[科普中国]-矿石精炼厂

矿石精炼厂就是利用冶金技术从矿石中提取金属元素，再对粗炼产品进行精炼提纯和合金化处理，然后浇注成锭，加工成形，能得到所需成分、组织和规格的金属材料的工厂。

起源从古代陶术中发展而来。首先是冶铜，铜的熔点相对较低，随着陶术的发展，陶术需要的温度越来越高，达到铜的熔点温度，而在陶术制作过程中，在一些有铜矿的地方制作陶术，铜自然成了附生物质而被发现。之后开始发现各类金属，并对其进行矿石精炼提纯。

历史概述古代人们利用土法（初期的火法冶金）对矿石进行初步的精炼，这种方法慢且低效。到了近代，人们开始利用科学技术，发明了湿法冶金和电冶金对矿石精炼提纯，这大大加大了生产效率，并建立起了各种类型的矿石精炼厂。

主要技术火法冶金

火法冶金是在高温条件下进行的冶金过程。矿石中的部分或全部矿物在高温下经过一系列物理化学变化，生成另一种形态的化合物或单质，分别富集在气体、液体或固体产物中，达到所要提取的金属与脉石及其它杂质分离的目的。实现火法冶金过程所需热能，通常是依靠燃料燃烧来供给，也有依靠过程中的化学反应来供给的，比如，硫化矿的氧化焙烧和熔炼就无需由燃料供热；金属热还原过程也是自热进行的。

火法冶金的工艺方法分四种：提取冶金，氯化冶金，喷射冶金，真空冶金。

火法冶金包括:干燥、焙解、焙烧、熔炼,精炼,蒸馏等过程。

湿法冶金

湿法冶金是在溶液中进行的冶金过程。湿法冶金温度不高,一般低于100℃,现代湿法冶金中的高温高压过程,温度也不过200℃左右,极个别情况温度可达300℃。湿法冶金包括:浸出、净化、制备金属等过程。

1、浸出用适当的溶剂处理矿石或精矿,使要提取的金属成某种离子(阳离子或络阴离子)形态进入溶液,而脉石及其它杂质则不溶解,这样的过程叫浸出。浸出后经沉清和过滤,得到含金属(离子)的浸出液和由脉石矿物绢成的不溶残渣(浸出渣)。对某些难浸出的矿石或精矿,在浸出前常常需要进行预备处理,使被提取的金属转变为易于浸出的某种化合物或盐类。例如,转变为可溶性的硫酸盐而进行的硫酸化焙烧等,都是常用的预备处理方法。

2、净化在浸出过程中,常常有部分金属或非金属杂质与被提取金属一道进入溶液,从溶液中除去这些杂质的过程叫做净化。

3、制备金属用置换、还原、电积等方法从净化液中将金属提取出来的过程。

电冶金

电冶金是利用电能提取金属的方法。根据利用电能效应的不同,电冶金又分为电热冶金和电化冶金。

1、电热冶金是利用电能转变为热能进行冶炼的方法。在电热冶金的过程中,按其物理化学变化的实质来说,与火法冶金过程差别不大,两者的主要区别只饲冶炼时热能来源不同。

2、电化冶金(电解和电积)是利用电化学反应,使金属从含金属盐类的溶液或熔体中析出。前者称为溶液电解,如锕的电解精炼和锌的电积,可列入湿法冶金一类;后者称为熔盐电解,不仅利用电能的化学效应,而且也利用电能转变为热能,借以加热金属盐类使之成为熔体,

故也可列入火法冶金一类。从矿石或精矿中提取金属的生产工艺流程,常常是既有火法过程,又有湿法过程,即使是以火法为主的工艺流程,比如,硫化锅精矿的火法冶炼,最后还须要有湿法的电解精炼过程;而在湿法炼锌中,硫化锌精矿还需要用高温氧化焙烧对原料进行炼前处理。

本词条内容贡献者为:

任毅如 - 副教授 - 湖南大学