浅论湿法冶金与火法冶金工艺

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1、 浅论湿法冶金与火法冶金工艺 湿法冶金是利用某种溶剂，借助化学反应（包括氧化、还原、中和、 水解及络合等反应），对原料中的金属进行提取和分离的冶金过程。又称 水法冶金。湿法冶金包括 4 个主要步骤：①用溶剂将原料中有用成分转入 溶液，即浸取。②浸取溶液与残渣分离，同时将夹带于残渣中的冶金溶剂 和金属离子回收。③浸取溶液的净化和富集，常用离子交换和溶剂萃取技 术或其他化学沉淀方法。④从净化液中提取金属或化合物。湿法冶金在 锌、铝、铜、铀等工业中占有重要地位，世界上全部的氧化铝、氧化铀， 大部分锌

2、和部分铜都是用湿法生产的。湿法冶金的优点在于对非常低品位 矿石（金、铀）的适用性，对相似金属（铪与锆）难分离情况的适用性； 以及和火法冶金相比，材料的周转比较简单，原料中有价金属综合回收程 度高，有利于环境保护，并且生产过程较易实现连续化和自动化。 火法冶金的工艺流程一般分为矿石准备、冶炼、精炼 3 个步骤。①矿 石准备。选矿得到的细粒精矿不易直接加入鼓风炉（或炼铁高炉），须先 加入冶金熔剂，加热至低于炉料的熔点烧结成块；或添加粘合剂压制成 型；或滚成小球再烧结成球团；或加水混捏；然后装入鼓风炉内冶炼。硫 化物精矿

3、在空气中焙烧的主要目的是：除去硫和易挥发的杂质，并使之转 变成金属氧化物，以便进行还原冶炼；使硫化物成为硫酸盐，随后用湿法 浸取；局部除硫，使其在造锍熔炼中成为由几种硫化物组成的熔锍。②冶 炼。此过程形成由脉石、熔剂及燃料灰分融合而成的炉渣和熔锍或含有少 量杂质的金属液。有还原冶炼、氧化吹炼和造锍熔炼 3 种冶炼方式：还原 冶炼：是在还原气氛下的鼓风炉内进行。加入的炉料，除富矿、烧结块或 球团外，还加入熔剂（石灰石、石英石等），以便造渣，加入焦炭作为发 热剂产生高温和作为还原剂。可还原铁矿为生铁，还原氧化铜矿为粗铜，

4、还原硫化铅精矿的烧结块为粗铅。氧化吹炼：在氧化气氛下进行，如对生 铁采用转炉，吹入氧气，以氧化除去铁水中的硅、锰、碳和磷，炼成合格 的钢水，铸成钢锭。造锍熔炼：主要用于处理硫化铜矿或硫化镍矿，一般 在反射炉、矿热电炉或鼓风炉内进行。加入的酸性石英石熔剂与氧化生成 的氧化亚铁和脉石造渣，熔渣之下形成一层熔锍。在造锍熔炼中，有一部 分铁和硫被氧化，更重要的是通过熔炼使杂质造渣，提高熔锍中主要金属 的含量，起到化学富集的作用。③精炼。进一步处理由冶炼得到的含有少 量杂质的金属，以提高其纯度。 高炉炼铁生产是火法冶金（钢铁

5、）工业最主要的环节。高炉冶炼是把 铁矿石还原成生铁的连续生产过程。铁矿石、焦炭和熔剂等固体原料按规 定配料比由炉顶装料装置分批送入高炉，并使炉喉料面保持一定的高度。 焦炭和矿石在炉内形成交替分层结构。矿石料在下降过程中逐步被还原、 熔化成铁和渣，聚集在炉缸中，定期从铁口、渣口放出。高炉生产是连续 进行的。一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几 年。本专题将详细介绍高炉炼铁生产的工艺流程，主要工艺设备的工作原 理以及控制要求等信息。由于时间的仓促和编辑水平有限，专题中难免出 现遗漏或错误的地方，欢迎大家补

6、充指正。 高炉冶炼目的：将矿石中的铁元素提取出来，生产出来的主要产品为 铁水。付产品有：水渣、矿渣棉和高炉煤气等。 高炉冶炼原理简介：高炉生产是连续进行的。一代高炉（从开炉到大 修停炉为一代）能连续生产几年到十几年。生产时，从炉顶（一般炉顶是 由料种与料斗组成，现代化高炉是钟阀炉顶和无料钟炉顶）不断地装入铁 矿石、焦炭、熔剂，从高炉下部的风口吹进热风（1000～1300 摄氏度）， 喷入油、煤或天然气等燃料。装入高炉中的铁矿石，主要是铁和氧的化合 物。在高温下，焦炭中和喷吹物中的碳及碳燃烧生成的一氧化碳将铁矿石 中的

7、氧夺取出来，得到铁，这个过程叫做还原。铁矿石通过还原反应炼出 生铁，铁水从出铁口放出。铁矿石中的脉石、焦炭及喷吹物中的灰分与加 入炉内的石灰石等熔剂结合生成炉渣，从出铁口和出渣口分别排出。煤气 从炉顶导出，经除尘后，作为工业用煤气。现代化高炉还可以利用炉顶的 高压，用导出的部分煤气发电。 高炉冶炼过程：高炉冶炼是把铁矿石还原成生铁的连续生产过程。铁 矿石、焦炭和熔剂等固体原料按规定配料比由炉顶装料装置分批送入高 炉，并使炉喉料面保持一定的高度。焦炭和矿石在炉内形成交替分层结 构。矿石料在下降过程中逐步被还原、熔化成铁和

8、渣，聚集在炉缸中，定 期从铁口、渣口放出。 高炉冶炼工艺——炉前操作：炉前操作的任务。（1）利用开口机、泥 炮、堵渣机等专用设备和各种工具，按规定的时间分别打开渣、铁口，放 出渣、铁，并经渣铁沟分别流人渣、铁罐内，渣铁出完后封堵渣、铁口， 以保证高炉生产的连续进行。（2）完成渣、铁口和各种炉前专用设备的维 护工作。（3）制作和修补撇渣器、出铁主沟及渣、铁沟。（4）更换风、渣 口等冷却设备及清理渣铁运输线等一系列与出渣出铁相关的工作。 高炉基本操作高炉基本操作制度：高炉炉况稳定顺行：一般是指炉内 的炉料下降与煤

9、气流上升均匀，炉温稳定充沛，生铁合格，高产低耗。操 作制度：根据高炉具体条件（如高炉炉型、设备水平、原料条件、生产计 划及品种指标要求）制定的高炉操作准则。高炉基本操作制度：装料制 度、送风制度、炉缸热制度和造渣制度。 高炉冶炼主要工艺设备简介：[高炉设备]高炉：横断面为圆形的炼铁 竖炉。用钢板作炉壳，壳内砌耐火砖内衬。高炉本体自上而下分为炉喉、 炉身、炉腰、炉腹、炉缸 5 部分。由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺 简单，生产量大，劳动生产效率高，能耗低等优点，故这种方法生产的铁 占世界铁总产量的绝大部分。高炉生产时从炉顶

10、装入铁矿石、焦炭、造渣 用熔剂（石灰石），从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在 高温下焦炭（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同 鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿 石中的氧，从而还原得到铁。炼出的铁水从铁口放出。铁矿石中未还原的 杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。产生的煤气从炉顶排 出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。高炉冶炼的 主要产品是生铁，还有副产高炉渣和高炉煤气。[高炉设备]高炉热风炉介 绍：热风炉是为高炉加热鼓风的设备，是现代高炉不可缺少的重要组成部 分。提高风温可以通过提高煤气热值、优化热风炉及送风管道结构、预热 煤气和助燃空气、改善热风炉操作等技术措施来实现。理论研究和生产实 践表明，采用优化的热风炉结构、提高热风炉热效率、延长热风炉寿命是 提高风温的有效途径。[高炉设备]铁水罐车：铁水罐车用于运送铁水，实 现铁水在脱硫跨与加料跨之间的转移或放置在混铁炉下，用于高炉或混铁 炉等出铁。