火法冶金是在高温下从冶金质料提取或精粹有色金属的科学和技能。为温度在700K以上的有色金属冶金的总称。有色金属火法冶炼一般包含炉料预备、熔炼吹炼和精粹三大进程。进程中的产品除金属或金属化合物之外，还有炉渣、烟气和烟尘。烟气由高温的粉尘、烟雾及气体组成，经过对烟气处理和烟尘综合运用来收回其间的热量、有价组分以及把对环境有害的气体转化为有用产品。为保持有色金属火法冶金进程中所需的温度和取得更好的冶炼效果，需经过各种途径供热以到达火法冶金热平衡及物料平衡的核算。 火法冶金的基本条件是保持必定的高温所需的热源，除了冶金自身为放热反响外，首要靠碳质燃料焚烧供热（碳质燃料有煤、焦、天然气和石油产品），燃料焚烧大都用空气供风，因为空气中含有79%（体积）的氮气，燃料焚烧放出的热很多被氮气带走，使燃料的热效率大大下降。为了进步燃料热效率和削减烟气体积，相继呈现了富氧和纯氧的熔炼工艺。为了充沛运用烟气带走的热，除了设置余热锅炉出产蒸气和发电，也用来预热空气，然后呈现热风熔炼工艺。为了充沛运用硫化精矿以及粉状物料大比表面积而开展各种新的冶炼工艺，如闪速、旋涡、熔池熔炼等。 火法冶金的每一进程都很杂乱。因为在高温下进行的反响简略到达平衡，加之质料化学成分及矿相组成改变大，因而反响进程机理是很难进行研究的。至今没有找到能解说各种火法冶金现象的动力学规则，大都求助于热力学原理来处理出产中的问题。如Me-S-O系化学势图，或许Me-Me'-S-O-SiO2五元系化学势图，乃至多元堆叠系的化学势图，Me-e-O系化学势图以及各种二元系、三元系乃至四元系相图等，便成为遍及用于处理火法冶金有关问题的热力学根底。因为火法冶金进程的温度在700 K以上，各种化学反响进行都很敏捷，许多进程都是在几秒钟内完结。因而，化学反响是趋衡的，运用热力学根底理论来解说各种出产现象较为合理和牢靠。 参加火法冶金进程的物质有固体、气体和熔体，如固体精矿、熔剂、燃料，空气、工业氧、熔体锍、熔剂和炉渣等。火法冶金进程产品亦然，如固体的焙砂、烟尘、 SO2,烟气CO2,焚烧气体、熔体金属、锍和炉渣等。火法冶金进程发作的高温化学反响恰当杂乱，首要的反响类型有：气-固相，气-液相，固-液相，液-液相，固-固相反响，冶金以及气-液-固三相之间的反响。火法冶金进程的工艺一般包含质料预备、焙烧、熔炼（吹炼）和精粹四大进程。 一、质料预备 将精矿或矿石、熔剂和烟尘等按冶炼要求配制成具有必定化学组成和物理性质的炉料进程，为现代火法冶金流程的重要组成部分。炉料预备一般包含储存、配料、混合、枯燥、制粒、制团、焙烧和煅烧等。除焙烧和锻烧使炉料发作化学改变外，其他进程一般只发作物理改变。有的火法工艺并不要求制粒（制团）或焙烧，精矿能够直接冶炼。 由精矿、返料、烟尘、熔剂等组成的炉料，其物理状况、化学成分、含水量及数量，不必定能满意冶炼工艺的要求，为确保正常出产，就需求储存满足长期运用的质料和熔剂，储存的量是一个重要的经济技能指标，储存量的多少与处理工艺、作业测验、规划有关。冶炼厂常处理多个矿山或选厂的矿石及精矿，有必要进行配料，将各种精矿按必定的份额混合运用，并混合成化学成分和物理性质比较共同的质料。进厂的精矿一般含水8%-15%，而炼前的炉料预备，冶炼进程及烟尘处理都要求精矿含水较低且需经过枯燥处理。某些质料，作为某一冶炼进程来说，其粒度或许太细，要配人胶粘剂制粒，或其透气性不够好，有必要配人胶粘剂制团。氧化物常比硫化物更易于复原，金属的硫酸盐、氯化物或氧化物更易从质猜中浸出，因而常要经过焙烧与缎烧的化学办法，将质猜中的矿藏转变成所需求的方式。关于某一详细质料而言，终究需求经过哪些预备进程，则视质料自身状况和冶炼工艺要求而定。[next] （一）配料和混合 配料是依据冶炼要求将所需的各种物料按必定数量比进行合作和混合的进程，为炉料预备的一道作业，常用的有干式配料和湿式配料。 干式配料有仓式配料和堆式配料两种。仓式配料是将各种物料别离装人配料仓中，经过给料、称量设备，按质量份额合作在一起。仓式配料易于调整配料份额，不受粒度约束，为工厂所广泛选用；堆式配料是将不同物料按必定份额沿水平方向分层铺成料堆再沿笔直方向切开的配料办法。堆式配料多用于各种精矿的合作，将各种精矿按份额分层铺成料堆，成分比较稳定。但因为堆式配料不能配人粒度相差较大的物料，因而选用堆式配料经常要有仓式配料作辅佐。 湿式配料是将各种料以矿浆方式合作，依据冶炼工艺要求，混合浆可直接或经枯燥后送人下一道作业。湿式配料多用于需将磨细的熔剂配人精矿的冶炼作业，或用于流态化炉运用湿式进料的冶炼厂。 为使合作料的成分均匀。配好的料再在圆筒内混合机式、轮式混合机内进行充沛混合。 （二）枯燥 枯燥是脱去物猜中物理水的进程，是炉料预备的组成部分。有时也随同发作一些化学效果。一般进厂精矿含水量都高于炉料、冶炼及烟气处理等所答应的含水量，因而需求经过枯燥处理。常用的枯燥办法有圆筒枯燥法和气流枯燥法。圆筒枯燥法是把待枯燥的物料加人到反转的圆筒枯燥窑中，使与焚烧室所发生的高温热气流相触摸，使水蒸腾而到达枯燥的意图。气流枯燥是将待枯燥的物料装人鼠笼破碎机中，通人高温热气流，使物料再破坏涣散，呈悬浮状况直接与高温热气流触摸，在数秒内得到枯燥。 球团炉料通常在矿仓内用热气流枯燥，也有在链板枯燥机和带式枯燥机上进行枯燥的。链板枯燥机结构简略，枯燥温度一般在473-573K。带式枯燥机的温度高些，既能够枯燥脱水，也可进行必定程度的焙烧。 精矿枯燥可依据其含水量及所要求的枯燥程度，选用一段、两段和三段枯燥工艺流程。如精矿含水6%-8%时，常用圆筒枯燥窑的一段枯燥。精矿含水少于8%及要求炉料含水低时，可选用鼠笼破碎机和气流枯燥管两段枯燥流程。精矿含水超越8%又要求炉料含水低时，一般宜选用圆筒枯燥窑进行预枯燥，然后经鼠笼破碎机松懈和气流枯燥管三段枯燥流程。 （三）制粒 因为工艺的要求，某些质料的粒度太细，需求加人胶粘剂制成粒。制粒是将松懈物料或粉料配人恰当胶粘剂和水分，在制粒机中经过翻滚逐步成为巩固球体的进程。因为物料颗粒间存在水分的毛细管现象而构成水膜，水膜的表面张力使颗粒彼此吸附，再合作机械力的效果而生成母球，母球经长大、滚密而成为有必定机械强度的生球粒。制粒机有圆筒形和圆盘形两种。 圆筒形制粒机是一稍有歪斜的圆筒，粉料从筒的一端加人，在进料端的恰当方位加人水分和胶粘剂，粉料在圆筒中边翻滚边长大，完结制粒，从另一端排出世球粒。这种办法虽然有设备简略、操作便利的特色，但产出的生球粒大小纷歧，强度较差。 圆盘形制粒机是一个有倾角的浅底型旋转圆盘，装人的物料受旋转圆盘所驱动，在重复旋涡状运动中逐步长大，完结造球进程。简略翻滚的长大的生球团移向上层，以恰当于供料量的数量从圆盘边际溢流排出。因为圆盘有分级效果，因而能产出粒度较均匀的生球团粒。制粒常用的胶粘剂有皂土、消石灰及造纸废液等。[next] （四）制团 制团是为进步竖式炉如鼓风炉、竖缸、直井炉等炉柱的透气性和改进炉料冶炼功能而规划的一道作业。它是将松懈粉状炉料在加或不加胶粘剂的状况下限制成有必定几许形状团块的进程。 制团办法分热限制团和冷限制团两种。热限制团是将常温粉煤等直接与高温的焙烧矿混合，将煤加热到充沛软化，并分出必定数量的胶质体后加压成形。此法流程简略，热运用率高，不需胶粘剂，但团矿质量往往不如冷限制团法的好。冷限制团是在常温下将质料、煤粉、胶粘剂等经混合、碾磨、压密，最终限制成团。碾磨的意图是使混合料严密而带有塑性。碾磨的好坏影响到制团的成形率和团矿的强度，一般碾磨3次即可；压密的效果是将碾磨料压成小团，进步碾磨料的强度；压团是将经过压密的碾磨料在压团机内加压成形。 二、焙烧 焙烧是指在低于物料熔化温度下完结的某种化学反响的进程，为炉料预备的重要组成部分。焙烧大多为下步的熔炼或浸出等首要冶炼作业做预备。 依据工艺的意图，焙烧大致能够分为：氧化焙烧、盐化焙烧、复原焙烧、蒸发焙烧、烧结焙烧，其间的盐化焙烧包含硫酸化焙烧和氯化焙烧，磁化焙烧属复原焙烧。按物料在焙烧进程中的运动状况，分为固定床焙烧、移动床焙烧、流态化焙烧、飘浮焙烧。 （一）氧化焙烧 氧化焙烧是用氧化剂使物猜中的金属化合物转变为氧化物的工艺进程。意图是为了取得氧化物以利下一步熔炼制取粗金属，并收回其间的热量和有价成分。氧化焙烧多用于硫化矿冶炼。有时也为了蒸发除掉硫化矿中的砷和锑等有害杂质，也进行氧化焙烧。 氧化焙烧时硫化矿先热分化变成贱价硫化物和硫，最终生成氧化物。以FeS2为例，焙烧反响为：
一些硫化矿的氧化焙烧是放热反响，所放出的热量可使反响自热（或部分自热）进行到底。氧化焙烧设备有反转窑、多膛焙烧炉、流态化焙烧炉（见流态化焙烧）等。[next] （二）盐化焙烧 硫酸化焙烧和氯化焙烧是盐化焙烧的典型比如。意图是在严厉条件操控下使物猜中的某些金属硫化物或氧化物尽或许多地转化为溶于水或稀酸的可溶盐。 其反响为：
硫酸化焙烧操控条件首要有温度和送风量。在同一温度下，各种硫酸盐的分化压和稳定性是不同的，温度越高，硫酸盐越不稳定，简略分化为氧化物。运用各种硫酸盐稳定性的差异，经过操控恰当的温度，进行选择性硫酸化焙烧。当送风量能使气相中的SO3具有最大值时，就是硫酸化焙烧最合适的送风量。硫酸化焙烧在铜精矿、铜钴精矿、钴硫精矿及档次低得多金属物料的处理中得到运用。工业上多选用流态化焙烧炉进行硫酸化焙烧。 （三）氯化焙烧 使物猜中某些组分与氯化剂效果生成氯化物的焙烧办法。被氯化的物料能够是氧化物、碳化物、硫化物及金属或合金。常用氯化剂有、HCI, CCl4, CaCl2, NaCl, MgCl2,FeCl3等。依据作业温度条件，分为中温氯化焙烧和高温氯化焙烧。前者作业温度不高，生成的氯化物以固体状况存在，运用其水溶性，在浸出工序中加以提取。高温氯化因焙烧温度高，而氯化物的沸点比较低，因而生成的氯化物往往一起蒸发进人气相后而富集。高温氯化焙烧又名氯化蒸发焙烧。 一般状况下固体氯化剂在焙烧条件下会被氧气或水分化分出或HCl等气体氯化剂复兴效果。如：
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氯化物沸点低，熔点不高，与金属矿、硫化物、氧化物几乎不互溶，既易生成，又易复原或分化，再加上氯化选择性好，因而氯化焙烧得到广泛运用。典型典范有：金红石或高钛渣氯化法制取TiCl4，二氧化错氯化法制取ZrCl4。 （四）复原焙烧 复原焙烧系指在复原性气氛下将金属氧化物复原成金属或贱价化合物的焙烧进程。按被复原物蒸发和不蒸发分为复原蒸发焙烧和不蒸发焙烧两类。复原剂能够用固体、液体或气体等碳质复原剂。在运用固体复原剂煤或焦粉等时，在焙烧进程中碳先转化为CO，然后起效果。 复原蒸发焙烧的典型比如： ZnO+CO====Zn+CO2 As2O5+2CO====As2O3+2CO2 MeO（s,l）+CO（g）====Me（g）+CO2（g） 磁化焙烧实质上也属复原焙烧，其典型比如为赤铁矿磁化焙烧，反响为： 3Fe2O3+CO====2Fe3O4+CO2
一些硫化矿的氧化焙烧是放热反响，所放出的热量可使反响自热（或部分自热）进行到底。氧化焙烧设备有反转窑、多膛焙烧炉、流态化焙烧炉（见流态化焙烧）等。[next] （二）盐化焙烧 硫酸化焙烧和氯化焙烧是盐化焙烧的典型比如。意图是在严厉条件操控下使物猜中的某些金属硫化物或氧化物尽或许多地转化为溶于水或稀酸的可溶盐。 其反响为：
硫酸化焙烧操控条件首要有温度和送风量。在同一温度下，各种硫酸盐的分化压和稳定性是不同的，温度越高，硫酸盐越不稳定，简略分化为氧化物。运用各种硫酸盐稳定性的差异，经过操控恰当的温度，进行选择性硫酸化焙烧。当送风量能使气相中的SO3具有最大值时，就是硫酸化焙烧最合适的送风量。硫酸化焙烧在铜精矿、铜钴精矿、钴硫精矿及档次低得多金属物料的处理中得到运用。工业上多选用流态化焙烧炉进行硫酸化焙烧。 （三）氯化焙烧 使物猜中某些组分与氯化剂效果生成氯化物的焙烧办法。被氯化的物料能够是氧化物、碳化物、硫化物及金属或合金。常用氯化剂有、HCI, CCl4, CaCl2, NaCl, MgCl2,FeCl3等。依据作业温度条件，分为中温氯化焙烧和高温氯化焙烧。前者作业温度不高，生成的氯化物以固体状况存在，运用其水溶性，在浸出工序中加以提取。高温氯化因焙烧温度高，而氯化物的沸点比较低，因而生成的氯化物往往一起蒸发进人气相后而富集。高温氯化焙烧又名氯化蒸发焙烧。 一般状况下固体氯化剂在焙烧条件下会被氧气或水分化分出或HCl等气体氯化剂复兴效果。如：
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氯化物沸点低，熔点不高，与金属矿、硫化物、氧化物几乎不互溶，既易生成，又易复原或分化，再加上氯化选择性好，因而氯化焙烧得到广泛运用。典型典范有：金红石或高钛渣氯化法制取TiCl4，二氧化错氯化法制取ZrCl4。 （四）复原焙烧 复原焙烧系指在复原性气氛下将金属氧化物复原成金属或贱价化合物的焙烧进程。按被复原物蒸发和不蒸发分为复原蒸发焙烧和不蒸发焙烧两类。复原剂能够用固体、液体或气体等碳质复原剂。在运用固体复原剂煤或焦粉等时，在焙烧进程中碳先转化为CO，然后起效果。 复原蒸发焙烧的典型比如： ZnO+CO====Zn+CO2 As2O5+2CO====As2O3+2CO2 MeO（s,l）+CO（g）====Me（g）+CO2（g） 磁化焙烧实质上也属复原焙烧，其典型比如为赤铁矿磁化焙烧，反响为： 3Fe2O3+CO====2Fe3O4+CO2
