浅谈冶金方法及分类
引言：
早在公元3000年以前，金属自然形成，公元前467年到公元224年的晚期青铜时代，战国时期与汉代初期，冶金业发展迅速，冶金在我国有丰富而悠久的发展历史，至今，已经发展为一门多元化的学科，冶金的方法在漫长的发展中，经过对过程的简化与改进，针对不同金属的物理化学特性而具体实施的方法，现代冶金的方法也逐步定格。
关键字：火法冶金，湿法冶金，电冶金，粉末冶金
火法冶金
火法冶金：用燃料，电能或其他能源产生高温，在高温下从矿石中提取与精炼金属或者化合物的方法，火法冶金因为其生产过程简单，原料易得到，故起源较早，课程中我们所学到有关火法冶金的例子很多，如锌的火法冶炼ZnS→氧化焙烧→ZnO →CO还原→Zn蒸汽→冷凝→精馏精炼→纯锌
其过程简化来说，火法冶金的流程：矿石准备—冶炼—精炼。
矿石准备：选矿得到的细粒精矿不易直接加入鼓风炉（或炼铁高炉），须先加入冶金熔剂（能与矿石中
所含的脉石氧化物、有害杂质氧化物作用的物质），加热至低于炉料的熔点烧结成块；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：除去硫和易挥发的杂质，所得到的金属除硫这一步是必须的，而且在除硫过程中应当注意环境保护，对废气的处理应当注重。使之转变成金属氧化物，以便进行还原冶炼；使硫化物成为硫酸盐，随后用湿法浸取；局部除硫，使其在造锍熔炼中成为由几种硫化物组成的熔锍。
冶炼：此过程形成由脉石、熔剂及燃料灰分融合而成的炉渣和熔锍（有色重金属硫化物与铁的硫化物的共熔体）或含有少量杂质的金属液。有还原冶炼、氧化吹炼和造锍熔炼3种冶炼方式。
还原冶炼：是在还原气氛下的鼓风炉内进行。加入的炉料，除富矿、烧结块或球团外，还加入熔剂（石灰石、石英石等），以便造渣，加入焦炭作为发热剂产生高温和作为还原剂。例如，可还原铁矿为生铁，还原氧化铜矿为粗铜，还原硫化铅精矿的烧结块为粗铅。
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氧化吹炼：在氧化气氛下进行，如对生铁采用转炉，吹入氧气，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。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，有一部分铁和硫被氧化，更重要的是通过熔炼使杂质造渣，提高熔锍中主要金属的含量，起到化学富集的作用。我想对同学说
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。如炼钢是对生铁的精炼，在炼钢过程中去气、脱氧，并除去非金属夹杂物，或进一步
脱硫等；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；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司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炼。
火法冶金适合的金属：铜，锌，镍等
铜的火法冶炼：造硫-吹炼-火法精炼
造硫，部分FeS →FeO与SiO2造渣，部分FeS与Cu2S形成低熔点共熔体，与渣分离。
吹炼：FeS →FeO (Zn, Ni, Co)，PbS →Pb (Bi, As, Sb)，Cu2S + O2 →Cu2O + SO2，Cu2S + Cu2O →Cu + SO2。
火法精炼：装料、熔化、氧化、还原
铜：硫化铜矿（含铜0.5%-2%）-浮选-铜精矿（含铜18%-30%）-干燥-经过电炉，闪速炉，各种熔池熔炼炉-铜硫（含铜30%-65%）-吹炼炉-得到粗铜（含铜98.5%）-火法精炼铜（含铜99.5%）
锌的火法冶炼：ZnS→氧化焙烧→ZnO →CO还原→Zn蒸汽→冷凝→精馏精炼→纯锌
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镍的火法冶炼：1.氧化镍矿→鼓风炉还原硫化熔炼（造渣分离Fe、Co)→吹炼→电炉还原→镍.2.氧化镍矿→电炉还原熔炼→镍铁. 3.氧化镍矿→回转窑熔炼→含镍粒铁4.氧化镍矿→高炉熔炼→镍磷铁
湿法冶金
湿法冶金，利用溶剂，借助于氧化、还原、中和、水解、络合等化学作用，对原料中金属进行提取和分离，得到金属或其化合物的过程，称为湿法冶金。由于大部分溶剂是水溶液，因而也叫水法冶金。水法冶金的优点是环境污染少，并且能提炼低品位的矿石，但成本较高。主要用于生产锌、氧化铝、氧化铀及一些稀有金属。湿法冶金的步骤生产步骤主要包括：浸取、分离、富集和提取。
浸出，选择适当的溶剂（如酸、碱、氨、氰化物、氯化物、有机溶剂等）把经处理过的矿石中的常以化合物形式存在的金属选择性地溶解，以便使其与其它不溶的物质分离的过程。浸取过程常涉及到置换和氧化还原反应，为得到所需要的产物，对浸取剂的酸碱度要加以控制。此外，凡影响化学反应的因素都对浸取过程产生影响，一般加温和加压可都加速浸取过程。还可以利用细菌把一些不溶性的矿物变成可溶性盐，称为微生物冶金或细菌采矿。
分离，将浸取溶液与不溶的残渣分离的过滤过程。同时还要考虑将残渣中的溶剂和金属离子洗涤回收。
富集，把分离得到的浸取液净化和富集的过程。包括：化学沉淀、离子交换、溶剂萃取等方法。
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提取：从富集后的净化液中获得纯金属的过程。
课程中我们接触到的用湿法冶金的金属有铜，锌。
铜：常见的氧化铜矿物主要是孔雀石，硅孔雀石，赤铜矿，自然铜，浸出剂为H2SO4与Fe2（SO4)3浸出发生的化学反应为：
孔雀石CU2(OH)2C03+2H2S04=2CuS04+C02+3H20；
蓝铜矿Cu(OH)2·CuC03+2H2S04⋯CuS04+C02+3H20。
硫化铜矿石的浸出原理。对于硫化铜矿石，生物氧化浸锏是目前研究最多、发展最快、前景。
锌：ZnS→氧化焙烧→ZnO →H2SO4浸出→Zn2SO4→净化→电解→熔铸→锌锭
电冶金
应用电能进行冶金作业的总称。它包括使用电流产生冶金反应，从矿物或其他原料中提取金属的所有冶金过程。电冶金主要分电解过程和电热过程两大类。元旦晚会海报
电解过程电解是使直流电流通过金属盐的水溶液或金属化合物的熔融体引起化学分解的过程，结果在阴极电沉积析出金属，而在阳极发生阴离子的电氧化过程或可溶性阳极的溶解过程。电解在冶金工业上有两方面的应用：
①电解冶金，即电解金属盐的水溶液或熔融物以提取金属；
②电解精炼，就是使不纯的金属阳极溶解生成金属离子，并让后者在阴极上以纯金属的形式电沉积下来，这样达到使金属纯化的目的。
电解流程：
①以酸或碱溶液处理矿石，浸取金属盐溶液；
②净化浸取液；
③在阴极上电沉积出金属；
④电解处理过的溶液重新送入浸取工段使用等过程。电解冶金法最先应用于从低品位铜矿（含铜约1.5％或更少）提取铜，提取率达80％～90％，生产成本低。后来，该法也被用来提取锌，但方法比较复杂。目前此法已用于镉、锑、钴、铬、铁、镓、锰和银等金属的提取。
课程中，我们学习电冶金的相关例子有铝，镁。
铝：原理：Na3AlF6 = 3Na+ + AlF63-，2AlF63- + 2Al2O3=3Al2O2F42- ，Al2O2F42- = 2Al3+ + 2O2- + 4F2-，Al3+ + 3e = Al，3O2- + 1.5C - 6e = 1.5CO2，Al2O3 +1.5C = 2Al + 1.5CO2
工艺流程：融化，合金化，除渣，除气，晶粒细化，浇铸。
镁：
乡镇申论1. 离心造粒
32% MgCl2溶液蒸发到50%的MgCl2溶液，送入离心造粒塔室温空气进行造粒，得到固体氯化镁颗粒，含有结晶水4-6个，含有MgO 0.5%。
2. 热空气脱水
在两层流化床干燥器中，进风热空气温度在360-380℃，出口温度180 ℃，得到2个结晶水的氯化镁颗粒。
3. 氯化氢气氛脱水
在十层流化床干燥器中，380℃的HCl 从干燥器底部进入与氯化镁颗粒逆流流动，得到无水氯化镁。将得到的温度为320℃无水氯化镁送入储罐中，采用干燥空气进行保护冷却，供电解.
粉末冶金
粉末冶金工艺的基本工序是：
1、原料粉末的制备。现有的制粉方法大体可分为两类：机械法和物理化学法。而机械法可分为：机械粉碎及雾化法；物理化学法又分为：电化腐蚀法、还原法、化合法、还原-化合法、气相沉积法、液相沉积法以及电解法。其中应用最为广泛的是还原法、雾化法和电解法。
2、粉末成型为所需形状的坯块。成型的目的是制得一定形状和尺寸的压坯，并使其具有一定的密度和强度。成型的方法基本上分为加压成型和无压成型。加压成型中应用最多的是模压成型。
3、坯块的烧结。烧结是粉末冶金工艺中的关键性工序。成型后的压坯通过烧结使其得到所要求的最终物理机械性能。烧结又分为单元系烧结和多元系烧结。对于单元系和多元系的固相烧结，烧结温度比所用的金属及合金的熔点低；对于多元系的液相烧结，烧结温度一般比其中难熔成分的熔点低，而高于易熔成分的熔点。除普通烧结外，还有松装烧结、熔浸法、热压法等特殊的烧结工艺。
4、产品的后序处理。烧结后的处理，可以根据产品要求的不同，采取多种方式。如精整、浸油、机
苦难的反义词加工、热处理及电镀。此外，近年来一些新工艺如轧制、锻造也应用于粉末冶金材料烧结后的加工，取得较理想的效果。
5、结语
通过在现代冶金概论课程的学习，对基本冶金的方法以及基本举例进行总结，现代冶金的传统方法是火法，湿法，电冶金，粉末冶金，其利弊与成本也各不相同，针对不同的金属，提取的不同要求，可以选择不同的方法，为了贯彻集约型社会与社会发展观给我们提出的要求，金属的冶炼也应当更加节约能源，过程的设计与产率的提高更加让人们深思，冶金的方法与流程也在进一步改善之中。
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