真空冶金技术在有色金属中的最新应用研究综述

冶金学是研究人类从自然资源中提取有用金属和制造材料的科学。从人类最早使用金属到今天，已有数千年历史。在近一百年的现代工业生产发展中，冶金工业作为一门基础材料工业，发挥了重大作用

。传统的有色冶炼工艺在金属冶炼过程中一直存在环境污染和金属回收效率受到影响的问题，直到真空冶炼技术的出现，这两个问题有了根本性的突破。早在1867年，世界上就公布了第一篇真空冶金的专利文献。1917年建立了第一台真空感应炉，进行小型的试验研究。20世纪20～40年代，随着对材料的要求日益提高，真空冶金逐步得到发展，1923年德国开始用真空感应炉熔炼镍基合金，1938年德国博丘姆‧维尔恩(Bochum Veren)钢厂开始在工业生产中进行液钢的真空脱气。到20世纪50～60年代，真空冶金开始用于有色金属的还原、有色金属及其合金的精炼、熔铸，以及某些冶金中间产品的分离，成为现代冶金的重要领域，涉及到冶金的各个方面。真空冶金技术的采用，不仅有益于提高矿石回收程度，节约能源，降低成本，提高综合经济效益，而且还有利于生产环境的改善

。

1 真空冶金技术

真空冶金是在低于标准大气压条件下进行的冶金作业。在真空冶金技术的作用下能够实现大气中无法进行的冶金过程，防止金属氧化，分离沸点不同的物质，除去金属中的气体或杂质，增强金属中碳的脱氧能力，提高金属和合金的质量，是一种清洁、低能、无污染的冶金工艺，能高效地从金属资源中提取有价金属。真空对冶金过程的重要作用：①为有气态生成物的冶金反应创造有利的化学热力学和动力学条件，从而使某些在常压下难以进行的冶金过程在真空条件下得以实现；②降低气体杂质及易挥发性杂质在金属中的溶解度，相应地降低其在金属中的含量；③降低金属或杂质挥发所需温度，并提高金属与杂质间的分离系数(见真空精炼)；④减轻或避免金属或其他反应剂与空气的作用，避免气相杂质对金属或合金的污染。

1.1 复杂合金的真空分离提纯

真空技术常用于粗金属的精炼以及合金分离，可高效实现精炼提纯以及金属分离。真空蒸馏精炼提纯粗金属过程，粗金属所含杂质比基体金属易挥发，如粗锡中的铋、铅、砷、锑等都优先于锡挥发，锡留在残留物中。有的粗金属，杂质不易挥发而主体金属优先气化，如粗镉中的杂质铅、锌等比镉难挥发而留在残留物中，镉大量挥发进入气相，冷凝下来就成为较纯的金属镉。目前，真空蒸馏技术已成功应用于粗锡、粗硒、粗镉、粗铅、粗锑、粗锌、粗铋等粗金属的精炼提纯以及铅锑、铅铜、锡锑、铅锡锑等复杂合金的分离。

通过控制电位氧化和真空蒸馏工艺，提出了粗硒中杂质Pb的去除路线。研究了铅的去除机理和净化过程中硒的行为。结果表明，粗硒中的PbSe和PbTe被氧化为PbSeO

和Pb

，有效地抑制了后续真空蒸馏过程中Pb元素的挥发，最终得到99.988%的硒。

利用气液平衡图定量预测了杂质元素的去除效果，采用低温后高温真空精馏法和高温后低温法调整除杂顺序，最终Cu、Sn、Ag、Zn、Sb和Bi的去除率分别为99.73%、99.72%、96.23%、90.78%、74.80%和8.82%，Pb的纯度达到99.03%。

首先，对Pb

FeSb

S

在真空条件下的分解行为进行了全面的研究。结果表明，它在823 K的真空条件下分解为Sb

S

、PbS和FeS，然后，Sb

S

和PbS在不同温度下挥发。基于上述结果，我们研究了真空蒸馏温度和时间对Sb

S

和PbS回收的影响，以及温度对它们的纯度的影响。结果表明，分离Sb

S

和PbS的最佳温度分别为923K和1173K。在最佳条件下，可以回收纯度为99.17%的98%的Sb

S

和纯度为98.7%的99.5%的PbS。

在热力学考虑的基础上，设计了一个水平分凝式真空（HFCV）炉，通过真空蒸馏提纯初级镁锭。在挥发过程中，大部分杂质留在残渣中，少数杂质与镁一起挥发，在冷凝过程中可以在不同温度区域冷凝。最后，在高温冷凝区收集了纯度超过99.999%（5N）的镁，在低温区一步收集了纯度超过4N的镁。此外，在实验过程中，铁和锌的含量得到有效控制。引进了一种新的水平分馏真空炉（HFCV），它对提纯镁有很好的效果。4N和5N的高纯镁在很短的时间内一步到位，同时制备出来。以铁为代表的有害杂质和以锌为代表的难溶杂质都被有效地去除。这项研究为真空下挥发性金属的提纯提供了参考。

从理论上分析了锡（Sn）和锑（Sb）的饱和蒸气压、分离系数和锡锑合金的气液相平衡，证明了用真空蒸馏法分离锡和锑是可能的。通过单因素实验研究了真空蒸馏的工艺参数，包括蒸馏温度、蒸馏时间和合金质量（原料厚度）对锡的直接收率和液相中锡的含量的影响。初步结果显示，在蒸馏温度为1473K、蒸馏时间为45分钟、Sn-Sb合金质量为125g（厚度为8mm）的优化蒸馏条件下，Sn的直接收率和含量分别为98.77wt.%和96.01%。

随着我国经济的迅速发展，以及城镇化建设、全民小康社会等国家重大战略的实施，对金属的强劲需求将会持续相当长一段时间，有机构预测，到2035年我国部分金属产量将达到峰值，随后进入平缓下降期。根据西方发达国家发展历程来说，二次资源循环再生比例越来越高是不可逆的趋势，特别是我国要想突破资源、能源和环境三者之间的协调发展，循环利用将是最重要的途径。真空分离技术是在低于大气压的密闭环境下，通过真空手段实现贵铅、贵铋、硒渣、银锌壳和铜浮渣等二次资源的分离回收，该技术能够显著改善冶金热力学和动力学条件，达到富集和回收金属的目的。

通过计算铅铜的饱和蒸气压、分离系数及气液相平衡图等热力学数据从理论上分析真空蒸馏分离Pb-Cu合金的可行性,计算结果表明：利用Pb与Cu饱和蒸气的差别采用真空蒸馏可以有效实现铅铜合金的分离。结合计算结果对含Cu5%20%（质量比）的合金进行了实验研究,考察了蒸馏温度,蒸馏时间,熔体深度对合金分离效果的影响。实验结果表明：在蒸馏温度1373K,蒸馏时间30min,料层厚度6mm的条件下，含铜量为50%的铅铜合金经一次真空蒸馏后,得到Pb含量为99.9%的铅，铜含量为99.99%的铜，能够同时获得纯度较高的金属Pb与Cu。

氧化铝和氧化钛等金属氧化物以及Mg、Ca、Sr、Li、Na、K及稀土、铀等元素的化合物不宜在大气中用碳作还原剂进行还原获得金属。以上金属及合金材料宜用金属还原剂（如Al、Mg、Na、Si等）在真空中进行制备。由于反应产物金属和化合物部分呈气态，真空可促使反应进行，使反应温度降低，使金属材料的制备更易于实现。

真空分离提纯的复杂合金主要优点为：能耗少、流程短、金属回收率较高、基本无三废产生（废水、废气、废渣）、无污染、投资小等。

1.2 复杂化合物的真空分解

真空条件下可改变化合物的分解热力学及动力学条件，进而实现了复杂化合物的真空分解。利用基于密度泛函框架下的第一性原理平面波赝势法，对氮化铝真空热分解反应在1960～2360K，60Pa的条件下分别进行了5ps动力学模拟，并对模拟得到的Al N(1010)的结构、分波态密度和差分电荷密度进行计算和分析。模拟结果表明，部分Al-N键发生断裂，表面第一、二层间的Al-N键先发生断裂，然后是表层中的Al-N键断裂，有单质Al和Al-Al键的生成。

针对粗锡火法精炼工艺中砷、锑无法有效开路的问题，采用"真空挥发-分级冷凝"技术，对粗锡进行真空蒸馏精炼工业试验，控制炉内残压1030Pa，蒸馏温度1200℃～1400℃，日处理量1820t，可得到含锡99.575%的产品粗锡，超过70%的砷锑可以蒸馏脱除，得到金属砷和锡铅锑合金，从而减少精炼渣的产生，大大降低环境与安全风险。

在研究脆硫铅锑矿在真空条件下的热解行为，采用实验研究的方法，对各个条件下脆硫铅锑矿真空炉热解产物的物相结构和主要金属元素含量进行了分析，研究结果表明，脆硫铅锑矿(FePb

Sb

S

)在真空炉内较低温度下会发生分解，当温度达到500℃时已经完全分解。分解产物PbS、Sb

S

、FeS在实验条件下较稳定并不会发生分解，他们的优先挥发次序依次为 ：Sb

S

、PbS、FeS。

基于铅基合金相图和合金蒸气密度比等真空技术理论，首次将真空技术应用于Ag：Pb：Cu=3.38%：94.42%：0.049%的贵铅分离，得到含银高于95%的粗银，达到了初步分银的目的。相比灰吹法，其得到的粗铅再次精炼而大大提高了铅的回收率。

在1023-1123K的温度范围内，研究了TiO

和CaTiO

与钙的混合物的还原过程，实验表明钙颗粒上有一层薄薄的CaCl

薄膜以及使用钛酸钙作为前驱体可以提高还原率；使用CaTiO

前驱体和CaCl

活化的钙，通过在1073K温度下6小时的还原，获得含0.5wt%氧气的钛粉，其比表面积为1.2m

/g。

化合物分解过程在真空中进行，无废水废气产生。此过程流程大为简化，化合物分解率提高，金属回收率增大，生产成本下降。

1.3 化合物的真空还原

利用真空分级冷凝法分离砷铅合金，冷凝物砷和铅的纯度分别超过99.98%和99.96%。此外，当压力为5Pa～20Pa时，铅浓缩物的冷凝范围在480℃～700℃之间，砷浓缩物的冷凝范围在200℃～310℃之间。

在教学活动中，如果学生充满了对教学内容的兴趣，不仅可以提高小学生参与教学活动的积极性，而且还可以强化综合实践活动课的教学效果。但目前，在很多活动课堂教学中，就忽视了学生兴趣在教学中的作用，缺乏对学生兴趣偏向的考虑，既不利于提高学生参与数学教学活动的积极性，又阻碍了学生主观能动性的发挥，影响了教学的效果。但很多教师在具体的教学环节中，并未意识到这一问题，严重阻碍了实践教学工作的开展。

第二，在编制房屋拆迁肺预算方面，测绘系统的应用，其有利于相关部门全面掌握情况，进而做到科学合理的复核。

在真空碳热还原阶段，砷酸盐中的砷被还原并挥发，部分砷被还原后与其他金属形成金属间化合物，抑制了砷的进一步去除，使还原阶段的砷去除率达到70%。还原渣中的砷通过后续的硫磺焙烧被去除，砷含量低于1%的焙烧渣被回收利用。整体的砷去除率提高了95%，样品中的主要金属如铅、铋、铜和锡都沉积在炉渣中。灰尘中的大部分砷酸盐和金属砷化物，如Cu

As和FeAs，最终被转化为挥发性砷和三氧化二砷。

实验在1100℃下进行，Na

TiF

与Al的比例为3:7。在对还原产物进行真空球磨后，可以获得氧含量为0.32%的类球形TiAl合金粉末。热分析结果表明，铝热还原反应是一个放热过程。此外，通过热分析技术计算出还原过程的动力学参数和放热反应速率的方程式。根据XRD、SEM和EDS分析，讨论了产品的还原机制和演变过程。实验证据表明，TiAl

和TiF

可以作为还原过程中的中间产物产生。TiAl可以通过TiAl

和TiF

之间的进一步还原反应产生。

以GaAs废料为原料，对其进行真空热分解实验研究，主要考察蒸馏温度和恒温时间对Ga和As分离效果的影响。实验结果表明：当系统压力为3～8Pa、温度为1273K和恒温时间为3h时，残留物镓的品质较好，纯度高于99.99%，砷主要以单质形态存在，危害小。

通过对酸溶性钛渣进行铝热还原，然后进行电磁悬浮精炼，制备了一种Ti-Al基合金。从XRD和显微结构分析可以看出，精炼后的合金主要由TiAl两相组成，Mn和Fe溶入Al晶格，Ti

Si

，TiAl和其他金属化合物。随着真空度或精炼时间的增加，合金的相由富含Al的化合物变为富含Ti的相，这是由于Al的蒸发造成的。Al蒸发的动力学表明，Al蒸发的速度决定步骤是由液态金属相中的质量传递控制的。氧气的去除率随着真空度和精炼时间的增加而呈现出上升的趋势。在1858K，400Pa的条件下精炼25分钟后，氧的去除率超过40%，合金中氧的最终百分比为0.59wt%。

1.4 二次资源的回收

在一级真空蒸馏生产试验中，发现采用真空蒸馏分离提取铅锑合金中的银是可行的，得到的中间产品银合金银品位高，产出的产品粗铅含银控制在合格范围内。

一是制定健康河湖创建行动方案。开展健康河湖标准和评价指标体系、评价方法等方面的研究，提出河湖健康的评价指标、评价标准、评价方法和评价体系。在此基础上按照“试点推进—集中治理—核查验收—巩固提升”的步骤思路制定健康河湖创建行动方案。

提高高速公路工程建设质量具有重要意义，对此公路建设管理工作必须在创新驱动下积极开展创新活动，从管理思路、管理方法、技术标准等多个环节开展创新活动，积极引入新技术、新方法，从管理制度开始调整，重视科技创新工作，多种方法共同使用，以提高高速公路建设管理水平。

首先计算473～973K温度范围内粗硒中各组元的饱和蒸气压以及714K温度下不同硒基二元合金的分离系数，从热力学上分析了真空蒸馏提纯硒及富集金银的可行性；然后进行了公斤级、半工业化的实验研究。理论计算结果表明：在相同温度下Se的饱和蒸气压远大于其他杂质组元，714K温度下Se与Pb、Cu、Au、Au的分离系数为8.71×10

～1.07×10

，Se与Te的分离系数仅为47.76，通过真空蒸馏可以实现粗硒提纯、金银富集的目的，但对硒碲的分离有一定的困难。公斤级实验结果表明：控制系统压强为50Pa，蒸馏温度为693K，蒸馏时间为90min，可将91%左右的粗硒提纯至98.91%，金、银由112g/t、1560g/t在渣中富集至2365g/t、32786g/t，分别富集了21.12倍、21.02倍。半工业化实验结果表明：进料量为100kg，系统压强为50Pa，蒸馏温度为693K，蒸馏时间为160min，单炉产硒量达90kg，日产精硒量350kg以上，生产单吨精硒的综合电耗为587kW·h，Se的直收率为96.78%，Au、Ag的直收率分别为99.72%、99.56%。

式中，r0为少模光纤的纤芯半径，n1为纤芯折射率，n2为包层折射率，相对折射率差Δ=(n1-n2)/n1.

贵铅经真空蒸馏分离，贵铅中99%铅、铋进入挥发物，约85%的锑进入挥发物，银、铜99%进入残留物；可大幅缩短传统工艺吹炼时间，在缩短工艺流程，节能减排，提高金属回收率方面效果明显。

格式特征是指电子邮件中除开标题与正文的部分，格式特征由称呼语、敬语、署名和书写日期等组成。在研究中将格式特征划分为内模式与外模式两种特征，其中内模式指的是电子邮件中的称呼语、作者署名以及书写日期等除开正文之外的部分。而外模式指的是电子邮件中各段落出现的换行数，以及正文中出现的空格数。基于上述特点将格式特征划分为表2所示的5种。

在1523K、20～150Pa、加热5h条件下，对某铜厂的铜浮渣开展了500kg半工业化真空蒸馏扩大试验，残渣中回收银96.92%、铜97.33%和锑88.53%，挥发物中富集了99.30%的铅和97.72%的硫，确认成功分离铜、银、铅；该方法功耗小于1500kW·h/t，满足了连续、高效、绿色的冶金生产要求，适用于大规模生产。

对国内某铜厂产生的含硒55%～75%、金300 g/t、银0.3%的含水硒渣，展开了700℃～900℃下的真空气化分离实验，发现升温至730℃后，部分硒与铅反应生成难挥发的PbSe和PbSeO

，导致残留相中硒的质量分数增加，故在开展工业化生产时应控制温度范围；随后探究出温度750℃时可得到含硒为96.46%的粗硒，粗硒可通过二次蒸馏进一步提纯，金银富集于残渣中。

随着水资源商品化思想的不断推广，许多法律和政策文件已接受水是商品的观念，最著名的当属都柏林水与可持续发展声明，它的指导原则之一便是水具有经济价值，应该承认它是经济产品。过去没有承认水的经济价值导致出现水资源浪费，将水视为经济商品是实现它高效、公平使用的重要途径，有助于鼓励人们保护水资源。依据水资源商品化的逻辑，水是可以进行市场定价的商品，定价后的水资源可以避免浪费。既然水是一种商品，那么创设水权市场来分配水资源无疑是最佳选择。

二次资源循环利用是实现可持续发展的必由之路，真空技术是一种清洁高效绿色的资源回收利用方法，将是未来二次资源循环利用的核心方法。

上市公司的会计信息披露要处于外部监督机构的监督之下，并拥有《公司法》、《证券法》等相关律法的规范，因此如果会计信息披露的过程是规范、及时且合理的，那么会计信息结果也是具有可参考性和可利用性的。会计信息能够真实地反映公司的实际运行状况，有助于所有者能够依据现实情况调整资金投入、制定和颁布完善政策。避免因为管理层对企业信息的不正当控制、以权谋私、权钱交易等行为而造成利益的损害。

2 结语

未来真空冶金的发展，应作为常规冶金的重要组成及补充，不断推进大型化和工业化应用，并在高纯金属冶炼、高纯合金生产、金属热应用等方面进一步探索研究、推广、应用，真正体现真空冶炼技术的巨大发展前景。

[1]林烽先.真空冶金技术在铜锡分离过程的应用[J].中国资源综合利用,2021,39(05):38-40.

[2]张勇.探索有色金属真空冶金技术的开发[J].冶金与材料,2019,39(03):54-56.