有色金属冶炼主要工艺设备及用途研究

2021-12-04唐美静

世界有色金属 2021年12期

唐美静

（国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司，新疆哈密 839000）

1 前言

随着科技的创新与发展，各个行业对于不同种类的金属在冶炼方面的需求也在不断的改变，在质量方面的要求也在逐渐的增高。在现阶段而言，有色金属的冶炼方法主要有以下几种：以铜、镍为主要金属的，硫熔法；以锌、铅为主要金属的，碳热还原法；以钴、铝为主要金属的，电积法[1]。这三种方法，是火法冶炼工艺的基本方法，而这项工艺在实际的操纵当中有很大的加强空间。可以更好的实现对有色金属的冶炼。

2 有色金属冶炼的主要工艺方法

2.1 沉淀池工艺

在传统的有色金属冶炼的过程之中，沉淀池工艺作为主要的冶炼方法之一，其冶炼流程一般包括：冶炼炉渣在经过冲刷之后，将过滤出的渣水经过管道槽流出，进入到沉淀池中沉淀，完成沉淀之后，通过重力相互的作用，以达到最终分离固体与液体的目的[2]。在整个的过程当中，冲洗矿渣的水是可以采用循环使用的环保方法，重点是在对金属品质的做好严格的把关与监理就可以了。这种方法作为最早的处理水渣的技艺，因为时间的沉淀，在整个过程之中的各个应用环节极为完善，稳定，这也使得这项工艺具有广泛的应用空间和使用价值。又因其在过程之中机械设备使用的减少，对于相关环节可能会出现的故障以及发生的问题可以起到很好的把控。但是缺点则是操作的复杂、设备占地面积大、施工步骤繁琐、经济成本高等，同时施工的环境因素也会对其产生严重的影响，这项技术因对寒冷的环境有着较差的适应性，在遭遇寒冷环境可能会在使用的过程之中发生水汽蒸发甚至是结冰的现象，因此在使用时要着重注意气候的影响[3]。

2.2 INBA工艺

此项工艺最早是由比利时公司以及PW这两家公司一同研发的，这项工艺在工艺方面的冶炼金属有着性比价极高的使用价值，因其主要面对的是需要高强度、连续不断的施工作业，并且随着近几年以来有色金属冶炼方式的不断完善，去人工化、智能化、机械化的不断填充，在生产以及金属最终的质量以及数量等方面远远的甩开了传统的生产模式。并且其工艺特点同时也具备着绿色、环保等特点，达到了确保生产和冶炼过程中绿色环保的工作模式。

2.3 明特工艺

此工艺最大的特点就是整个系统，在脱水方面是由螺旋输送机和过滤器来一同承担的。这一特点在实际的应用过程当中有着极大的优势，机械对能源的损耗减少、相关设备占地面积的大幅度减少以及相关设备便捷利于操作等优点。同时，明特工艺也是我国所研究创发的，拥有该项技术的产权，并且在实际应用中的各项优点。使得这项技术不仅拥有着重大的现实意义，同时在我国的有色金属冶炼过程当中，收到了广泛的应用与好评。

2.4 DSC控制工艺

在有色金属的冶炼过程当中，对于炉膛温度控制方面的需求有着极高的要求，而DCS控制工艺在这方面有着极强的控制能力。DCS在实际的操作过程当中对炉膛内的温度进行实时、精准的监控，最终达到在适宜的温度之内保证有色金属正常、高效的进行冶炼。

3 有色金属冶炼主要设备的用法及其特点

3.1 反射炉的用法及特点

反射炉是一种在室内设置的火焰式炉子。在有色金属的冶炼过程之中其适用场景多种多样，可以进行熔化、精炼、保温、残渣处理、焙烧以及干燥等工序。反射炉的炉顶分为吊挂和拱式这两种，在建筑材料上一般选择优质的、具有极高耐火性的材料进行建筑，这既保证了反射炉的安全性，同时也对反射炉的使用寿命有着极好的延长效果。但是也因其特殊性质，在处理混合性质的戏水物料时有着较好的效果，但是在大块物料的处理方面效果不尽人意。反射炉对于燃料的要求并不严苛，这也是其成本较为低廉、更容易实现大型化的原因，但与此同时，燃料的大量消耗同时引发了环境污染等问题，这也在限制着反射炉的发展。

3.2 中频炉的用法及特点

采用中频的电流进行加热，适用于特种、合金、碳钢的熔炼，同时在铝、铜等有色金属的冶炼方面也有着较为出色的表现。其特点是效率较高、消耗能源少、重量轻、占地小、转化效率高、升温过程快速、方便控制炉温等。在此外中频炉大部分也装有较为先进的保护性质的装置。例如，水控仪、温控仪，液晶显示屏，传感系统等。水控仪、温控仪这类仪器可以很好的起到监控炉内温度、水位，使用者可以根据自身实际情况与需要冶炼有色金属种类的改变进行供水温度、水位的相应变化，当出现炉内实际温度与设定温度不同时可以自动的对相应的变化进行调节，达到温度、水位的持续不变。液晶显示屏则可以更加直观的体现炉内目前的温度以及水位的变化。这都利于现场的操作人员更加全面的掌控炉内的情况，进行相应的操作更好的达到使用的目的。传感系统则是可以在设备突发紧急故障时自动检测，并紧急关停设备，达到保护设备的目的。同时对设备的维修、日常维护起到不可替代的重要作用。

3.3 鼓风炉的用法及特点

鼓风炉是一种较为少见的竖式炉，是火法冶金的主要设备之一，具有冶炼成本低、设备体积小、金属回收率高、产出率高等特点。鼓风炉可以通过熔炼的过程分为三种，氧化发挥、造锍以及还原熔炼。锌、铅、钴、铜等金属便可以使用鼓风炉进行冶炼。

3.4 电炉的用法及特点

电炉可以分为感应、电弧、等离子、电阻炉等。电炉主要是成套进行使用的，其主要特点包括，可以根据实际情况将炉内抽成真空；温度容易控制，加热速度快，温度高，生产过程中可以更好的实现去人工化、自动化、智能化、机械化；工作人员的安全性得到了大幅度的提高，现场卫生条件良好；加热效果好等。随着社会的发展，工业规模的逐步扩大，金属冶炼需求的逐步增加，电炉在目前各种冶炼设备中的占比也在逐步的增加。

3.5 闪速炉的用法及特点

主要是对镍、铜等硫化金属进行冶炼，主要分为两种型号，目前在我国内主要使用的是奥托昆普型号，主要分为上升烟道、沉淀池以及反应塔这三部分。烟道主要是作为烟气的出口，又因其所处位置的特点较为容易有污渍结成瘤型，所以一般都在烟道口部分设置一个喷嘴便于燃烧，此外在另外设置一个入孔门便可以有效的减少结瘤现象的发生。沉淀池在大体的结构上，与反射炉较为相似。相应的炉墙的选材方面同样采用优质的、具有极高耐火性的材料进行建设，除此以外还需要加装铜水套，可以更好的确保炉墙的阻燃性，达到保证炉体的安全性的目的。反应塔是需要辅助燃料进行相关操作的，一般可以使用粉煤、油或者天然气来进行工作。这里值得注意的是在辅助燃料选择粉煤的情况下，需要提前将粉煤与物料提前进行充分的混合，以确保粉煤的充分燃烧，达到良好的助燃效果。