火法冶金(英文名稱:pyrometallurgy),又稱高溫冶金。利用高溫從礦石中提取金屬或金屬化合物的冶金過程,是提取冶金的主要方法。是最古老、現(xiàn)代應(yīng)用規(guī)模最大的金屬冶煉方法。此過程沒有水溶液參與反應(yīng),所以又稱干法冶金。主要用于鋼鐵冶煉、有色金屬造锍溶煉和熔鹽電解以及鐵合金生產(chǎn)等。
火法冶金的工藝流程一般分為礦石準(zhǔn)備、冶煉、精煉三個(gè)步驟:
① 礦石準(zhǔn)備
選礦得到的細(xì)粒精礦不易直接加入鼓風(fēng)爐(或煉鐵高爐),須先加入冶金熔劑(能與礦石中所含的脈石氧化物、有害雜質(zhì)氧化物作用的物質(zhì)),加熱至低于爐料的熔點(diǎn)燒結(jié)成塊;或添加粘合劑壓制成型;或滾成小球再燒結(jié)成球團(tuán);或加水混捏;然后裝入鼓風(fēng)爐內(nèi)冶煉。硫化物精礦在空氣中焙燒的主要目的是:除去硫和易揮發(fā)的雜質(zhì),并使之轉(zhuǎn)變成金屬氧化物,以便進(jìn)行還原冶煉;使硫化物成為硫酸鹽,隨后用濕法浸?。痪植砍?,使其在造锍熔煉中成為由幾種硫化物組成的熔锍。
② 冶煉
此過程形成由脈石、熔劑及燃料灰分融合而成的爐渣和熔锍(有色重金屬硫化物與鐵的硫化物的共熔體)或含有少量雜質(zhì)的金屬液。有還原冶煉、氧化吹煉和造锍熔煉3種冶煉方式:還原冶煉:是在還原氣氛下的鼓風(fēng)爐內(nèi)進(jìn)行。加入的爐料,除富礦、燒結(jié)塊或球團(tuán)外,還加入熔劑(石灰石、石英石等),以便造渣,加入焦炭作為發(fā)熱劑產(chǎn)生高溫和作為還原劑。可還原鐵礦為生鐵,還原氧化銅礦為粗銅,還原硫化鉛精礦的燒結(jié)塊為粗鉛。氧化吹煉:在氧化氣氛下進(jìn)行,如對生鐵采用轉(zhuǎn)爐,吹入氧氣,以氧化除去鐵水中的硅、錳、碳和磷,煉成合格的鋼水,鑄成鋼錠。造锍熔煉:主要用于處理硫化銅礦或硫化鎳礦,一般在反射爐、礦熱電爐或鼓風(fēng)爐內(nèi)進(jìn)行。加入的酸性石英石熔劑與氧化生成的氧化亞鐵和脈石造渣,熔渣之下形成一層熔锍。在造锍熔煉中,有一部分鐵和硫被氧化,更重要的是通過熔煉使雜質(zhì)造渣,提高熔锍中主要金屬的含量,起到化學(xué)富集的作用。
③ 精煉
進(jìn)一步處理由冶煉得到的含有少量雜質(zhì)的金屬,以提高其純度。如對粗銅則在精煉反射爐內(nèi)進(jìn)行氧化精煉,然后鑄成陽極進(jìn)行電解精煉;對粗鉛用氧化精煉除去所含的砷、銻、錫、鐵等,并可用特殊方法如分銀爐(貴鉛爐等)以回收粗鉛中所含的金及銀;對高純金屬則可用區(qū)域熔煉等方法進(jìn)一步提煉;對煉鋼是對生鐵的精煉,在煉鋼過程中去氣、脫氧,并除去非金屬夾雜物,或進(jìn)一步脫硫等。
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