有色金屬冶煉主要工藝設備及用途研究

孫 浩

（池州學院，安徽 池州 247100）

我國有色金屬制備方法以冶煉方式為主，分成火法冶煉、濕法冶金、電化冶金。而有色金屬冶煉可分成三種情況，其一，以硫化礦物原料為基礎，進行選硫熔煉，可用于銅和鎳這些金屬的冶煉；其二，基礎同樣是硫化礦物原料，需先做焙燒操作，而后做炭熱還原，可用于鋅、鉛這些金屬的冶煉；其三，焙燒完成的硫化礦或者焙燒就的氧化礦，以對應的溶液浸出，接著采用電積法提煉出金屬，可用于鋅、鍋、鎳、鉆、鋁等金屬的冶煉。不同種類有色金屬，冶煉方式不同，具體冶煉的設備并不相同，有一定差異性[1]。

1 有色金屬冶煉主要工藝

（1）沉淀池工藝。沉淀池工藝屬于傳統類型的金屬冶煉中的常用工藝，重要制備流程：在末端處的冶煉爐渣被沖刷，可水萃到渣水的混合物這種物質結構，其會通過管槽進到沉淀池，經過一段時間的沉淀，可實現液體和固體的分離。沖渣水一般以循環應用方式為主，其對于金屬冶煉的影響不是很明顯，只是需要在最后的金屬品質把控環節進行嚴格的控制。沉淀池工藝是最早期水渣處理工藝與技術，有著非常廣泛地應用領域，各個環節所使用的技藝已經比較完善和成熟[2]。并且，在實際金屬制備中，所需要的設備也不是很多，所以系統性故障以及問題的出現幾率比較少，可以比較有效地進行控制。但是也有一些缺點，那就是施工和操作的占地面積較大，耗費的成本費用比較高，施工的環境也不是非常好，這就成為此工藝的應用局限。

（2）INBA工藝。此工藝運行原理為，在熔煉爐中經過高溫熔煉，得到渣滓，其會經過管槽流入下一環節，渣滓呈現粒化狀，受到高壓水槍作用，高溫萃取到顆粒化小物體。渣水的混合物進入到粒化塔，有利作用在混合物上，對其進行破碎與冷卻，可以使得混合物均勻分布。除去了上部分的水分，可做葉片的刮帶，進行過濾以及脫水。混合物過濾之后，進入水槽中，通過旋轉以及靜置方式進行水物分離，這期間可運用攪拌方式防止沉積問題出現[3]。

（3）明特工藝。冶煉系統中，螺旋輸送機以及過濾器是進行脫水的主要機械與設備。明特工藝流程是，爐渣經管槽被輸送到粒化加工工藝，混合物質被沖刷，也就進行了渣水萃取以及粒化，然后經過管槽，進入到脫水裝置進行流動。

（4）DCS控制工藝。此工藝最終目的是保證冶煉的精準控制，以高水準工藝進行溫度監控。確保爐膛之內溫度控制在合適范圍內，從而使得有色金屬冶煉的正常，系統有效運轉。

2 有色金屬冶煉主要工藝設備及用途

（1）反射爐。在有色金屬冶煉中，金屬保溫、金屬冶煉、熔渣處理等環節，都會應用到反射爐，并且主要冶煉的金屬是銅。具體分析銅熔煉的工藝設備，必須要應用鑄造材料為非常高耐火性的材料，所以反射爐的耐火性非常好。在爐膛之內，主要從兩個方面進行傳熱，其一則是火焰反射的傳熱，其二則是爐頂和爐壁，還有熱氣輻射，可以實現傳熱。在日常冶煉實踐中，反射爐在處理混合細料上，有著非常大優勢，并且適用性也非常明顯。此設備優勢為可實現批量化的生產，并且成本不是很高。但是，此設備也有一定弊端，使用此設備進行有色金屬冶煉，所消耗的能源比較多。相關研究的深度進行后，技術人員對此設備做了改造，使得其實用性能增強。改造后反射爐可運用富氧鼓風或者氧氣噴射裝置，把精礦噴到爐內，這就大大提升了反射爐的生產能力，也能提升二氧化硫濃度，避免大氣污染。

（2）中頻爐。此設備也被稱做中頻電爐，組成部分包括感應線圈、電源、耐火材料。中頻爐中含有金屬電荷，其可作為變壓器中次級繞組。在此基礎上，如果感應線圈與交流電進行連接之后，感應線圈中形成交變磁場，此時存在的磁通量使得坩堝里面金屬電荷出現降低，以此為基礎，出現感應電動勢，電荷自身構成閉環，刺激繞組有單個匝，也處于閉合狀態。

（3）臥式轉爐。臥式轉爐與其他冶煉設備不同，并不用加入一些染料，因為其冶煉的時候，銅水里面有一些硫元素和鐵元素，就會引發氧化反應，釋放很多熱量，銅锍被熔化之后，可以大大提升銅品位，一般高出粗銅生產的98%。從冶煉實際去看，一般大型的臥式轉爐殼體的直徑約為4m，長度一般是9m，并且殼體鋼板寬度一般為4cm到5cm之間。其中，鋼板殼體內部，還有很多菱鎂鉻磚、鎂鉻磚、鉻鎂磚。爐體中間部位設置爐口，發揮的功能是卸銅、結渣、排空、送料等。臥式轉爐內壁上布置石英槍，經過該槍可朝著爐中噴射定量石英溶劑。

臥式轉爐之上，還需要配置排風的裝置，如此一來就能把壓縮空氣，帶入到爐體之內。轉爐上裝置高溫溶體，所以必須保證傳動設備有非常高的可靠性和靈活性，才能保證轉爐到何種位置，都能保持非常穩定的狀態。為有效地滿足此種要求，轉爐傳動中需要設置電磁抱閘裝置以及渦輪渦桿裝置，才能防止轉爐受到慣性作用出現自轉。每一臺轉爐均設置兩臺電動機，一臺是交流形式，另一臺則是直流形式，保持這兩個電動機正常運行，就能保證轉爐正常穩定運行。其中，交流電動機是電源正常情況下工作的電機，直流電機則是有故障時的備用電機。兩臺電機均需要與變速箱主軸連接，如果交流電動機不能正常地運轉，此時直流電動機就會啟動，風口離開液面，避免灌死風口。

（4）高爐轉爐。此工藝設備具體組成包括鼓風機、支架、爐頂、爐體、溶體排放裝置、爐膛、爐底等。爐底結構為鋼筋混凝土，有豎立鋼支撐爐膛，或者用千斤頂支撐著爐膛。爐缸底部的分布層次為鑄鐵板或者鑄鋼、石棉板、鎂磚和黏土磚、爐水套壁，此爐體以多個水套構成。其中每個水套在尺寸大小上有規定，一般為寬度是0.8m到1.2m，高度為1.6m到5.0m，這些水套同鍋爐板一起焊接到特殊支架之上，其上面也設置水管和風道。此高爐用來冶煉鈷、鎳、銅等金屬，還能進行鋅、鉛的還原熔煉，還可做雜銅與鉛的熔煉。

高爐爐料以塊狀為主，使用的燃料為焦炭，經過下風口處進入空氣，風口內部焦炭才會燃燒，構成高溫熔煉區域，使得其中的原料出現劇烈反應，實現連續的熔化。在熔煉過程中，爐膛之內溶體澄清，金屬與爐渣區分出來。熔渣熔煉之后，其熔體會經過床流到前床，澄清并分離冰銅與渣。而后熱煙氣則能借助爐料上升爐頂，爐料預熱，進行部分熔煉化學反應。

3 結語

綜上所述，有色金屬冶煉需要針對不同礦物質選擇不同冶煉工藝設備，當前常見的冶煉工藝設備包括高爐轉爐、臥式轉爐、中頻爐以及反射爐，必須合理和準確地應用。