论湿法冶金与火法冶金工艺的技术分析

论湿法冶金与火法冶金工艺的技术分析

余振兵

身份证号码：42212119700924xxxx

摘要：湿法冶金原理是以相应溶剂，以化学反应原理，提取和分离矿石中的金属的过程，又叫水法冶金。火法冶金原理是以高温从矿石中冶炼出金属或其化合物的过程，火法冶金过程不包含水溶液参与，所以又叫干法冶金。与火法冶金相比，湿法冶金的原料获取简便，原料中各种有价值的金属利用率高，环境保护效果好，而且其冶金过程能够实现自动化并连续进行。

关键词：湿法冶金；火法冶金；工艺

一、概述

湿法冶金的一般步骤有：①用化学溶剂将原料中部分转入在溶液中，称为浸取；②过滤残渣，洗涤回收夹带于残渣中的有用部分；③提取溶液，比较常用的是离子交换和溶剂萃取技术还可以用化学沉淀；④在净化液中获取金属及其化合物。在目前的工艺条件下，金、银、铜、锌、镍、钴等纯金属常采用点解提取法。以含氧酸形式在溶液中存在的铝、钨、钼、钒等常用氧化物提取，最后还原获得金属。除此之外很多金属或化合物都能够用湿法方法提取。就目前来看，世界上全部的氧化铝、氧化铀、大于74%的锌、大于12%的铜都是用湿法生产的。

火法冶金也叫高温冶金。主要是采用高温将矿石中金属或金属化合物提取出来的过程。火法冶金水溶液不参与反应。目前火法冶金工艺在钢铁冶炼、有色金属造锍溶炼和熔盐电解以及铁合金生产等方面比较常用。火法冶金的一般工艺为矿石准备、冶炼、精炼这几部分，主要采用还原-氧化反应的化学反应形式进行。

二、湿法冶金工艺

（一）往载金钢毛中加硫酸

方法：将载金钢毛装入大号塑料桶中，往桶中边加硫酸边加开水，加至一定量，然后搅拌，直至钢毛溶解完。过滤，Fe溶于液体被分离出来，得到固相①，而固相①中主要成分为Au、Ag及石英砂、炭泥等杂物。反应如下：2Fe+6H2SO4（浓）=（加热）Fe2（SO4）3+3SO2↑+6H2O

现象：铁逐渐溶解，生成无色有刺激性气味的气体，溶液变为黄色。

讨论：这一步骤主要目的是将载金钢毛中的Fe除去。

（二）往固相①中加硝酸

方法：将固相①装入白瓷盆中，往盆中缓慢加入硝酸，开始反应比较剧烈，待反应平缓后将盆放于电炉子上加热，直至反应完全。过滤，Ag、Cu溶于液体被分离出来，得到固相②，而固相②中主要成分为Au及石英砂、炭泥等杂物。反应如下：Ag+2HNO3（浓）=AgNO3+NO2↑+H2O；Cu+4HNO3（浓）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O

现象：盆中产生大量气泡，生成棕色有刺激性气味气体。

讨论：这一步骤主要目的是将固相①中的Ag、Cu除去。在这一步反应过程中，一般反应物温度控制在90℃左右为宜。

（三）将固相②连同电解沉积金泥一起溶于王水方法：将固相②连同电解沉积金泥装入大号塑料桶中，往桶中缓慢加王水，开始反应剧烈，先不要搅拌，待反应一会再缓慢搅拌，同时慢慢加王水，逐渐加快搅拌速度，直至反应完全。过滤，金溶于液相被分离出来，而固相中主要成分为石英砂、炭泥等杂物。反应如下：Au+HNO3+4HCl=H[AuCl4]+NO↑+2H2O

现象：桶中发生剧烈反应，产生大量气泡，生成棕色有刺激性气味气体。

讨论：这一步骤主要目的是将金溶于王水中分离出来。

（四）往溶金王水中加无水亚硫酸钠

方法：往装王水的大熟料桶中加入适量片碱，搅拌一下，然后往桶中加无水亚硫酸钠，直至反应到终点。反应如下：Na2SO3+2HCl=2NaCl+H2SO3；H2SO3=SO2↑+H2O；2HAuCl4+3SO2+6H2O=2Au↓+8HCl+3H2SO4

现象：桶中发生剧烈反应，产生大量气泡，生成无色有刺激性气味气体，同时还产生棕色有刺激性气味气体，生成大量土黄色颗粒状沉淀物。

讨论：这一步骤主要目的是用无水亚硫酸钠将溶于王水的金还原出来。Na2SO3的还原作用实质是SO2的还原作用。

（五）硝酸煮海绵金

方法：往装海绵金的白瓷盆中加硝酸，然后放电路上加热片刻，取下过滤，用热水冲洗干净。该步反应现象不明显。

（六）炼金

在我们生产中，经过以上5个步骤的处理，得到的海绵金纯度已经很高，可作为熔炼原料直接熔炼铸锭。

讨论：金的熔点1064℃，一般炼金温度控制在1250～1300℃。由于我们的海绵金纯度很高，一般不需要加入氧化剂和造渣剂。

三、火法冶金工艺

（一）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（能与矿石中所含的脉石氧化物、

有害杂质氧化物作用的物质），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。

（二）冶炼

（1）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，还原硫化铅精矿的烧结块为粗铅。

（2）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。

（3）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。

（三）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。如炼钢是对生铁的精炼，在炼钢过程中去气、脱氧，并除去非金属夹杂物，或进一步脱硫等；对粗铜则在精炼反射炉内进行氧化精炼，然后铸成阳极进行电解精炼；对粗铅用氧化精炼除去所含的砷、锑、锡、铁等，并可用特殊方法如派克司法以回收粗铅中所含的金及银。对高纯金属则可用区域熔炼等方法进一步提炼。

结语：

目前工业的发展特别是以冶金为代表的重工业发展，越来越重视节能环保，这使得冶金工业在发展的过程中面临着极大的工艺改革压力。本文在对两者冶金工艺进行介绍后发现，就目前的情况来看，湿法冶金普遍比火法冶金更能满足节能环保的要求，而且这种方法能够使矿产利用率得到提高，副产品利率也有所提高。更为经济、高效、绿色的冶金工艺也将在科技进步的推动下更为适用，为我国工业化发展提供持续动力。

参考文献：

[1]李冬梅.浅论湿法冶金与火法冶金工艺[J].企业导报，2015，（22）：50-51.

[2]邓春梅.处理高砷铜精矿的火法冶金处理技术[J].中国有色冶金，2016，45（04）：01-06.