有色金屬提取技術(shù)在冶金行業(yè)發(fā)展前景探討

楊馥瑄

（青海物通集團(tuán)，青海 西寧 810003）

我國有色金屬資源豐富，但是復(fù)合礦多，品位質(zhì)量參差不齊，不但多種有色金屬常共生在一起，有些鐵礦中也含有大量的有色金屬，對(duì)有色金屬提煉技術(shù)提出了更高的技術(shù)要求。本文將結(jié)合冶金行業(yè)的發(fā)展趨勢，就有色金屬提取技術(shù)從提取細(xì)節(jié)、利弊分析、發(fā)展趨勢等方面探討發(fā)展前景。

1 有色金屬提取技術(shù)分析

從冶金行業(yè)的具體應(yīng)用場景來看，在目前我國現(xiàn)階段使用較為廣泛的有色金屬提煉技術(shù)為濕法冶金技術(shù)、火法冶金技術(shù)、電冶金技術(shù)，以上三種技術(shù)的應(yīng)用面、技術(shù)要求、產(chǎn)出能效等方面各有特點(diǎn)。

圖1 有色金屬濕法冶金流程圖

（1）濕法冶金技術(shù)。濕法冶金技術(shù)是冶金行業(yè)提取有色金屬技術(shù)中應(yīng)用場景最廣泛的冶金技術(shù)之一，除鋼以外，基本上適用于所有的有色金屬提取?；诘V物分解的方式，采用濕法冶煉去雜和提取，再還原成金屬。通常情況下采取礦物分解的方式來冶煉有色金屬，并使用濕法對(duì)其進(jìn)行去除和提取，隨后將其還原為金屬。具體的過程如上圖：要在溶液中加入有用成分，浸取溶液使其能夠與殘?jiān)蛛x，再通過洗滌和回收夾帶殘?jiān)慕饘匐x子和冶金溶劑。最后針對(duì)浸取溶液進(jìn)行富集和凈化，從精華液中提取出所需要的有色金屬以及相對(duì)應(yīng)的化合物。

圖2 有色金屬火法冶金技術(shù)流程圖

（2）火法冶金技術(shù)?；鸱ㄒ苯鸺夹g(shù)是歷史悠久的、最為常用的技術(shù)?；鸱ㄒ苯鸺夹g(shù)在有色金屬的冶金中的機(jī)理為“三傳一反”，即熱量、質(zhì)量、能量的傳遞，在沉降分離及液體顆粒重力的作用下，實(shí)現(xiàn)金屬或锍從渣中澄清分離。主要由以下幾個(gè)技術(shù)流程環(huán)節(jié)組成（如圖2）：選擇金屬含量高的細(xì)粒精礦；其次，將冶金溶液加入到選好的細(xì)粒精礦中，加入到鼓風(fēng)爐中加熱，一直加熱到低于爐料的熔點(diǎn)，使其溶解凝結(jié)成塊；再將成塊的礦石加入到鼓風(fēng)爐中冶煉，從而形成含有少量雜質(zhì)的金屬液或形成混合了燃料灰、溶劑和脈石的而熔锍和爐渣；再對(duì)進(jìn)一步處理和冶煉，可得到含有少量雜質(zhì)的有色金屬，實(shí)現(xiàn)有色金屬純度的有效提升。

（3）電冶金技術(shù)。電冶金技術(shù)是使用電流產(chǎn)生冶金效應(yīng)，從礦物或其他原料中提取金屬的冶煉過程，以電能為主要條件，主要依據(jù)的是金屬的活潑性強(qiáng)弱，不活潑的金屬可用熱分解法制備；如加熱氧化汞；而比較活潑的金屬可用熱還原法制備，如用焦炭煉鐵；活潑的金屬只能用電解法制備，如制備鋁通過在電解槽內(nèi)電解氧化鋁，將直流通入槽內(nèi)，利用電解質(zhì)分解氧化鋁。電解過程是使直流電流通過金屬鹽的水溶液或者金屬化合物的熔融體引起化學(xué)分解的過程，在陰極電沉積析出金屬，而在陽極發(fā)生陰離子的電氧化過程或者可溶性陽極的溶解過程。電解過程在有色金屬的提取上有兩方面的應(yīng)用：通過電解金屬鹽額水溶液或者熔融物的提取金屬的電解冶金技術(shù)，以及使不純的金屬陽極溶解生成金屬離子而純化金屬的電解精煉技術(shù)。具體過程如下圖。

圖3 電冶金具體過程圖

2 有色金屬提取技術(shù)比較分析

（1）濕法冶金技術(shù)優(yōu)劣勢分析。濕法冶金技術(shù)具有生產(chǎn)過程容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和連續(xù)化的優(yōu)點(diǎn)，可以直接制取化合物；在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物較少，利于生態(tài)和環(huán)境保護(hù)。濕法冶金技術(shù)的缺點(diǎn)是生產(chǎn)的能力相對(duì)較低，反應(yīng)速度較慢；化學(xué)試劑可能會(huì)設(shè)備的腐蝕較大；同時(shí)，整個(gè)生產(chǎn)流程長，液體固體分離相對(duì)困難。

（2）火法冶煉技術(shù)的優(yōu)劣勢分析。針對(duì)火法冶金技術(shù)優(yōu)劣分析如下，該技術(shù)的優(yōu)勢有歷史悠久，技術(shù)較為成熟，操作經(jīng)驗(yàn)相對(duì)其他兩種方法更為豐富；從有色金屬提取的生產(chǎn)效率來看，生產(chǎn)能力大且綜合回收較高?；鸱ㄒ睙挼娜秉c(diǎn)也非常明顯，相對(duì)于濕法冶煉技術(shù)，需要工人長時(shí)間的高溫操作，勞動(dòng)條件差；同時(shí)，對(duì)選礦的要求較高，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)上多一步精篩的步驟。

（3）電冶煉技術(shù)的優(yōu)劣勢分析。相對(duì)于其他兩種提取冶煉技術(shù)，電冶煉技術(shù)最大的優(yōu)勢是制備速度快，同時(shí)，容易控溫，熱效率高；在封閉的容器內(nèi)完成提取制備，勞動(dòng)環(huán)境相對(duì)較友好。電冶煉技術(shù)的劣勢是電力成本高，能耗大。電阻加熱溫度超過1000℃時(shí)，耐火材料有可能導(dǎo)電，在具體操作的時(shí)候要注意絕緣問題，否則可能會(huì)引起安全事故。

3 有色金屬提取冶煉行業(yè)發(fā)展前景分析

根據(jù)有色金屬提取技術(shù)的分析，在冶煉行業(yè)可能會(huì)出現(xiàn)以下發(fā)展前景，企業(yè)需要持續(xù)聚焦先進(jìn)金屬材料的生產(chǎn)，不斷優(yōu)化生產(chǎn)流程和工藝環(huán)節(jié)，朝著生產(chǎn)的自動(dòng)化和無污染化方向努力，來不斷提升生產(chǎn)的效能，最后，通過企業(yè)自身獨(dú)特的競爭力來吸引資本的不斷注入。

（1）需要聚焦于先進(jìn)金屬材料研發(fā)。高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，新型金屬材料層出不窮，先進(jìn)材料甚至具有不可替代性。近年來，出現(xiàn)了與以上三種冶金技術(shù)并列的金屬提取技術(shù)“增值冶金”技術(shù)，在半導(dǎo)體材料、高純度金屬、高性能金屬間化合物、金屬超導(dǎo)材料、磁材料等都屬于此種技術(shù)范疇。這也對(duì)有色金屬提取提出了更高的要求，作為金屬材料制備的第一環(huán)節(jié)，企業(yè)應(yīng)該聚焦把握先進(jìn)金屬材料的市場前景，有條件進(jìn)行研發(fā)投入的企業(yè)應(yīng)該側(cè)重于新材料、新工藝的研制。

（2）需要不斷創(chuàng)新生產(chǎn)工藝。除了聚焦于先進(jìn)金屬的生產(chǎn)之外，企業(yè)還需要優(yōu)化有色金屬提取冶煉的工藝技術(shù)，對(duì)現(xiàn)有的生產(chǎn)過程進(jìn)行有步驟地優(yōu)化迭代。同時(shí)，要關(guān)注國內(nèi)外的成熟技術(shù)創(chuàng)新，積極參與到有色金屬提取工藝的創(chuàng)新中去，優(yōu)化生產(chǎn)過程和降低生產(chǎn)成本，提高金屬的回收率，降本增效。

（3）生產(chǎn)的自動(dòng)化程度會(huì)持續(xù)加深。傳統(tǒng)的有色金屬冶煉提取是勞動(dòng)力密集型、資源密集型產(chǎn)業(yè)，依賴于勞動(dòng)力及經(jīng)驗(yàn)的積累，但是人力成本的上升及勞動(dòng)環(huán)境持續(xù)改善，要求生產(chǎn)過程必須盡可能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、連續(xù)化，提升生產(chǎn)效率及勞動(dòng)環(huán)境。企業(yè)可以將多個(gè)傳統(tǒng)冶金過程縮合為一個(gè)過程，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的高度自動(dòng)化、連續(xù)化。

（4）對(duì)環(huán)境保護(hù)提出更高要求。提取有色金屬的過程中會(huì)出現(xiàn)有毒氣體、無用廢渣及無法自然分解的化學(xué)垃圾，其中產(chǎn)生的CO2、SOx、NOX等廢氣會(huì)對(duì)大氣造成不可逆的破壞，此外，大量的廢渣和廢液的無差別排放，對(duì)江河湖海及地下水造成污染。無法自然分解的化學(xué)垃圾會(huì)造成大量的土地的占用。目前我國對(duì)于污染防治、生態(tài)保護(hù)相應(yīng)出臺(tái)一系列的法律法規(guī)，將綠色發(fā)展提升到國家戰(zhàn)略側(cè)面，因此企業(yè)必須科學(xué)地處理三廢問題，調(diào)整落后產(chǎn)能結(jié)構(gòu)，朝著綠色生態(tài)環(huán)保無污染的方向發(fā)展；同時(shí)，在金屬再生以及重復(fù)利用問題上拓寬技術(shù)研發(fā)的思路。

（5）對(duì)資本和技術(shù)的投入更為依賴。要實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)的提取冶煉方法的轉(zhuǎn)型離不開資本的投入，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)?；蛘邇?yōu)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)，往往需要技術(shù)研發(fā)的不斷投入，可能會(huì)面臨不計(jì)其數(shù)的試驗(yàn)和探索，開發(fā)的周期會(huì)比較漫長，需要有資金投入作為保證。需要企業(yè)積極推行市場化運(yùn)作，通過有色金屬冶煉行業(yè)本身的持續(xù)盈利的潛力，吸引資本不斷注入。

4 結(jié)語

通過本文對(duì)有色金屬提煉在冶煉行業(yè)中的主流技術(shù)的應(yīng)用、三種技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，以及發(fā)展前景的分析，可以總結(jié)如下：有色金屬生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)需要結(jié)合國內(nèi)外的實(shí)際市場需求，開發(fā)性能好的金屬材料，優(yōu)化現(xiàn)行的生產(chǎn)過程和技術(shù)，開發(fā)類似“增值冶金”或“二次利用”等新技術(shù)，降低制備的成本，提升制備效率，并在生產(chǎn)過程中持續(xù)優(yōu)化流程，縮合生產(chǎn)過程，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的可持續(xù)化及自動(dòng)化，并有步驟有計(jì)劃地引入官方或民間的資本注入，為行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新及可持續(xù)發(fā)展提供保障。