火法冶金的特点篇1

关键词：有色冶金原理 课程 教学质量

《有色冶金原理》是研究和确定各种元素与其化合物等在冶炼过程中所遵循的具有普通意义的物理化学规律，从而为有效地控制现有生产工艺，改造旧工艺和新发展工艺提供理论根据。《有色冶金原理》是有色冶金专业必修的课之一，它是有色冶金专业最重要的基础课，该门课程在整个有色冶金专业课程体系中的位置极为重要。《有色冶金原理》课程教学质量直接影响后续专业课的教学。因此必须高度重视该课程的教学，积极探索和实践提高《有色冶金原理》课程教学质量的途径和方法。

1 把握专业基础课定位，处理好“3232”

《有色冶金原理》作为有色冶金专业最重要的专业基础课，在基础课与专业课之前起着承上启下的作用。要提高该门课程的教学质量必须牢牢把握好专业基础课这一定位，来组织实施教学。具体来说，《有色冶金原理》课程承上启下归纳为“3232”，《有色冶金原理》是物理化学作用规律在有色冶金生产中的应用。

第一个“32”承上――与基础课的联系（主要是物理化学）具体的可以概括为三个问题，两部分内容：

三个问题：①如何确定反应在标准状态下究竟向哪个方向进行？

②如何确定反应进行到何种状态达到平衡？

③如何确定反应进行的速度？

即研究确定反应的方向、限度和速度。

两部分内容：①反应的热力学。

②反应的动力学。

即反应的原理、反应速度的确定及影响因素

要将以上三个问题、两部分内容讲授清楚，必须了解学生对物理化学掌握情况，并据此来开展教学工作，使学生能够从物理化学的角度出发研究和思考有色冶金生产的实际问题。

第二个“32”――启下是《有色冶金原理》在各门专业课（主要是《冶金学》）中的应用。

具体的也可以概括为三张图，两部分内容。

三张图：①渣系状态图

②ΔG―T图

③E―pH图

即将物理化学的抽象规律，转换为有色冶金专业的专用直观图表。（解释内容、分析具体用途）

两部分内容：①火法冶金

②湿法冶金（解释内容、分析具体用途）

即从冶金反应的温度和反应物质所呈状态的角度，对反应进行分类。

这三张图和两部分内容，体现了从有色冶金专业对《有色冶金原理》课程内容的分类，以及将物理化学知识转化为有色冶金专业直观工具，为学生以后利用这些工具业进行专业的思考和研究打好基础。

2 突出重点章节，精讲多练

目前通用的《有色冶金原理》教材，一般都包括冶金炉渣、化合物离解生成反应、氧化物还原、硫化物火法冶金、氧化物和硫化物的火法氯化、物质在水溶液中的稳定性、矿物浸出、浸出液净化、水溶液电解质电解、熔盐电解等内容，要在有限的90个学时来完成以上这些内容逐一讲精讲透既无可能也没有必要。而是应根据第二个“32”，结合课程内容之间的内在联系，突出重点章节，精讲多练。具体地说就是要从火法冶金、湿法冶金这两部分内容出发，重点讲授化合物离解――生成反应、冶金炉渣、物质在水溶液中的稳定性这三个章节，使学生了解、掌握应用渣系状态图、ΔG―T图、E―pH图；同时也对具有相同基础知识点的章节教学打牢基础，让学生能够举一反三、触类旁通，增强自学能力。

3 引进现代化教学手段，提高授课质量

根据《有色冶金原理》教学的需要，在教学过程中十分注重丰富教学手段，特别是现代化教学手段的运用，以往传统教学中手段单一，不能有效调动学生学习的积极性的弊端，提高教学质量。

（1）开发和使用《有色冶金原理》多媒体教学课件（网络版），通过课件的使用将传统教学中难以处理的抽象概念用简洁明了、生动形象的多媒休技术展现出来，调动了学生学习的积极性，提高了教学质量。同时，将教学内容移到校园网上，也可以使学生充分利用时间，根据自身的实际情况出发，灵活主动学习，既锻炼了学生自学能力，又能促进教学质量的提高。例如，化合物离解-生成反应中讲授ΔG―T图时，传统教学从图的绘制、分析、应用基本需要6～8学时，但由于不够直观，学生理解起来比较困难，而采用教学辅助软件后学生能够直观认识到ΔG值（吉布斯自由能）随温度T变化规律，进而通过ΔG值的大小判断反应平衡进行的方向，并与冶金过程尤其是火法冶金过程的应用相结合（反应条件、还原剂选择、还原程度控制、杂质脱除程度等）。同样在火法冶金过程常用的基本知识―三元相图的教学也是如此，传统教学方法从绘制、讲解、应用的整个过程耗时较长效果不理想，采用多媒体教学软件后，教学效果有显著提高。

（2）充分利用校园网及数字图书馆的资源，结合课程教学进度布置一些专门问题，让学生独立自主地进行学习，实现讲授与自学的有机结合，转变学生被动学习的传统观念，并进行讨论，达到教学良性互动。

4 结合课程内容；合理安排实验教学（如何与3232相联系）

根据现有实验条件及学时安排，有针对性地安排了3～4个有典型代表性的专题实验（氧化铅还原动力学实验、硫化锌精矿焙烧动力学实验、铁―水系E―PH图测定）。让学生有机会动手实践，将理论知识与实际相结合，直观了解相关反应的机理及过程。巩固相关知识的基础。

5 结束语

只要牢牢把握《有色冶金原理》专业基础课的定位，处理好与基础课和专业课的承启关系，突出重点，使用现代化教学手段，合理安排实验教学，可以使《有色冶金原理》课程的教学质量提高到一个新的水平。培养出下得去，上手快，留得住，用得上的创新型冶金高技能专门人才。

参考文献：

[1]韩明荣.冶金原理课程教学中注重对学生能力培养的探讨[J].中国冶金教育，2009，(04).

[2]刘洪萍.高职院校有色冶金原理课程教学的探索研究[J].昆明冶金高等专科学校学报，2006，(05).

[3]卢宇飞.“冶金原理”课程改革热点问题[J].中国冶金教育，2008，(01).

火法冶金的特点篇2

关键词废旧电池;回收利用;环境保护

中图分类号X773.05文献标识码A 文章编号1673-9671-(2010)032-0208-01

1电池的种类及废旧电池的危害

1.1电池的种类

化学电池种类繁多,按其使用性质的不同,可分为原电池和蓄电池两种。其中原电池有普通锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银电池、锌-空气电池、锂电池、汞电池等;蓄电池有镉镍电池,氢镍电池、锂离子电池、铅酸蓄电池(工业电池)等。

1.2废旧电池的危害

废旧电池对环境的污染主要是酸、碱等电解质溶液和镉、汞、铅、铜、锰、镍、锌、铬等重金属污染,对人体健康和生态环境危害较大。

2先进的废旧电池处理工艺及国内外处理现状

2.1先进的废旧电池处理工艺

目前,国外发达国家主要采用湿法冶金和活法冶金两种方法回收废旧电池中的重金属。

2.1.1湿法冶金处理

湿法冶金处理主要是利用废旧电池中的重金属盐易与酸发生反应的特点生成各种可溶性盐进入溶液后,再利用电解法进行分离提纯,提取电池中的锌、二氧化锰及其他重金属。

湿法冶金又可分为焙烧浸出法和直接浸出法。焙烧浸出法是先将电池焙烧,使低沸点的金属汞、镉蒸发出来,然后破碎筛分出金属物质,再用酸直接将金属和其氧化物浸出,用电解法从浸出液中回收金属;直接浸出法是将费电池破碎筛分洗涤后,直接用酸浸出并电解提取金属成分。

2.1.2火法冶金处理

火法冶金处理废电池是在高温下使电池中金属及其化合物还原分解和挥发及冷凝的过程,火法冶金处理又分为常压冶金法和真空冶金法。

常压冶金处理方法有两种:一是在较低的温度下加热废电池,先使汞挥发,然后再较高的温度下回收锌和其他重金属;二是将废电池在高温下焙烧,是其中易挥发的金属及氧化物挥发,残留物另行处理。常压法所有作业均在大气中进行,空气参与作业,因此同样有流程长、污染重、能耗高的缺点。

2.2国内外废旧电池处理现状

目前,许多发达国家已经建立了完整的废旧电池处理体系,德国已做到废旧电池全部收集,并采用先进的电子磁铁分类法和X射线分类法,火法和湿法技术已在实际中实行。

目前我国还没有建立一套完整的废电池回收体系,在处理技术方面,一些高校和有关单位已经开展了一些研究工作,也取得了一定成果,但大部分尚都停留在实验室阶段。

3废旧电池处理的新技术与新工艺

3.1废旧铅蓄电池的处理新工艺

废铅蓄电池可以使用破碎―水力分选技术,首先将其按定速送到皮带输送机进入电瓶纯洁切割分选,首先通过放酸机将废铅蓄电池中的电解液倒至下设的储酸槽中,收集的酸液可用于精炼工程中形成的碱渣进行中和浸出处理,然后用水冲洗,废铅蓄电池被拆解成碎片,碎片经过筛分,筛上物主要是废塑料、板栅和连接头,筛下物主要是铅泥,铅泥的主要成分是PbSO4、PbO、PbO2。铅泥由水冲洗到沉淀池,并沉淀在沉淀池底部,然后用刮板机捞出,由螺旋运输机送至铅泥脱泥系统。沉淀池的上清夜经耐酸泵打入废水处理系统,经加Ca(OH)2和絮凝剂,中和、絮凝、沉淀后,清水循环使用。筛上物重选,分离出板栅、连接头、废塑料、硬橡胶等。

3.2废旧镍镉电池的综合处理技术

主要有火法处理技术和湿法、火法相结合的混合处理技术2种。火法处理主要利用镉及其氧化物蒸气压较高的特点和镍分离;火法和湿法相结合的方法工序繁复,工艺流程长,但对于环境的污染问题可以根本解决。湿法部分处理方法较多,整个工艺方法也不尽相同。混合处理方法的工艺流程见图1。

图1废旧镍镉电池的混合处理工艺流程

3.3废旧锌锰电池的综合处理技术

废旧锌锰电池中含有较高纯度的Fe、MnO2、Zn(ZnCl2)等,而Fe、Mn、Zn都是锰锌软磁铁氧体的原料,经济效益相当可观。中南大学冶金学院在锰锌软磁铁氧体材料制备领域的大量研究基础上,提出了由废旧锌锰电池制备高磁导率锰锌软磁铁氧体材料的新工艺,如图2:

图2废旧锌锰电池的综合处理技术流程图

4结语

随着世界各国对废旧电池回收处理问题的日益重视,废旧电池处理技术将会不断发展更新。通过对废旧电池处理工艺的介绍以及与国外发达国家的对比可以看出,要解决废旧电池的污染问题,不仅要从源头抓起,而且要积极开发高能量、无污染的绿色电池,实现经济与环境保护的可持续发展。

参考文献

[1]王德义,高书霞.废旧电池的回收利用与环境保护[J].再生资源研究,2003,6:20-24.

[2]郭廷杰.日本废电池再生利用简介[J].再生资源研究,1999,2:36-39.

[3]朱建新,聂永丰,李金.废镍镉电池的真空蒸馏回收技术[J].清华大学学报:自然科学版,2003,43,6:858-861.

[4]韩骥,陈邵伟.同内外废电池的管理与回收处理[J].环境卫生工程,2000.10,4:177-179.

[5]赵由才,蒲敏,黄仁华.危险废弃物处理技术[M].北京:化学工业出版社,2003.

[6]彭长宏,慕思国,唐漠堂.废锌锰电池的综合利用与新技术分析[J].中国资源综合利用,2003,10:15-18.

火法冶金的特点篇3

按四分法取云南某SiO2－CaF2伴生矿样，按外观形貌进行手选分离，将两矿样洗净表面泥土，破碎至200目，标号1#、2#，采用日本理学TTRⅢ转靶型X衍射仪做X衍射(简称XRD)分析，结果见图1、图3所示。观测矿样的外观形貌，结果见图2、图4。1#矿样的外观形貌具有光泽，呈较大块状，易于分离选别，从XRD衍射图谱分析可以看出，所有衍射峰均为SiO2衍射所形成，并无其他杂质，这表明矿样主要成分是SiO2，且纯度很高，矿体接近SiO2的纯净物，具有较高的使用价值;二氧化硅具有丰富的晶型结构，表2给出了不同晶型SiO2的基本物理性质。2#矿样的外观形貌呈淡紫色，晶莹剔透，矿物呈大块粒状分布，易于分离选别，XRD分析结果表明，此矿物的成分是CaF2和SiO2的共生矿物，X衍射图谱表明2#矿样主要成分是CaF2，仅在2θ接近20°附近出现微弱的SiO2衍射峰，在2θ接近90°附近出现低强度的CaF2和SiO2重叠峰，如图3所示的衍射峰分布说明在以CaF2为主体的矿物中SiO2的含量很低，矿物具有较高的使用价值。CaF2晶体是典型的萤石型的立方结构，这种结构的特点是立方四面体配位，空间群为O5h－Fm3m，晶胞参数a=0.54626nm。单位晶胞的分子数z=4，阳离子组成的亚晶格呈面心立方结构，阴离子组成的亚晶格呈简立方结构。Ca2+为立方配位，被8个F－离子所包围，而F－为四面体配位，被4个Ca2+离子所包围。CaF2晶体的结构图如图5，CaF2晶体的基本物理性质见表3［2］。

2云南某SiO2－CaF2伴生矿在有色冶金工业中的利用途径探讨

矿物的XRD分析表明，1#矿物中SiO2含量高接近纯净物，2#矿物的主体成分是CaF2且纯度较高，具有较高的使用价值，经手选分离后可直接利用于冶金工业，云南具有丰富的有色金属资源，其中大部分的有色金属可采用火法冶金，即在高温条件下精矿的部分或全部矿石在高温下经过一系列物理化学反应，生成另一种形态的化合物或单质，分别富集在气体、液体或固体产物中，将金属或脉石及其他杂质分离。在火法冶金的反应体系中能量传递提供了化学反应进行的动力，精矿及其他反应物则构成了质量传递的物质基础，在传热传质过程中，冶金反应助剂能有效降低反应所需的能量，促进反应体系中脉石成分和金属的有效分离，提高冶金化学反应的效率，强化冶金过程，SiO2及CaF2就是广为现代冶金工业采用的重要冶金反应助剂，根据不同冶炼工艺要求，可将矿石制备成强度块度适宜、化学成分稳定、选择性好、反应速度快的熔剂。2.1SiO2在铜冶金中的应用SiO2在铜的火法冶炼中发挥着重要作用，目前铜主要的冶炼方法是经冰铜的火法冶炼，冰铜的生产过程中必须遵循两个原则，一是必须使炉料有相当数量的硫来形成冰铜，二是使炉渣必须有足够量的SiO2作为熔剂使冰铜与炉渣易于分离，在没有SiO2存在时熔炼体系中的硫化物和氧化物结合形成共价键的半导体Cu－Fe－S－O相，当有SiO2存在时，它可与氧化物形成强力结合的络阴离子，而硫化物不与之作用，这就形成了离子型的炉渣相［3］，其反应如下:2FeO+3SiO2=2Fe2++Si3O4－8(1)SiO2在冰铜生产所使用的熔剂中占主导地位，表4给出了国内某厂的熔剂实例:冰铜的生产一般采用氧化熔炼，氧化气氛中Fe3O4的生成难以避免，Fe3O4的存在会在炉渣和冰铜界面形成黏膜阻碍渣锍的澄清分离，恶化炉矿，增大泡沫渣的风险，SiO2的存在能使Fe3O4在较低温度下造渣，降低反应温度，降低能耗。其化学反应方程式如下:3Fe3O4+FeS+5SiO2=5(2FeO·SiO2)+2SO2(2)冰铜吹炼的第一周期是一个以自热为主的冶金反应过程，造渣放热是一项重要的热收入，SiO2作为造渣剂所起作用不言而喻。造渣反应的化学反应如下:2FeS+3O2+SiO2=2FeO·SiO2+2SO2+1029.6MJ(3)2.2CaF2在铋冶金中的应用混合熔炼是铋火法粗炼中的重要方法，适应范围广，适宜处理氧化铋和硫化铋的混合料，基本反应为:mBi2S3+Bi2O3+3nC+3mFe=2(m+n)Bi+3nCO+3mFeS(4)在混合熔炼过程中CaF2的加入能有效降低炉渣的熔点和黏度，改善其流动性，其机理是CaF2加入CaO－Al2O3－SiO2渣系时，能破坏硅酸盐的Si－O键，并且使硅酸盐晶格单元变小，黏度降低。往渣中加入CaF2后电离成CaF+而置换晶格中的O2－，即可把不稳定的CaF+离子作为一种“熔剂”可以溶解大量的硅酸阴离子(如SiO2－4，此类阴离子是靠静电力结合的，由于CaF+溶解了它，消除了此种静电力)，于是降低了渣的黏度［4］。2.3CaF2在铝冶金中的应用在现代电解铝工业中的一个重要的辅助环节是氟盐的生产，CaF2可作为氟盐生产的重要原料，也可作为低温电解的重要添加剂。在铝电解过程中，CaF2的加入能够有效降低初晶温度和电解温度、降低氟的饱和蒸汽压，降低铝的溶解损失。由于氟化钙在电解铝工业中具有重要的意义，因此在生产管理过程中的目标浓度控制为4%～5%，氧化铝中含有Ca成分，并受电解质中Ca浓度的支配，迫使其浓度要达到此目标，若氟化钙的目标值在3%～4%，则只在氟化钙浓度波动时按分析值指令加入［5］。2.4CaF2、SiO2在铅电解精炼中的应用电解精炼是生产高纯铅的有效方法，是纯铅湿法生产过程中脱银、深度脱砷锑的成熟电化学冶金过程，然而工业上常用的HCl、HNO3、H2SO4等均不适用于粗铅的电解精炼，因为反应生成的Pb-SO4、PbCl2在水中的溶解度很小，而与HNO3形成的Pb(NO3)2在水溶液中不稳定，容易形成易挥发的氮氧化物，这就使得工业生产中不得不采用H2SiF6为电解质，而H2SiF6制备的原料就包括SiO2、CaF2，这又为SiO2、CaF2的应用提供了广阔的舞台。H2SiF6的制备原理为:CaF2+H2SO4=CaSO4+2HF(5)6HF+SiO2=H2SiF6+2H2O(6)表5给出了H2SiF6生产的操作实例和产品质量(反应温度为300～400℃)［6］。

3结语

本文通过XRD分析了云南某SiO2－CaF2共生矿物的物相组成，结果表明矿物由较为纯净SiO2及CaF2的块矿组成，SiO2及CaF2的纯度高，易于选别，可直接用于工业。结合云南丰富的有色金属资源，分析探讨了SiO2、CaF2的利用途径，结果表明，该矿物在铜的火法冶金，铋的火法粗炼，电解铝，铅湿法精炼等有色冶金工艺中具有广阔的应用前景。

火法冶金的特点篇4

关键词 冶金工艺 案例库 案例教学

中图分类号：G642 文献标识码：A

Principles and Methods of Construction and Teaching

of Metallurgical Processes Case Database

XIAO Saijun， ZHAO Zhuo， FAN Youqi， HAN Zhao

（School of Metallurgical Engineering， Anhui University of Technology， Maanshan， Anhui 243002）

Abstract Case teaching is used more and more widely in Engineering Technology Teaching. For metallurgical engineering teaching， combined with metallurgical processes case to carry out teaching activities can promote the production of metallurgical processes theory and practical combination. This article first non-ferrous metallurgy and metallurgical processes common characteristic black analysis， on the basis of the basic principles and methods presented case base construction， finally， the establishment of three basic principles for effective teaching in the case base.

Key words metallurgical process; case database; case teaching

0 前言

案例教学法自1910年在美国哈佛大学法学院正式引入课堂教学以来，日益受到高等教育界的重视和欢迎。①上世纪八十年代开始，案例教学开始全面引入我国，主要用于法学、管理学等人文社会科学，散见于工程技术类专业教学。②近几年，为解决工程技术专业教育中出现的新问题，案例教学法开始系统的引入工程技术类专业教学中。2007年麻省理工学院发起一项工科本科生教改项目：“Gordon工程领导力计划”，③校友伯纳德・戈登为这个项目捐赠了2000万美元，使它成为麻省理工学院有史以来投入最大的一个本科生课程改革计划。该计划培养方案中一个最重要的思想就是在完成基础课教学之后，专业课学习全部以案例和项目的形式展开。

我国工科类院校近几年也开始重视案例教学在工程技术专业教学中的应用。④2010年，重庆科技学院出台《实施案例教学提高课堂教学质量的暂行办法》，重点建设与石油、冶金行业紧密结合的案例库。⑤2011年下半年开始，北京科技大学冶金与生态工程学院开始尝试建立钢铁冶金专业教学案例库，该项目实施的一个特色是聘请钢铁企业技术人员来校进行案例教学。⑥虽然我国引入案例教学法时间较早，在国内也被越来越多的人所接受，并列入了各高校的教学改革计划，但总体来说，当前国内的冶金工艺案例教学还处于一个起步阶段，其中一个重要原因是对冶金工艺案例库建设的原则和方法不明确，无法与现有专业教材中的工艺区别开来并进行有效的案例教学。案例教学过程也不是简单地进行案例堆积讲解，更多的是从各类案例中提取出共性的思想与方法，使得学生对冶金工艺有一个更好的把握。本文首先对冶金工艺的共性特点进行研究，在此基础上提出了冶金工艺案例库建设的基本原则与方法，最后，分析了如何有效进行案例库教学。

1 冶金工艺共性分析

金属矿产资源、金属种类以及冶炼原理与方法的多样性决定了冶金工艺的多样性。传统冶金工艺讲解均是按照冶炼对象，即特定金属来分类介绍，比如钢铁冶金学、铅冶金学、铝冶金学。针对某种特定的金属产品，分别按照原料、产品、工艺、设备这四个方面进行讲解。案例库建设与教学不能简单对各种产品冶炼工艺进行简单的堆积和分类讲解，必须考虑冶金工艺的共性特点，在弄懂每种金属具体冶炼工艺的前提下，寻找工艺设计的原则与通用方法，使得学生了解冶金工艺设计的思想，在进行各类工艺的对比分析和综合提炼时，可进一步提高学生对冶金工艺的宏观认识，同时也有助于进行冶炼工艺创新。

冶金工艺共性可以从三个角度分析，即冶金工艺目标的共性，冶金工艺原理的共性与冶金工艺手段方法的共性。

1.1 冶金工艺目标的共性

任何金属的冶炼工艺都是从矿石到金属，这就决定了冶金工艺目标是存在总的共性的，即去除矿石中无用的脉石成分，将有用的金属提取出来并进行必要的精炼。要完成这一总任务，必须依靠具有不同热力学条件的单元工序来完成，比如钢铁冶炼过程长流程的工序组合是：原料处理（烧结，球团）―高炉炼铁―转炉炼钢―炉外精炼。具体到每一个单元工序，也存在其目标，即实现生成相与相分离的两个目标。每个单元工序都有其流入的原料与冶炼的产品，产品就是该工序的生成相，比如高炉冶炼铁水单元工序，在实现了生成相铁水的同时，还需要将生成相铁水与其它相炉渣和烟气分离开来。每个冶炼工序都有其自身的生成相与相分离工序。

1.2 冶金工艺原理的共性

冶金工艺以化学反应为主，同时为了实现化学反应过程还需要引入不同的物理手段，比如温度、压强、气氛的控制等，这就注定不同冶炼工艺会拥有共同的原理。从现有的冶金工程专业教学安排可知，《物理化学》与《冶金传输原理》是冶金工艺所依赖的基本原理。在讲解特定金属冶炼工艺的时候，需要结合原理来讲授工艺选择的科学性，在进行案例教学时，可以从基本原理出发，讲解该原理如何应用到各种冶炼工艺中。这样可使学生进一步掌握如何应用原理进行工艺设计。

1.3 冶金工艺方法手段的共性

冶金工艺有共同的目标和原理，在方法手段的实现上，也有共性。冶金工艺方法手段一般分类是火法冶金、湿法冶金与电冶金。或者分成火法冶金与湿法冶金，将电冶金按照温度的不同分别列入火法冶金与湿法冶金。另外，还有一种分类方法就是类比化工过程将冶金过程看成一连串单元操作和单元程序的协调配合，原料经此而转换成产品。⑦不管何种分类方法，都可以认为冶金工艺的共性方法手段包括如下：浮选、过滤浓缩、造球、干燥、焙烧（氧化、还原、磁化和烧结等）、还原（固体碳还原、气体还原、金属热还原、气态还原、有机化合物还原等）、火法精炼（熔析、氧化、硫化、萃取、真空）、电沉积和电解精炼（水溶液电解、熔盐电解、汞齐精炼等）;浸出（酸性浸出、碱性浸出、细菌浸出等）、净化（水解、置换、化学沉淀、结晶、熔剂萃取、离子交换等）、挥发与蒸馏（升华、氧化挥发、氯化挥发、精馏、真空蒸馏、还原蒸馏、气化沉积等）。对于以物理过程为主的单元操作，可以总结为，搅拌（机械搅拌、电磁搅拌和气体搅拌），加热（电热和化学热），减压操作（常压，减压，真空），渣处理与合金化。对这些共性的冶炼方法可以专门进行讲解，介绍其中的基本原理与实现方法。对冶金工艺手段的总结有助于学生掌握各种实现冶炼目标的手段，更有助于学生进行工艺创新设计。

2 冶金工艺案例库建设的原则与方法

2.1 冶金工艺共性研究案例库建设

不同冶炼工艺具有相同的冶金工艺的共性，即冶炼目标、基本原理与方法的共性。案例库建设时，重点按照基本原理和基本方法来建设。具体方法如下：从基本原理角度建立案例库，比如搅拌案例库，可分别讲解机械搅拌、气体搅拌、电磁搅拌以及其它搅拌四大案例库。再比如，温度控制是火法冶金工艺控制的关键因素，可建立加热案例库，分别整理外加燃料加热、自身化学反应加热、电加热等案例库。

2.2 冶金工艺发展历史案例库建设

对于某种具体的冶炼工艺，我们常常讲解现有的常用的经典方法，对于其发展历史介绍很少。在案例库建设中，必须重新整理各类金属冶炼工艺的发展历史，并进行对比分析，由此得出冶金工艺发展的基本原则、冶金落后工艺淘汰原因、未来新工艺发展的原则等。比如，炼钢工艺中主要为转炉和电弧炉炼钢，而平炉工艺已经淘汰，在案例库建设中，比如补充平炉冶炼工艺，并重点讲解为什么转炉工艺可以替代平炉工艺。

2.3 冶金工艺创新设计案例库建设

冶金工艺一直在发展当中，结合现有技术难题以及科研课题来建设案例库是十分重要的。只有引入新问题，将学生带入进冶金工艺的前沿领域，才能真正启发学生的兴趣，调动学习积极性，同时也才能真正掌握基本原理与方法解决具体问题，打通理论教学与实际应用的隔阂。比如，对于锰系铁合金的冶炼，考虑到我国现有氧化锰矿有将近60%需要进口，国内大量贫锰矿搁置没有开采使用，可专门建立“低品位锰矿综合利用案例库”，在讲解现有研究的基础上，鼓励学生提出自己的工艺路线。

3 冶金工艺案例库教学的原则与方法

3.1 专人负责与专家讲授原则

该课程必须由某位老师具体负责，但是讲解过程可由该领域的专家来讲解，专家不仅包括学校老师，同时还必须与企业技术人员结合起来，聘请他们来高校进行教学。专人负责可保证课程的统一性与协调性，专家讲授可保证案例教学的质量。

3.2 网络教学原则

可建立冶金工艺论坛网站，面向高校教师、企业技术人员和学生开放，把各类案例库资源放在网络上，有利于学生学习，同时也有利于教师和技术人员进行案例库的完善。另外，教师、技术人员和学生可跨越时空进行各类技术问题的交流，打破身份限制，在虚拟空间互为老师，互做学生。

3.3 师生互动原则

现有冶炼工艺授课时多采用传统的“传道、授业、解惑”的讲课模式，学生在大多数情况下处于被动接受的状态，因此积级性不高，影响听课效果。案例教学法，是从实际出发，通过一个具体教育情景的描述，引导学生通过阅读、思考和分析而提出问题、分析问题，并通过师生间的相互讨论和争辩来解决问题，它可以把枯燥、抽象的理论变为生动典型的例子，活跃课堂气氛，把理论与实践相结合，易懂易记、印象深刻，有利于提高教学效果。在师生的共同努力下使学生举一反三、理论联系实际、融会贯通、提高能力和水平。

4 结论

（1）各类金属产品的冶炼工艺存在目标、原理与方法上的三条共性原则;（2）案例库建设要从共性案例库、工艺历史案例库与工艺创新案例库三个角度建设;（3）案例库教学需要专门开设课程进行，且需要专人负责与专家讲授、网络教学及师生互动三条原则，才能有效进行案例库教学。

资助信息：安徽工业大学教学研究资助项目，项目编号：2014jg18

注释

① 李德林.案例教学.青岛出版社，2006.

② 梁周敏等.案例编写与案例教学.河南人民出版社，2007.

③

⑥ http：///articledetail.asp cateID=2&ID=1617.

火法冶金的特点篇5

一、与行业对接，尽力做到产学研结合

昆明冶专由云南冶金集团股份有限公司举办，云南冶金集团是以铝、铅锌、铁合金、钛、硅五大产业为主，集采选冶、加工、勘探、科研、设计、工程施工、装备制造、内外贸易、物流以及冶金高等教育为一体的大型企业集团，连续8年入围中国企业500强，综合实力位居全国有色金属行业和省属企业前列，这是昆明冶专冶金技术专业开展理论教学、实践教学、科研、技术服务的强大后盾。

通过与冶金矿业企业合作，建立“校企合作专业教学指导委员会制度、教师到厂（矿）挂职锻炼和顶岗实习制度、企业人员到学校兼课制度、学生顶岗实习校企共同管理制度”等一系列制度，加大冶金行业企业参与我校人才培养和教学改革各项工作的力度，形成校企深度融合的高职办学机制。

针对冶金行业属高危行业以及生产流程各岗位操作关联度高、企业承担的生产风险和安全风险大等制约学生顶岗实习的实际问题，依托云南冶金矿业职业教育集团的协商机制，通过为企业按需培养输送高技能人才、承担企业员工职业培训和技能鉴定、承担企业科技研发、参与企业技术创新等形式赢得企业对学校办学尤其是对学生顶岗的支持，破解学生到冶金工矿企业顶岗实习中的一系列难题，确保毕业生100%顶岗实习半年以上。

针对冶金矿业企业招聘人才难、留住人才难、高职院校学生顶岗实习难、家庭经济困难学生上学难、贷款难和就业难等一系列难题，我校探索了“校、企、学生三方两款协议，学生入学后随时可以签约，签约即免（退）全部学费，企业进行学费事后补偿”的覆盖招生、培养和就业全过程的“定向培养、定向就业”的“双定生”高技能人才培养模式，受到了贫困家庭考生和冶金工矿企业的一致好评。

二、建实训基地，尽力体现做学教一体

高职学生专业技能的培养，离不开实践的平台。冶金技术专业相比较其他的专业，在实践教学方面又更具有其特殊性，即学生在生产现场的实践活动受到环境、安全、生产组织多方面因素的限制。针对这一特点，在课程的学习情境设计中，充分考虑学生学习和职业成长的规律，围绕岗位的知识和能力要求，结合各个冶金单元过程的特点，选择合适的学习载体，设计适当的学习任务。运用虚拟、仿真等手段开发了氧化铝生产工艺仿真、铝电解生产工艺仿真等理实一体的教学项目，应用信息手段把冶金工厂搬到了学校，使学生在校内即可完成大部分原来需要到生产现场才能进行的实践教学任务，同时节约了经费，保证了学生的安全和教学任务的完成。虚拟仿真技术还有着现场实践不可比拟的优势，如事故的设置和处置训练，这是培养学生职业技能的一种快速、高效的途径。

已经完成了《氧化铝生产工艺仿真实训》《金属铝电解虚拟仿真实训》等仿真实训项目的开发，应用于专业课程的教学、职业技能鉴定等工作，项目的开发和应用也获得了行业内外专家的一致肯定。

当然，虚拟仿真的手段还是不能完全替代真实的生产环境。因此，到生产现场去实训也是必不可少的一个重要环节。冶金技术专业与云南铜业集团等国有大中型冶金企业签订了校企合作协议，作为专业的生产性实训基地，满足学生顶岗实习的要求，其中云南锡业集团公司实训基地、昆明冶专冶金材料实训基地、昆明冶专云南铝业股份有限公司是实训基地分别于2008、2011、2012年年被云南省教育厅确定为省级示范性校（内）外实训基地。

三、营造现场氛围，尽力设计情境化教学

通过构建培养职业素质的课程体系，改革教学方法，营造实训教学环境和校园文化，尽力设计情景化教学并组织实施。通过虚拟仿真或真实职业环境的校内实训基地和稳定的校外实训基地建设，营造岗位化的教学环境。校内实训基地充分利用虚拟仿真和真实设备营造现场氛围。实训中，教师从知识准备、操作规程、工作态度等对学生进行训练，使学生能够以较快速度掌握相关岗位技术应用能力，培养学生纪律观念、敬业精神、安全责任意识和生产质量意识。校外实训基地主要完成学生的认识实习、生产实习、顶岗实习，通过在真实的职业环境中生活学习，接受企业统一管理，接受企业文化的熏陶，实现学生与企业的“零距离接触”，促进学生职业技能、职业素质的发展。

“火法冶金、湿法冶金”两个领域体现了有色金属冶金生产的特色，涵盖了有色金属冶金生产过程的备料、焙烧、熔炼、精炼、浸出、净化、沉积等典型生产单元，是有色金属冶金生产的根本方法，是冶金技术专业教学的核心内容。

以双领域为特色构建的冶金技术专业课程体系，通过对有色冶金的生产过程的各个岗位所从事的工作任务进行分析、归纳，确定出40多项典型工作任务，再以此为基础划分行动领域，将原有传统的冶金专业学科体系的课程按照冶金生产工艺过程进行重新的整合，转换为火法冶金——备料与焙烧技术、熔炼技术、火法精炼技术，湿法冶金——浸出技术、净化技术、电解技术和金属熔盐电解、氧化铝制取等学习领域，通过对各个学习领域的学习情境的设计，形成了各门专业课程的课程标准。在制定好课程标准的基础上，进一步开展工学结合特色教材的编写，精品课程的建设等多方面的工作，全面构建了冶金技术专业“双领域”的课程体系。

通过实践检验，以上冶金高级能人才培养模式简称为“四双”人才培养模式，招生就业双定生，火法湿法双领域，理论实践双平台，学历技能双证书的“四双”人才培养模式，引领着冶金技术专业及专业群的专业建设、课程建设、师资队伍建设、实验实训条件建设等各个方面，为冶金行业输送了大批高技能人才。

参考文献：

[1]李柏村，熊昆，陈利生.高技能人才培养现状分析与对策研究——昆明冶金高等专科学校高技能人才培养的实践与探索[J].昆明冶金高等专科学校学报，2010，（4）：27-30.

火法冶金的特点篇6

关键词：火法炼锌，平罐炼锌、竖罐炼锌、电热法、密闭鼓风炉法

中图分类号：P618.43文献标识码： A 文章编号：

锌冶金主要原料是闪锌矿和高铁闪锌矿选矿得到的硫化锌精矿, 少量的是红锌矿、菱锌矿和异极矿等。由这些锌矿物冶金生产出锌锭的工艺分为两大类: 火法炼锌工艺和湿法炼锌工艺。火法炼锌工艺有平罐、竖罐、电热法和密闭鼓风炉法等。其共同的特点是利用锌的沸点较低, 在冶炼过程中用还原剂将其从氧化物中还原成金属锌, 并挥发进入冷凝系统中冷凝成为金属锌, 从而与脉石和其它杂质分开。硫化锌精矿通常通过焙烧和烧结氧化为氧化物,然后进行还原、冷凝得到粗锌, 粗锌经精馏得精锌。锌火法冶金工艺中由于使用还原剂, 产生大量的温室气体, 在不同程度上对大气环境都有污染。火法炼锌因还原设备的不同分为如下几种方法。

1、平罐炼锌工艺

第一台平罐炼锌于1807年投入工业化生产,开创现代锌冶金的先河。平罐炼锌具有设备简单、不用焦炭、耗电少、便于建设等优点。但劳动条件差, 劳动生产率低和耗煤量大, 已逐步被淘汰。平罐炼锌是将含硫< 1% 焙砂配入适量的还原剂后装入平罐蒸馏炉中的小罐内, 然后加热升温到1000℃ 以上, 炉料中锌被还原成锌蒸气从罐内挥发到罐外的小冷凝器中冷凝成液体锌, 残余的锌蒸气与CO一道进延伸器中冷凝成蓝粉, 剩余的CO在延伸口自燃。平罐炼锌的罐渣含锌5%～10% , 需要进一步处理, 加上其它挥发损失, 锌的回收率仅为80%～90%；罐子的体积小, 难以实现完善的机械化,劳动强度比较大; 环境污染严重, 燃料及耐火材料的消耗均比较大。因此, 平罐炼锌技术落后, 基本上已被淘汰。世界上仅我国的一些小厂仍然采用该技术进行生产粗锌。

2、竖罐炼锌

竖罐炼锌是由平罐炼锌的基础上发展起来的，实现了设备大型化和机械化操作，劳动条件得到一定改善, 提高了劳动生产率, 在缺少电力和焦炭的地区, 这种方法具有独特的适应性。此法由于不能避免间接加热和单罐产锌能力低、热效率低, 同时采用价格高昂的碳化硅制品作为换热设备, 炉料准备工序较长, 作业费用高, 单罐产锌能力低等缺点, 目前世界上大多数竖罐炼锌厂被迫减产、停产或转产。但我国的葫芦岛锌厂的竖罐炼技术通过不断完善和改进, 如锌精矿采用高温流态化焙烧、选优混合配煤、改造和简化制团工艺, 精制优质团矿, 强化蒸馏过程, 实行竖罐大型化, 并以廉价煤为燃料, 多层次回收废热以弥补间接加热的不足, 开拓旋涡熔炼技术, 扩大综合回收等, 以提高该方法的技术水平。故此, 它目前还是我国主要的炼锌工艺之一。

3、ISP 炼锌工艺

ISP 是英国帝国熔炼公司在鼓风炉熔炼法的基础上开发出来的处理工艺, 于1950年投入工业化生产, 因此该法也称密闭鼓风炉熔炼法或帝国熔炼法。ISP 法炼锌是将铅锌比为0.45～0.82 的铅锌矿与溶剂混合后在烧结机上进行烧结, 热烧块(800℃) 和预热焦碳(400℃) 通过双料钟加料器加入到密闭鼓风炉的顶部。预热空气(800℃) 从鼓风炉底部的风嘴鼓入鼓风炉并在炉内迅速燃烧产生大量的热量和CO。锌则在鼓风炉内被还原挥发,然后从炉顶与烟气一道进入冷凝器冷凝获得锌, 铅和铜等有色金属则还原后进入鼓风炉的炉底炉缸中。与其它的炼锌法相比, ISP 法具有生产能力大, 燃料消耗少, 建设投资省, 操作维护简单, 原料适应性广, 有色金属回收好等优点。密闭鼓风炉炼锌法的特点是能够同时炼锌和铅, 可以处理复杂的铅锌矿、钢厂烟尘等各种杂料, 在炼锌工业中, 该法具有一定的地位。目前用该技术生产的锌占世界锌产量的14%左右。

4、电炉炼锌工艺

电炉炼锌工艺是在早期的火法炼锌工艺上发展起来的。早期的火法炼锌如平罐、竖罐炼锌过程中是采用煤等加热到1200℃～1300℃。19世纪末, 瑞典的德拉瓦尔建立了第一座炼锌电炉, 将电极直接插入熔池中, 利用渣电阻热加热, 为电炉炼锌作出了重大贡献。随后挪威和瑞典的其它锌生产厂采用该技术建立了处理锌矿石的生产厂, 1914 年美国的哈德福特在康纳州建立了一座炼锌电炉, 熔炼含锌37% 的焙烧矿。这些电炉炼锌过程中主要采用液态炉渣。与此同时, 不熔团块法的出现, 开创电热竖炉的先例。美国新泽西锌公司和圣#约瑟夫铅公司就采用此技术。我国的电炉炼锌始于1985年, 当时采用矩形电炉, 随着电炉的增大, 又开始使用圆形电炉。我国的电炉炼锌和锌粉主要采用熔炼液态渣的办法。该技术最先在邯郸冶炼厂采用, 随后推广到我国的河南、陕西、甘肃和青海等。现在甘肃天水市锌冶炼厂采用该技术生产锌2000 t /天。电炉炼粗锌和锌粉, 对原料成分的适应性很强。不论是高铁锌还是高硅锌矿以及各类含锌中间物料, 电炉熔炼工艺都能很好地对这些锌物料进行处理。但电炉炼锌由于耗电量太大, 使该炼锌工艺的应用受到一定限制。

总之，火法炼锌中电炉炼锌由于其工艺简洁,投资省等优点在电力丰富的地区将具有较强的优势。但是随着科学技术的发展，积极的探索新的锌冶金方式，是值得我们摸索的。目前，湿法练锌工艺由于技术的不断成熟，逐渐成为了主要的生产工艺。因此，火法练锌工艺必须不断的采用新技术，新的方法，更加有效的节约资源，减少环境污染，更好的服务于锌冶金行业。

参考文献

【1】孟波,王吉坤,张红耀. 锌冶金技术的发展概况[J]. 云南冶金. 2010(02)

【2】高保军. 锌冶炼技术现状及发展探讨[J]. 中国有色冶金. 2008(03)

火法冶金的特点篇7

Abstract： High grade copper sulfide concentrate with high copper metal grade and low iron content， can be produced by wet process， and the cathode copper with high quality can be produced directly， but it needs to increase the roasting process， the process is long， sulfur recovery is difficult. The production of crude copper smelting by pyrometallurgical process， with short process， low investment and operating costs， but it needs to buy chalcopyrite pyrite or ingredients.

关键词：辉铜矿；湿法冶炼；火法冶炼

Key words： chalcocite；hydrometallurgy；pyrometallurgical process

中图分类号：F270 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）32-0232-02

0 引言

位于刚果金加丹加铜矿带的某大型铜矿山，产出的硫化铜精矿是独具特色的高品位硫化铜精矿，其含Cu 63.93%，Fe 2.16%，S 13.7%，SiO2 7.88%，CaO 1.26%。铜矿物主要为辉铜矿，由于精矿含铜高，其它杂质特别是Fe含量低，该类铜精矿没有生产实例，类似的高铜低铁硫化铜精矿在刚果金地区一般采用焙烧后采用湿法浸出工艺回收金属铜，在其它地区只能在火法冶金炉内作为配料处理，配矿比例一般不超过20%。本文探讨处理该类型铜精矿的不同冶炼工艺的优缺点。

1 原料

1.1 铜精矿处理量及组成

1.2 硫化铜精矿性质分析

硫化铜精矿存在以下特点：

①铜品位高。由于品位高，硫化铜精矿采用火法冶炼工艺不需要造锍熔炼，可以一步吹炼成粗铜，也可以焙烧脱硫后通过电炉还原成粗铜，火法冶炼流程短，渣率低，金属回收率较高。硫化铜精矿也可以焙烧后采用湿法冶炼，由于品质高，不需要萃取工艺，可以缩短湿法冶炼工艺流程。高品位的硫化铜精矿让火法冶炼和湿法冶炼工艺都成为可能。

②硫化铜精矿S/Cu低。硫化铜精矿S/Cu低，熔炼反应放热少，火法冶炼的能量平衡需要补充大量燃料。

③铜精矿Fe/SiO2低。铜精矿Fe/SiO2低，精矿中94%的Fe以氧化态存在，熔池熔炼需要造熔点较低的钙铁橄榄石炉渣（CaO-FeO-SiO2），Fe要以亚铁存在，熔池熔炼需要添加石灰石和黄铁矿调整炉渣组成。电炉熔炼对炉渣组成要求不高，可以不添加黄铁矿，但炉渣熔点要高很多，能耗相对较高。

④MgO、Al2O3相对含量较高。铜精矿中MgO、Al2O3的含量值并不高，但在总杂质组分中的比例比较大，由于渣率低，造渣组分中MgO、Al2O3的含量达到7～9%，提高了炉渣熔点，炉渣属于复杂的多元渣系。

2 冶炼工艺

2.1 湿法冶炼

硫化铜精矿采用湿法冶炼需要把铜的硫化物转化成在硫酸铜溶液或水溶液中可溶解的铜的氧化物，也就是在进入湿法冶炼之前增加一段硫化铜精矿的焙烧工序。（硫化铜精矿也可以采用细菌浸出，但应用规模都很小，本文不做讨论）。

焙烧分硫酸化焙烧和氧化焙烧，硫酸化焙烧就是把铜的硫化物直接转换成可以直接溶解于水的铜的硫酸盐，硫酸化焙烧可以省去烟气制酸工序，但工艺控制难度大。氧化焙烧就是把硫化铜精矿死焙烧，硫化态的铜全部转换成氧化态的铜，硫全部进入烟气回收，工艺可控性好。

实现硫化铜精矿焙烧的设备有沸腾焙烧炉和烧结焙烧炉，沸腾焙烧炉有湿式进料和干式进料之分，沸腾炉干式进料需要对硫化铜精矿进行脱水干燥，烧结焙烧炉需要对铜精矿进行制粒处理。

沸腾焙烧炉的焙渣产品为粉状，硫化铜精矿的脱硫率达到95%；烧结焙烧炉的焙渣产品为块状，由于块状原料透气性不好，脱硫率约70%左右。

焙烧炉产出的焙渣进入湿法流程，浸出后进行液固分离，浸出液由于铜浓度高杂质含量低，可以直接进入电积工序生产阴极铜产品。

2.2 火法冶炼

火法冶炼有两条工艺路线：强化熔炼和电炉还原熔炼，两种路线都能直接产出粗铜产品。

①强化熔炼技术。

强化熔炼就是把铜精矿和熔剂直接加入高温炉内，与鼓入炉内的氧气发生氧化反应，迅速完成脱硫和造渣过程，实现铜渣的分离，硫在烟气中回收。强化熔炼技术充分利用铜精矿的表面能和氧化反应热，能耗低、生产能力大。

强化熔炼技术分熔池熔炼和闪速熔炼，闪速熔炼配置复杂、投资高，适合20万吨以上的产能规模，本方案研究不讨论闪速熔炼技术。熔池熔炼的炉型很多，国内均有比较成功的应用，可选的有纯氧顶吹炉、澳斯麦特炉、底吹炉等。

强化熔炼方案以纯氧顶吹炉为主要研究方向。

强化熔炼技术在国内发展迅速，多金属的综合回收也是主要因素，强化熔炼过程中因为各种金属的行为不同，可以在金属相、渣相、气相（烟灰）中回收不同的金属。纯氧顶吹炉可以连续或间接的排放粗铜，直收率达到90%以上，炉渣进入一台还原电炉，通过还原回收其中被氧化的铜和金属钴，产出含钴粗铜，约90%的金属钴从炉渣中得以回收。硫化铜精矿钴金属的回收，采用强化熔炼技术是最为理想的手段。

②电炉还原熔炼技术。

电炉还原熔炼需要先把硫化铜精矿转化成氧化态的铜，通过在电炉中加入还原剂把氧化铜还原成金属铜。

采用还原电炉熔炼首先需要把硫化铜精矿进行死焙烧脱硫处理，焙烧脱硫有沸腾炉焙烧和烧结焙烧之分，沸腾炉焙烧脱硫率达到95%，但产出的是粉状焙渣，透气性不好不适合电炉熔炼，电炉熔炼的硫化铜精矿脱硫只能采用烧结焙烧脱硫。烧结焙烧需要对精矿进行制粒，脱硫率约70%左右。

烧结脱硫后的焙渣还有精矿总硫量约30%的硫会进入电炉，进入电炉内残余的硫理论上会与焙烧后的氧化铜进行交互反应再次脱硫，但电炉内的冶炼气氛总体属于还原气氛，该反应不会彻底，大概还会有占精矿总硫量约10%的硫会进入粗铜产品，导致粗铜品质不高。

电炉熔炼钴的回收率会低很多，为保证较高的产品质量，电炉不能控制很强的还原冶炼气氛，金属钴很难被彻底还原进入金属相。

3 冶炼方案技术经济分析

表2从湿法和火法两条工艺路线对硫化铜精矿的四种冶炼方案进行技术经济分析。（计算略）。

表2中计算没有考虑纯氧顶吹炉多回收的硫酸价值。

工艺优缺点对比（表3）

4 结论

以辉铜矿为主的硫化铜焙烧后焙渣走湿法流程生产阴极铜，流程长，投资高，耗电量大，铜回收率低，不管是硫酸化焙烧还是氧化焙烧，硫的走向不单一，硫回收难度大。

辉铜矿采用烧结氧化焙烧再进还原电炉生产次粗铜冶炼方案，虽然流程最、短运行成本低，但产品品质低、烧结过程中脱硫率低，烧结烟气和电炉烟气均含低浓度SO2，制酸难度大。

推荐采用纯氧顶吹炉―电炉冶炼方案，该方案投资和运行成本较低，铜钴回收率高，需要添加硫铁矿或黄铜矿造渣，配矿来源有待落实。

参考文献：

[1]兰兴华.从铜精矿中浸出铜技术进展[J].世界有色金属，2004（11）.

[2]王海北，蒋开喜，邱定蕃，卢惠民.国内外硫化铜矿湿法冶金发展现状[J].有色金属，2003（04）.

火法冶金的特点篇8

1废旧线路板拆解

废旧线路板种类繁多、大小不一、结构组成也各不相同。合适的预处理拆解是无污染、低能耗、高效率回收的必要前提。拆解就是拆除线路板中的电池、电容、电阻、电感、二极管等元器件，拆下来的元器件经过性能检验，好的元器件还可以再次使用，坏的可以分类回收处理。拆解的手段有两种，最原始的方法就是人工拆解，先进的办法就是机械代替人工，自动拆解和检测系统，目前国内一般还采用人工拆除，效率比较低。日本NEC公司开发一套自动拆卸线路板上电子元件的系统，利用红外加热和两级去除方式（垂直和水平的冲击力）使穿透线路板和其表面的元件脱离，但不会对元件造成损害[4]。德国FAPS采用与线路板自动装配相反的方式自动拆除，先将线路板放于加热的液体中熔化焊元料，再用SCARA机械装置根据元件的形状分捡有用器件[5]，现在线路板自动拆解技术还处于研究可行性阶段，还没大量投入生产当中，主要受技术和成本的制约。拆好的线路板表面的油漆可先进行脱漆处理，脱漆的办法主要有两种，一种有机试剂脱漆，一种碱性脱漆，经过脱漆后的线路板更有利于后续的回收处理,但由于利润不高,现在很多工厂没有经过脱漆就直接进行破碎处理。

2线路板回收处理

线路板最原始的处理方式就是填埋或者直接焚烧，这样不仅污染环境，也是资源的重大浪费，政府现在也明令禁止这种落后处理方式。以下介绍一些比较成熟的处理经验和还在试验阶段的新工艺，如：机械物理法、火法冶炼、湿法冶金、热解法、生物法、超临界法、微波法等。

2.1机械物理法

机械物理回收工艺首先通过机械破碎，再利用物料之间的物理特性的差异进行分选，经过预处理、破碎、分选，最后得到金属富集物和非金属混合物。对于该工艺，破碎是关键，将金属和其他组分充分剥离是成功分选的前提。

2.1.1线路板的破碎由于线路板主要由强化树脂、覆铜组成，硬度高、韧性强，不好破碎。只有采用具有剪、切作用的破碎机才有好的分离效果。一般采用两步破碎，先采用剪切式破碎机粗碎（切碎机、旋转破碎机），将有韧性的线路板剪碎，避免金属成团，再利用冲击式破碎机（锤碎机）或者挤压式破碎机（锤磨机）细碎。破碎机直接决定破碎的效果和能耗，这也推动破碎设备的不断更新，采用高硬度、耐磨的新材料，如陶瓷研磨材料。破碎有两种方式：干法破碎和湿法破碎。干法破碎过程中，在强大外力和摩擦的作用下会局部产生高温，当温度达250℃以上时，线路板中的有机成分会发生热解，产生有毒有害气体，造成环境污染，同时干法破碎也会产生大量粉尘。为解决这些问题，在破碎的过程中采用新办法、新工艺、新设备，采取通风或者吸收装置对有害物质吸收、收集；采取超低温冷冻破碎技术避免局部过热，德国DaimberBenzUlmResearchCenter采用液氮冷冻破碎技术[6]，清华大学邹亮也对液氮冷冻粉碎线路板作了试验研究[7]，此方法降低破碎时局部高温，提高粉碎效果，获得较好的表面性质和解离度。湿法破碎可以避免局部高温和粉尘问题，湿法破碎就是在破碎的过程中引入水，由于水的存在，既可降解粉尘，也可避免局部过热，但同时产生废水，实现水循环使用和达标排放，必然会增加回收成本，但其有不可替代的优越性。江西铭鑫冶金设备有限公司采用湿法破碎———水力摇床分选[8]；清华大学精密仪器系段广洪等开发湿法喷淋破碎———重力分选回收工艺[9]；赵跃民对线路板的破碎专门进行了基础性研究[10]。

2.1.2分选分选就是利用破碎后的线路板粉中各组分的物理性质（磁性、电性、密度、颗粒大小及表面特性等）差异分选，物理法分选有很多优点：二次污染小，成本低，金属和非金属分离效果好，各种成分综合回收率高。物理法在处理废旧线路板回收中占有主导地位，化学法可作为物理处理后续辅助处理办法。物理分选可分为磁选、电选、重选。磁选就是利用磁选机将有磁性的金属分选出来；电选就是利用电流力分选出金属和非金属物质，有涡流电选机和静电电选机，特别适合轻金属与比重相近的塑料之间的分离，但要求进料颗粒形状规整、粒度不能太小；摇床技术主要用于选矿行业，也叫重力分选，现在已成功用于废旧线路板的分选，利用破碎后的线路板金属和非金属之间的密度差异，在摇床的震动下，粉末松散、分层、分带，在风力或者水力作用下，按照运动速度差异进行分选，摇床技术有风力摇床技术和水力摇床技术，现在国内使用水力摇床技术处理比较普遍。北京航空航天大学开发的处理废旧线路板的专利就是将破碎后的线路板粉利用风力将金属粉与非金属粉分离；陈鹏采用一种新的分选装置，以空气为介质，通过“双旋涡”旋转气流从线路板中分离金属[11]；丁涛对线路板金属分选进行研究[12]；胡利晓对静电分选作了基础性研究[13]；张若昕采用多级破碎+磁选、重选、静电选相结合的处理方法[14]。

2.2火法冶金

火法冶炼将废线路板直接进炉，以焦炭为原料，添加石灰、二氧化硅等熔剂，线路板中玻璃纤维同时起造渣熔剂作用，根据熔液中各组分的比重差异，比重大的贵金属及铅进入炉缸，中间合金为粗铜锭，比重小的贱金属钙、镁等形成炉渣硅酸盐。粗铜可直接电解成纯铜，炉渣可做建材原料，不过此法会产生有毒气体，资源没有最大化综合利用，塑料被燃烧掉，多种金属损失严重。火法冶金工艺有：焚烧溶出、高温氧化熔炼、电弧炉烧结、浮渣技术等。通过改进炉子和工艺，可以消除二恶英产生，同时利用塑料燃烧的热量。

2.3化学处理法

化学处理法就是使用酸（硝酸、王水、硫酸）、碱、强氧化剂、络合剂或几种试剂混合溶解线路板中的金属，把金属转为液相，与非金属等物质分离，然后采取置换、电解、浮选、沉淀、离子交换、蒸馏结晶等工艺回收提纯金属。金的浸取最早是氰化法，但毒性大,可以采用如下几种方法湿法浸取金：硫脲法[15]、硫代硫酸法[16]、次氯酸法[17]、碘化法[18]、硫氰酸盐法[19]等；铜的浸出有酸浸法（多用硫酸）[20]、氨浸法[21]。湿法产生废液多。

2.4热解法

热解技术也叫干馏，在缺氧、真空或惰性气体保护和高温条件下（通常是350～900℃）[22]，高分子有机物分子断裂，生成热解油（冷凝）或者热解气，干馏后渣可以直接熔炼。热解在无氧状态下反应，避免有毒气体二恶英、呋喃产生，在真空情况下更有利于高分子的裂解和气相的扩散，文献［23-25］对线路板的热解处理做了大量的研究，如热解条件温度、压力的控制和热解产物的分析等。文献［26］对目前热解法处理线路板非金属进行了综述。

2.5生物法

生物浸取这种新技术是利用微生物活动产生弱酸剥离金属，生物浸取环保节能，但菌种有限，也难培养，周期长，浸取时间也比较长，还处于试验阶段，应用少。

2.6超临界法

超临界就是在有氧化剂存在的高温、高压超临界流体中，迅速分解有机物。超临界水氧法依靠高于374℃临界温度和2.21×107临界压力下的水，在这状态下，水是有机物良好溶剂，线路板中的有机物与超临界水中的氧反应，分解成二氧化碳、氮气、水及盐类[27]。线路板在超临界二氧化碳中，在270℃，36MPa，80mL条件下，经过31h，大分子量树脂分解成苯酚、溴苯酚等[28]。

2.7其他处理工艺

微波是一门新型的热处理工艺，微波湿频率为300MHz~300GHz的电磁波，热效益显著，升温快，方便控制，现在也应用于处理线路板[29]，在处理线路板时，先将破碎的线路板放入微波炉加热30~60min，其中有机物先挥发，然后升温至1400℃，物料溶化，冷却后，金属以颗粒状分离。中国科学院等离子研究所研发出利用150kW电弧等离子体在无氧状态下热解线路板技术，线路板在等离子高温无氧状态下分解成气体、玻璃和金属[30]。

3非金属循环利用

约占线路板60%的非金属因为回收经济效益低，处理困难，资源化程度比较低，以前研究比较少，随着研究的深入，回收的价值越来越突出。非金属主要组分是树脂和玻璃纤维。树脂的循环利用主要通过热解法[31]、超临界流体解聚法、水热解聚法、溶剂分解法等[32]。主要用于建筑材料[33]、复合材料[34]。杨二桃等以印刷线路板非金属分离物为前驱体，经热解、成型、碳化和水蒸气活化制备粒状活性炭[35]，邱军[36]、蒋英[37]和庄燕[38]分别概述了目前废弃线路板中非金属材料的回收和利用。

4线路板检测技术

线路板的检测主要是金属含量的检测，采用先焚烧再酸溶或者微波消解溶解金属，再以原子吸收[39]或者等离子发射光谱[40]测定其中的金属元素。

5结语与展望

5.1加大设备的研发和投入，如：自动智能化的拆解和检测系统开发；破碎机的升级换代；重选、电选、磁选、火法冶炼炉子灯设备的研发。

5.2各种不同的处理方法，都有一定的优缺点，把握各种处理方法的特点，综合使用这些处理方法可取得更好的效果。工艺的评价可以从经济效益、资源利用率、环境的二次污染3方面综合考虑，目前机械物理处理有绝对的优势，不要加热也不需要添加试剂，不改变单体的性质，处理简单，能耗低，二次污染小，随着设备和技术的进步，电选、磁选应该有很大的发展空间。

5.3非金属的资源化还在初期阶段，具有广阔前景，应朝着开发出高附加值的高科技产品方向研发，提高塑料及其他非金属的价值。