冶金工业的介绍_冶金工业的发展

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1.1 冶金工业的介绍

1.1.1 冶金的定义

冶金，就是从矿石中提取金属或金属化合物，用各种加工方法制成具有一定性能的金属材料的过程和工艺。

从石器时代到随后的青铜器时代，再到近代钢铁冶炼的大规模发展，人类发展的历史就融合了冶金的发展。

随着物理化学在冶金中成功应用，冶金从工艺走向科学，于是有了大学里的冶金工程专业。冶金是一项从金属矿中提炼金属、提纯与合成金属，以及用金属制造有用物质过程的技术。

1.1.2 冶金工业简介

冶金工业是指对金属矿物的勘探、开采、精选、冶炼、以及轧制成材的工业部门，包括黑色冶金工业（即钢铁工业）和有色冶金工业两大类，是重要的原材料工业部门，为国民经济各部门提供金属材料，也是经济发展的物质基础。

新中国成立60多年来，钢铁工业发展迅速。在大连、天津、上海等沿海城市发展钢铁工业的同时，在内地的包头、太原、武汉、重庆、攀枝花等地建设了一批大型钢铁和铁合金、耐火材料等辅助原料企业。在黑色冶金工业发展的同时，中国有色金属冶炼及加工业迅速发展起来，辽宁、黑龙江、山东、河南、四川、贵州、甘肃等地先后建设了一批大型氧化铝厂、电解铝厂和铝材加工厂。还在湖南、江西、贵州、广西等地建立了大型的有色金属生产基地。中国冶金工业科技水平正在走强，“大而弱”的声音已经降调。中国应当以提高竞争力为目标，进一步提高冶金工业科技水平。冶金行业安全问题要引起高度重视，解决安全问题要采用综合性措施，常抓不懈。完善中国冶金行业的标准从一定意义上来讲是解决冶金安全的关键，要构建安全标准体系保障行业健康发展。

1.1.3 冶金工业的分类

冶金工业可以分黑色冶金工业和有色冶金工业，黑色冶金主要指包括生铁、钢和铁合金（如铬铁、锰铁等）的生产，有色冶金指后者包括其余所有各种金属的生产。

另外冶金还有稀有金属冶金工业和粉末冶金工业。

1.1.4 冶金行业的特点

冶金企业一般规模较大，很多是集团性企业，组织架构复杂，员工数量多，运营过程中的物流、资金流和数据流巨大。

基本属于流程型行业，工艺环节多、连续性强，生产包含复杂的物理和化学过程，存在各种突变和不确定因素，原燃料成分和生产技术条件经常波动。为确保生产稳定顺行，需要根据物料、能量、质量要求制定最优的生产作业计划并进行动态的调度。

严格的冶金产品质量规范，需要根据销售合同确定生产工艺和技术要求，产品要进行全过程的质量跟踪和严格的质量追溯，并为客户开具质量保证书。

大宗原燃料在物流中占很大比重，物流过程中广泛使用各种大型计量器具，进行专门的计量检斤工作，并根据“优质优价”原则综合数量和质量情况确定最终价格。

产品品种多，工艺过程长，同时存在大量的副产品和联产品，成本构成复杂，成本核算难度大。

设备种类多、单位价值高，需要进行定期的设备大中修和经常性的设备保养以及点检定修，设备管理对于确保生产稳定顺行和安全生产具有重要意义。

1.1.5 冶金的技术

火法冶金

火法冶金是在高温条件下进行的冶金过程。矿石或精矿中的部分或全部矿物在高温下经过一系列物理化学变化，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，达到所要捉取的金属与脉石及其它杂质分离的目的。实现火法冶金过程所需热能，通常是依

靠燃料燃烧来供给，也有依靠过程中的化学反应来供给的，比如，硫化矿的氧化焙烧和熔炼就无需由燃料供热；金属热还原过程也是自热进行的。冶金炉火法冶金包括：干燥、焙解、焙烧、熔炼，精炼，蒸馏等过程

湿法冶金

定义

湿法冶金就是金属矿物原料在酸性介质或碱性介质的水溶液进行化学处理或有机溶剂萃取、分离杂质、提取金属及其化合物的过程。湿法冶金作为一项独立的技术是在第二次世界大战时期迅速发展起来的，在提取铀等一些矿物质的时候不能采用传统的火法冶金，而只能用化学溶剂把他们分离出来，这种提炼金属的方法就是湿法冶金。

原理

湿法冶金在我国古代就有。

在铜的硫酸盐溶液中加如铁，可以得到铜。其实就是用金属性强的物质，去置换比它弱的金属，如在硫酸铜溶液中加入金属锌或铁，可置换得到金属铜，这就是湿法炼铜的原理，主要反应为：

（1）CuSO4+Zn=Cu+ZnSO4；

（2）CuSO4+Fe=Cu+FeSO4

我国劳动人民很早就认识了铜盐溶液里的铜能被铁置换，从而发明了水法炼铜。它成为湿法冶金术的先驱，在世界化学史上占有光辉的一页。

提炼方法

现代的湿法冶金几乎涵盖了除钢铁以外的所有金属提炼，有的金属其全部冶炼工艺属于湿法冶金，但大多数是矿物分解、提取和除杂采用湿法工艺，最后还原成金属采用火法冶炼或粉末冶金完成。

典型的湿法冶金有钨、钼、钽、铌、钴、镍、稀土、铀、钍、铋、锡、铜、铅、锌、钛、锰、钒、金、银、铂、钯、铟、钌、锇、铱、锗、镓等。

湿法冶金步骤

湿法冶金包括下列步骤：

①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洗涤回收； ③浸取溶液的净化和富集，常采用离子交换和溶剂萃取技术或其他化学沉淀方法；

④从净化液提取金属或化合物。在生产中，常用电解提取法从净化液制取金、银、铜、锌、镍、钴等纯金属。铝、钨、钼、钒等多数以含氧酸的形式存在于水溶液中，一般先以氧化物析出，然后还原得到金属。20世纪50年代发展起来的加压湿法冶金技术可自铜、镍、钴的氨性溶液中，直接用氢还原（例如在180℃，25大气压下）得到金属铜、镍、钴粉，并能生产出多种性能优异的复合金属粉末，如镍包石墨、镍包硅藻土等。这些都是很好的可磨密封喷涂材料。

许多金属或化合物都可以用湿法生产。湿法冶金在锌、铝、铜、铀等工业中占有重要地位，目前世界上全部的氧化铝、氧化铀、约74%的锌、近12%的铜都是用湿法生产的。湿法冶金的优点

20世纪60年代末至70年代初，出现了研究所谓无污染冶金的高潮。以湿法处理硫化铜矿为例，较成功的方法有：

①阿比特（Arbiter）法，即低压氨浸、萃取分离、残渣浮选法。硫产品形式为（NH4）2SO4或CaSO4。

②加压硫酸浸取法，85%的硫产品为单质硫。

③氯化铁浸出法，即氯化铁浸取、溶剂萃取、电积法。95%以上的硫产品为单质硫。

④舍利特高尔顿（Sherritt Gordon）法，即加压氨浸法。硫产品形式为（NH4）2SO4或CaSO4。⑤R.L.E.（roasting-leaching-electrowinning）法，即焙烧——浸取——电积法。硫产品为CaSO4或H2SO4。这些方法都可消除二氧化硫对空气的污染，同时能综合回收原料中的硫，已为中间试验所证实。

在湿法炼锌方面，1981年已在加拿大建成一个直接加压湿法炼锌车间。硫化锌精矿不再经氧化焙烧而直接进行浸出，可节省25%的投资，并消除了二氧化硫对大气的污染。硫产品为单质硫，回收率为96%。

电冶金

电冶金是利用电能提取金属的方法。根据利用电能效应的不同，电冶金又分为电热冶金和电化冶金。

1、电热冶金是利用电能转变为热能进行冶炼的方法。在电热冶金的过程中，按其物理化学变化的实质来说，与火法冶金过程差别不大，两者的主要区别只饲冶炼时热能来源不同。

2、电化冶金（电解和电积）是利用电化学反应，使金属从含金属盐类的溶液或熔体中析出。前者称为溶液电解，如锕的电解精炼和锌的电积，可列入湿法冶金一类；后者称为熔盐电解，不仅利用电能的化学效应，而且也利用电能转变为热能，借以加热金属盐类使之成为熔体，故也可列入火法冶金一类。从矿石或精矿中提取金属的生产工艺流程，常常是既有火法过程，又有湿法过程，即使是以火法为主的工艺流程，比如，硫化锅精矿的火法冶炼，最后还须要有湿法的电解精炼过程；而在湿法炼锌中，硫化锌精矿还需要用高温氧化焙烧对原料进行炼前处理。