金屬材料與金屬的冶煉方法

翟英富

摘要：除少數(shù)金屬外，大多數(shù)金屬以化合態(tài)的形式存在于自然界。由金屬礦物轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘?，一般要?jīng)過(guò)探礦、開采、選礦、富集、冶煉、精煉等階段。文章介紹了金屬材料分類，探討了有色金屬銅的冶煉工藝方法，提出了金屬冶煉中的安全防護(hù)措施。

關(guān)鍵詞：金屬材料;金屬冶煉;安全

引言

金屬作為生產(chǎn)工具被使用源于4000多年前，我國(guó)使用金屬作為生產(chǎn)工具已有很長(zhǎng)的歷史。同時(shí)，伴隨著我國(guó)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，金屬冶煉技術(shù)已出現(xiàn)質(zhì)的飛躍。金屬的性能有了很大的改善，同時(shí)，生產(chǎn)能耗也有了很大的降低，結(jié)束了以前特種鋼材需要進(jìn)口的歷史。同時(shí)，數(shù)控機(jī)床技術(shù)的革新及精度的提高也是我國(guó)金屬材料的加工提供了幫助。

1 金屬材料分類

1.1 多孔金屬材料

多孔金屬材料是目前使用較為廣泛的一種金屬材料類型，此種 材料具有比較優(yōu)越的滲透性。在利用中，其孔徑可以調(diào)節(jié)，耐腐蝕 性也比較高，對(duì)于高溫和高強(qiáng)度具有較好的耐性，所以此種材料是 一種比較理想的功能性材料。從具體的利用來(lái)看，多孔材料在能量 吸收方面的應(yīng)用比較突出。因?yàn)槎嗫撞牧系亩嗫仔栽斐闪似浔砻娣e 的廣大，因此在熱交換器和散熱器的制作中，多孔金屬材料的應(yīng)用 較為廣泛。除此之外，在移動(dòng)電磁設(shè)備制作方面，多孔材料有著較 為廣泛的利用，主要是因?yàn)槠湮针姶诺男阅芨谩?/p>

1.2 納米金屬材料

在納米技術(shù)研究不斷深入和應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展的基礎(chǔ)上，納米

金屬材料在社會(huì)生活中的應(yīng)用不斷擴(kuò)大。從目前的研究來(lái)看，當(dāng)物 質(zhì)的尺寸小到納米程度的時(shí)候，物質(zhì)的物理性能和化學(xué)性能會(huì)發(fā)生 特別大的變化。利用納米技術(shù)，金屬材料的納米組織以及結(jié)構(gòu)會(huì)變 得特別細(xì)小，這樣金屬材料的物理性能以及整體性的功能會(huì)得到非 常明顯的改善。在目前的金屬材料使用中，鋁基納米復(fù)合材料便是 突出的代表。此材料的抗疲勞性突出，強(qiáng)度也較高，所以應(yīng)用價(jià)值 較大。

2.有色金屬銅的冶煉工藝方法

2.1火法煉銅

火法煉銅是一種基礎(chǔ)性的有色金屬銅的冶煉方法，這種方法主要包括以下幾個(gè)方面：有焙燒，主要是清除銅礦石中的硫、砷以及遇熱容易揮發(fā)你的部分雜質(zhì)等;熔煉，主要是把進(jìn)過(guò)焙燒的銅礦石中的部分貼除去，通過(guò)熔煉可以使銅礦石中的部分鐵氧化同時(shí)通過(guò)熔煉還可以除掉銅礦石的部分殘?jiān)??；鸱掋~的主要方法有用鼓風(fēng)爐對(duì)有色金屬銅進(jìn)行冶煉，這種方法是一種比較傳統(tǒng)的銅冶煉方法，我國(guó)很早以前就是采用這種方法進(jìn)行有色金屬銅的冶煉，目前我國(guó)的金屬冶煉廠、富春江的金屬冶煉產(chǎn)依舊使用的是這種冶煉方法;反射爐則是一種煉制有色金屬銅精礦的方式，這種方式通過(guò)冶煉可以把粗礦石煉制成精礦，我國(guó)的大冶就是利用這種方法煉制精礦的;電爐法，這種方式主要應(yīng)用于電價(jià)廉價(jià)的地區(qū)或處理困難的有色金屬銅的冶煉地區(qū)，這種方法對(duì)于材料適應(yīng)性是非常強(qiáng)的，利于有色金屬銅的冶煉，我國(guó)云南的冶煉產(chǎn)主要采用這種方法進(jìn)行有色金屬銅的冶煉。閃速熔煉是一種對(duì)技術(shù)要求較高的有色金屬銅的冶煉方法，這種方法的優(yōu)點(diǎn)就是熔煉的強(qiáng)度非常的高，在冶煉的過(guò)程可以利用硫化物氧化的反應(yīng)熱進(jìn)行冶煉，為有色金屬銅的冶煉節(jié)省了一部分的能源;冰銅吹煉法，這種方法是利用一些物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行有色金屬銅的冶煉，對(duì)于冶煉的技術(shù)有較高的要求;三菱法是將硫化銅精礦和煉銅的溶劑噴射到熔爐內(nèi)，通過(guò)熔爐的熔煉形成冰銅，這種方法1974年正式的進(jìn)入了有色金屬銅的冶煉行業(yè);諾蘭達(dá)法師通過(guò)一種圓筒形的回轉(zhuǎn)爐對(duì)銅礦石進(jìn)行冶煉，這種方法冶煉出的爐渣含銅量是非常高，在1973年這種方法正式的走入了市場(chǎng);離析法是對(duì)有色金屬銅礦石中的各種物質(zhì)進(jìn)行分離，但是這種方法的耗費(fèi)的能源多，現(xiàn)在已經(jīng)很少有冶煉行業(yè)使用了。

2.2濕法煉銅

濕法煉銅是借助硫酸的幫助，將有色金屬銅礦石中的銅轉(zhuǎn)化為液體的硫酸銅，在通過(guò)化學(xué)反應(yīng)原理在硫酸銅加入鐵生成沉淀銅，這樣就可以把銅置換出來(lái)，我國(guó)是最早使用濕法煉銅的國(guó)家。今天的濕法煉銅也可以成為膽鋼法煉銅，這種煉銅的方式主要分為兩步完成，先是將鐵放在膽水中，讓膽水和鐵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將膽水中銅和鐵置換形成沉淀，之后在講這些形成的沉淀收集起來(lái)，通過(guò)冶煉是銅變得更純。濕法煉銅主要有三種方法：第一種是在生產(chǎn)膽水的地方直接挖溝槽進(jìn)行濕法煉銅，把茅草編的席子鋪于溝渠的底部，引入膽水，在將鐵敲碎放入膽水中，浸泡一段時(shí)間后把膽水排除，留在席子上的沉淀就是銅，通過(guò)反復(fù)的循環(huán)冶煉更多的銅;第二種是在生產(chǎn)膽水產(chǎn)地的附近建立溝槽，將薄薄的貼片放入溝槽中倒入膽水，進(jìn)過(guò)一定的時(shí)間后把貼片取出，收集鐵片上的銅;第三種是將膽水倒入到鐵質(zhì)的容器中進(jìn)行反復(fù)的加熱。我國(guó)最初使用的是前兩中方式進(jìn)行有色金屬銅的冶煉，宋代已經(jīng)有了一套較完善的銅的冶煉工藝，濕法煉銅于火法煉銅相比有著明顯的優(yōu)勢(shì)，濕法煉銅的操作簡(jiǎn)單，人們易于掌握，使用的材料較普遍，能源消耗的少。目前我國(guó)的濕法煉銅已經(jīng)發(fā)展的比較完善了，每年為有色金屬銅的冶煉做出了巨大的貢獻(xiàn)。

3.金屬冶煉中的安全防護(hù)措施

3.1完善科學(xué)的生產(chǎn)技術(shù)

運(yùn)用科學(xué)的安全生產(chǎn)理念完善生產(chǎn)技術(shù)。在金屬冶煉的過(guò)程中，作為技術(shù)要求的生產(chǎn)工藝逐步改進(jìn)，保證了冶金工藝技術(shù)、物流技術(shù)和生物技術(shù)等技術(shù)的提高，使企業(yè)的冶金生產(chǎn)技術(shù)得以提高?？梢源龠M(jìn)企業(yè)的冶金生產(chǎn)技術(shù)向最先進(jìn)的方向發(fā)展，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，為企業(yè)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2合理控制冶金生產(chǎn)的過(guò)程中的危險(xiǎn)因素

金屬冶煉的生產(chǎn)過(guò)程是高風(fēng)險(xiǎn)和事故頻發(fā)的主要階段，故此就要求技術(shù)管理人員必須做好金屬冶煉生產(chǎn)環(huán)節(jié)的管理和控制工作。身為一名金屬冶煉技術(shù)人員，必須具備一定的分析與識(shí)別能力，做好對(duì)材料進(jìn)行分析和識(shí)別，控制材料性能，選擇最合適的輸送管道和工藝路線的工作。這不單單只要求考慮生產(chǎn)效率問(wèn)題，還要求考慮生產(chǎn)的安全性問(wèn)題，以確保化學(xué)反應(yīng)裝置滿足反應(yīng)的要求。在電氣操控過(guò)程之中，應(yīng)充分考慮到爆炸和火災(zāi)等危險(xiǎn)因素，以盡可能的減少潛在的安全隱患。

3.3構(gòu)建比較完善的智能監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)

作為金屬冶煉單位，不單單只需要逐步的完善自身的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警機(jī)制，另外還需要隨時(shí)隨地的做好監(jiān)控金屬冶煉全過(guò)程和動(dòng)態(tài)過(guò)程中的安全工作。以便及時(shí)地發(fā)現(xiàn)金屬冶煉過(guò)程中的生產(chǎn)安全隱患，并在第一時(shí)間采取合理措施消除隱患。與此同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)預(yù)警機(jī)制的智能化建設(shè)，以促進(jìn)工作效率的提高，提高風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別的準(zhǔn) 確度，從而有效地減少金屬冶煉過(guò)程中所存在的安全風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)金屬冶煉工藝生產(chǎn)效率的理一步提高。

3.4提高監(jiān)督管理水平

為了促進(jìn)金屬冶煉工藝的安全生產(chǎn)，作為企業(yè)管理人員不單單需要具備一定的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別能力，同時(shí)還要做好金屬冶煉生產(chǎn)過(guò)程中的監(jiān)督與管理工作。以便進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題的控制，做好管理人員和技術(shù)培訓(xùn)員的教育工作，督促他們及時(shí)弄清冶金過(guò)程中的危險(xiǎn)因素和危害，做好安全生產(chǎn)監(jiān)督工作，提高監(jiān)督管理水平，確保金屬冶煉工作的安全生產(chǎn)。

結(jié)束語(yǔ)

冶金是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的基礎(chǔ)，是國(guó)家實(shí)力和工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志，它為機(jī)械、能源、化工、交通、建筑、航空航天工業(yè)、國(guó)防軍工等各行各業(yè)提供所需的材料產(chǎn)品?，F(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防及科技的發(fā)展對(duì)冶金工業(yè)不斷提出新的要求并推動(dòng)著冶金工程學(xué)科和工程技術(shù)的發(fā)展，反過(guò)來(lái)，冶金工程的發(fā)展又不斷為人類文明進(jìn)步提供新的物質(zhì)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 吳繼烈.冰銅閃速吹煉工藝評(píng)述[J].有色金屬（冶煉部分），2014（6）

（作者單位：新疆眾和股份有限公司）