(二)有色金屬行業(yè)主要工藝流程

在現(xiàn)代冶金中，由于礦石(或精礦)性質和成分、能源、環(huán)境保護以及技術條件等情況的不同，實現(xiàn)上述冶金作業(yè)的工藝流程和方法也是多種多樣的。根據各種方法的特點，大致可將其歸納為三類：火法冶金、濕法冶金和電冶金。我國有色金屬產量最多的是鋁，其次是銅，下面對銅和鋁的生產予以簡介。

1.銅的生產工藝流程

銅的冶煉可分為火法煉銅和濕法煉銅兩種，火法煉銅是當今生產銅的最主要方法，占銅產量的80%～90%，主要原料為硫化礦，其主要工藝流程如圖4-9所示。

火法煉銅的工藝過程主要包括四個主要步驟：造锍熔煉、銅锍吹煉、粗銅火法精煉和陽極銅電解精煉。火法煉銅的優(yōu)點是適應性強、能耗低、生產效率高、金屬回收率高。

(1)造锍熔煉。硫化銅精礦含銅一般為10%～30%，除脈石外，常伴有大量鐵的硫化物，其含量超過主金屬銅，所以由精礦直接煉出粗金屬，在技術上仍有一定困難。因此，世界上普遍采用造锍熔煉—銅锍吹煉的工藝來處理硫化銅精礦。

造锍熔煉的過程為，將硫化銅精礦、部分氧化物焙燒礦和適量的溶劑等爐料，在1423～1523K的高溫下進行熔煉，產出兩種互不相溶的液相，即銅锍(冰銅)和熔渣。銅锍(CuzS.FeS)中銅、鐵、硫的總量占85%～95%，爐料中的貴金屬幾乎全部進入銅锍;爐渣是以Si02、Fe0、Ca0等為主的硅酸鹽熔體，兩者互不相容，從而實現(xiàn)銅锍與熔渣的相互分離。

傳統(tǒng)的造锍熔煉法有反射爐熔煉、電爐熔煉和密閉鼓風爐熔煉;現(xiàn)代的強化熔煉法有閃速爐熔煉、諾蘭達法、三菱法、瓦紐柯夫法、白銀法和艾薩法或奧斯麥特法。隨著科學技術的進步，傳統(tǒng)熔煉方法的缺點日益明顯，因此，這些傳統(tǒng)熔煉工藝正逐步地被節(jié)能、環(huán)境友好的強化熔煉新工藝代替。

(2)銅锍吹煉。銅锍吹煉的任務是將銅锍吹煉成含銅98.5%～99.5%的粗銅。吹煉的實質是在一定壓力下將空氣送到液體銅锍中，使銅锍中FeS氧化成Fe0與加入的石英溶劑造渣，進一步脫出硫和鐵等雜質，Cu2S則與氧化生成的Cu2O發(fā)生相互反應變成粗銅(含銅98%～99%)。吹煉過程所需熱量全靠熔锍中的硫和鐵的氧化及造渣反應所放出的熱量供給，為自熱過程，吹煉過程的溫度為1473～1533K。

當代傳統(tǒng)成熟的吹煉技術包括臥式轉爐(P-S轉爐)吹煉、固定反射爐側式連續(xù)吹煉，國際中先進高效吹煉技術包括閃速爐吹煉、三菱法吹煉爐、奧斯麥特吹煉爐。我國大都采用臥式轉爐進行吹煉，其結構如圖4-10所示。

(3)粗銅火法精煉。粗銅火法精煉過程為氧化還原反應，利用雜質對氧的親和力大于銅對氧的親和力以及雜質氧化物在銅中溶解度低的特點，在爐內裝入粗銅后加入燃料和氧氣，使雜質氧化而被除去，然后在銅水中加入還原劑氧化，最后得到陽極銅。滅法精煉步驟分為加料、熔化、氧化、還原和澆鑄幾個步驟，精煉過程的時間較長，燃料消耗很大。精煉的設備可以在反射爐、回轉爐或傾動爐中進行，我國使用最為普遍的是反射爐。

(4)陽極銅電解精煉。銅的電解精煉是在鋼筋混凝土制作的長方形電解槽中進行，槽內襯鉛皮或聚氯乙烯塑料以防腐蝕，電解槽放置于鋼筋混凝土的橫梁上，槽子底部與橫梁之間要用瓷磚或橡膠板絕緣，相鄰兩個電解槽的側壁間有空隙，上面放瓷磚或塑料板絕緣，再放導電銅排連接陰陽極。電解精煉以火法精煉的銅為陽極，硫酸銅和硫酸水溶液為電解質，電銅為陰極，向電解槽通直流電使陽極溶解，在陰極析出更純的金屬銅的過程，如圖4-11所示。雜質進入陽極泥或保留在電解液中，需要定期抽出電解液進行凈化。