化工技术在冶金工艺中的应用研究

杨 亮

（安徽祥源科技股份有限公司，安徽 蚌埠 233000）

随着社会的不断发展，化工技术得到了广泛的应用，因为化工技术的不断进步不仅有力推动了化工行业的飞速发展，也为其他行业提供了有效的解决手段，如化工技术在冶金行业中的嫁接应用，可最大程度地减少冶金工艺中的能源消耗，更能够降解甚至消除工艺过程中产生的废弃物，保护了环境，是冶金工艺中必不可少的一部分。

1 化工技术的概况

1.1 化工技术的概念

所谓的化工技术，一般指的是合理地应用一些化学的原理以及工程的技术，从而减少或者彻底消除化工生产中的大量容易污染环境的物质，例如化学催化剂、化学溶剂以及有害原材料等。不仅如此，还能够利用特殊的化学技术手段，最大程度地充分将原料转化成有用的产品，而不会产生大量废弃物，最大可能地实现化工生产与环境保护的和谐统一。所以，现如今，很多的企业在进行发展冶金工艺时，会应用化工技术的生产模式来代替以前的传统粗放型工艺模式，不仅可以提高冶金的效率，还能够实现各种原材料的循环利用，从而达到绿色环保的目标[1]。

从比较广义的角度来说，所谓的化工技术，主要就是利用一些化学的原理以及工程的技术，满足各种生产加工的活动需求。而从冶金工艺的角度来说，所谓的化工技术，也是利用了化学原理和工程技术提高冶金生产加工的质量以及效率，同时将生产过程中所产生的一些有毒、有害、对环境不友好的物质进行转化、分解甚至消除。在现阶段应用的化工技术中，终极的目标很明确，就是最大限度地将原材料全部有效地转化成具有经济价值和使用价值的产品，不仅要提高对原料和能源的利用率，还要降低废物以及污染物等的排放。

1.2 化工技术在各个行业应用的重要作用

进入21世纪以来，随着我国社会经济的快速发展，工业化进程的脚步也在不断地加快，但是，在进行工业生产的过程中，不可避免地会产生很多的污染物，这些工业生产产生的污染物在不断增多，所造成的环境污染也日益严重。尤其是一些重金属含量超标的废水或者废渣，未经过处理就直接被排放入河流里，造成了水体的严重污染，不仅使得污水治理变得极其困难，还给人们的生活和健康带来极大的影响，严重的会让人们患上一些难以治愈的疾病[2]。除此之外，在进行环境污染的治理过程中，企业和相关部门还会付出很高的治理费用，而且很多情况下，治理的效果却并不明显。因此，为了能够让环境重新变得美好，化工技术的应用就显得尤为重要，这也在很大程度上推动了我国化工技术的发展与应用。

1.3 我国化工技术的发展现状

随着化工应用技术的研究深入和不断发展，我国在很多的领域中都引入了化工技术，并且让化工技术在其中得到了很好的应用。尤其是印刷、制药、石化等制造行业，对于化工技术的应用更是广泛，除此之外，国家对于化工技术的应用也投入了很多的关注，甚至组建了专业的科研团队在化工技术这方面进行技术的研发、改进以及应用，这也使得我国的化工技术在近几年得到了质的飞跃，化工技术在不断地创新与突破，不仅提高了技术的应用效果，更是给人们的生产生活带来了很大的改变。

2 化工技术在冶金工艺中的应用价值

目前，我国冶金行业采用的工艺一般都是传统粗放式的，主要集中体现在原材料质量不一和加工方式落后两个方面。其中，原材料质量不一，也就是说进行冶金需要用到的很多原材料的质量都是参差不齐的，比如一些原始的矿物材料以及加工材料等，不能够保证这些材料的质量都是符合工艺标准的[3]。尤其是有很多品质比较低的原材料，在经过加工后，留下来有用的物质质量低下，并且数量也会很少，这样不仅浪费了大量的生产成本，还得不到满意的产品。而加工方式落后，主要是因为进行冶金的方式是传统的，模式比较单一，大部分都只是利用高温，对金属矿物材料进行高温冶炼，从而达到将金属物质进行分离的目的，烧制后再进行凝结加工处理。这样的加工方式对于能源的消耗特别高，而且在加工的过程中会不可避免地产生各类具有污染特性的物资。然而，现阶段应用在冶金工艺中的化工技术，能够解决传统冶金工艺中存在的很多问题，有着更加符合现代化冶金的需求。

2.1 提高材料的利用率

在冶金工艺中应用化工技术，能够按照不同的金属矿物材料的属性特点，根据材料组成成分的性质，同时利用一些技术手段，区分不同元素间的化学关系，进而采用合理的方式方法，将有用的化学元素单独提取出来，方便更好地加工成相应的产品。换句话说，利用化工技术，能够将矿物材料的价值充分地挖掘出来，提高材料的利用率[4]。

2.2 降低能耗

现如今对于化工技术的应用已经相对广泛了，化工技术的应用，不仅改变了单一的、传统的冶金工业技术，还能够根据不同的矿物材料特点、生产加工的一些需求，从而采用更加适合的冶金方法。这样的方式，可以在很大程度上降低对于能源的消耗、降低生产加工过程中的成本、有效地保护环境，对于实现可持续发展有着很重要的意义。

2.3 减少对于环境的污染

将化工技术应用到冶金行业当中，首先也是最重要的一点，就是能够按照矿物材料的成分特点，更好地选择冶金方法，减少污染物的产生。其次，还可以应用相关的化学原理，对于在加工时所产生的一些有害、有毒、有污染的物质进行分解及处理。显而易见，化工技术的应用，能够最大限度地减少冶金过程中废弃物质的生产和排放，很契合现代社会环境保护以及绿色可持续性发展的理念[5]。

3 化工技术在冶金工艺中的应用研究

在进行冶金工艺的过程中，为了能够更好地解决传统冶金工业的弊端，融入化工技术势在必行，将冶金和化工两种技术结合起来，不仅能够提高冶金工艺的效果，还能够不给环境造成很大的负担。

3.1 氧化冶金工艺

（1） JFEEWEL技术。所谓的JFEEWEL技术，是由日本JFE公司进行研制和开发的技术，通过对焊接过程中的影响区γ晶体粒子的生长进行抑制，进而对该晶体粒子中的铁素体的生长产生促进作用，然后方便设计出碳当量相对低的合金，这样能够将焊接区的韧性容易降低的问题解决掉。其原理如下：

首先，使用一种叫做SuperOLAC的技术来降低碳当量，并且可以对碳当量的下限范围有一个合理的控制，这样能够有效提高钢材料的强度。其次，进行Ti和N的添加时，需要严格控制它们的量，将钛氮比尽可能地控制在合理范围内，同时把TiN的固熔温度增加到1450℃，这样能够更好地保持HAZ区奥氏体晶粒的增长情况。然后，为了能够将HAZ组织进行细化，就必须采用一定的方法将钢材料中的B、N与O、Ca的含量进行有效控制，如使用BN与S的夹杂物对焊接过程中晶体内部铁素体的形核进行诱导等。

（2）新日铁HTUFF技术。所谓的HTUFF技术，是指一些比较细小的粒子来得到相应的微细组织以及很高的HAZ韧性的技术，这是属于新日铁的第二代的氧化物冶金技术。应用的对象主要是如钢结管道和船舶等压强为490MPa～590MPa的结构中的焊接工艺。而对于HTUFF钢来说，当焊接的温度稳定在1400℃作用时，就能够利用一些粒径在10nm～100nm之间并且呈弥散分布的含有钙镁氧化物或者是硫化物等的夹杂物，来促进HAZ区奥氏体晶粒的生长，同时，可以利用那些夹杂物对于IGF的形核产生的作用，实现了HAZ组织的细化，进而达到了提升钢材料韧性的目标[6]。

（3）TMCP 与氧化物冶金工艺相结合。所谓的TMCP，也被成为热机械控制工艺，其主要是通过对热轧过程中产生的压量以及稳定进行控制，并且在这样的基础上进行冷却。而将TMCP和氧化物冶金这两种工艺进行结合，最早的提出者就是新日铁。要想实现两种工艺的结合，首先就需要进行热量以及加工变形量的调节和控制，并且对于冶金工艺过程中的析出、结晶和相变也需要进行控制，其次就是通过对氮化物以及硫化物的含量进行调节，实现对相变的控制。然而，因为不同的产品有着不同的规格，因此应用TMCP 工艺时所产生的效果也会存在不同，甚至有比较大的差异，这样的工艺技术相对而言更加适合应用在细、薄钢材的产品加工过程中，应用在对超厚钢板进行加工的工艺中时，并不能有效提高钢材料的强度以及韧性，不会有很理想的工艺效果。

3.2 湿法炼铜在铜冶炼企业中的应用

在对铜材料进行冶炼的过程中，湿法炼铜的方法已经深入人心，成为其中不可分割的一部分了。就目前而言，世界范围内大多数企业都是采用的化工技术来实现铜产量的提高，而相对先进的技术能够最大限度地提高冶金产品的质量。但是，一般情况下，进行铜冶炼时，必定会存在铜含量减少的情况，为了解决这个问题，可以采用化工技术中比较常见的纳滤（NF）膜技术对电解液进行处理，将里面的铜提取出来。利用纳滤（NF）膜技术来对电解液中的铜进行处理，加如每分钟能够处理245L含铜的电解液，相应的就会流失大约250.3Kg的铁，相对而言，铜的含量比较低一点，这样可以看出对于铜的回收率还是比较高的。

电解液中的铜元素，通过纳滤（NF）膜后留在电解液里面的含量还是相对多一些，然而，受到电解液中锰元素的影响，就没办法准确地提炼出铜元素，在这样的情况下，就需要合理地控制水量来实现铜元素的浓缩。因为水量的蒸发，容易导致萃取的液态回流并且浸出，就会造成水量过剩，所以就需要平衡萃取液中的酸碱度，尽可能将PH值控制在7左右。而在进行中和的过程中，会造成铜元素的大量损失，所以采用纳滤（NF）膜技术来进行液体的浸泡是很关键的一个步骤。这和传统的冶金技术进行比较，应用化工技术进行铜冶炼的效果更好，并且还能够节约很大一笔的成本。

3.3 过滤技术在冶金化工污水处理工艺中的应用

在进行冶金的过程中，免不了的会产生大量的污水。在进行污水处理时，沉淀时需要投入一定的氯化铝来使混合物沉淀，这样能够除掉污水中的一部分重金属物质。因为大部分的重金属物质都有比较复杂的化学结构，不容易沉淀，而将氢氧化合物使用在平衡沉淀中的效果不好，且会产生很多的副作用，因此，采用过滤技术来对冶金过程中产生的污水进行处理是相对合理的一种方式。使用过滤技术时，需要对污水浑浊度、处理量、内部压力、排出口压力、运行速度以及反洗污水强度等的参数进行设置，同时，还需要将污水的PH值进行调整，逐步沉淀污水中的金属离子，比如，在PH值为10.5~11.5时沉淀锌、镉离子等。这样，就能够将污水中的重金属元素基本去除，减少污水对环境的破坏作用。

4 结语

综上所述，随着科学技术的发展，化工技术的应用越来越炉火纯青，尤其是在一些冶金企业的生产过程中，化工技术起到了相当关键的作用，不仅降低了对能源的消耗，还减少了冶金过程中废弃物的产生，极大地保护了生态环境，为可持续发展做出了巨大的贡献。