有色金属的提取方法

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江苏省金属学会 2014-10-31 10:33 评论(0 浏览(2176

制取有色金属的方法有火法冶金、湿法冶金、电冶金。

一、火法冶金

    火法冶金就是在利用燃料燃烧或电能产生的热或某些化学反应所放出的热的高温条件下,将矿石或精矿经受一系列的物理化学变化过程,使其中的金属与脉石或其他杂质分离,而得到金属的冶金方法。简言之,所有在高温下进行的冶金过程都属于火法冶金。它包括矿石准备、冶炼、精炼三个步骤。

    ()矿石准备

    矿石准备一般包括选矿、烧结或焙烧。

    选矿是对采出的矿石采用物理或化学方法将矿物原料中的有用矿物和无用矿物或有害矿物分开,或将多种有用矿物分离开的工艺过程。选出的精矿作为加工或冶炼的原料。选矿方法又有重选、浮选、磁选、电选、拣选、化学选等。

    烧结是将粉矿同燃料或熔剂均匀混合,经过布料器铺到带式烧结机的台车或盘式烧结机的烧结盘上,然后在12501300℃的温度下进行点火烧成块矿。生产烧结矿的烧结方法主要分抽风烧结和鼓风烧结两种。

    焙烧是将矿石、精矿或金属化合物在空气中不加或配加一定的物料(如炭粉、氯化剂等),加热到低于炉料的熔点,发生氧化、还原或其他化学变化的过程。焙烧方法有氧化焙烧、硫酸化焙烧、挥发焙烧、氯化焙烧、氯化离析焙烧、还原焙烧、氧化钠化焙烧、煅烧。

上述各种焙烧以所用设备的不同又有流态化焙烧、固定床焙烧、移动床焙烧和旋风焙烧等。

    ()冶炼

    冶炼实际上是采用熔炼、还原和蒸馏等方法进行金属提取或富集的过程。火法冶炼过程中一般形成两种熔体: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。冶炼一般分为还原冶炼、造锍冶炼、氧化吹炼。还原冶炼是在高温熔炼炉内的还原气氛下进行。加入此炉料有富矿或烧结块或球团矿,造渣用的熔剂石灰石或石英石,发热剂焦炭产生高温,也作还原剂,还原氧化铜为粗铜,或还原氧化铅为粗铅。造锍冶炼是主要用于处理硫化铜或硫化镍矿,一般在反射炉、矿热电炉或鼓风炉内进行。加人酸性石英石熔剂与氧生成的氧化亚铁和脉石造渣,熔渣之下形成一层含主金属的熔锍,使被制取的金属在熔锍中得到富集。氧化吹炼是在氧化气氛下进行,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

    精炼是将含有少量杂质的金属进一步处理以提高纯度。根据金属和杂质的不同特性,火法精炼有加剂法、熔析法、精馏法等。

    火法冶金与湿法冶金和电冶金比,具有如下优点:

    1.高温下反应速度快,单位设备生产率和劳动生产率高,投资省,经营费用低。

    2.能充分利用硫化精矿本身的能量,可以降低单位能耗。

    3.有利于综合利用原料中的有价成分金、银。

    4.高温炉渣的组成稳定,对环境的污染程度低,便于堆存。

缺点是含尘烟气处理费高,热辐射大和粉尘多。

二、湿法冶金

    湿法冶金就是在低温下(一般低于100)用适当的溶剂来处理矿石、精矿或半成品,借助化学作用,如氧化、还原、中和、水解及络合等反应,对原料中的金属进行提取和分离的过程。湿法冶金包括浸出、过滤、净化和提取。浸出是利用适当的溶剂将原料中的有用成分转入溶液。根据浸出剂、浸出过程、浸出方式、浸出反应特点和浸出流程的不同,又可分为酸浸出、碱浸出、氨浸出、氰化物浸出、氯盐浸出、氯气浸出、硫脲浸出、加入微生物的细菌浸出、加压浸出、常压浸出、就地浸出、堆浸、渗滤浸出、搅拌浸出、热球磨浸出、管道浸出、流态化浸出、电浸出、氧化浸出、还原浸出、间歇浸出、连续浸出、多段浸出。过滤是将浸出液与残渣分离,同时将夹带于残渣中的冶金溶剂和金属离子洗涤回收。净化是浸取溶液的净化和富集,常采用离子交换和溶剂萃取技术或其他化学沉淀方法。提取是从净化液中提取金属或化合物。

    湿法冶金与火法冶金相比其优点是:

    适于处理低品位矿物原料和复杂矿物原料;容易满足矿物原料综合利用的要求;劳动条件好,容易解决环境污染问题。

    其缺点是:生产能力低,设备庞大,费用高;能耗较大;难以回收矿物原料中的贵金属。

三、电冶金

    电冶金是应用电能从矿石或其他原料中提取、回收和精炼金属的冶金过程,有电炉冶炼、熔盐电解和水溶液电解等。电炉冶炼是利用电能获得冶金所要求的高温而进行的冶金生产。熔盐电解是利用电热维持熔盐所要求的高温,又利用直流电转换的化学能自熔盐中还原金属。水溶液电解是利用电能转化的化学能使溶液中的金属离子还原为金属析出,或使粗金属阳极经由溶液精炼沉积于阴极。

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