有色金属真空冶金的技术分析
摘 要：近年来，一些有色冶金工厂通过真空技术特征解决某些难题，甚至在真空中制造化合物粉末、超细金属，由此可看出在有色冶金中，真空技术发挥着重要作用，使用范围不断拓宽。文章主要分析真空技术在有色冶金中的重要性和作用，为今后研究提供参照。
关键词：有色金属；真空冶金技术；分析
真空冶金快速进步的前提是真空设备的创新发展、真空技术的改革，上世纪在有色金属冶金中运用到有关真空过程中，比如铅锡合金真空蒸馏技术。随后研究出的卧式真空炉处理热度硬锌、真空炼锂、粗镉蒸馏等技术广泛使用在生产中。
1 真空冶金原理
1.1 判断合金分离可能性
通过分析热力可知，分离系数能够判断出粗金属构成，同时也可判断出合金使用蒸馏分离的可实时性，两组分体系公式为：
式中：γi 和P* 是组分i 的活度系数与蒸汽压。γi 和组分i 浓度有着联系，同时也和温度有关。温度是由纯组分的物质i 和蒸汽压P*i 决定。β 大于1 时，元素1 处于气象富集；β 小于1 时，元素1 处于液相富集中。蒸馏在两种状况下能够分离两种元素。β 等于1 时，蒸馏的气相和凝聚相的成分相同，无法将两种元素分离出来。
1.2 真空中金属挥发性 大气中在开展金属蒸馏和合金蒸馏时，存在着一些困难，一方面是蒸馏温度会比物料沸点温度要高，从而确保实验在高温下开展，一方面是大气层的氧气由于蒸馏温度氧化金属。传统冶金金属有锌、汞等，由于此类金属沸点低，因此可使用蒸发法。传统冶金金属在真空中无氧化作用发生，金属蒸发温度过低，进而可快速实现金属蒸馏和蒸发，例如铅沸点是1740 ℃，铅在真空中可以蒸发铅，仅需要保持在10 Pa 的真空中即可让铅快速挥发。在真空推动着金属快速蒸发，但不等同于真空度越高越好。
2 铅银合金、铋银合金技术的真空蒸馏
铅银合金或者是含银粗纤提铅，选择灰吹法，通过铅氧化的方式将残留物金属银留下。此方法有效的将铅元素转化为氧化物，但会立即变化将氧化物还原成熔炼成为铅，耗费时间、人力和物力。为将铅银合金分开，可在真空中通过蒸馏法把两者分开，使其变为银与铅，并且可以获得金属铅与粗银。在各种成分范围中观察液态状况，从而在1200 ℃下获得铅产物，其含银量仅占据10-6～10-7，在合金中仍有剩余银富集。原料Ag 在0.1～0.9 时气相物质包含Ag10-2～10-3，有可能把铅和银分开，从而获取粗银和金属铅，在工业型真空炉中能够把此项作业实现。在铋银合金中，铋的性质和铅类似，使用真空蒸馏法把铋和银分开，此项技术已研发多年，可使用富银合金二次蒸馏，获取粗银。
有色金属冶金概论复习题
第 1 页 共 11 页 有色金属冶金概论复习题
1. 简述冶金学科（冶金方法）的分类；
①提取冶金学（Extractive metallurgy）②物理冶金学（Physical metallurgy）。
2. 几种典型提炼冶金方法的一般流程及特点
① 火法冶金
火法冶金的工艺流程一般分为矿石准备、冶炼、精炼3个步骤
特点：
② 湿法冶金
湿法冶金在机理上属物理化学的内容，其生产步骤主要包括：浸取、分离、富集和提取
特点：
③ 电冶金
电冶金包括电炉冶炼、熔盐电解和水溶液电解等
特点：
④ 粉末冶金
粉末冶金由以下几个主要工艺步骤组成：配料、压制成型、坯块烧结和后处理。对于大型的制品，为了获得均匀的密度，还需要采取等静压（各方向同时受液压）的方法成型
特点：
3. 简述有色金属提取的特点
①有色金属矿物的品位低，成分复杂。②提取方法多，分火法和湿法。
4. 简述有色金属火法、湿法提取工艺的分类。
火法：
① 焙烧（氧化、还原、硫酸化、氯化、煅烧、烧结焙烧）；
② 熔炼（造锍、还原、氧化、熔盐电解、反应熔炼，吹炼）；
③ 精炼（氧化、氯化、硫化、电解精炼）。
湿法：
① 浸出：按浸出的溶剂：碱浸、氨浸、酸浸、硫脲浸出、氰化物浸出，等；
按浸出的方式：常压浸出、加压浸出、槽浸、堆浸、就地浸出，等。
② 净化：水解沉淀净化、置换净化、气体还原（氧化）净化，等。
③ 沉积：置换沉积、电解沉积、气体还原沉积。
5. 判断下列金属那些属于稀有金属、轻金属、重有色金属及贵金属
重金属，一般是指密度在4.5 （或5）g·cm-3以上的金属，过渡元素大都属于重金属。主要有11种：铜Cu、铅Pb、锌Zn、镍Ni、锡Sn、钴Co、砷As、铋Bi、锑Sb、镉Cd、汞Hg 有色金属冶金概论复习题
第 2 页 共 11 页 轻金属，密度在4.5 （或5） g·cm-3以下的金属叫轻金属，周期系中第ⅠA、ⅡA族均为轻金属，主要有7种：铝Al、镁Mg、钾K、钠Na、钙Ca、锶Sr、钡Ba；
《有色冶金概论》复习题
4、铜的冶炼方法及工艺流程
答：有火法和湿法两大类；火法炼铜基本流程包括造锍熔炼、锍的吹炼、粗铜火法精炼或阳极铜电解精炼；湿法炼铜基本流程包括浸出、萃取。反萃、电积。
5、硫化铜精矿造锍熔炼的基本原理及两个过程的主要反应
答：利用铜对硫的亲和力大于铁和一些杂质金属，而铁对氧的亲和力大于铜的特性，在高温及控制氧化气氛条件下，使铁等杂质金属逐步氧化后进入炉渣或烟尘而被除去，而金属铜则富集在各种中间产物中，并逐步得到提纯。主要包括两个造渣和造锍两个过程 主要反应： 2FeS(l)+3O2(g)
=2FeO(g)+2SO2(g)；2FeO(g)+SiO2(s)= 2FeO·SiO2(l)；xFeS(l)+yCu2S(l)= yCu2S·xFeS(l)
6、硫化铜精矿造锍熔炼的目的及必须遵循的两个原则
答：（1）造流熔炼的目的：①使炉料中的铜尽可能全部进入冰铜,同时使炉料中的氧化物和氧化产生的铁氧化物形成炉渣；②使冰铜与炉渣分离。（2）火法炼铜必须遵循两个原则：①必须使炉料有相当数量的硫来形成冰铜；②炉渣含二氧化硅接近饱和，以便冰铜和炉渣不致混溶
7、铜锍（冰铜）的吹炼的任务及实质是什么？
答：任务是将铜锍（冰铜）吹炼成含铜98.5%-99.5%的粗铜；实质是在一定压力下将空气送到液体冰铜中，利用空气中的氧将冰铜中的铁和硫几乎全部除去，并除去部分其它杂质：FeS氧化变成FeO与加入的石英熔剂造渣；而Cu2S则部分经过氧化，并与剩下的Cu2S相互反应变成粗铜。
8、铜锍（冰铜）的吹炼过程为分为哪两个两个周期？各周期的主要反应是什么？
答：造渣期：2FeS+3O2=2FeO+2SO2；2FeO+SiO2= 2FeO·SiO2；相加得总反应为2FeS+3O2+SiO2=
2FeO·SiO2+2SO2。造铜期：2Cu2S+3O2=2CuO+2SO2；Cu2S+2 Cu2O=6Cu+ SO2两式相加得总反应：Cu2S+O2=2Cu+ SO2
有色金属冶金概论复习题带答案
Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT
《有色冶金概论》复习题
4、铜的冶炼方法及工艺流程
答：有火法和湿法两大类；火法炼铜基本流程包括造锍熔炼、锍的吹炼、粗铜火法精炼或阳极铜电解精炼；湿法炼铜基本流程包括浸出、萃取。反萃、电积。
5、硫化铜精矿造锍熔炼的基本原理及两个过程的主要反应
答：利用铜对硫的亲和力大于铁和一些杂质金属，而铁对氧的亲和力大于铜的特性，在高温及控制氧化气氛条件下，使铁等杂质金属逐步氧化后进入炉渣或烟尘而被除去，而金属铜则富集在各种中间产物中，并逐步得到提纯。主要包括两个造渣和造锍两个过程 主要反应： 2FeS(l)+3O2(g) =2FeO(g)+2SO2(g)；2FeO(g)+SiO2(s)=
2FeO·SiO2(l)；xFeS(l)+yCu2S(l)= yCu2S·xFeS(l)
6、硫化铜精矿造锍熔炼的目的及必须遵循的两个原则
答：（1）造流熔炼的目的：①使炉料中的铜尽可能全部进入冰铜,同时使炉料中的氧化物和氧化产生的铁氧化物形成炉渣；②使冰铜与炉渣分离。（2）火法炼铜必须遵循两个原则：①必须使炉料有相当数量的硫来形成冰铜；②炉渣含二氧化硅接近饱和，以便冰铜和炉渣不致混溶
7、铜锍（冰铜）的吹炼的任务及实质是什么
答：任务是将铜锍（冰铜）吹炼成含铜%%的粗铜；实质是在一定压力下将空气送到液体冰铜中，利用空气中的氧将冰铜中的铁和硫几乎全部除去，并除去部分其它杂质：FeS氧化变成FeO与加入的石英熔剂造渣；而Cu2S则部分经过氧化，并与剩下的Cu2S相互反应变成粗铜。
8、铜锍（冰铜）的吹炼过程为分为哪两个两个周期各周期的主要反应是什么
答：造渣期：2FeS+3O2=2FeO+2SO2；2FeO+SiO2= 2FeO·SiO2；相加得总反应为2FeS+3O2+SiO2= 2FeO·SiO2+2SO2。造铜期：2Cu2S+3O2=2CuO+2SO2；Cu2S+2
