渣而分离去除;金属熔融于熔炼物料或熔盐中,呈合金态流出,富集后的金属制作成阳电极,通过电解法进一步提纯[15]。该法主要应用于电子废弃物中贵金属的提取,在20世纪80年代得到广泛应用。火法冶金提取贵金属方法简单,操作方便,但是由于有机物在焚烧过程中会产生二英和呋喃等有害气体,严重污染环境,且金属回收率低,处理设备昂贵,目前该方法已经逐渐被淘汰[16]。

湿法冶金。湿法冶金技术是利用硝酸等强氧化性介质浸取线路板颗粒中的金属,使绝大多数金属进入液相而与其他成分分离,然后通过对浸出液进行萃取、沉淀、置换、离子交换、过滤及蒸馏等过程,从浸出液中回收金属[17]。Rath等[18]利用热等离子体和酸液浸出联用的方法回收废弃印刷线路板中的金属,得到铜的浸出率为91%,镍和钴的浸出率分别为94•4%和93•3%。李晶莹等[19]采用硫脲浸出废弃印刷线路板中的金、银,在pH≈1•00的条件下,硫脲质量浓度为24g/L,Fe3+的质量浓度为6g/L,反应温度为25℃,浸出时间为2h,物料粒径为0•15mm时,金、银的最高浸出率可达到90%和50%。该方法环保低毒,操作简便,材料价廉易得,是一种应用前景广泛的环境友好型浸金方法。湿法冶金技术存在工艺复杂、化学试剂消耗量大等缺点,而且在处理过程中会产生大量有毒和腐蚀性过滤溶液,可能导致严重的二次污染[20]。该方法目前也较少采用。

2超临界流体技术

超临界流体技术是利用超临界流体的特殊性质来破坏印刷线路板中的黏结层,使线路板层与层之间失去粘连而完全分离,从而实现对废弃印刷线路板中各个组分的回收。超临界流体法主要包括超临界水氧化法、超临界CO2流体法等[21]。超临界水氧化技术是利用超临界状态下水与氧或空气能完全融合在一起的特点,使废弃印刷线路板中难处理的物质与水中的氧反应生成CO2、N2、水和无害的盐类。研究表明,采用超临界水氧化法可使印刷线路板等废弃物的分解率几乎达到100%[22]。超临界CO2流体技术则是利用超临界CO2的高溶解性、高扩散性和良好的流动性、渗透性来破坏废弃印刷线路板中起黏结作用的树脂,从而使废弃线路板的各组成材料分离。超临界流体法处理废弃印刷线路板能够较好地满足线路板回收过程的环保要求,同时材料回收率较高,能耗少,符合可持续发展的需要。但是,超临界流体法需要在高温、高压下,经过长时间处理才能达到回收的目的,因此,设备需要耐受很高的压力,投资较大,安全性要求高,且设备处理能力较小,目前尚不能大规模应用于废弃印刷线路板的回收处理[11,21]。

3微生物技术

微生物技术是利用微生物活动使金等贵金属合金中的其他非贵金属氧化成可溶物而进入溶液,使贵金属出来,通过进一步分离、富集和纯化而提取贵金属的高新技术。周培国等[23]利用从煤堆积水中分离得到的氧化亚铁硫杆菌对印刷线路板中的铜进行了浸出研究,当添加量为10g/L和20g/L时,在15d内印刷线路板中的铜几乎全部浸出。利用微生物回收废弃印刷线路板中的金属组分,是一种经济、环保的处理方法。它具有工艺简单、费用低、操作方便等优点;缺点是浸出时间长,对除了铜以外其他金属浸出率低,很难找到特定的微生物实现废弃印刷线路板中各组分金属的分离。目前,该技术还不成熟[11,20]。

4焚烧技术

普通焚烧技术。焚烧技术是利用线路板中的可燃物在焚烧炉中与氧进行高温燃烧反应,把有机成分转变为CO2和H2O等产物,释放出的热量通过余热锅炉等进行回收,玻璃纤维和金属等成分则转变为残渣而排出焚烧炉,经粉碎后可送往金属冶炼厂进行金属回收。

熔盐焚烧技术。熔盐焚烧是在熔盐焚烧炉中把碳酸钠、碳酸钾和氯化钾等无机盐加热到熔盐状态,然后把粉碎后的线路板颗粒和空气一起通入熔盐中燃烧分解。线路板中的有机物在燃烧过程中转化为CO2和H2O等产物,生成的HBr等酸性气体大部分还可以与碱性熔盐反应而除去,燃烧残渣则阻留在盐中[24]。对熔融盐进一步处理便可分离回收各种金属。焚烧法主要用来回收印刷线路板中的金属和有机成分的化学能,它具有工艺简单,耗时短,能够实现线路板的减容减量等优点,并且废弃印刷线路板组分中主要的金属铜及贵金属(金、银、钯等)具有较高的回收率及纯度。但是由于线路板中含有溴化阻燃剂,在氧化性气氛中会产生HBr、溴代二英和呋喃等剧毒气体,也会使部分熔点较低的重金属迁移到烟气中,造成大气污染,因此制约了这种方法的推广应用[11,20]。

5热解技术

普通热解。热解法是在无氧条件下对破碎、分离后的线路板颗粒进行加热裂解,使线路板中的有机聚合物在惰性气体保护下受热分解,生成液体和气态的烃类化合物,从而回收燃料油和可燃气以用作燃料或化工原料,而剩余的固体残渣为金属富集体、陶瓷和玻璃纤维的混合物,可进一步分离回收[11,20,25]。孙路石等[26]利用固定床反应器进行多种工况下印刷线路板的热解试验,得到的气体产物主要由CO2、CO、H2O以及一些低级烃类物质组成,液体产物经常压蒸馏得到轻石脑油、重石脑油、重油等馏分,固体产物经过二次燃烧后可以得到高纯度的玻璃纤维。

真空热解。真空热解是反应压力(一般10~20kPa)低于大气压的热化学反应,其目的在于通过真空,即压力的降低,在较低温度下使印刷线路板中的聚合有机物分解为需要的挥发性组分,进而冷凝为具有高热值的热解燃料油[21]。真空热解可以极大缩短热解产物在高温反应区的停留时间,减少了二次热解反应的发生,尤其降低了卤化氢发生二次反应生成卤代烃的概率,依靠真空机械的动力避免了引入惰性气体,提高了气体产品的纯度。真空热解还有利于提高化工原料的产率,减少气体的产量。龙来寿等[27]利用固定床真空热解废弃印刷线路板并结合剪切破碎和气流分选方法回收金属铜,得到回收产品中铜的质量分数为99•50%,总的回收率为99•86%。周益辉等[28]利用真空热解和离心分离技术回收废弃印刷线路板中的焊锡,在热解温度为400~600℃,旋转速度为1000r/min,持续旋转10min时,线路板中的焊锡可完全分离,且回收后的焊锡可直接使用。目前利用真空热解技术处理和回收废弃印刷线路板的研究刚刚起步[3,20]。

微波热解。微波加热的原理是在高频变化的电场中,介质中的偶极子做快速的摆动,并受周围分子的阻碍和干扰,产生类似于摩擦的作用,使作无规则热运动的分子获得能量,以热的形式表现出来就是介质温度上升。微波加热不仅加热速度快,而且加热均匀,可大大缩短处理材料所需的时间,节省能源,有利环保。谭瑞淀等[29]对含有30%塑料、30%惰性氧化物和40%金属的废弃印刷线路板进行了微波热解研究,得到7%~33%气体、26%~45%液体、31%~51%固体。其中气体主要由CO、CO2、H2及有机烃类组成,可燃性气体占70%,可以作为城市煤气使用;液体产物经常压蒸馏后,得到的120~250℃馏分主要为酚类化合物,经简单的加工处理就可以得到有价值的化工原料;固体产物除炭外,还含有铅、锡和铜等多种金属。由于微波可直接加热物料,所有处理过程均可在一个单元装置中完成,而无需使用庞大的焚烧炉,这使得微波处理工艺更简单、更清洁,易于操作,而且能显著降低处理成本。另外,微波技术可使物料在高温下快速分解,有效避免二英的产生,大幅降低有机污染物的排放,减少对环境的危害[21]。该方法的缺点是装置的大型化比较困难,能量消耗也比较高。

等离子体热解。高温等离子体能量密度很高,中性粒子温度与电子温度相近,通常为10000~20000K,各种粒子的反应活性都很高。当高温高压的等离子体去冲击被处理对象时,被处理物很快被气化分解,从而使有害物质变成无害物质[21]。中科院等离子体所成功研制了等离子体高温无氧热解炉,其处理后的金属、玻璃体和尾气从各自的排放通道被有效地分离[11]。该法技术先进,但处理成本较高,对装置安全性的要求也非常苛刻,且现有装置处理废弃印刷线路板的能力有限,尚有待进一步的发展。

总之,热解是在没有氧气的惰性气氛中进行,在回收热解油、热解气和金属的同时,抑制了二英、呋喃类物质的形成,同时还原性焦炭的存在有利于抑制金属的氧化物和卤化物的形成,整个回收过程向大气排放的有毒有害物质比焚烧要低得多。该技术的发展目前仍处于实验室阶段,热解过程产生的焦炭、金属和玻璃纤维等多种物质混杂包裹在一起,有用成分的分离回收存在一定困难;热解焦油的成分复杂,若直接用作燃料尚难被一般用户接受,其利用价值和重整改性的潜力等还不明确;迁移到气、液、固三相产物中的溴,在后续处理过程中会如何转化,还需要作进一步的研究。

6气化技术

普通气化技术。气化是以可控的方式在氧气量不足的条件下对线路板中的碳氢化合物进行部分氧化,生产出具有高价值的合成气。气化技术同时结合了热解和焚烧技术的特点,在过程中引入部分氧气加速分解,并避免了碳化结焦。气化过程克服了热裂解反应速度慢、残渣多、易结焦、传热性能差的缺点,且反应过程处于还原性气氛中,不会产生二英等有毒物质[21]。但由于线路板气化过程中溴会转化为HBr析出,容易对设备产生腐蚀,并影响合成气的后续利用。部分挥发性较强的重金属也容易迁移到气相产物中。

熔盐气化技术。近年来,熔盐技术应用于煤、生物质及有机废弃物等的处理得到了广泛关注。如Matsunami等[30]研究了CO2气氛下熔盐中煤的气化。Wu等[31]关于碱金属盐对于褐煤裂解气化的催化作用的研究表明,Na盐能促进褐煤焦炭的气化。Adin-berg等[32]利用太阳能在熔盐反应器内气化生物质,温度为1188K时,生物质变为合成气的转化率达到了98%。Sugiura等[33]研究了Li2CO3/K2CO3混合熔融盐中污泥和稻谷的气化,产生的气体中主要成分为CO和H2。Gong等[34]对废纸在CO2中气化时熔融盐催化效果的研究表明,多种混合熔融盐的催化效果比任何单一熔融盐要好。与它们相比,废弃印刷线路板中还含有大量可回收利用的金属以及溴等需妥善处理的有害物质。倪明江等[35]研究表明,印刷线路板中的溴在高温条件下主要以HBr和Br2的形式析出,且温度越高,HBr的含量越高,温度达1400℃时,HBr占主导位置。Borgianni等[36]研究表明,熔融碳酸盐气化技术可有效脱除塑料中的氯,且产生的合成气可直接作为燃料使用。

上述熔融盐在各方面的应用研究,为利用熔盐气化技术资源化处理废弃印刷线路板提供了理论支持。熔盐气化技术以高温热稳定性较好的熔融盐如Na2CO3等作为反应介质,使印刷线路板在盐浴内裂解和部分氧化,利用熔融盐对有机物的强氧化性和高热传导率,使线路板中的有机成分转变为低热值可燃气。反应过程中释放的HBr等酸性气体可以被熔盐吸收,线路板中的金属和无机物也滞留在熔融盐内,通过对熔融盐的进一步处理便可有效回收金属。李飞等[37]研究了熔融盐中印刷线路板的气化特性。结果表明,线路板在熔融盐气化炉内裂解主要气体产物为H2和CO,两者的体积占产气总体积的70%,且气化效率在空气当量比为20%时达到最大值94%;此外,线路板中大部分溴被熔融碳酸盐中和吸收,测得的气体产物中的含溴量仅占物料中含溴量的0•006%;而且大部分金属滞留在熔融盐内部,并分层分布,有利于不同金属的分离回收。Flandinet等[38]利用熔融盐回收废弃印刷线路板中的金属,运行温度在300℃时便可实现金属的回收,且气体产物中99•8%的氟化物、99•3%的氯化物和99•99%的溴化物被熔融盐捕获,由于运行温度较低,减轻了熔融盐对设备的腐蚀。由于气化过程处在一种还原性气氛下,可以有效控制二英等有害物质的生成,产生的清洁合成气可以用作化工原料或通过燃烧进行能量回收。该方法具有能耗低、二次污染少、金属回收率高等优点,具有良好的环保性能。但熔盐气化过程中需要不断排出熔渣,定期更换熔融盐[39],系统结构与控制复杂;熔盐对反应器的腐蚀作用也比较强。目前,该法尚处于实验室阶段,熔融盐气化反应装置的优化和放大设计、气化处理后的熔融盐净化工艺等都还有待进一步研究。

火法冶金熔炼技术范文

[关键词]铜冶炼工业固体废弃物环保工作环境管理炉渣

[中图分类号]TU993.3[文献码]B[文章编号]1000-405X（2015）-3-310-1

1引言

铜矿产资源作为人类生存生产的重要资源，我国绝大部分的能源和原材料都来自于矿产资源。当前人类可利用的矿产资源种类及数量越来越多，开采范围不断地扩大。铜作为有色金属中的重要种类之一，在消费量和生产量上仅排在铝之后。铜具有良好的延展性和柔韧性，导热效能好、能导电、能抗腐蚀。基于这些特性，在我国所有成熟的工业化经济产业中铜产品都起着至关重要的作用，包括建筑行业、运输行业及电子电信通讯行业。铜产业已经成为我国国民经济重要的产业之一。

就目前而言，我国的铜冶炼工业对铜渣的利用率仅在百分之十左右，大部分都堆放在渣场，占用土地的同时也造成环境污染问题和资源浪费问题，已经成为铜冶炼工业可持续发展道路上的障碍。近几年，国内外的学者对铜冶炼工业产生的固体废弃物展开了研究，本文就铜冶炼固体废弃物利用及环保管理工作进行探讨。

2铜冶炼过程中主要固体废物的种类及其特点分析

2.1铜冶炼炉渣

铜冶炼过程中的炉渣的产生主要有三个来源，分别是熔炼炉渣、吹炼渣和精炼渣。精炼渣通常情况下都可以直接返回配料系统中进行循环使用。部分企业对已经贫化后的吹炼渣也返回配料系统中循环使用。炼铜炉渣分为自然冷却方式、水淬式及保温冷却方法。铜冶炼炼渣中的铜矿物结晶粒大小和炉渣的冷却快慢有着密切的联系。空气冷却后的铜渣外表为黑色，绝大部分呈现致密块状，又脆又硬。随着炼渣内含铁量的变化，密度也会随之改变。因此，不同的炼铜工艺产生出来的炼铜炉渣包含的化学组成也不会相同。

2.2铜冶炼烟尘

铜冶炼过程中通过烟气净化系统收集到的烟尘，目标金属含量很高，可以返回熔炼炉循环利用。转炉烟气除尘器收集到的白烟尘含有pb金属量较高，属于危险类的废弃物，一般都出售给有资质的企业进行有价金属回收利用。

2.3铜冶炼酸泥

铜冶炼中的冶炼烟气制酸过程中，稀酸将烟气清洗，烟气内所含的烟尘在清洗酸过程中形成废酸，废酸过滤后产生的酸泥含有As、Pb污染物，归为危险废物的种类。可以进行有价金属的回收，或者出售给有资质的企业进行回收。对这类型酸泥的处理一般在尾矿池内或者内衬高密度聚乙烯的集水区。

2.4铜冶炼阳极泥

铜电解的精炼过程中所产生的阳极泥含有丰富的金银等贵金属，是一种回收贵金属的重要原料。

2.5铜冶炼废水处理污泥

铜冶炼的废水产生的污泥含有丰富的有价金属，不仅可以成为再次原料返回熔炼炉也可以出售给有资质的企业进行有价资源回收。

2.6铜冶炼废旧内衬及耐火材料分析

当熔炼炉、转化炉及阳极精炼炉、电槽等出现磨损问题，内衬需要进行更换的时候，被替换下来的大量废旧内衬里面可能有大量的铜渗透在其中。这些废旧的内衬可以作为二次原料进入转化炉，也可以利用科学方法进行处理。

3铜冶炼产生的固体废物环境管理技术及相关策略分析

铜冶炼产生出的废物与残余物的管理分为再循环利用和处理处置两大类。不同的企业有着不同的废物回收分类和处理方式。

3.1铜冶炼废弃污水的处理

铜冶炼工业应该努力将固体废弃物与残余物实现内部循环使用。烟尘净化系统收集到的烟尘可以返回熔炼炉，冶炼产生的炉渣可以进行选矿处理或者贫化处理，回收其中包含的铜金属及其他有用的资源物质。

铜冶炼系统产生的酸性污水是一种可再循环的废弃污染物，可以进行分类处理.。一般情况下污水的来源及其含有不同的金属物资需要应用不同的处理方式。

（1）实验室产生的酸性污水。这类污水通常情况下经过污染净化系统然后再排出。

（2）可以进行循环利用的冷却水、阳极板冷却水和铜冶熔炼渣冲渣暂时的冷却水循环系统，先要让污水形成一个密闭式的循环系统，避免污水的向外排放，然后在对其进行处理。

（3）电解质溶液污水和冷却水。这类污水首先要分解其中的电解质，以免污水中的其他金属成分受到电解质的干预，然后再对污水进行集中方法排出的设计和实施。

3.2废杂铜的再利用与废烟气的处理

当前我国用废杂铜作为原材料生产出的铜杆的生产线已经达到100条以上。每年都有一半左右的废杂铜被直接加工成铜杆或者是黄铜棒类型的铜合金产品。此外对于烟气的处理，就目前而言，我国很多新建的工厂都配备了科学完善的烟气处理系统。烟气原料中含有一定量的有机物。比如在进行电子废料的处理过程中，应用喷雾冷却方式让烟气的温度从800摄氏度甚至更高，骤降到300摄氏度以下，这种方式可以让恶英的生成减少或者避免。喷雾冷却方法在绝热蒸发的状态下进行，没有废水产生，产生的烟尘也是干尘，便于收集处理。这样的烟气系统通常都有检测仪表或者PLC、DCS控制程序。操作人员根据铜冶炼的具体情况调节，在合理地控制下保证烟气的清洁排放。

3.3固体废弃物的处置方法

固体废弃物虽然是废弃物的一种，但是绝大多数的废弃物都还有再循环再利用的价值，只有在它们没有任何利用价值的时候，才能考虑将其处理处置。固体废物与残余物的处理处置要在一定的环境中利用科学的方法进行处理处置。在处理处置前，可以将这些废弃物做一些必要的技术处理，消除或者减少它们对环境产生的不良影响，再场地的选择上，处置场地的选择一定要慎重，优先选择最终退役的场地。

4结语

铜冶炼企业是对铜资源进行开发、生产的企业，在铜及其相关产品产生的同时也会产生大量的固体废弃物。鉴于铜冶炼固体废弃物的利用是一项集环境效益、社会环境和经济利益为一体的长期性的事业，国家可以对这方面加大科学技术的投入，建立科学研究基地和示范类工程。制定相关的优惠政策，引导铜冶炼工业走向科学化，利用科学技术实现企业工业生产的可持续发展，让我国的铜矿冶炼产生走上健康发展的道路，逐步提高我国金属行业对金属固体废弃物的综合利用、再循环利用及处理处置水平，进而使得铜冶炼企业整体水平的提高，缩小与世界先进水平之间的距离。

参考文献

火法冶金熔炼技术范文1篇9

到**年，全省国有企业和年销售收入500万元及以上非国有企业（以下简称"规模以上企业"）有357家，其中钢铁企业132家、有色金属企业225家；**年实现销售收入和利润总额分别为255亿元和11亿元，其中钢铁企业分别为123.6亿元和6.2亿元，有色金属企业分别为131.5亿元和4.8亿元。全省钢铁工业现有主要生产能力：铁精矿36万吨，炼钢近300万吨（其中转炉钢107万吨、电炉钢190万吨），炼铁107万吨，轧材265万吨，炼焦63万吨，铁合金15.4万吨，耐火材料40万吨。有色金属工业现有主要生产能力：有色金属矿山3400吨（日采选），有色金属冶炼约20万吨（其中铜14万吨、铝4万吨、锌2万吨），有色金属加工材生产能力约70万吨（其中铜14万吨、铝4万吨、锌2万吨），有色金属加工材生产能力约70万吨（其中铜加工材50万吨，铝加工材20万吨。）**年全省产钢194.9万吨，铁108万吨，钢材292万吨，焦炭60万吨，十种有色金属11.9万吨，有色金属加工材68万吨（其中铜材51万吨、铝材17万吨）。全行业现有从业人员4.5万人。

"九五"时期，突出企业改革、结构调整和技术进步的主线，冶金工业快速发展。一方面，加大国有大中型企业改革脱困的力度。下大力解决了一批困扰多年的老大难企业，国有企业改革改组取得了重大突破。另一方面，以老企业挖潜改造为重点，加大淘汰落后工艺装备的力度。进一步优化产品结构和工艺结构，着力开发高技术含量、高附加值和短缺品种。冶金工业的市场竞争力明显增强，形成了一定的特色优势：一是钢铁工业形成以杭钢为龙头，众多中小企业以特色产品为支撑的生产格局。杭钢集团公司的生产能力占全省钢铁工业总能力的50%以上，产业集中度明显提高。一批特色产品在全国同行具有一定地位，轻轨产量居全国第一，不锈钢管、不锈钢带、镀锌钢管等产品的市场占有率均居全国前列。二是有色金属加工业尤其是铜加工业相对发达。铜加工材、裸铜线及铜电车线产量居全国第一，铜加工材的产量约占全国的30%，浙江已成为全国的铜加工大省；粉末冶金制品产量居全国第一，铝合金产量居全国第二。

冶金工业的结构调整取得积极进展，但深层次矛盾仍十分突出。产品结构方面，大多数钢铁企业以生产普通建筑用线材、螺纹钢为主，产品品种单一，质量档次不高；有色金属企业总体上处于以量取胜、以生产中低档产品为主的阶段，高档次、高附加值产品偏少。工艺技术结构方面，钢铁企业落后生产工艺装备还占有相当比重，产品物耗和能耗高，环保条件差；有色金属工业以粗加工为主，难以生产精加工、深加工产品。企业组织结构方面，企业普遍达不到最低经济规模，抗风险能力弱，还没有形成以优强企业为核心，带动众多中小型企业专业化生产的生产格局和开发机制。

二、发展战略

（一）**发展指导思想坚持以"三个代表"的重要思想为指导，突出发展先进生产力，突出结构调整的主线，突出实施科技兴业的战略；加快运用高新技术和先进适用技术改造冶金工业；大力培育发展优势企业、优势行业和区域特色经济，促进增长方式转变和提高经济效益，全面增强冶金工业的市场竞争力。

（二）**发展基本要求

1、坚持科技兴业的战略。大力推进技术创新，建立以企业为主体的技术创新体系和运行机制。加大企业技术改造力度，全面提高装备水平，优化工艺结构和产品结构。

2、坚持构筑区域产业优势的原则。从浙江冶金现状和资源条件出发，确立产业发展重点。大力发展冶金深加工产品，做专、做精、做强具有区域特色优势的不锈钢材、铜加工材、新型耐火材料等产业，鼓励和支持冶金新材料产业发展。

3、坚持总量调控的方针。认真贯彻落实国家产业政策，按照市场需求，切实做好冶金工业布局和总量调控工作，加快淘汰落后生产能力。

4、坚持可持续发展的道路。重视抓好节能降耗、资源综合利用，加大环境治理的力度。推广应用清洁生产工艺技术，全面采用余能、余热、余压回收利用技术，实现废物的资源化、无害化。

5、坚持以改革开放为动力。从企业改革入手，推进企业组织结构调整，加快建立现代企业制度，促使企业趋向大型化、集团化、股份化。抓住我国加入世贸组织的机遇，进一步发展开放型经济。

（三）**发展主要目标

1、预期目标

--到2005年，实现工业增加值78亿元（其中钢铁工业40亿元，有色金属工业38亿元），年均增长10%；实现年均销售收入410亿元（其中钢铁工业200亿元，有色金属工业210亿元），实现年均利润18亿元（其中钢铁工业10亿元，有色金属工业8亿元）。

--到2005年，钢产量350万吨，钢材产量400万吨；十种有色金属产量22-23万吨，其中铜10万吨、铝7.3万吨、锌5万吨；有色金属加工材90万吨。

2、钢铁工业主要发展目标

--基本淘汰落后生产能力。按照国家产业政策要求，到**末，淘汰10吨以下小电炉炼钢设备，3200千伏安以下小铁合金电炉；逐步淘汰叠轧薄板轧机，横列式线材、小型材轧机；关闭年产普碳钢30万吨以下的小炼钢厂和横列式小型材、线材轧机，年产量25万吨以下的小轧钢厂。

--重点企业的发展优势地位和作用更加突出。通过重点培育，杭钢集团公司成为"钢铁主业精、产业结构优、经营机制活、企业形象美、经营效益好"的现代化钢铁联合企业。力争主体生产设备50%以上达到国内一流水平，主要技术经济指标在国内领先，年人均产钢250吨以上，有较强的综合竞争力。

--优势行业进一步形成先进生产力。特色品种优势更加明显，不锈钢管、不锈钢板带、新型复合钢管、优质新型耐火材料等产品在全国市场享有声誉，保持较高的市场占有率。

--高技术含量的冶金深加工产品、冶金新材料产品开发和生产取得较大进展。

3、有色金属工业主要发展目标

--初步建成铜加工强省。铜加工产品保持全国1/3以上的市场份额，高附加值产品比重达到25%以上，铜带、铜管产品在全国市场享有声誉。

--优势企业、优势区域的地位更加突出。形成2至3家在全国同行有影响的龙头企业，产业集中度明显提高。

--有色金属新材料的开发和产业化有较大进展。有色金属新材料产品在全行业的比重稳步上升。

--有色金属冶炼业节能降耗、环境污染治理工作取得明显成效。

三、发展重点

（一）钢铁工业

按照国家实行"总量调控"的方针，着力抓好结构调整，加快淘汰落后生产工艺和设备。重点支持杭钢集团公司发展；在控制普通钢材增长的同时，增产不锈钢材、合金钢和优质钢。

杭钢集团公司贯彻"总量不再扩张，做精钢铁主业，发展非钢产业，加强环境治理"的总体发展思路。着重在深化内部改革，优化产品结构，推进技术创新，拓展市场空间等方面加快步伐。力争到**期末，钢铁主业销售收入50亿元以上，利润5亿元以上；建立起适应社会主义市场经济的管理体制和经营机制，建立起完善的现代企业制度，形成比较合理的产业结构、产品结构和多元化发展的格局；技术创新能力、市场竞争力和抗风险能力明显增强，经济效益显著提高，发展成跨地区、跨行业、跨所有制，在国内有较强竞争力的大型企业集团。

做专、做精、做强温州不锈钢管产业。办好温州的全国不锈钢专业市场，依靠市场优势发展不锈钢产业。建立温州不锈钢工业园区，集聚不锈钢生产企业，加强园区内中小企业服务体系建设。引导不锈钢生产企业提高装备水平，完善工艺流程，强化检测及退火工艺，提高产品质量。积极开发技术含量高、市场急需的不锈钢新品种，提高锅炉管、三化用管、核工业管、航空用管等高技术、高附加值产品的比重，增强企业参与国家重大项目中的不锈钢管投标能力。通过兼并、参股、联合等方式，尽快培育发展龙头企业，提高产业集中度。

着力建设宁波不锈钢板带生产基地。宁波宝新不锈钢公司进一步发挥"宝钢管理、日新技术"的优势，坚持高起点、高标准，走专业化发展道路。通过二期改造，形成适度的经济规模，确保较高的市场占有份额。努力开发市场需求量大、技术难度和附加值高的冷轧不锈钢板带产品，占据国内知名家电、电梯企业的不锈板市场，并扩大产品出口。加强对中小企业整顿，淘汰落后的生产能力。鼓励中小企业为大企业配套，发展不锈钢深加工。进一步形成以宝新不锈钢为核心，大中小企业协调发展的良好格局。

构建湖州不锈钢棒材生产基地。加大企业技术改造力度，完善不锈钢冶炼工艺，配套后续轧钢工艺。

（二）耐火材料工业

适应冶金等高温工业结构优化和新技术发展的需要，重点开发优质、高效耐火材料新品种和高温隔热的高效节能材料，全面提高产品质量。开发连铸用的功能型耐火材料，如连铸钢包内衬、滑动水口系统、长水口、浸入式水口及异形水口、整体塞棒等；开发冶炼洁净钢用耐火材料，主要是包衬、挡渣墙等中间包用耐火；开发熔融还原、超高功率电炉、炉外精炼、大型水泥回转窑和浮法玻璃窑用耐火材料；开发长寿高炉和高风温热风炉用关键耐火材料；加速发展新型浇注料、压入料、喷补料等不定形耐火材料；积极发展新型节能用耐火材料、新型隔热材料；努力提高耐火材料企业的现代化水平，选用高准确度物料计量设备、高效混合设备、大吨位全自动压机和先进的检测设备进行技术改造；注重节能降耗和环境保护。

（三）其他黑色金属工业

1、铁合金。坚持总量控制、结构调整的方针，坚持淘汰落后生产能力，停止新建铁合金项目。现有铁合金企业重点在节能降耗、提高技术装备水平、加大污染治理、改善品种结构上着力。增加铬系低碳、超低碳低磷低硫等铁合金精炼产品、铁合金粉剂产品的比重，进一步开拓国际市场。

2、金属制品。大力发展线材制品，提高线材深加工的比例；增加钢丝及其制品生产品种，发展镀锌铝、塑料复合涂层钢丝、钢丝绳和汽车工业用胎圈钢丝、轮胎钢帘线等短制产品。

3、铁矿、萤石矿。从资源条件出发，以市场为导向，提高综合开发利用水平和企业经济效益。加强地质探矿，稳定矿山生产。有利条件的铁矿山可与钢铁企业配套，直接生产钢铁企业需要的氧化球团矿。萤石矿山坚持科学规划，合理开采，变资源优势为经济优势。

（四）铜加工业

以建成铜加工强省为总体目标，做精做强铜加工业。一是支持优势企业技术改造，向大型、高速、连续、自动、精密、节能和环保为特征的先进技术装备水平迈进，淘汰落后的"二人传"轧机和黑铜杆生产线。二是重点支持电子引线框架铜带、水箱铜带、变压器用铜带、超长冷凝管、内螺纹高效节能管等高技术含量产品的开发生产，加快产品结构优化升级。三是推进企业组织结构调整。支持优势企业兼并弱势企业，发展企业间多种形式的联合，尽快形成行业龙头企业。鼓励中小企业向专业化方向发展，形成"小而专、专而精、精而特"的中小企业群体。四是进一步实施名牌战略。制定并实施名牌产品培育规划，争取铜带和铜管产品各有一个全国名牌。五是实施"走出去"战略，把铜加工产品推向国际市场。从铜加工产品推向国际市场。从铜资源缺乏的省情出发，鼓励铜加工企业向两头在外的出口加工型企业发展。六是实施人才战略。大力引进人才、培养人才和用好人才，全面提高职工特别是科技人员和管理人员的整体素质。七是加强企业技术中心建设，为产业发展提供技术支撑。

（五）其他有色金属工业

1、有色金属冶炼。以节能节耗为重点，强化冶炼工艺。控制电解铜冶炼能力增加；采用铜冶炼新技术，改造技术，改造扩大精铜生产能力，适当发展粗铜冶炼；采用预焙槽阳极电解技术，改造自焙阳极电解生产工艺，提高铝电解工艺技术水平；挖潜扩大锌冶炼能力，实现锌冶炼适度的经济规模。

2、铝加工材。鼓励发展工业用大断面和大规格薄壁宽幅型材、薄规格铝箔、各种复合材料、大型环保配套的铝型材表面处理线。控制小吨位挤压机和普通建筑铝型材生产能力的扩大。

3、有色金属新材料。完善新材料研究开发和产业化体系，采取企业自主开发和产学研联合开发的方式，大力发展有色金属新材料产业。重点发展高性能磁性材料，超细粉体，电子浆料，稀土应用材料，新型刹车材料，大规模集成电路引线框架材料，8英寸以上硅单晶材料，4-5英寸区熔硅单晶材料，2-3英寸化合物半导体材料，镍氢电池和锂电池用材料，高纯金属、高精度金属箔等有色金属新材料。力争**期末，有色金属新材料产业化取得较大进展。

4、有色金属矿产及贵金属。

针对矿山资源状况，做好三级矿量平衡，稳定矿山生产；加大找矿力度，处长矿山服务年限。加快有色金属矿山企业的改革改制工作，尽快适应矿业市场化发展趋势。完善资源枯竭、环保不达标或不适应市场运作的矿山企业退出机制，以期平稳、有序退出。依托现有优势，发展以高新技术产业及工业用贵金属材为主的贵金属加工业。

四、发展措施

（一）认真贯彻落实国家产业政策

对钢铁工业实行总量调控，采取经济、法律和必要的行政措施，加快小钢铁、小轧钢的关停和落后生产能力的淘汰，实现钢铁工业工艺装备和产品结构整体优化。重点在冶金产品延伸加工上着力，大力开发高附加值产品，增加市场适销对路产品的品种和数量。严格限制长线产品生产，坚决杜绝低水平重复建设。加大打击假昌伪劣钢铁产品生产和销售的力度，依法取缔地条钢生产。坚持打击钢材走私行为，整顿钢铁市场。有色金属工业下决心淘汰"二人转"等落后生产工艺和设备。

（二）优化企业组织结构

立足于优势企业的壮大和特色产品的拓展，推进企业重组联合，提高行业集中度，形成合理的经济规模。加强对冶金行业区域特色经济的引导，推动组建以资产为纽带、以专业分工为基础的企业集团和股份公司，实现资源优化配置，提高区域特色经济的组织化程度。

（三）大力推进企业技术创新

加快运用高新技术和先进适用技术改造现有企业。围绕合金化、精细化、专业化的目标，调整有色金属加工业的产品结构。大力促进色金属新材料的开发和产业化，大力推动冶金新材料的发展。积极推广应用先进、成熟的工艺技术，加大节能降耗、资源综合利用的力度，推行清洁生产和控制环境污染，走可持续发展的道路。

（四）加快国有企业战略性调整和改组的步伐

深化企业改革，推进建立现代企业制度，健全企业法人治理结构。以国有大中企业改革脱困为重点，加大国有企业改革改组的力度。充分利用国家核销银行呆坏帐准备金的政策，对长期亏损、丧失竞争力的国有大中型企业实施兼并破产。进一步形成以国有经济为主导、多种经济成分共同发展的体制优势。

（五）积极发展开放型经济

抓住我国加入世贸组织带来的发展机遇，发挥我省的港口优势和市场优势，加大利用国内外两种资金、两种资源和两个市场的力度，加快冶金工业发展。积极扩大冶金产品出口，提高行业的外向程度。

火法冶金熔炼技术范文篇10

Abstract：Thispaperintroducesthecaseoftheusageofgasinthesmeltingandreflectinganodefurnaceforcopper，comprehensivelyanalyzesthefactorsinfluencinggasconsumptionintheprocessofsmelting，andproposesseveralmethodsoftheimplementationoftechnicalimprovement.

关键词：天然气；反射阳极炉；消耗量；技术改进

Keywords：gas；reflectinganodefurnace；consumption；technicalimprovement

中图分类号：TF811文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）32-0076-02

0引言

天然气指标为金昌冶炼厂重点能耗指标之一，其指标控制与否直接影响该厂经济效益。抑制天然气单耗指标的上升，解决生产工艺平衡、热冷料搭配、管理操作与技术革新是当前面临的重要课题，同时也是本次攻关的主要方向。

1天然气用量及理论分析（以2012年为例）

综合分析：

①理论测算：依据其他冶炼厂天然气消耗的标杆值，粗铜热料消耗天然气在20Nm3/tCu，冷料消耗在110Nm3/tCu，理论消耗总量为Q总=Q热+Q冷=3406740+4023140=7429880Nm3，天然气理论消耗指标V=Q总/T阳极铜=7429880/206911=35.9Nm3/tCu。厂部计划考核单耗指标比理论测算要低5.9Nm3/tCu。

②实际消耗：2012年天然气实际消耗7223077Nm3，实际单耗指标34.909Nm3/tCu，比考核指标超4.909Nm3/tCu。厂部考核依据主要是在精砂品位不变，粗铜热料稳定的状况下予以实现的。

③原因分析：目前阳极炉生产过程中，有三个作业需要使用天然气，1）烘烤溜槽、浇铸煲及圆盘钢模；2）冷铜、杂铜熔化及阳极炉氧化阶段；3）新炉烘炉，及日常炉子升温。表2是对天然气各因素月消耗量的测算。

由消耗比重可以看出，阳极炉天然气消耗主要集中在阳极铜生产氧化阶段，占天然气总消耗量的89.55%。然而导致天然气热利用率低，冰铜热料不稳定的人为因素主要是氧化时间过长、天然气使用量过大。

3实施技术改进

3.1对供气量的控制系统改进在现有天然气燃烧系统进行改造（先对3#、0#炉进行改造），增设流量计、变频器、调节阀门等设备，利用PLC程序自动控制燃烧过程，根据理论计算固定风气比为10？1。

对整改后的生产数据统计分析，找到最适合生产实际的控制参数。因现场环境、设备、人员技能水平等因素影响，理论数据往往与实际要求有一定偏差，经过对整改后的统计的数据进行分析核算，得出最佳控制参数。

改造后的0#、3#炉天然气和燃烧风流量数据进行了抽样，数据如表4所示。

从表4可以看出整改后实际烧嘴风气比基本维持在10：1，能很好满足生产要求。

通过以上现场调查和理论分析，车间认为天然气单耗标杆值控制在29Nm3/tCu是可实现的，比厂部考核降低1Nm3/tCu。

3.2提高烧嘴热效率更换新型烧嘴，提高其热效率，更换烧嘴后，火焰长度、火焰刚度均能满足生产要求，并对整改后的数据进行统计。如表5所示。

可见，新型烧嘴在热量利用率方面较之前有了很大提高。

4现场操作的改进

①规范性操作：标准为氧化时间不超过3.5个小时；炉门火焰不超过1m，扒渣氧化过程中，炉门及时放下。

在不加冷铜的情况下，氧化时间均能控制在3.5个小时以内，在处理粗铜超过5t，热料小于4煲的时候，氧化时间加长；从炉门火焰长度来看，操作工倾向使用大燃料进行燃烧，造成天然气浪费；生产操作过程中，由于要调整风管和扒渣，炉门及渣门未及时放下的情况时有发生。

②改进及技术性要求：依据经验和对比性，控制天然气充分燃烧，烧嘴方向的正确安装。对阳极炉作业进行观察，在氧化阶段，天然气流量往往开的很大，火苗长，颜色为绿色（燃烧不充分）。根据天然气燃烧化学方程式（天然气含CH496%以上）：CH4+2O2=CO2+2H2O，可推算出天然气和空气的比值约为1：10，现场未配置相应的测量仪表及控制设备，操作过程中很难达到风气比1：10的要求。

炉子四周温度温差不超过100℃。烧嘴方向安装要正确，反射炉应均匀受热，不影响氧化时间和天然气的消耗。

③冷料合理平衡加入：单炉冷铜处理过多。

正常生产情况下要求一炉对一炉操作，炉料尽量进满；热料不足时，均衡处理冷料，每炉处理冷料在5t左右。由于反射炉热量传递方式以热辐射为主，热传导、热对流方式为辅。在加入冷料时需将冷料加热到1200度左右，冷料加入过多，熔化时间长。控制每炉冷料加入量在5t左右，因65t热料以热传导的方式将热量大量传递给5t冷料，缩短了冷料熔化的时间，节约了天然气用量。

5预计效果

通过采取以上措施，若天然气单耗比考核值降1Nm3/tCu如达到目标值，即节约成本（30Nm3/tCu-29Nm3/tCu）×21.23万吨×2.27元=48.19万元。

参考文献：

[1]彭容秋.铜冶金[M].长沙：中南大学出版社，2004.

火法冶金熔炼技术范文篇11

【关键词】钢锻制技艺；文化内涵；研究探讨

中图分类号：TF746；G852.24文献标志码：A文章编号：1673-8500（2014）01-0113-01

中国龙泉生产的宝剑迄今已有二千六百多年的历史。龙泉剑池湖一带蕴藏有丰富""矿石，秦溪山泉就是传说中的剑池湖，用湖里的水淬剑能使剑达到钢柔并集，这里曾经是茂密的森林，能够提供充足的木炭燃料。天然的木炭为最好炼钢原料。剑不仅仅炼钢就可以，为了能达到钢的钢柔性，还需经千锤百炼来提高钢料的纯度，而后经过炼、锻、铲、锉、刻花、嵌铜、冷锻、淬火、磨光等28道工序。在长期的发展中，经过历代铸师精益求精的钻研，宝剑在产品的质量上形成了坚韧锋利、刚柔相济、寒光逼人、纹饰巧致四大传统特色。其中，百炼钢剑，是铸剑师的汗水之花，更是芳香中外。

一、传统百炼钢和现代钢的区别

传统百炼钢是选用天然的石，将石捣碎后，再用水冲洗后得到铁砂，再将这样的铁砂放入炼钢炉里熔炼，把炼制好的钢块，经过手工千锤百炼，反复折叠炼铸而成。炼好的钢料用来锻铸刀剑，经打磨后，刀剑的表面就能形成美丽的自然纹路，人们就把这种剑就称之为花纹钢剑，也叫百炼钢剑。

现代钢用来铸造刀剑，其一为钢厂的国标钢，这种钢没有如传统钢那样折叠锻制，而是把规定尺寸的圆钢料，经高温800度燃烧后直接锻制，这样制成的到剑只有一定的硬性和弹性，在使用时容易折断，刀剑表面没有任何变化，因为单一结构的材料决定了他的特点，其二为折叠锻制，就是把多种材料的钢经过加工后叠加在一起经高温1300度燃烧，是其完全达到半熔化状态，而后出炉经手工锻制而成，这样锻制作成刀剑不仅有钢柔性，经过精磨后表面还会产生美丽纹理，具有很好的收藏价值。

二、传统百炼钢剑的锻制方法

古代炼钢铸剑，由于设备和原料的问题，只能完全依靠全手工进行炼钢，先把含铁成份高的矿石开采出来，然后把矿石经炉火用天燃烧制的木炭加热，把加热后的矿石再投到冷水中，这目的是为了能使坚硬的矿石通过热胀冷缩后，使矿石松脆，再把这样处理过的矿石粉碎，再经水冲洗把其中铁的部分留下，把这样的铁砂，放到土制的炼钢炉中加热熔化，等熔化好的钢水冷却，这样原始的冶炼过程就完成了一部份，接下来就是把钢定放到铁炉里炼铸，先把木炭选好，对木炭也有一定的要求，一般都要硬质木材烧制的木炭，这样的木炭燃烧热量大，而且耐烧，再选配好要用来泡制木炭的泥浆水，把木炭放在泥浆水中浸泡一下，使炭的表面能看到泥浆的颜色为止，等干一会列带水份，不用干燥就可以，再把冶炼好的钢料放到炉内用木炭覆盖上，再经过加热燃烧，这时的炼铸与之前不同，因为这时炼铸要掌握好温多，一般控制在1200-1300度之间，把钢定燃烧到这个温多后，再用来锻制，锻制一方面能提高钢的密度，一方面把钢料里的杂质全部排出，经过锻炼制把钢了压扁成块状，而后再折叠一起同样放到铁炉里炼制，按上面同样的方法，所不同的是，这个过程要经过10多次的折叠，然后使钢料的成份发生变化，主要体现炭的含量增加，由于燃烧用木炭而且木炭还要用特定的泥浆水来浸泡，因此稀金属成份也得到增加，再加上多次折叠，而每次折叠后都会留下折叠层里的炭铁的合金体，因此能看到层层的效果。如果与现代钢料锻制的到剑相比在品质上有着天壤之别。

原始的铸剑方法以成为历史，我们作为现代的铸剑师如何利用现在工艺与传统现结合，是目前我的责任和义务，我们共同探讨传统文化的锻制技艺，让我们的传统文化能充分的展示出来，让更多的人了解到我们传统与现代铸剑技艺，才能更好传承和发扬我们中华文化历史。

那么现代刀剑钢料有是如何锻制的，有那些才料可以用来锻制呢？目前对于这个问题非专业人员都不太了解，我们先来谈谈那些可以用来铸刀剑的钢。

通常工业化生产的刀剑一般使用的钢料为中碳钢，高碳钢，锰钢，铬钢，夹心钢。这样的钢料大都来自于钢铁厂，有一定的标号和规格，在使用时比较方便，把钢料按重量裁好，而后经炉火加热再锻制成各式样的到剑，假如钢板料的话只压迫做模冲压即可以打模，这样的刀剑一般为生活上用，比如菜刀和武术刀剑之类产品。这类刀剑与手锻的折叠钢比较，其价值差距很大，因为锻制工艺上完全不同，

高品质的刀剑又是如何呢，凡是高品质的东西在工艺上肯定与众不同，这样的刀剑材料也是特制，而且一定为手工锻制，这一种钢就是我们现代折叠钢，这样的钢料又是如何成的，我们把选好的几种钢比如中碳钢，高碳钢，底碳钢，锰钢和特十和特八钢等，把这些钢料打成片状，而后叠加一起，放到特制的火炉里燃烧加热，当加热到1300度左右时，这时的钢料体其表面开始熔化有油水一样的现状，这时把料块出炉锻制，在锻制时要把握好力度，经过多次锻打，把原先松散的料体，锻制成块状，这样锻好的钢料用来做剑，其表面能形成美丽纹理，在结构上由于是多层结构，因此在使用时能有效的提高抗击力和耐磨性。

火法冶金熔炼技术范文篇12

关键词：有色金属冶金，体系改革，建设

中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1674-098X（2015）09（b）-0149-02

1有色金属冶金课程体系的现状

有色金属是目前的高新技术发展的关键材料，也是非常关键的基础原材料，自进入21世纪之后，我国的有色金属冶金的冶炼和加工技术发展迅速，中国目前已经是全球重要的有色金属的成产国以及消费国，不过随着有色冶金行业的高速发展，也引起了环境的污染以及能源的消耗等问题，国务院已经顺应国家建立资源节约型和环境友好型社会的方针政策，推出了很多政策和措施，以引导有色金属冶金行业的方向逐渐趋向于提高能源和资源的利用率以及节能减排的方向，目的是尽量减少工厂废弃物的排放，节能减排、以弥补国内的矿产资源不足，帮助有色金属产业取得良好的社会效益以及经济效益。目前很多高校已开设有色冶金专业，并且随着学科的发展已经建立成了完备的有色冶金课程体系，贵州大学的有色金属学是属于冶金工程与冶金材料学科，且贵州省的有色金属资源储量丰富。有色金属冶金自1958年建校时开始招收本科生，1984年开始招收硕士研究生。有色金属冶金是隶属于冶金工程的一个二级学科，主要研究的是从二次资源、矿石等原料中对某种金属或者化合物进行提取，对于多相化学反应的规律进行研究，实现对反应的过程进行自动控制，并且逐渐优化反应器，体系一般是由冶金工艺、冶金原理、专业选修课、实践教学这四个模块，研究的领域主要包括湿法冶金、火法冶金、材料化学冶金、电冶金以及冶金分离过程等，国内很多学校的有色金属冶金的课程体系建立的时间较晚，所以教学模式以及目前的课程体系还有很多需要改进之处，长此以往，对于新形势下对于有色金属冶金专业的人才培养、就业都有影响，目前的有色金属冶金体系在课程的结构、课程的实施方式、课程的体系建设和地方经济的发展等方面需要改进。

有色金属冶金因国家的投入较少，在生产技术的必要需求下对于基础的研究也取得了成就，主要表现如下：（1）在矿产资源的分离与提取方面，对于浮选剂的分子设计应用和理论、生物的浸矿、硫化矿的原生电位浮选原理、拜耳法的优化选矿理论都得到发展和应用。（2）在冶金过程的相平衡、化学平衡以及有色金属体系的传输、电化学冶金的电机过程、生物催化、溶离子的交换、溶剂的提取等动力学的机理方面的理论已经逐渐成熟。（3）膜领域方面，对于膜材料的性能、成膜的机理以及膜内的理论设计和开发等研究。（4）冶金电化学方面，对于熔盐电解炭阳极上电催化的过程，湿法练锑、矿浆的电解等原理有了初步的进展。（5）冶金的设备以及过程的优化和数字仿真方面，发展了铝电解槽的槽膛内形的动态仿真、铜镍锍的吹炼过程、矿热电炉的节能和降耗技术。（6）冶金过程的自动化，开发了能解决冶金变量的特种检测技术，综合的应用建模的手段和现代的方法，来解决对于复杂的冶炼过程的控制，比如对铝电解的智能控制，开发了与冶金领域相对应的优化、控制软件。（7）冶金过程新技术新理论，对于机械活化冶金、串级萃取、具备高附加值的冶金技术以及纳米精细类的化工材料的制备技术都在与时俱进。

2有色金属冶金课程的特点和改革目标

2.1有色金属冶金课程的特点

（1）有色金属冶金课程的特性。

有色金属冶金工业是基础性的行业，主要以开发矿产和利用矿产为主，所以必然会受到能源、资源和环境的制约。对应的有色金属冶金课程体系会具有一定的特点：①政策性。该课程不仅仅会涉及到单纯的工程技术理论，还会关系到社会主义现代化建设中的各种政策，需要在项目中贯彻和体现这些政策。②传统性。教学内容很多都是需要遵循的一般性原则和理论，但是工艺和技术都比较传统，学生能够看懂文字，但是会产生枯燥无味、老生常谈的感觉。③复杂性。金属的提取工艺流程和条件都比较复杂，所以需要老师不仅培养学生的基础理论，还要培养对工程问题的分析和实践能力。

（2）有色金属冶金课程体系所存在的问题。

①有色金属产业发展很快，课程的内容滞后，随着目前低碳冶金、循环冶金、清洁冶金等生产模块和理念的发展，大量的新型生产工艺比如铝电解的节能降耗技术，大型预焙铝电解槽、闪速熔炼、铝冶金的拜耳法选矿工艺，真空冶炼稀贵金属工艺、直接荣连发提取重金属工艺等都得到了推广，但是课程体系对新工艺新的数据统计内容很少。②课程体系的设置不合理，现在很多高校存在着对于相同的知识点在不同的课程中都有交叉，以热力学相关理论为例，在冶金物理化学、有色金属冶金学、冶金原理、物理化学等课程中的部分章节都有解释。但是对于宏观动力学、微观动力学以及反应过程学等知识在课程中的介绍很少。有色金属中轻金属、重金属、稀有金属和贵金属的冶金过程内容很片面，没有成为一个体系，专业课程的设置不合理。③学科之间的融合，有色冶金和化工、材料、环境、管理、计算机等学科联系越来越密切，但是缺乏融合性，所以需要在课程上进行拓展。加强有色金属冶金和相关学科之间的融合，能够加速有色产业的发展，方面学生适应市场的需求增多就业方向。④缺乏实践教学，对于学生进行实践教育不仅是为了补充理论教育的不足，会提高学生科技创新和实践能力。目前该校现有的有色金属冶金课程体系还需加强实践性环节，与专业课相对于的实验设备和指导教材不足，相关专业的实习单位也比较少，导致实习内容单调，经费有限等问题。

2.2有色金属冶金课程体系的改革目标

随着有色冶金工程专业发展的逐渐成熟，有色金属冶金学相关课程的教学质量会影响着整个行业的生存空间，我们该跟有色冶金课程体系的目标寻求有特色的教育模式和方法，通过增强目前的有色冶金工程的专业素养，让学生能够对有色冶金学的基本内容、原理、方法和工艺能够有较深入的理解和体会，并且能够将知识引用到具体的有色冶金的工程实践之中。3有色金属冶金课程体系改革措施初探

3.1增强有色金属冶金课程的连贯性和系统性

课程体系的优化需要在现有的课程体系的整合基础之上，保持冶金原理和工艺体系的核心位置，该校应该结合贵州省的地域特征和有色冶金行业的发展趋势，提高轻金属和稀有金属等矿产资源在教学体系中的比重。学校应该增加对于科技创新的基金，扩大创业孵化基地，加大对高水平的创新实验室的建设，营造一个良好的科研、学习、创新的环境和氛围，以提高学生的实践创新意识，增加创新、创业的能力。

3.2提高基础知识以及基本的工艺的理论教学

教师可以结合传统的方法和启发式的教学方法，不断的完善多媒体的课件，把抽象的理论知识和工业实践相结合，使得学生能够非常直观的接受和理解知识，采取对比和举例的方法来调节课堂气氛，调动学生的积极性、创造性和主动性。引导学生参加到教学活动之中，不断的激发学生的兴趣与创新性，学校可以采取分层教学的授课方式，让学生感受到现代和传统并存，以学生为主体，教学方法应该以直观可感、情景生动、层次分明为原则。让学生感受到学习不再是掌握一些书本的知识，而是深入了解一种文化掌握一种技能，培养一种能力。

3.3引入先进的教学的理念和方法，提高教师教学水平

有色金属冶金的专业课教学要注重理论知识和教学方法的结合，一些典型的冶炼过程要减少其繁琐的工艺操作，对于难以掌握、不易理解、内容复杂的知识点可以引入任务驱动法、比较法等方式，配合动画教学方式。通过教师和学生之间的互动，以逻辑推理的方式让学生层层深入，激发其学习的兴趣，加深对于课程的核心理念的掌握和理解。

3.4增多对有色产品的深加工的教学

近年来，为了顺应国家的政策，有色冶金的生产工艺开始向节能减排、提高资源利用率、产品精细化的方向发展，很多新型的工艺得到了快速的应用和推广，比如重金属冶金工业的熔炼工艺、真空冶炼稀贵金属等。在改革课程体系的同时，要关注专业的前沿性成果和发展趋势，并且以企业的补充，对原教学的内容定时进行系统性的更新和调整。我国的航天、航空、船舰、机械制造业、现代交通迅速的发展，进而增加了对于有色金属材料的需求量，对于成品的性能要求逐渐提高，所以目前的有色金属制品正在向着“高、精、尖”的趋势快速发展，我国的有色冶金行业正走向提升目前新的有色金属材料的性能和技术，实现大型规模化生产的道路，与此同时，为了增加学生的未来就业，在新的有色金属冶金课程体系中要适当增加和有色产品的深加工方面相关的内容。

3.5强化资源综合利用与环保等内容的教学

目前世界的经济发展主题是“绿色、循环、低碳、环保”，有色冶金过程排放的废气、废液、废渣是造成环境污染的严重因素，所以在今后相当长一段时间里，有色金属冶金技术的方向会沿着冶金过程的自动化、节能减排、对于低品位矿的开发、有色金属冶金产品逐渐精细化的趋势，有色金属冶金企业的工艺流程在21世纪已经趋向成熟，能快速提高有色金属企业的经济效益的有效途径是对冶金的二次资源有效的二次利用。因为想要实现社会、经济、环境之间的可持续的发展，就必须让冶金工艺走低污染的路线。学校应该在新的课程体系中，加大对于循环冶金、有色冶金的资源综合利用、清洁冶金等内容。有色冶金的相关领域的新工艺、新技术正发生着日新月异的变化，随着我国富矿资源的逐渐匮乏、日益增加的能源和资源危机、逐渐严格的环境保护，使得有色冶金工厂面临新的挑战和要求。对于学生的培养过程中增加一些当前学科的新技术、新工艺，专业发展的前沿趋势、有色工厂的新设计方向。比如焙烧过程中应用的流态化焙烧，火法炼铬过程中的熔池熔炼、闪速熔炼，以及一些新的浸出技术等，会帮助学生对当前的有色冶金工业发展有一个更清晰的构想，也会提高学生的视野，丰富专业知识和兴趣。

3.6增加有色方向的选修课，以拓展学生的知识面

高校里对必修课的要求不一致，但是必修课的学时和内容非常有限。学校可以通过增加选修课的方向来拓展学生的视野和知识面，尤其是跟有色方向相关的选修课，有利于学生对有色冶金整个行业的把握，教师也应该向学生多介绍目前我国有色冶金行业中存在的漏洞和缺陷，以及我国在该行业与国外发达国家之间技术、人才等方面的差距。以激励学生献身于祖国冶金事业以及对冶金行业的热爱精神。为了在新的形势下提高有色冶金行业的发展，对于选修课的模块要增加环境类、资源类、材料类等有所交叉学科的选修课，这有利于对新形势下有色冶金行业复合型人才的培养。