低溫堿性熔煉在有色冶金中的應(yīng)用研究

張文習

（邯鄲市融洋安全檢測有限公司，河北 邯鄲 056000）

低溫堿性熔與傳統(tǒng)火法冶金相比，可以在低于900℃的環(huán)境下進行，并且在冶金過程中不會形成熔融渣，因此具備濕法冶金特點，而與濕法冶金不同的是，在具體熔煉期間，液態(tài)相包括液態(tài)金屬與熔鹽。有色冶金過程中，采用低溫堿性熔煉對于整合行業(yè)的發(fā)展都有著重要意義，因此加強對該方面內(nèi)容的分析是必要的。

1 低溫堿性熔煉原理

在添加劑的作用下，物料與高活性熔融堿發(fā)生化學反應(yīng)，獲取相應(yīng)的單質(zhì)或金屬鹽，通常在該過程中選擇鈉系熔鹽體系，這主要因為其不僅可以起到不錯的催化效果，而且具有較高的經(jīng)濟效益[1]。依據(jù)熔煉體系差別，可以將低溫堿性熔煉分為以下幾種。

1.1 直接熔煉

直接熔煉是對利用SiO2與兩性金屬氧化物與堿發(fā)生化學反應(yīng)，最終生成可溶性鈉鹽，通過該化學反應(yīng)，可以從復(fù)雜的原料中完成對SiO2與兩性金屬氧化物的提取，具體反應(yīng)過程中涉及到的化學反應(yīng)方程式如下：

通過對堿性熔煉方法的應(yīng)用，能夠在溫度相當一較低的環(huán)境下完成對復(fù)雜礦物結(jié)構(gòu)的破壞，重構(gòu)礦相，并且該過程中相對來說比較穩(wěn)定，并不會引入雜質(zhì)，確保最終獲取的材料具有較高的純度，混合物中未參與化學反應(yīng)的各種成分，例如將常見的MgO等物質(zhì)，其將會被釋放，這在一定程度上使后續(xù)提取工藝變得更加簡單，便于后續(xù)工作的順利開展[2]。

1.2 氧化熔煉

在通過低溫堿性氧化熔煉合金或金屬單質(zhì)進行處理時，除了要加入NaOH外，還應(yīng)當加入適量的NaNO3，在溫度較高的環(huán)境下，NaNO3會將發(fā)生分解，從而生成Na2O、N2、高活性[O]、O2、Na2O，從而會對整個反應(yīng)體系提供相應(yīng)的堿性，其中生物中的高活性[O]將會在短時內(nèi)對物料進行氧化，從而使其與堿發(fā)生進一步反應(yīng)，而在高氧化過程中，氣體的逸出則對于整個反應(yīng)起到了一定的攪拌作用，加快了化學反應(yīng)速度，并且使反應(yīng)更加徹底，熔煉期間可能發(fā)生的化學反應(yīng)如下：

在實際作業(yè)過程中，通過氧化熔煉方式獲取的可容鹽的熔點相對較低，其同熔融堿介質(zhì)相會作用，最終生成熔鹽相，利用水浸的方式，便可完成固態(tài)分離，并不需通過化學反應(yīng)進行，整個過程相對來說比較簡單。

1.3 還原熔煉

利用低溫堿性還原熔煉，一面可以實現(xiàn)對Pb、Bi、Zn等各種熔點較低的重金屬的處理，另一方面可以完成對Cu、Ni等高熔點金屬的合理富集與分離，在該期間，將會NaOH作為整個熔煉期間的介質(zhì)，考慮到經(jīng)濟效益問題，也可以采用價格相對較低的Na2CO3作為介質(zhì)，具體熔煉期間，各種金屬元素都會對反應(yīng)過程中的S2-還原，最終將會生產(chǎn)合金或純金屬，這也就很好的解決SO2的排放問題，確保整個反應(yīng)過程中不會對環(huán)境造成污染。該過程中涉及到的化學反應(yīng)方程式如下：

2 低溫堿性熔煉在回收鋁灰中的應(yīng)用

在冶煉鋁，以及鋁的成型過程中，會產(chǎn)生大量的副產(chǎn)品。鋁灰是鋁冶煉過程中一項重要金屬副產(chǎn)品，其產(chǎn)生于所有鋁熔融工序中，鋁灰中的鋁主要為氧化物或單質(zhì)的形式存在。在堿性氧化性條件下，以500℃的溫度，熔煉約60min，此時，鋁灰中超過90%的鋁將會以NaAlO2的形式得到回收利用，而成分中的Ca、Mg將會留在殘渣中，最終將會被合理分類。該過程中涉及到的化學反應(yīng)方程式如下：

SiO2是鋁礦中一項比較常見的雜質(zhì)，脫硅是鋁工業(yè)中一項重要工作，該項作業(yè)其具體進行過程中，控制起來相對來說比較困難，而鋁灰中也會含有一定量的硅。通過以上的敘述可以發(fā)現(xiàn)，利用NaNO3作為低溫堿性容量中的氧化劑，NaNO3可以還原SiO2，最終生成單質(zhì)Si，分離硅鋁，這對后續(xù)處理鋁工作的開展能夠起到一定的促進作用。

除此之外，通過該方式，可以通過對鋁灰進行應(yīng)用，生產(chǎn)鋁電解原料高氟氧化鋁及冰晶石和水玻璃，在具體生產(chǎn)期間，包括的具體過程有加水浸泡、過濾、蒸發(fā)、濃縮，最終得混合晶體，該晶體中包括的主要成分為氯化鈉和氯化鉀。在750℃～950℃溫度下，對濾渣進行焙燒，將HF溶液加入到焙燒產(chǎn)物中，進行充分浸泡后，再對其進行過濾，然后在對濾液進行蒸發(fā)，最終得到固體，通過干燥處理后，采用現(xiàn)有技術(shù)，完成對冰晶石的制作，蒸發(fā)母液應(yīng)當與NaOH進行化學反應(yīng)，完成水玻璃制造，對于濾渣的干燥應(yīng)當在90℃～110℃下進行，最終得到含有MgF2的高氟氧化鋁。該生產(chǎn)方式在具體應(yīng)用過程中，具有生產(chǎn)環(huán)境好、能耗低，操作簡單等多項優(yōu)點，因此得到了廣泛應(yīng)用，并且從實際應(yīng)用情況來看取得了不錯的成績。

3 低溫堿性熔煉再生鉛生產(chǎn)中的應(yīng)用

將再生鉛原料與硫化鉛礦粉置于氫氧化鈉熔體中進行低溫堿性熔煉，在煉制貴鉛或粗鉛時，要對溫度進行控制，不得超過600℃，并且該過程中不會受二氧化硫預(yù)計鉛毒的污染，同時通過該工業(yè)進行處理，在具體作業(yè)過程中，對鉛礦中的銀、金等各項金屬的回收相對來說比較簡單，并且具有較高的回收率。通過濕法的方式對堿渣進行處理，在過程中，通過對鈉鹽與NaOH溶解差別的合理應(yīng)用，實現(xiàn)廢水的零排放。該項技術(shù)在實際應(yīng)用期間，具有液量溫度低、回收金屬高等多項優(yōu)點，是一種較為理想的再生鉛方法。

4 結(jié)語

低溫堿性熔煉在有色冶金中有著廣泛應(yīng)用，采用該項技術(shù)，不僅可以對二次資源進行處理，而且有著不錯的冶煉效果，具有節(jié)能、環(huán)保等諸多優(yōu)點，是種清潔、高效的生產(chǎn)方式，因此加強對其該項方式的應(yīng)用與研究具有現(xiàn)實意義。

[1]都艷梅.銅是怎樣煉成的——豫光雙底吹連續(xù)煉銅技術(shù)產(chǎn)業(yè)化開發(fā)與應(yīng)用之路[J].中國有色金屬,2016(23):27-33.

[2]郭學益,許志鵬,田慶華,等.低溫堿性熔煉分離富集銅陽極泥中的有價金屬[J].中國有色金屬學報,2015,25(08):2243-2250.