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== 火法冶金 ==



== 正文 ==

　　利用高温从矿石提取金属或其化合物的冶金过程。此过程没有水溶液参加，所以又称为干法冶金。火法冶金是提取冶金的主要方法之一。算入环境保护和综合利用的费用，火法冶金的成本一般低于[[湿法冶金]]。 　　利用火法从矿石提取金属的流程一般分为三个步骤：①矿石准备；②冶炼；③精炼。 　　'''矿石准备''' 大致分为[[选矿]]、[[烧结]]、[[焙烧]]等。选矿得到的细粒精矿不宜直接加入鼓风炉（或炼铁高炉）。须先加入熔剂（见[[冶金熔剂]]），再高温烧结成块；或添加粘合剂压制成型；或滚成小球再烧结成[[球团]]；或加水混捏；然后，装入鼓风炉内冶炼。 　　硫化物精矿在空气中焙烧的主要目的是：①除去硫和易挥发的杂质，并使之转变成金属氧化物，以便进行还原冶炼;②使硫化物成为硫酸盐,随后用湿法[[浸取]]；③局部去硫，使其在[[造锍熔炼]]中成为由几种硫化物组成的熔[[锍]]。若添加氯化剂进行焙烧，则称为氯化焙烧（见[[氯化冶金]]）。 　　'''冶炼''' 本过程中形成两种熔体：一种是由脉石、熔剂及燃料灰分融合而成的[[炉渣]]；另一种是熔锍或含有少量杂质的金属液。冶炼分下列三种： 　　还原冶炼 在还原气氛下的鼓风炉内进行。加入的炉料，除富矿、烧结块或球团矿外，还加入熔剂（石灰石、石英石等）,以便造渣。加入焦炭既作为发热剂,燃烧产生高温；也作为还原剂，或还原铁矿为生铁，或还原氧化铜矿为粗铜，或还原硫化铅精矿的烧结块（氧化铅）为粗铅。 　　造锍熔炼 主要用于处理硫化铜矿或硫化镍矿，一般在反射炉、矿热电炉或鼓风炉内进行。加入的酸性石英石熔剂与氧化生成的氧化亚铁和脉石造渣，熔渣之下形成一层熔锍。在造锍熔炼中，虽然有一部分铁和硫被氧化，但更重要的是通过熔炼使杂质造渣，从而提高熔锍中主金属的含量，起到化学富集的作用。 　　氧化吹炼 在氧化气氛下进行。如对生铁采用转炉，吹入氧气，有顶吹、底吹及复合吹炼等方式，以氧化除去铁水中的硅、锰、碳和磷，炼成合格的钢水，铸成钢锭。又如吹炼铜锍，采用[[卧式转炉]]，用空气或富氧空气吹炼成粗铜。 　　'''精炼''' 进一步处理由冶炼得到的含有少量杂质的金属，以提高其纯度。对生铁而言，炼钢（[[转炉炼钢]]、[[平炉炼钢]]或[[电弧炉炼钢]]）可以认为是对生铁的精炼。在炼钢过程中,去气（除去铁液内溶解的氢或氮）、脱氧,并除去非金属夹杂物，或进一步脱硫等，均属于精炼的范畴。精炼还可用[[真空冶金]]、[[喷射冶金]]或[[电渣重熔]]等方法进行。对粗铜则在精炼[[反射炉]]内进行氧化精炼，然后铸成阳极进行电解精炼（见[[水溶液电解]]）。对粗铅用氧化精炼除去所含的砷、锑、锡、铁等，并可用特殊方法如[[派克斯法]]以回收粗铅中所含的金及银。对高纯金属则可用[[区域熔炼]]等方法进一步提纯。 　　[[熔盐电解]]提取铝、镁，还原蒸馏提取锌、镁（见[[挥发与蒸馏]]），镁热还原氯化物提取钛、锆、铪，以及利用[[化学迁移反应]]进行气相沉积以制取纯金属等均属于火法冶金的范畴。 　　火法冶金的主要反应是[[还原－氧化反应]]。当有多种金属参加时，则存在还原-氧化反应的可能性和顺序,即选择性还原和氧化的问题。运用[[自由焓]]计算，可以对此复杂过程进行热力学分析。提高冶炼温度或采用闪速熔炼、喷射冶金等技术，可以改善动力学条件，提高反应速度，以加强冶炼强度、缩短冶炼时间及节约能源消耗等。 　　参考书目 　C.B.奥尔考克编著，陶少杰等译：《火法冶金原理》，冶金工业出版社,北京,1980。(C.B.Alcock,Principles of P yrometallurgy,Academic Press,London,1976.) 　J.D.Gilchrist, Extraction Metallurgy,2nd ed., Pergamon, Oxford,1980.

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