有色金属冶炼主要工艺设备及用途研究

孙 浩

（池州学院，安徽 池州 247100）

我国有色金属制备方法以冶炼方式为主，分成火法冶炼、湿法冶金、电化冶金。而有色金属冶炼可分成三种情况，其一，以硫化矿物原料为基础，进行选硫熔炼，可用于铜和镍这些金属的冶炼；其二，基础同样是硫化矿物原料，需先做焙烧操作，而后做炭热还原，可用于锌、铅这些金属的冶炼；其三，焙烧完成的硫化矿或者焙烧就的氧化矿，以对应的溶液浸出，接着采用电积法提炼出金属，可用于锌、锅、镍、钻、铝等金属的冶炼。不同种类有色金属，冶炼方式不同，具体冶炼的设备并不相同，有一定差异性[1]。

1 有色金属冶炼主要工艺

（1）沉淀池工艺。沉淀池工艺属于传统类型的金属冶炼中的常用工艺，重要制备流程：在末端处的冶炼炉渣被冲刷，可水萃到渣水的混合物这种物质结构，其会通过管槽进到沉淀池，经过一段时间的沉淀，可实现液体和固体的分离。冲渣水一般以循环应用方式为主，其对于金属冶炼的影响不是很明显，只是需要在最后的金属品质把控环节进行严格的控制。沉淀池工艺是最早期水渣处理工艺与技术，有着非常广泛地应用领域，各个环节所使用的技艺已经比较完善和成熟[2]。并且，在实际金属制备中，所需要的设备也不是很多，所以系统性故障以及问题的出现几率比较少，可以比较有效地进行控制。但是也有一些缺点，那就是施工和操作的占地面积较大，耗费的成本费用比较高，施工的环境也不是非常好，这就成为此工艺的应用局限。

（2）INBA工艺。此工艺运行原理为，在熔炼炉中经过高温熔炼，得到渣滓，其会经过管槽流入下一环节，渣滓呈现粒化状，受到高压水枪作用，高温萃取到颗粒化小物体。渣水的混合物进入到粒化塔，有利作用在混合物上，对其进行破碎与冷却，可以使得混合物均匀分布。除去了上部分的水分，可做叶片的刮带，进行过滤以及脱水。混合物过滤之后，进入水槽中，通过旋转以及静置方式进行水物分离，这期间可运用搅拌方式防止沉积问题出现[3]。

（3）明特工艺。冶炼系统中，螺旋输送机以及过滤器是进行脱水的主要机械与设备。明特工艺流程是，炉渣经管槽被输送到粒化加工工艺，混合物质被冲刷，也就进行了渣水萃取以及粒化，然后经过管槽，进入到脱水装置进行流动。

（4）DCS控制工艺。此工艺最终目的是保证冶炼的精准控制，以高水准工艺进行温度监控。确保炉膛之内温度控制在合适范围内，从而使得有色金属冶炼的正常，系统有效运转。

2 有色金属冶炼主要工艺设备及用途

（1）反射炉。在有色金属冶炼中，金属保温、金属冶炼、熔渣处理等环节，都会应用到反射炉，并且主要冶炼的金属是铜。具体分析铜熔炼的工艺设备，必须要应用铸造材料为非常高耐火性的材料，所以反射炉的耐火性非常好。在炉膛之内，主要从两个方面进行传热，其一则是火焰反射的传热，其二则是炉顶和炉壁，还有热气辐射，可以实现传热。在日常冶炼实践中，反射炉在处理混合细料上，有着非常大优势，并且适用性也非常明显。此设备优势为可实现批量化的生产，并且成本不是很高。但是，此设备也有一定弊端，使用此设备进行有色金属冶炼，所消耗的能源比较多。相关研究的深度进行后，技术人员对此设备做了改造，使得其实用性能增强。改造后反射炉可运用富氧鼓风或者氧气喷射装置，把精矿喷到炉内，这就大大提升了反射炉的生产能力，也能提升二氧化硫浓度，避免大气污染。

（2）中频炉。此设备也被称做中频电炉，组成部分包括感应线圈、电源、耐火材料。中频炉中含有金属电荷，其可作为变压器中次级绕组。在此基础上，如果感应线圈与交流电进行连接之后，感应线圈中形成交变磁场，此时存在的磁通量使得坩埚里面金属电荷出现降低，以此为基础，出现感应电动势，电荷自身构成闭环，刺激绕组有单个匝，也处于闭合状态。

（3）卧式转炉。卧式转炉与其他冶炼设备不同，并不用加入一些染料，因为其冶炼的时候，铜水里面有一些硫元素和铁元素，就会引发氧化反应，释放很多热量，铜锍被熔化之后，可以大大提升铜品位，一般高出粗铜生产的98%。从冶炼实际去看，一般大型的卧式转炉壳体的直径约为4m，长度一般是9m，并且壳体钢板宽度一般为4cm到5cm之间。其中，钢板壳体内部，还有很多菱镁铬砖、镁铬砖、铬镁砖。炉体中间部位设置炉口，发挥的功能是卸铜、结渣、排空、送料等。卧式转炉内壁上布置石英枪，经过该枪可朝着炉中喷射定量石英溶剂。

卧式转炉之上，还需要配置排风的装置，如此一来就能把压缩空气，带入到炉体之内。转炉上装置高温溶体，所以必须保证传动设备有非常高的可靠性和灵活性，才能保证转炉到何种位置，都能保持非常稳定的状态。为有效地满足此种要求，转炉传动中需要设置电磁抱闸装置以及涡轮涡杆装置，才能防止转炉受到惯性作用出现自转。每一台转炉均设置两台电动机，一台是交流形式，另一台则是直流形式，保持这两个电动机正常运行，就能保证转炉正常稳定运行。其中，交流电动机是电源正常情况下工作的电机，直流电机则是有故障时的备用电机。两台电机均需要与变速箱主轴连接，如果交流电动机不能正常地运转，此时直流电动机就会启动，风口离开液面，避免灌死风口。

（4）高炉转炉。此工艺设备具体组成包括鼓风机、支架、炉顶、炉体、溶体排放装置、炉膛、炉底等。炉底结构为钢筋混凝土，有竖立钢支撑炉膛，或者用千斤顶支撑着炉膛。炉缸底部的分布层次为铸铁板或者铸钢、石棉板、镁砖和黏土砖、炉水套壁，此炉体以多个水套构成。其中每个水套在尺寸大小上有规定，一般为宽度是0.8m到1.2m，高度为1.6m到5.0m，这些水套同锅炉板一起焊接到特殊支架之上，其上面也设置水管和风道。此高炉用来冶炼钴、镍、铜等金属，还能进行锌、铅的还原熔炼，还可做杂铜与铅的熔炼。

高炉炉料以块状为主，使用的燃料为焦炭，经过下风口处进入空气，风口内部焦炭才会燃烧，构成高温熔炼区域，使得其中的原料出现剧烈反应，实现连续的熔化。在熔炼过程中，炉膛之内溶体澄清，金属与炉渣区分出来。熔渣熔炼之后，其熔体会经过床流到前床，澄清并分离冰铜与渣。而后热烟气则能借助炉料上升炉顶，炉料预热，进行部分熔炼化学反应。

3 结语

综上所述，有色金属冶炼需要针对不同矿物质选择不同冶炼工艺设备，当前常见的冶炼工艺设备包括高炉转炉、卧式转炉、中频炉以及反射炉，必须合理和准确地应用。