真空冶金技術在有色金屬中的最新應用研究綜述

冶金學是研究人類從自然資源中提取有用金屬和制造材料的科學。從人類最早使用金屬到今天，已有數千年歷史。在近一百年的現代工業生產發展中，冶金工業作為一門基礎材料工業，發揮了重大作用

。傳統的有色冶煉工藝在金屬冶煉過程中一直存在環境污染和金屬回收效率受到影響的問題，直到真空冶煉技術的出現，這兩個問題有了根本性的突破。早在1867年，世界上就公布了第一篇真空冶金的專利文獻。1917年建立了第一臺真空感應爐，進行小型的試驗研究。20世紀20～40年代，隨著對材料的要求日益提高，真空冶金逐步得到發展，1923年德國開始用真空感應爐熔煉鎳基合金，1938年德國博丘姆?維爾恩(Bochum Veren)鋼廠開始在工業生產中進行液鋼的真空脫氣。到20世紀50～60年代，真空冶金開始用于有色金屬的還原、有色金屬及其合金的精煉、熔鑄，以及某些冶金中間產品的分離，成為現代冶金的重要領域，涉及到冶金的各個方面。真空冶金技術的采用，不僅有益于提高礦石回收程度，節約能源，降低成本，提高綜合經濟效益，而且還有利于生產環境的改善

。

1 真空冶金技術

真空冶金是在低于標準大氣壓條件下進行的冶金作業。在真空冶金技術的作用下能夠實現大氣中無法進行的冶金過程，防止金屬氧化，分離沸點不同的物質，除去金屬中的氣體或雜質，增強金屬中碳的脫氧能力，提高金屬和合金的質量，是一種清潔、低能、無污染的冶金工藝，能高效地從金屬資源中提取有價金屬。真空對冶金過程的重要作用：①為有氣態生成物的冶金反應創造有利的化學熱力學和動力學條件，從而使某些在常壓下難以進行的冶金過程在真空條件下得以實現；②降低氣體雜質及易揮發性雜質在金屬中的溶解度，相應地降低其在金屬中的含量；③降低金屬或雜質揮發所需溫度，并提高金屬與雜質間的分離系數(見真空精煉)；④減輕或避免金屬或其他反應劑與空氣的作用，避免氣相雜質對金屬或合金的污染。

1.1 復雜合金的真空分離提純

真空技術常用于粗金屬的精煉以及合金分離，可高效實現精煉提純以及金屬分離。真空蒸餾精煉提純粗金屬過程，粗金屬所含雜質比基體金屬易揮發，如粗錫中的鉍、鉛、砷、銻等都優先于錫揮發，錫留在殘留物中。有的粗金屬，雜質不易揮發而主體金屬優先氣化，如粗鎘中的雜質鉛、鋅等比鎘難揮發而留在殘留物中，鎘大量揮發進入氣相，冷凝下來就成為較純的金屬鎘。目前，真空蒸餾技術已成功應用于粗錫、粗硒、粗鎘、粗鉛、粗銻、粗鋅、粗鉍等粗金屬的精煉提純以及鉛銻、鉛銅、錫銻、鉛錫銻等復雜合金的分離。

通過控制電位氧化和真空蒸餾工藝，提出了粗硒中雜質Pb的去除路線。研究了鉛的去除機理和凈化過程中硒的行為。結果表明，粗硒中的PbSe和PbTe被氧化為PbSeO

和Pb

，有效地抑制了后續真空蒸餾過程中Pb元素的揮發，最終得到99.988%的硒。

利用氣液平衡圖定量預測了雜質元素的去除效果，采用低溫后高溫真空精餾法和高溫后低溫法調整除雜順序，最終Cu、Sn、Ag、Zn、Sb和Bi的去除率分別為99.73%、99.72%、96.23%、90.78%、74.80%和8.82%，Pb的純度達到99.03%。

首先，對Pb

FeSb

S

在真空條件下的分解行為進行了全面的研究。結果表明，它在823 K的真空條件下分解為Sb

S

、PbS和FeS，然后，Sb

S

和PbS在不同溫度下揮發。基于上述結果，我們研究了真空蒸餾溫度和時間對Sb

S

和PbS回收的影響，以及溫度對它們的純度的影響。結果表明，分離Sb

S

和PbS的最佳溫度分別為923K和1173K。在最佳條件下，可以回收純度為99.17%的98%的Sb

S

和純度為98.7%的99.5%的PbS。

在熱力學考慮的基礎上，設計了一個水平分凝式真空（HFCV）爐，通過真空蒸餾提純初級鎂錠。在揮發過程中，大部分雜質留在殘渣中，少數雜質與鎂一起揮發，在冷凝過程中可以在不同溫度區域冷凝。最后，在高溫冷凝區收集了純度超過99.999%（5N）的鎂，在低溫區一步收集了純度超過4N的鎂。此外，在實驗過程中，鐵和鋅的含量得到有效控制。引進了一種新的水平分餾真空爐（HFCV），它對提純鎂有很好的效果。4N和5N的高純鎂在很短的時間內一步到位，同時制備出來。以鐵為代表的有害雜質和以鋅為代表的難溶雜質都被有效地去除。這項研究為真空下揮發性金屬的提純提供了參考。

從理論上分析了錫（Sn）和銻（Sb）的飽和蒸氣壓、分離系數和錫銻合金的氣液相平衡，證明了用真空蒸餾法分離錫和銻是可能的。通過單因素實驗研究了真空蒸餾的工藝參數，包括蒸餾溫度、蒸餾時間和合金質量（原料厚度）對錫的直接收率和液相中錫的含量的影響。初步結果顯示，在蒸餾溫度為1473K、蒸餾時間為45分鐘、Sn-Sb合金質量為125g（厚度為8mm）的優化蒸餾條件下，Sn的直接收率和含量分別為98.77wt.%和96.01%。

隨著我國經濟的迅速發展，以及城鎮化建設、全民小康社會等國家重大戰略的實施，對金屬的強勁需求將會持續相當長一段時間，有機構預測，到2035年我國部分金屬產量將達到峰值，隨后進入平緩下降期。根據西方發達國家發展歷程來說，二次資源循環再生比例越來越高是不可逆的趨勢，特別是我國要想突破資源、能源和環境三者之間的協調發展，循環利用將是最重要的途徑。真空分離技術是在低于大氣壓的密閉環境下，通過真空手段實現貴鉛、貴鉍、硒渣、銀鋅殼和銅浮渣等二次資源的分離回收，該技術能夠顯著改善冶金熱力學和動力學條件，達到富集和回收金屬的目的。

通過計算鉛銅的飽和蒸氣壓、分離系數及氣液相平衡圖等熱力學數據從理論上分析真空蒸餾分離Pb-Cu合金的可行性,計算結果表明：利用Pb與Cu飽和蒸氣的差別采用真空蒸餾可以有效實現鉛銅合金的分離。結合計算結果對含Cu5%20%（質量比）的合金進行了實驗研究,考察了蒸餾溫度,蒸餾時間,熔體深度對合金分離效果的影響。實驗結果表明：在蒸餾溫度1373K,蒸餾時間30min,料層厚度6mm的條件下，含銅量為50%的鉛銅合金經一次真空蒸餾后,得到Pb含量為99.9%的鉛，銅含量為99.99%的銅，能夠同時獲得純度較高的金屬Pb與Cu。

氧化鋁和氧化鈦等金屬氧化物以及Mg、Ca、Sr、Li、Na、K及稀土、鈾等元素的化合物不宜在大氣中用碳作還原劑進行還原獲得金屬。以上金屬及合金材料宜用金屬還原劑（如Al、Mg、Na、Si等）在真空中進行制備。由于反應產物金屬和化合物部分呈氣態，真空可促使反應進行，使反應溫度降低，使金屬材料的制備更易于實現。

真空分離提純的復雜合金主要優點為：能耗少、流程短、金屬回收率較高、基本無三廢產生（廢水、廢氣、廢渣）、無污染、投資小等。

1.2 復雜化合物的真空分解

真空條件下可改變化合物的分解熱力學及動力學條件，進而實現了復雜化合物的真空分解。利用基于密度泛函框架下的第一性原理平面波贗勢法，對氮化鋁真空熱分解反應在1960～2360K，60Pa的條件下分別進行了5ps動力學模擬，并對模擬得到的Al N(1010)的結構、分波態密度和差分電荷密度進行計算和分析。模擬結果表明，部分Al-N鍵發生斷裂，表面第一、二層間的Al-N鍵先發生斷裂，然后是表層中的Al-N鍵斷裂，有單質Al和Al-Al鍵的生成。

針對粗錫火法精煉工藝中砷、銻無法有效開路的問題，采用"真空揮發-分級冷凝"技術，對粗錫進行真空蒸餾精煉工業試驗，控制爐內殘壓1030Pa，蒸餾溫度1200℃～1400℃，日處理量1820t，可得到含錫99.575%的產品粗錫，超過70%的砷銻可以蒸餾脫除，得到金屬砷和錫鉛銻合金，從而減少精煉渣的產生，大大降低環境與安全風險。

在研究脆硫鉛銻礦在真空條件下的熱解行為，采用實驗研究的方法，對各個條件下脆硫鉛銻礦真空爐熱解產物的物相結構和主要金屬元素含量進行了分析，研究結果表明，脆硫鉛銻礦(FePb

Sb

S

)在真空爐內較低溫度下會發生分解，當溫度達到500℃時已經完全分解。分解產物PbS、Sb

S

、FeS在實驗條件下較穩定并不會發生分解，他們的優先揮發次序依次為 ：Sb

S

、PbS、FeS。

基于鉛基合金相圖和合金蒸氣密度比等真空技術理論，首次將真空技術應用于Ag：Pb：Cu=3.38%：94.42%：0.049%的貴鉛分離，得到含銀高于95%的粗銀，達到了初步分銀的目的。相比灰吹法，其得到的粗鉛再次精煉而大大提高了鉛的回收率。

在1023-1123K的溫度范圍內，研究了TiO

和CaTiO

與鈣的混合物的還原過程，實驗表明鈣顆粒上有一層薄薄的CaCl

薄膜以及使用鈦酸鈣作為前驅體可以提高還原率；使用CaTiO

前驅體和CaCl

活化的鈣，通過在1073K溫度下6小時的還原，獲得含0.5wt%氧氣的鈦粉，其比表面積為1.2m

/g。

化合物分解過程在真空中進行，無廢水廢氣產生。此過程流程大為簡化，化合物分解率提高，金屬回收率增大，生產成本下降。

1.3 化合物的真空還原

利用真空分級冷凝法分離砷鉛合金，冷凝物砷和鉛的純度分別超過99.98%和99.96%。此外，當壓力為5Pa～20Pa時，鉛濃縮物的冷凝范圍在480℃～700℃之間，砷濃縮物的冷凝范圍在200℃～310℃之間。

在教學活動中，如果學生充滿了對教學內容的興趣，不僅可以提高小學生參與教學活動的積極性，而且還可以強化綜合實踐活動課的教學效果。但目前，在很多活動課堂教學中，就忽視了學生興趣在教學中的作用，缺乏對學生興趣偏向的考慮，既不利于提高學生參與數學教學活動的積極性，又阻礙了學生主觀能動性的發揮，影響了教學的效果。但很多教師在具體的教學環節中，并未意識到這一問題，嚴重阻礙了實踐教學工作的開展。

第二，在編制房屋拆遷肺預算方面，測繪系統的應用，其有利于相關部門全面掌握情況，進而做到科學合理的復核。

在真空碳熱還原階段，砷酸鹽中的砷被還原并揮發，部分砷被還原后與其他金屬形成金屬間化合物，抑制了砷的進一步去除，使還原階段的砷去除率達到70%。還原渣中的砷通過后續的硫磺焙燒被去除，砷含量低于1%的焙燒渣被回收利用。整體的砷去除率提高了95%，樣品中的主要金屬如鉛、鉍、銅和錫都沉積在爐渣中。灰塵中的大部分砷酸鹽和金屬砷化物，如Cu

As和FeAs，最終被轉化為揮發性砷和三氧化二砷。

實驗在1100℃下進行，Na

TiF

與Al的比例為3:7。在對還原產物進行真空球磨后，可以獲得氧含量為0.32%的類球形TiAl合金粉末。熱分析結果表明，鋁熱還原反應是一個放熱過程。此外，通過熱分析技術計算出還原過程的動力學參數和放熱反應速率的方程式。根據XRD、SEM和EDS分析，討論了產品的還原機制和演變過程。實驗證據表明，TiAl

和TiF

可以作為還原過程中的中間產物產生。TiAl可以通過TiAl

和TiF

之間的進一步還原反應產生。

以GaAs廢料為原料，對其進行真空熱分解實驗研究，主要考察蒸餾溫度和恒溫時間對Ga和As分離效果的影響。實驗結果表明：當系統壓力為3～8Pa、溫度為1273K和恒溫時間為3h時，殘留物鎵的品質較好，純度高于99.99%，砷主要以單質形態存在，危害小。

通過對酸溶性鈦渣進行鋁熱還原，然后進行電磁懸浮精煉，制備了一種Ti-Al基合金。從XRD和顯微結構分析可以看出，精煉后的合金主要由TiAl兩相組成，Mn和Fe溶入Al晶格，Ti

Si

，TiAl和其他金屬化合物。隨著真空度或精煉時間的增加，合金的相由富含Al的化合物變為富含Ti的相，這是由于Al的蒸發造成的。Al蒸發的動力學表明，Al蒸發的速度決定步驟是由液態金屬相中的質量傳遞控制的。氧氣的去除率隨著真空度和精煉時間的增加而呈現出上升的趨勢。在1858K，400Pa的條件下精煉25分鐘后，氧的去除率超過40%，合金中氧的最終百分比為0.59wt%。

1.4 二次資源的回收

在一級真空蒸餾生產試驗中，發現采用真空蒸餾分離提取鉛銻合金中的銀是可行的，得到的中間產品銀合金銀品位高，產出的產品粗鉛含銀控制在合格范圍內。

一是制定健康河湖創建行動方案。開展健康河湖標準和評價指標體系、評價方法等方面的研究，提出河湖健康的評價指標、評價標準、評價方法和評價體系。在此基礎上按照“試點推進—集中治理—核查驗收—鞏固提升”的步驟思路制定健康河湖創建行動方案。

提高高速公路工程建設質量具有重要意義，對此公路建設管理工作必須在創新驅動下積極開展創新活動，從管理思路、管理方法、技術標準等多個環節開展創新活動，積極引入新技術、新方法，從管理制度開始調整，重視科技創新工作，多種方法共同使用，以提高高速公路建設管理水平。

首先計算473～973K溫度范圍內粗硒中各組元的飽和蒸氣壓以及714K溫度下不同硒基二元合金的分離系數，從熱力學上分析了真空蒸餾提純硒及富集金銀的可行性；然后進行了公斤級、半工業化的實驗研究。理論計算結果表明：在相同溫度下Se的飽和蒸氣壓遠大于其他雜質組元，714K溫度下Se與Pb、Cu、Au、Au的分離系數為8.71×10

～1.07×10

，Se與Te的分離系數僅為47.76，通過真空蒸餾可以實現粗硒提純、金銀富集的目的，但對硒碲的分離有一定的困難。公斤級實驗結果表明：控制系統壓強為50Pa，蒸餾溫度為693K，蒸餾時間為90min，可將91%左右的粗硒提純至98.91%，金、銀由112g/t、1560g/t在渣中富集至2365g/t、32786g/t，分別富集了21.12倍、21.02倍。半工業化實驗結果表明：進料量為100kg，系統壓強為50Pa，蒸餾溫度為693K，蒸餾時間為160min，單爐產硒量達90kg，日產精硒量350kg以上，生產單噸精硒的綜合電耗為587kW·h，Se的直收率為96.78%，Au、Ag的直收率分別為99.72%、99.56%。

式中，r0為少模光纖的纖芯半徑，n1為纖芯折射率，n2為包層折射率，相對折射率差Δ=(n1-n2)/n1.

貴鉛經真空蒸餾分離，貴鉛中99%鉛、鉍進入揮發物，約85%的銻進入揮發物，銀、銅99%進入殘留物；可大幅縮短傳統工藝吹煉時間，在縮短工藝流程，節能減排，提高金屬回收率方面效果明顯。

格式特征是指電子郵件中除開標題與正文的部分，格式特征由稱呼語、敬語、署名和書寫日期等組成。在研究中將格式特征劃分為內模式與外模式兩種特征，其中內模式指的是電子郵件中的稱呼語、作者署名以及書寫日期等除開正文之外的部分。而外模式指的是電子郵件中各段落出現的換行數，以及正文中出現的空格數。基于上述特點將格式特征劃分為表2所示的5種。

在1523K、20～150Pa、加熱5h條件下，對某銅廠的銅浮渣開展了500kg半工業化真空蒸餾擴大試驗，殘渣中回收銀96.92%、銅97.33%和銻88.53%，揮發物中富集了99.30%的鉛和97.72%的硫，確認成功分離銅、銀、鉛；該方法功耗小于1500kW·h/t，滿足了連續、高效、綠色的冶金生產要求，適用于大規模生產。

對國內某銅廠產生的含硒55%～75%、金300 g/t、銀0.3%的含水硒渣，展開了700℃～900℃下的真空氣化分離實驗，發現升溫至730℃后，部分硒與鉛反應生成難揮發的PbSe和PbSeO

，導致殘留相中硒的質量分數增加，故在開展工業化生產時應控制溫度范圍；隨后探究出溫度750℃時可得到含硒為96.46%的粗硒，粗硒可通過二次蒸餾進一步提純，金銀富集于殘渣中。

隨著水資源商品化思想的不斷推廣，許多法律和政策文件已接受水是商品的觀念，最著名的當屬都柏林水與可持續發展聲明，它的指導原則之一便是水具有經濟價值，應該承認它是經濟產品。過去沒有承認水的經濟價值導致出現水資源浪費，將水視為經濟商品是實現它高效、公平使用的重要途徑，有助于鼓勵人們保護水資源。依據水資源商品化的邏輯，水是可以進行市場定價的商品，定價后的水資源可以避免浪費。既然水是一種商品，那么創設水權市場來分配水資源無疑是最佳選擇。

二次資源循環利用是實現可持續發展的必由之路，真空技術是一種清潔高效綠色的資源回收利用方法，將是未來二次資源循環利用的核心方法。

上市公司的會計信息披露要處于外部監督機構的監督之下，并擁有《公司法》、《證券法》等相關律法的規范，因此如果會計信息披露的過程是規范、及時且合理的，那么會計信息結果也是具有可參考性和可利用性的。會計信息能夠真實地反映公司的實際運行狀況，有助于所有者能夠依據現實情況調整資金投入、制定和頒布完善政策。避免因為管理層對企業信息的不正當控制、以權謀私、權錢交易等行為而造成利益的損害。

2 結語

未來真空冶金的發展，應作為常規冶金的重要組成及補充，不斷推進大型化和工業化應用，并在高純金屬冶煉、高純合金生產、金屬熱應用等方面進一步探索研究、推廣、應用，真正體現真空冶煉技術的巨大發展前景。

[1]林烽先.真空冶金技術在銅錫分離過程的應用[J].中國資源綜合利用,2021,39(05):38-40.

[2]張勇.探索有色金屬真空冶金技術的開發[J].冶金與材料,2019,39(03):54-56.