冶金的方法范文篇1

关键词：有效元素；有色金属；回收

目前，世界上已探明的金属有86种之多，其中铁、铬、锰称之为黑色金属，其他金属都可统称为有色金属。冶炼工业中最常见的有色金属包括铜、镍、铅、锌、锡、铝、钨、钦等。这些有色金属在冶炼过程中由于冶炼工艺等原因除希望冶炼的元素外还会产生大量的其他元素，当前大多数有色冶金企业把这些有效元素当作了冶炼伴生的废渣进行了丢弃。丢弃的结果可想而之，既是对有效元素的浪费，又加重了当地的环境污染。因此，对“废渣”中的有效元素进行回收，二次利用，变费为宝，将会产生社会效益和经济效益的双赢。

1有效元素回收方式

在有色金属的冶炼过程中产生的废渣元素种类很多，其中可回收，再次利用的有效元素也不少，可分为有效金属元素和有效的非金属元素，根据冶金的要求和用途，废渣中有效元素的回收方式也不相同。对于金属元素的回收，一般采用选冶、火法冶炼和湿法冶炼等技术，而非金属元素（如余热）的回收采用梯级利用法。有效元素回收的原则是减量化、资源化、无害化。

1.1选冶法

在冶金有效元素处理的初期，尾矿的选择上，需针对矿山物理表面的不同化学成分、性质，采用适合尾矿再选的选冶流程（螺旋溜槽-BL1500螺旋溜槽、浮选+尾矿氰化选冶联合流程、浮一重一磁联合流程、先铅后铜的优选浮选等），或通过新型药剂（如浸锌渣还原、浓缩脱液等），从粗精矿中直接选择出精矿。通过尾矿选治增加经济效益，避免因尾矿回收率低，引起的矿山企业开发、利用率积极性不高等原因引起的矿山的恶性开发，增强有色金属的综合利用，使矿山开发、有色冶金、回收利用良性循环、可持续发展。

1.2湿法冶金

湿法冶金是目前回收冶金过程中废渣有效元素最有效的方法和常用方式之一。它是通过酸、碱、微生物水溶液浸出方法提取所属金属元素，最后用电解水溶液的方法抽取金属。并且湿法冶金对冶金劳动条件要求不高，无高温和粉尘危害，况且排放的有毒气体极少，可以达到生产清洁的要求。所以，湿法冶金常作为复杂废渣冶金或尾矿再开发的新技术。

1.2.1湿法冶金步骤

在湿法冶金过程中分为三个步骤：（1）将矿石原料浸泡在水溶液中，这一过程简称原料浸出。（2）净化：再将浸取的溶液和残渣分离，进而通过溶剂萃取技术、离子交换技术、沉淀法、还原法将夹杂在冶金溶液与有用的金属离子洗涤回收。（3）金属抽取：采用电解法从净化液直接提取金、银、铜、锌、镍、钻等纯金属；而以含氧酸形式存于水溶液中的铝、钥、钨等金属，一般先进行析出氧化物，然后再还原得到有效金属。

1.2.2原料浸出

湿法冶金的浸出环节是冶金中的最重要的一步，由于废渣矿石中有效金属元素是呈硫化物、氧化物、硫酸盐、砷化物、碳酸盐、磷酸盐等形态存在，要想将有效金属从有害杂质中分离出来，需要谨慎的选择溶剂。浸出的方法也很多，要因材治宜，有酸浸出、碱浸出、盐浸出以及细菌浸出。可用HZSO4作为药物溶剂来处理含酸性的矿石浸出镍、锌、铜、钻等氧化物，回收率可高达99%以上，效果明显。用HCL处理含酸性的矿石浸出黄铜。用浓度巧%的HCL和浓度30%的HZSO4混合处理钨矿。用NH：处理含碱性的矿石浸出钻、镍、铜的硫化物；用Na多处理硫化锑、汞矿浸出HgS、53、SbZs3。NaCL处理含铅半产品的尾矿浸出PbSO4、PbCLZ。用NaCN处理金银矿、高铁盐作为氧剂使用浸出硫化铜、黄铜。用细菌、微生物作为水溶液浸出硫酸盐、氯化物等。

1.2.3净化

经过原料的浸出后，会得到很高比例的有效金属，但仍然许多不需要的或有害的矿物质，它们随溶剂混合于想要抽取的有效金属中。净化的过程有两种，一是先从溶剂中析出待沉积的有效金属；另一种方法是先析出杂质，让有效金属保留在溶剂中。常用的净化方法有：溶剂萃取、离子沉淀、离子交换和还原法。

利用水溶液与有机溶剂分层液体相的原因而采用的溶剂萃取技术，再用稀释剂从有机相中分离金属离子离子。目前已有200余种萃取溶剂，其中有十几种是被广泛应用在工业冶金中的。对有机溶剂的选用上，还有非常大的进步空间，可利用现有的溶剂萃取液合成更加高效的、廉价的新型萃取液，并且，有机溶剂萃取的工艺上也有较的改善空间。

由于离子交换树脂合成简宜，并且不溶于其他酸碱盐溶液以及有机溶剂，所以在离子交换工艺中离子交换树脂是重要的转换物质。与溶剂萃取相比，离子交换技术具有操作方便、选择性好、性能稳定、容量大的特点。沉淀法也是一种最常用的净化提纯技术，可用于获得盐类、氧化物或金属产品。沉淀方法有硫化物沉淀法、水解沉淀法以及共沉淀法等。

1.3火法冶金

火法冶金是回收冶金过程中有效元素的最古老的方法，在昔日发挥了重要的作用，但由于其高耗能，对环境的污染大，在环保节能的今天，火法冶金逐渐要退出历史舞台。单纯使用高温进行火法冶金提取有效金属的方式基本上不再使用，但与湿法冶金相结合回收有效金属的混合技术仍有广泛的市场价值。24余热回收要充分合理地利用有色炉窑的烟气余热，就要根据烟气余热资源的数量、品质（温度）和用户要求，遵循能级匹配的原则，实现对其进行按质回收，温度对口的梯级利用。一般情况下具体的梯级利用原则如下。

优先考虑将烟气的余热回收利用于生产工艺过程本身。这样，将烟气中的余热直接带回生产工艺过程中，直接降低了生产工艺过程的能耗，比通过转换装置来回收烟温的余热更为经济和有效。其次，冶金过程产生的高温余热可应用于动力回收，使用水蒸汽进行循环发电，高温余热的热能转换成电能。最后，这部分的烟气余热最好直接应用于生产工艺本身，如加热物料、预热助燃空气等。如得不到以上利用时再考虑应用其冬季采暖，夏季制冷等其他利用方式。

冶金的方法范文

关键词：冶金电气；电气节能；负载控制

中图分类号：F127文献标识码：A文章编号：1009-2374（2013）29-0078-02

1概述

利用计算机控制技术进行冶金电气节能控制已经成为一种主要的冶金节能方式。利用这种方法进行冶金节能控制，能够减少冶金在运行过程中需要耗费的电力资源，从而达到节能的目的。因此，冶金电气节能控制方法已经成为冶金领域研究的热点问题，受到了越来越多学者的重视。现阶段，主要的冶金电气节能控制方法包括基于动态嵌入式电压变换算法的冶金电气节能控制方法、基于模糊PID控制算法的冶金电气节能控制方法和基于遗传算法的冶金电气节能控制方法。其中，最常用的是基于模糊PID控制算法的冶金电气节能控制方法。由于冶金电气节能控制方法应用范围十分广泛，因此受到了很多专家的重视，有很大的发展空间和实用价值。

2冶金电气节能负载控制方法

冶金电气节能控制方法是冶金领域需要研究的核心问题。利用传统算法进行节能控制，无法避免由于冶金中电气设备数量过多造成的单一电气设备损耗增加的缺陷，从而降低了冶金电气节能的效果。为此，提出了一种基于自适应线性遗传算法的冶金电气节能负载高精度控制

方法。

2.1建立冶金电气损耗模型

冶金电气负载损耗情况能够用图1进行描述：

在图1中，冶金电气的全部损耗是∑Q，电路中的电气部件nj的定子电阻是Sj，转子电阻是S'j，励磁电阻是Sn，利用下述公式能够计算冶金电气全部损耗：

（1）

在冶金电气负载损耗关系中，J'2是转子电流变化率，可以随着转子负载的改变而发生变化。与其对应的定子电流也随之发生变化。

根据上述分析能够得知，冶金运行过程中转子电流与定子电压的关系能够用下述公式进行描述：

（2）

利用下述公式能够用来描述冶金电气损耗之间的

关系：

（3）

2.2冶金电气节能控制方法

利用自适应线性遗传方法，能够有效增加自适应参数调整机制，从而对冶金电气节能负载进行高精度控制，其步骤如下所述：

将冶金电压转换点空间位置与电动机械空间位置函数作为染色体，能够用公式进行描述：

（4）

式中，Tj是第个电压转换点的空间位置，HLj是与其对应的电气设备运行状况，Tj是电气设备编码，M是染色体长度。

3实验结果分析

为了验证本文算法的有效性，需要进行一次实验，实验环境是VisualC++6.0。设置冶金中电气设备数目是m，全部电力损耗是，冶金中不同电气设备电力损耗构成的数据集合是，冶金发电机功率是。利用下述公式能够计算冶金电气节能参数：

（5）

根据上述冶金电气节能参数，能够准确衡量冶金电气节能负载控制的效果。

在实验过程中，需要进行10次相关实验。对每次的冶金运行电气参数进行整理分析，能够得到如表1所示数据：

利用自适应线性遗传算法进行冶金电气节能控制，获取的结果能够用图4进行描述。

利用不同方法进行冶金电气节能控制，对获取的结果进行整理分析，能够得到如表2所示数据：

根据表2能够得知，利用本文算法进行冶金电气节能控制，能够避免由于冶金中电气设备数量过多造成的单一电气设备损耗增加的缺陷，从而提高了冶金电气节能的

效果。

4结语

本文提出了一种基于自适应线性遗传算法的冶金电气节能负载高精度控制方法。根据电气负载损耗之间的关系，能够建立冶金电气损耗模型。利用自适应线性遗传方法，能够进行冶金电气节能负载控制，从而实现冶金电气节能控制。实验结果表明，这种算法能够有效提高冶金电气节能效果，取得了令人满意的结果。

参考文献

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冶金的方法范文

[关键词]冶金史；再建制化；研究现状；发展方向

[作者简介]谢乾丰，北京科技大学冶金学院冶金与材料史研究所2006级博士生，云南农业大学教师，北京100083

[中图分类号]TF

[文献标识码]A

[文章编号]1672―2728(2007)07―0127―04

目前，国内设有“冶金史”硕士点的高校有两所：北京科技大学与郑州大学；设有博士点的只有北京科技大学(以2007年全国硕士、博士研究生招生目录为准)。当然，从事冶金史研究的其他单位或个人还有许多，如中国科学院自然科学史研究所、上海博物馆等以及著名的冶金史专家华觉明先生等等。北京科技大学的冶金史研究起步较早，它是目前国内从事冶金史研究的最早机构与权威机构之一，现在北京科技大学冶金与材料史研究所的前身为原北京钢铁学院的冶金史组，它成立于1974年，1982年更名为冶金史研究室，中国科学院院士、北京科技大学教授柯俊先生担任顾问。该研究中心成立以来，在冶金史研究领域取得了一系列重大的研究成果，为中国的冶金史研究博得了世界性的声誉。

综国内目前的冶金史研究，在其研究方法上，主要是采取“实地考察、抽取样品～实验分析一文献印证一得出结论”的研究程序，即科技史研究领域所谓的实证性研究方法；从其研究所涉及的内容来说，按科技史研究界的通俗分类，处于内史的研究阶段。

实践证明，在科技史研究的历程中，内史的研究首先是科技史研究的重要领域与首要关注点，这是符合事物发展的客观规律的。因为人们认识事物，首先总是从认识其本身而开始的。浏览一下目前国内唯一的部级的科技史期刊《自然科学史研究》，我们就会发现：从其创刊伊始直至1999年，该刊所公开刊登的科技史学术论文绝大多数都是属于内史的研究范畴，即驻足于史料的收集考辨或论证的阶段，特别是在其20世纪80年代所刊登的科技史论文，几乎概莫能外，而对于与科技史密切相关的社会政治、经济、文化等外在的因素则很少涉及。这是我国国内科技史研究初创时期的研究大气候、大环境、大氛围，所以这也必然影响到冶金史研究的小气候、小环境、小氛围，或者我们也可以这么说：正是由于众多的犹如冶金史研究一样的其他科技史研究的小气候、小环境、小氛围，而最终形成了当时国内科技史研究的现状。其实，目前国内科技史的研究的大气候、大环境、大氛围仍然还裹足于内史研究的阶段，还处于蹒跚前进之状态。然而，放眼国外的科技史研究同行，他们早已走出内史研究的圈子，而关注于和科技本身密切相关的一切外在因素――经济、政治、文化、思想、哲学等等。例如苏联物理学家赫森1931年发表的《牛顿(原理)的社会经济根源》和默顿于1938年发表的《17世纪英格兰的科学、技术与社会》，其实就标志着科技史研究之外史研究的转向。前者后来发展为以贝尔纳为代表的科学学，后者发展为以默顿为代表的在西方有着重大影响的科学社会学。这两者都把科技的发展作一种外在的、社会学的理解，从而开创了科技史研究的新领域，而且此领域的研究也取得了众多的伟大的研究成果。例如贝尔纳的《科学的社会功能》、李约瑟的《中国科学技术史》等等，成为科技史研究领域的经典研究之作，并形成了所谓的贝尔纳学派；而以默顿为代表的科学社会学，或称之为默顿学派，除默顿本人的成名作及其《科学界的规范结构》和《科学发现的优先权》之外，其他代表性研究人物及其著作还有本・戴维德的《科学家在社会中的角色》、戴安娜・克兰的《无形学院――知识在科学共同体的扩散》以及科尔兄弟的科学界社会分层研究等；同时，从其中还发展出了所谓的“后默顿”传统，即以爱丁堡学派为代表的兴起于20世纪70年代的科学知识社会学的研究。它的出现，不仅在科学社会学领域取得了话语霸权，而且在科学社会学界、科学哲学界、科学史界乃至更广泛的范围内产生了巨大的影响。所以，外史研究的转向，能给科技史研究提供更广泛的研究视野与研究领域。其实，国外除了从社会学的视角研究科学技术之外，从哲学的视野来研究科学技术也是硕果累累的。从逻辑主义历史主义新历史主义后现代思潮；从石里克、卡尔纳普波普库恩、费耶阿本德、拉卡托斯劳丹、夏佩尔这一连串如雷贯耳、耳熟能详的“主义”与名字中，我们确实感到了我国科技史研究的滞后。于是乎，我国著名的科学史家刘钝先生提出了新世纪科学技术史研究的“再建制化”问题，按笔者的理解：“再建制化”问题除了是科技史研究机制的继续提高与完善之外，更应该是科技史研究方法的再建制。

事实证明，作为一门连接文理学科的跨学科研究――科技史研究，在经历了目前萦绕于科技史研究界的那种“目前中国科技史似乎没有什么可以再搞”的梦魇之后，我们的研究视野、研究领域必须跨出内史的门槛，走向与科技史密切关联的社会政治史、经济史、文化史、思想史等等一切相关的领域，从而探讨它们之间的直接或间接关系，寻找自己更大的生存空间与发展领域，并借鉴其他学科的研究方法，如人类学、民俗学的研究方法，拓展自己的研究视野，开创新的研究思路，走向与外史研究相结合之路、走向外史的研究之路，这也许是目前国内科技史研究也包括冶金史研究在内的研究方法“再建制化”的发展方向。

目前国内冶金史研究的学术论文，还大都遵循“矿冶遗址考察、抽取样品一实验分析一文献印证一得出结论”之研究范式[从严格意义上来说，这只是冶金考古(archaeometallurgy)的研究范畴，而非严格意义上的冶金史(historyofmetallurgy)研究]，不能否认，这种实证性的研究方法曾为国内冶金史研究的进步起了重大的推进作用，并取得了一系列重大的研究成果，而且受到了国际冶金史研究同行学人的高度赞誉。然而，作为对人类文明三大标志之一的冶金技术的研究却抛开与之密切相关的社会政治、经济、文化等外因因素而进行纯冶金内史的研究，视野确系过于狭窄。因为科技史本身发展的历程表明：任何一项科技的发展并不是孤立的，它与社会的经济发展、政治变革、文化思想等密切关联。因此，今后开展冶金史与社会经济、政治、文化之间的关系的研究以及其他一些目前还没有涉及或很少涉及的研究，或许是其在新世纪取得更大研究成果的研究新领域。

笔者认为，今后国内的冶金史研究除继续从事所谓的内史研究之外(这种内史性的研究是不可或缺的，因为随着国内科技考古遗址的逐年发掘、新的矿冶遗址或者新的冶金文物的出土，都需对它进行内史性的研究与考证)，还可以而且是必须从以下一些方面进行研究：

1．中国古代冶金史与中国古代文明的关系

冶金技术的发明作为人类文明出现的三大标志之一(其他两项标志分别是文字的发明与城市的出现)，它在促进中国古代文明历史的进程中起着非常重要的作用。在某种程度上甚至可以这样说：中华民族的文明史其实也是一部冶金技术不断迭进的历史。从早期的铜、铁、锡、铅等的冶炼而造就的中国古代辉煌灿烂的青铜器文明到今天现代化的钢铁冶炼而形成的钢铁文明等，一直渗透着中华民族的智慧与聪明才智。在此期间，中华民族冶金技术的许多次世界领先，充分体现了中华民族在这一领域的独步天下的豪气。因此，通过冶金史的研究，有利于使人们更好地理解中国古代文明史的形成、发展与兴盛的历史进程。

2．冶金史与各个朝代的社会生产力之关系

人类从最初的刀耕火种发展到青铜农具特别是铁制农具，大大地促进了社会生产力的发展，因为这不仅使国家富强、人民生活富足，而且也大大地提高了人类认识自然、改造自然的本领。与此同时，社会生产力的发展，反过来又促进了冶金技术的发展，所以冶金技术与社会生产力之间的关系是密不可分的，两者互相促进、互相发展。因此，如果割裂这种联系而只是单纯地研究各个朝代的冶金技术的发展情况，确实有一种历史的单薄感。

3．冶金技术思想(史)研究

中国是一个拥有浓厚哲学思维与历史文化积淀的国度，一部中国文明史，其实也是一部中国思想史。作为时代中人，不论之于达官贵人抑或是从事被称为“雕虫小技”的如从事冶金技术操作的卒与徒，都不能不受到社会思潮或思想的浸淫，而这种影响的结果，便是体现于他们劳动产品或技术产品中的各种各样的技艺或工艺。例如常见于商代中晚期及西周早中期青铜器上的饕餮与夔龙纹饰，这一方面给人以威严恐怖之感，另一方面又仿佛是沟通人神的化身，含有巨大的原始宗教力量，体现出超越现世间的权威神力的观念，但春秋中期以后，青铜器的纹饰从那些威震一时的饕餮、夔龙等种种神灵，已经变成了搏斗、武士刺虎、妇女采桑、弋射飞雁等形象，充分反映了人与自然界的题材开始大量涌现，这其实表明了人的价值开始被认识，社会生活的内涵成为青铜器纹饰的一个重要母题。这种变化，其实体现了中国古代从以神为中心到以人为中心的价值思想观念的变化。此外，中国古代的“五行说”、“阴阳说”、道教、宋明理学等等传统思潮都曾对中国的冶金技术有着深厚的影响。例如灌钢技术的发明，就与中国古代“和”的哲学思想有着密切的关系。《天工开物・五金・铁》记载：“凡铁分生、熟，出炉未炒则生，既炒则熟。生熟相和，炼成则钢。”在这里，作者用“生熟相和，炼成则钢”这一简洁有力的语言，不仅是对这种灌钢工艺所作的生动描述，同时也是用“和”的哲学思想对冶炼技术所作的精辟总结。推究其原因，就在于人们通晓了生铁与熟铁的各自属性，同时又受到“和”这种哲学思想的影响，因此通过多年的亲身实践后，发明了“灌钢”这一工艺技术，这对中国古代冶金技术产生了重要的影响。

4．冶金史与社会政治之关系

综观中国古代冶金史的发展历程，冶金史也像其他事物的发展一样，有高潮也有其低迷的时期。这其中与历朝历代的政治制度及其所推行的政治意识形态有着不可分割的联系。宋代的矿冶业之所以如此发达，这就得益于宋朝政府对矿冶业的重视的国家政策，例如宋政府对矿冶业的鼓励开发的告发政策、矿产品的售卖政策以及对矿冶业的管理政策等，都为宋代矿冶业的兴隆提供了政治上的保障；但在清末，由于清政府政治上的腐败、矿冶管理政策的失误以及当时国外近现代冶金技术的引进等原因，导致了中国冶金技术在清末的逐渐衰弱与萎缩。

5．中外冶金技术交流史研究

正如任何事物的发展与其同类其他事物的发展存在着密切的交流与联系一样，中国的冶金技术也必然与国外的冶金技术存在着一定程度的交流。不论是驼铃声声的塞上古道之丝绸之路，还是碧波荡漾的海上丝绸之路，都曾带去了中国古代的冶金技术，同时也捎回了国外先进的冶金技术。科技交流史研究表明：中国古代同阿拉伯国家、日本、朝鲜、越南等周边国家确实存在着冶金技术的交流。例如梅建军教授认为：由砷铜的存在及铜器的特征，可以初步肯定，甘青地区在齐家和四坝文化阶段同新疆及欧亚草原地带存在文化上的联系及相互影响。所以进行这方面的研究可以丰富我们的视野，同时也可以澄清中国古代冶金技术的起源问题。

6．多学科多视野的综合研究之路

因为科技史本身就是一个边缘性、交叉性的学科，这也就决定了对它的研究必须采取多学科多视野的综合研究，而“冶金史的研究涉及到采矿、冶金、材料、历史、考古等多学科的知识和物理及化学组成分析研究手段与方法，因此这不仅要求冶金史研究者本身要不断学习，扩大知识面，改进知识结构，同时多学科的结合，更是开展冶金史研究的重要途径”。在现阶段，冶金史研究与考古或者说是科技考古结合得较为紧密，依靠这种结合，冶金史研究取得了一系列较为重要的研究成果。例如对古代铜镜表面“黑漆古”生成原因和机理的研究成果便是其中典型的一例。其实，从更广泛的学科综合来看，冶金史研究还可以与其他学科进行结合，即除了传统的“矿冶遗址实地考察一实验分析一文献考证一结论”的研究思路之外，我们还必须吸收或借鉴其他学科的优势方法，例如人类学、文化学、民俗学等方法，融冶金史的文化价值及社会价值之综合取向，从而拓展我们的研究领域与研究空间。例如从民俗学的角度研究冶金史就是一个非常新颖且充满生机的研究领域。在此方面，对西南民族地区的铜鼓研究就是一个充满生机的研究领域，但目前对铜鼓的研究，也还处于铜鼓制造技术、铜鼓金属成分分析等方面，从民俗学的视野进行研究尚待来日。

7．对国外冶金技术进行研究

由于语言的限制、文献的不足以及金属器物的缺乏等原因，目前国内冶金史的研究几乎没有涉及对国外冶金技术的相关研究，然而在国外，却有相当一批冶金史研究者对中国古代冶金技术进行研究，这除了与中国古代的金属器物流失海外而给国外的研究者提供了实物考证之便之外，还同他们有着充足的研究经费密切相关。所以，目前国内冶金史研究的这种现状，也就决定了国内的冶金史研究者很难与国际同行进行高水平、全方位的对话与交流，这种状况其实也是国内目前整个科技史研究的窘境。

8．对近现代的冶金技术进行研究

“厚古薄今”是中国科技史研究的一贯传统，也是其研究特点，所以中国科技史研究的“国家队”――中国科学院自然科学史研究所近几年来力倡对中国近现代科技史进行研究。例如从2000年底开展了“中国近现代科技发展综合研究”，其研究成果已以《中国近现代科学技术史丛书》的面目出现，但其中缺失中国近现代冶金史研究这一环节，因此作为冶金史研究者，应该义不容辞地承担这一历史性任务，从而补上这一缺失的环节。

9．对冶金史研究的理论与方法进行研究，即冶金史基础理论的研究或冶金史元研究。从而建立起冶金史研究的理论框架