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)榻饘伲话阋?jīng)過探礦、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，我國使用金屬作為生產(chǎn)工具已有很長的歷史。同時，伴隨著我國現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進步，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，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口的歷史。同時，數(shù)控機床技術(shù)的革新及精度的提高也是我國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，對于高溫和高強度具有較好的耐性，所以此種材料是 一種比較理想的功能性材料。從具體的利用來看，多孔材料在能量 吸收方面的應(yīng)用比較突出。因為多孔材料的多孔性造成了其表面積 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，主要是因為其吸收電磁的性能更好。

1.2 納米金屬材料

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

金屬材料在社會生活中的應(yīng)用不斷擴大。從目前的研究來看，當(dāng)物 質(zhì)的尺寸小到納米程度的時候，物質(zhì)的物理性能和化學(xué)性能會發(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)會變 得特別細小，這樣金屬材料的物理性能以及整體性的功能會得到非 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，強度也較高，所以應(yīng)用價值 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，主要是把進過焙燒的銅礦石中的部分貼除去，通過熔煉可以使銅礦石中的部分鐵氧化同時通過熔煉還可以除掉銅礦石的部分殘渣。火法煉銅的主要方法有用鼓風(fēng)爐對有色金屬銅進行冶煉，這種方法是一種比較傳統(tǒng)的銅冶煉方法，我國很早以前就是采用這種方法進行有色金屬銅的冶煉，目前我國的金屬冶煉廠、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，這種方式通過冶煉可以把粗礦石煉制成精礦，我國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)用于電價廉價的地區(qū)或處理困難的有色金屬銅的冶煉地區(qū)，這種方法對于材料適應(yīng)性是非常強的，利于有色金屬銅的冶煉，我國云南的冶煉產(chǎn)主要采用這種方法進行有色金屬銅的冶煉。閃速熔煉是一種對技術(shù)要求較高的有色金屬銅的冶煉方法，這種方法的優(yōu)點就是熔煉的強度非常的高，在冶煉的過程可以利用硫化物氧化的反應(yīng)熱進行冶煉，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)進行有色金屬銅的冶煉，對于冶煉的技術(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)，通過熔爐的熔煉形成冰銅，這種方法1974年正式的進入了有色金屬銅的冶煉行業(yè);諾蘭達法師通過一種圓筒形的回轉(zhuǎn)爐對銅礦石進行冶煉，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;離析法是對有色金屬銅礦石中的各種物質(zhì)進行分離，但是這種方法的耗費的能源多，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，我國是最早使用濕法煉銅的國家。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，通過冶煉是銅變得更純。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，浸泡一段時間后把膽水排除，留在席子上的沉淀就是銅，通過反復(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，進過一定的時間后把貼片取出，收集鐵片上的銅;第三種是將膽水倒入到鐵質(zhì)的容器中進行反復(fù)的加熱。我國最初使用的是前兩中方式進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，濕法煉銅的操作簡單，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。

3.金屬冶煉中的安全防護措施

3.1完善科學(xué)的生產(chǎn)技術(shù)

運用科學(xué)的安全生產(chǎn)理念完善生產(chǎn)技術(shù)。在金屬冶煉的過程中，作為技術(shù)要求的生產(chǎn)工藝逐步改進，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。可以促進企業(yè)的冶金生產(chǎn)技術(shù)向最先進的方向發(fā)展，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，為企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟效益。

3.2合理控制冶金生產(chǎn)的過程中的危險因素

金屬冶煉的生產(chǎn)過程是高風(fēng)險和事故頻發(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別能力，做好對材料進行分析和識別，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)效率問題，還要求考慮生產(chǎn)的安全性問題，以確保化學(xué)反應(yīng)裝置滿足反應(yīng)的要求。在電氣操控過程之中，應(yīng)充分考慮到爆炸和火災(zāi)等危險因素，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)險預(yù)警機制，另外還需要隨時隨地的做好監(jiān)控金屬冶煉全過程和動態(tài)過程中的安全工作。以便及時地發(fā)現(xiàn)金屬冶煉過程中的生產(chǎn)安全隱患，并在第一時間采取合理措施消除隱患。與此同時，還應(yīng)當(dāng)加強預(yù)警機制的智能化建設(shè)，以促進工作效率的提高，提高風(fēng)險識別的準(zhǔn) 確度，從而有效地減少金屬冶煉過程中所存在的安全風(fēng)險，促進金屬冶煉工藝生產(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)險識別能力，同時還要做好金屬冶煉生產(chǎn)過程中的監(jiān)督與管理工作。以便進一步加強對安全風(fēng)險問題的控制，做好管理人員和技術(shù)培訓(xùn)員的教育工作，督促他們及時弄清冶金過程中的危險因素和危害，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

冶金是國民經(jīng)濟建設(shè)的基礎(chǔ)，是國家實力和工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志，它為機械、能源、化工、交通、建筑、航空航天工業(yè)、國防軍工等各行各業(yè)提供所需的材料產(chǎn)品。現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防及科技的發(fā)展對冶金工業(yè)不斷提出新的要求并推動著冶金工程學(xué)科和工程技術(shù)的發(fā)展，反過來，冶金工程的發(fā)展又不斷為人類文明進步提供新的物質(zhì)基礎(chǔ)。

參考文獻：

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[2] 吳繼烈.冰銅閃速吹煉工藝評述[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）