什么是火法冶金?

[拼音]：huofa yejin

[外文]：pyrometallurgy

利用高温从矿石提取金属或其化合物的冶金过程。此过程没有水溶液参加，所以又称为干法冶金。火法冶金是提取冶金的主要方法之一。算入环境保护和综合利用的费用，火法冶金的成本一般低于湿法冶金。

利用火法从矿石提取金属的流程一般分为三个步骤：

（1）矿石准备；

（2）冶炼；

（3）精炼。

大致分为选矿、烧结、焙烧等。选矿得到的细粒精矿不宜直接加入鼓风炉（或炼铁高炉）。须先加入熔剂（见冶金熔剂），再高温烧结成块；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：

（1）除去硫和易挥发的杂质，并使之转变成金属氧化物，以便进行还原冶炼；

（2）使硫化物成为硫酸盐，随后用湿法浸取；

（3）局部去硫，使其在造锍熔炼中成为由几种硫化物组成的熔锍。若添加氯化剂进行焙烧，则称为氯化焙烧（见氯化冶金）。

本过程中形成两种熔体：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。冶炼分下列三种：

在还原气氛下的鼓风炉内进行。加入的炉料，除富矿、烧结块或球团矿外，还加入熔剂（石灰石、石英石等），以便造渣。加入焦炭既作为发热剂，燃烧产生高温；也作为还原剂，或还原铁矿为生铁，或还原氧化铜矿为粗铜，或还原硫化铅精矿的烧结块（氧化铅）为粗铅。

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，虽然有一部分铁和硫被氧化，但更重要的是通过熔炼使杂质造渣，从而提高熔锍中主金属的含量，起到化学富集的作用。

在氧化气氛下进行。如对生铁采用转炉，吹入氧气，有顶吹、底吹及复合吹炼等方式，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。又如吹炼铜锍，采用卧式转炉，用空气或富氧空气吹炼成粗铜。

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。对生铁而言，炼钢（转炉炼钢、平炉炼钢或电弧炉炼钢）可以认为是对生铁的精炼。在炼钢过程中，去气（除去铁液内溶解的氢或氮）、脱氧，并除去非金属夹杂物，或进一步脱硫等，均属于精炼的范畴。精炼还可用真空冶金、喷射冶金或电渣重熔等方法进行。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（见水溶液电解）。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斯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纯。

熔盐电解提取铝、镁，还原蒸馏提取锌、镁（见挥发与蒸馏），镁热还原氯化物提取钛、锆、铪，以及利用化学迁移反应进行气相沉积以制取纯金属等均属于火法冶金的范畴。

火法冶金的主要反应是还原－氧化反应。当有多种金属参加时，则存在还原-氧化反应的可能性和顺序，即选择性还原和氧化的问题。运用自由焓计算，可以对此复杂过程进行热力学分析。提高冶炼温度或采用闪速熔炼、喷射冶金等技术，可以改善动力学条件，提高反应速度，以加强冶炼强度、缩短冶炼时间及节约能源消耗等。

参考书目

C.B.奥尔考克编著，陶少杰等译：《火法冶金原理》，冶金工业出版社，北京，1980。(C.B.Alcock，Principles of P yrometallurgy，Academic Press，London，1976.)J.D.Gilchrist， Extraction metallurgy，2nd ed.， Pergamon， Oxford，1980.