有色金属真空冶金技术的开发与应用研究

王海龙

（河北安华质检技术服务有限公司，河北 石家庄 050051）

社会上的资源以及能源利用率的有效提升一直作为环境保护工作中的重要问题，而有色金属涉及的冶炼产业是我国工业长久发展的重点内容，但是以往的有色金属冶金技术运用的效果并没有十分理想，包括冶金的时间过长或者有色金属资源的消耗量过高等，且在冶金过程中会出现一些污染物质，十分容易影响自然生态环境[1]。在这种情况下，国家越来越关注有色金属冶金工作的开展，真空冶金技术为一项新型的手段，将其作用在有色金属的开发上可以提高加快有色金属的冶金进程，以下为笔者针对有色金属真空冶金技术的开发以及应用给予的相关分析与建议[2]。

1 有色金属真空冶金技术的基本特征

以往的有色金属冶金技术较为滞后，冶金时间较长，浪费较多的资源，导致在冶金期间生成污染物，破坏自然生态环境。同时以往的冶金技术在操作环节中存在资源利用率低下的问题，严重影响了新型冶金技术的开发和利用的效果，因此有色金属的冶金技术运用十分必要，针对有色金属真空冶金技术的基本特征，具体如下：其一，金属在反应阶段受到气体的影响力小。由于在真空的环境中存在气体相对稀薄的现象，因此在真空状态下金属冶金的环节基本上不会受到气体的影响。其二，真空体系能够实现内部与外部物质的相对流动。真空体系中存有的密度水平较高，和大气两者之间具备鲜明的分隔特点。针对真空体系，其只是借助管道或者泵等载体把多余的气体运输到大气中，而大气不能在管道或者泵等载体的作用下流入真空系统中，因此真空状态下可以金属冶金技术的使用可以对内部与外部物质的相对流动加以控制。其三，生产期间污染程度较小。金属类型的材料在操作期间需要具备环境温度足够高的条件，这时的温度真空中材料设置的软化温度相比较要高一些，所以金属类型的材料在加入的过程需要在炉内进行，换言之真空状态下不会出现燃料燃烧影响自然环境的问题。

2 有色金属真空冶金技术的开发技术

（1）真空还原技术。在真空状态下，依据还原剂物质，包括铝或者碳，把金属氧化物和金属化合物加以还原，之后置换出金属。同时处在真空的状态中，可以降低金属自身的温度，便于实现在常压状态下进行金属真空冶金工程。比如借助五氧化二铌碳还原操作，在常压状态下，物质碳不具备还原铌的特征，经常会生成碳化铌，且在还原的过程中产生的温度大约是两千九百卡。此外，其他类型的金属物质和五氧化二铌的还原特征大致相同，包括钛、钨等，也就是说在真空状态下，可以利用碳或者碳化物还原碱金属。

（2）真空脱气技术。所谓的真空脱气也就是在真空状态下把有害类型的气体在合金或者液态金属中脱去的一种方式，包括氮以及氢。这一类的有色金属在脱气之后，将其进行熔铸操作不会由于自身存有气体破坏金属的内在结构。真空脱气工艺逐渐可以被应用在有色金属的真空冶金进程中，也是规模最大的冶金技术。

（3）真空蒸馏技术。针对真空蒸馏以及精炼作为以真空蒸发工艺为主的去除有色金属内部杂质的一种手段，作为提取金属内部纯材料的新型技术。这项技术包含化学迁移反应以及真空蒸馏分离两种方法，其中化学迁移反应，也就是依据气体物质和金属这两者的化学反应变化，产生化合物，之后把化合物转移到其他的位置，促使化合物自身出现逆反应，进而获取纯金属以及气体产物；而真空蒸馏分离的方式也就是在真空状态下，借助不同类型金属之间存在的蒸汽压差异，以挥发和冷凝为主分离金属，之后进行提纯处理。此外，在工业的范围内，使用最频繁的方式为借助感应炉或者电阻炉完成有色金属的蒸馏工作。

（4）真空烧结技术。所谓的真空烧结技术，也就是处于真空状态，真空度在10帕～0.001帕之间，把合金或者金属化合物以及金属粉末放在地温环境中加以烧结，一方面不会出现金属和气体之间的反应现象，另一方面也不会出现金属吸附气体的现象。与此同时，合理的降低真空烧结温度，比如把烧结温度减小到一百到一百五十摄氏度之间，将此时的温度和常温环境加以对比，具备节能与环保的优势，另外可以在一定程度上增加真空烧结设施有效使用的期限，便于金属产品生产质量的提升。

3 有色金属真空冶金技术的应用策略

（1）冷坩埚针真空感应熔炼炉。针对冷坩埚针真空感应熔炼炉，其重点是通过真空熔炼炉以及电磁感应加入电源、真空惰性气体体系以及电控体系加以组成。电源可以是中频类型的电源也可以是高频类型的电源，且电源频率按照炉料的具体重量加以调整，电源频率和炉料的重量之间呈现反比的规律。这种类型的熔炼炉往往由具备较高导热性能的紫铜金属材料形成，坩埚壁顺着坩埚轴瓣中的耐绝缘材料加以填充，而填充环境并不是必要的，也可以适当的对熔炼炉进行改善。此外，冷坩埚熔炼炉自身的温度便于控制，一般情况下不会出现熔体过热的现象，现在主要将这项技术应用在金属之间的化合物熔炼中。

（2）新型电子束熔炼。在电子束出现非间断的情况下，可以借助精炼、凝固分离或者溶化的手段对其加以熔炼。电子束熔炼方式不仅可以避免熔铸的金属中存有非熔物质，还可以提供更加充裕的熔化反应时间，全面清除金属中含有的残存物质。然而在熔炼期间涉及的问题需要在炉料中填充铬元素，促使熔炼中存有的氧含量和氮含量降低，而非金属类型的杂物可以利用水冷分液器清除机械，也可以借助电子束产生的热量分解非金属类型的杂物，保证制取材料的相对纯净。此外，电子束渣膜熔炼作为金属液面在冷床中产生的渣膜，且渣膜尚未覆盖的区域可以借助金属液完成脱气环节，这时渣膜覆盖的区域可以减小由于挥发出现的损失，实现杂质清除的操作流程。

4 结语

综上所述，有色金属真空冶金技术的运用具备一定的现实意义和价值，新时期下国家要重视真空状态下的冶金技术操作效率，充分发挥真空冶金技术的存在效用，科学的去除金属材料中含有的杂质，保证制取材料的足够纯净，提高制取材料具备的使用性能和物理性能，融合真空冶金技术以及国家整体经济结构的完善，推动工业行业的前进和发展。