中间包冶金技术（定稿）

第一篇：中间包冶金技术（定稿）

中间包冶金技术

摘要：分析了连铸坯中夹杂物的来源和浇注过程中的二次氧化问题。介绍了国内外先进炼钢厂(新日铁、JFE、克鲁斯、迪林根、浦项和宝钢等)中间包夹杂物的去除与控制措施。通过增大中间包容量、采用H型中间包或离心流动中间包、设置中间包气幕挡墙和中间包控流装置，优化中间包结构。通过采用中间包密封吹氩技术控制中间包开浇的二次污染；采用汇流旋涡抑制器防止中间包浇注过程中卷渣；采用碱性包衬和碱性覆盖剂、中间包无氧化烘烤与电磁感应加热、中间包连续真空浇注处理和电磁过滤，可以降低钢水二次污染，防止二次氧化，促进夹杂物上浮，提高铸坯的质量。

前言：随着对钢的质量要求日益提高，开发了各种钢包精炼技术，其目的就是提高洁净度，把钢水搞“干净”些。而中间包是连铸钢包与结晶器间的一个耐火材料容器。经过炉外精炼的钢水可以说是“干净”了，但浇到中间包后又可能再污染。因此，不能把中间包看着是一个简单的钢水过渡容器，而应把它看着是一个连续的冶金反应器，钢包精炼中采用的措施可以移植到中间包，以进一步净化钢液。为此提出了中间包冶金的概念，受到了人们的重视。连铸坯中夹杂物的来源

从炼钢生产流程来看，铸坯的洁净度主要取决于钢水进入结晶器之前的炼钢、精炼和中间包冶金工序，钢水中夹杂物的主要来源是内生夹杂物和外来夹杂物。

1．1内生夹杂物

内生夹杂物主要是脱氧产物，是钢中的合金化元素与溶解在钢水中的氧以及硫、氮的反应产物。如铝镇静钢，脱氧产物以A1₂0₃，为主；硅镇静钢，脱氧产物以MnO·SiO₂：为主；钙处理钢，脱氧产物以mCaO·nAl ₂0 ₃、mCaO·nAl₂0₃·X为主；钛处理钢，脱氧产物以TiO₂、A1₂0₃、TiN、A1₂0₃与TiN复合夹杂物为主。内生夹杂物数量多，颗粒较小(一般小于10μm)，分布较均匀，成分简单,对钢的质量危害较小。

1．2外来夹杂物

外来夹杂物是指从炼钢到浇注的过程中，二次氧化产物和机械卷入钢中的各种氧

化物。外来夹杂物数量少，尺寸较大，多在30-300μm，成分复杂，在钢中呈偶然分布，对钢质危害大。优化中间包结构

2．1增大中间包容量

中间包容量影响到中间包液面高度和中间包钢水在包内的停留时间。大容量中间包可以保证更换钢包时中间包内的钢水处于相对稳定状态，防止卷渣。为了避免卷渣，中间包钢水必须在最小深度以上操作。北美20世纪80年代以后投产使用的中间包容量均为45 t以上，其中最大的中间包容量为70 t。日本的中间包容量均在60 t以上，最大的中间包容量达84 t。

据报道，克鲁斯公司的中间包由25 t扩大到45 t后，不仅氧化铝夹杂数量减少，而且夹杂物在铸坯内弧侧聚集的现象也明显减少［1］。国内某钢厂对薄板坯用中间包进行水模拟实验后发现：增大中间包容量(在相同控流装置条件下，提升中间包内钢水液位50 mm)，钢水静置时间延长约10 s，死区减少3％。有研究表明，在控流装置相同的条件下，60 t中间包比10 t中间包夹杂物去除率明显提高，钢水的洁净度大大改善［2，3］。中间包容量对钢水清洁度的影响见表1。还有人认为在相同的挡墙条件下，中间包加高能延长钢水停留时问约30％，有利于钢中夹杂物的上浮分离［4］。

2.2设置中间包控流装置

中间包控流装置的设置对其包内非金属夹杂物的上浮、均匀钢水温度和成分起着至关重要的作用。国内外许多冶金工作者为强化中间包的冶金作用建立了中间包流场模型，但其对于满足当前生产高质量钢种要求是否具有实际意义尚无定论。近年来，中间包内主要的控流装置有挡墙、坝、过滤器、湍流控制器和中间包底部吹气及其组合装置。

2.2.1 挡墙、坝

在中间包中安置堰和坝，可以有效改变钢水流向，延长钢水停留时间，有利于夹杂物的上浮。

在中间包中，坝和堰通常一起使用，以获得理想的中间包钢水流动和冶金效果。有实验比较了装与不装坝(或坝和堰)中间包内钢水的最短停留时间[5]，结果是没有控流装置的中间包最短停留时间延长，并且钢水在较宽中间包内的最短停留时间随着坝高的改变而改变。但坝高应限定在一定范围(0．25～0．75 H，H 为中包熔池深度)才有效果。如果坝高超出了上限值，最短停留时间反而会缩短。但是，德国马普斯技术中心研究结果表明[6]，中间包挡墙促进夹杂物上浮的作用并不明显。因此，在欧洲各个钢厂推广使用的是无挡墙中间包技术 3 防止中间包浇注过程的二次污染

日本住友金属鹿岛厂的实验结果表明，从冶炼设备经钢包和中间包出钢，如不加以保护，钢水中将有约70％的夹杂(内在夹杂和外来夹杂)来自于中间包。这些夹杂在中间包内如不加以分离，将对铸坯质量和冶金工艺产生严重危害。过去，为了去除中间包内夹杂物，采用的技术主要是防止钢水再污染：换包时尽量减少钢包渣的卷入、钢包到中间包采用长水口浇注、防止钢水与包衬耐火材料发生反应、中间包加盖等保护技术。近年来，为进一步满足市场对高质量产品的需求，当今国内外围绕中间包开发了一系列提高浇注钢水质量的相关技术[8]。中间包冶金新技术

4．1 中间包加热技术

钢包更换时，由于新钢包内钢水的密度与已注入中间包内钢水的密度之间存在差异，从而影响了中间包内钢水的流动形态，而密度的差异主要是源于钢水之间的温度差。中间包加热可以消除钢水之间的温度差。

4.1.1 等离子加热技术

Bghedelstahl钢厂的水平连铸机上应用了等离子加热器。直流等离子枪的加热弥补了钢水在中间包内的热量损失，并以将钢水加热到所要求的温度。NKK京浜厂采用14 MW直流转移型等离子弧加热，可将中间包内的钢水温度控制在目标温±10％之内；在钢包更换期间，等离子加热可将中间包内钢水的温降控制在5℃之内。通过精确地控制中间包内的钢水温度，产品的中心偏析现象消失，生产率提

高。有研究指出[7]，采用等离子加热法时，中间包加盖，并采用气体搅拌均匀熔池，中间包热传输性好，热利用率高，达到了去除夹杂物的目的。

4.1.2氮气流加热技术

为降低中间包耐火材料损耗，改进钢水质量，国外有些钢厂以前曾采用煤气烧嘴预热器来维持热量。但这种预热会导致循环使用的中间包内残余物的再次氧化。被氧化的残余物(如FeO)会与钢水中的铝起反应，产生Al ₂0 ₃。夹杂，从而降低尤其是初始浇注炉次的铸坯质量。其后进行过向循环使用的中间包内吹入惰性气体的无预热密封防氧化操作，但必须调节密封气体的流速以保证浇注顺利开始的最低中间包温度(900ºC)。

4．2 中间包连续真空浇注处理

俄罗斯的研究人员在连铸过程中对钢水进行连续真空处理，利用如图1所示的装置进行脱气和去除夹杂物。

图5 连续真空处理装置

此项技术工艺布置紧凑、投资省、占地面积小、操作方便，脱气效果比其他真空处理方法优越。但是，由于该装置位于钢包与中间包之间，可调范围小。

4．3电磁过滤

电磁过滤原理是根据非金属夹杂物与熔体导电性的差异，在电磁场作用下非金属夹杂物与熔体的运动规律不同，使非金属夹杂物与熔体分离。分析得出，采用电磁过滤法比普通过滤方法可更有效去除钢水中小于10μm的非金属夹杂物。

4．6连续测温技术

连铸中间包钢水温度测量是控制铸机拉速、提高浇成率的一项重要监测指标。基于在线黑体空腔理论的研究成果，有人提出了一种新型的钢水连续测温方法[9]。该方法通过在线黑体空腔辐射特性的研究，有效解决了在线黑体空腔“非密闭性”和“不等温性”对测量的影响。实践证明该方法具有较高性能价格比：测量误差≤(±3)℃，测温管寿命可达20～40 h，测温成本与现行的快速热电偶实际消耗相当或略低，同时低于铂铑热电偶连续测温。还有人研发了以高温快速光纤比色温度传感器为核心的测温系统[10]。它显著特点是响应速度快、使用寿命长、抗电磁干扰、灵敏度高，使用温度区间为800—2 400℃。另外还有人提出了辐射测温方法，即红外系统[11]。结语

随着用户对钢材质量要求的进一步提高，中间包的精炼功能也越来越重要。

(1)生产高附加值钢材用铸坯，必须对钢包到中间包、中间包钢水液面和中间包到结晶器过程全程保护浇注，同时在钢包到中间包和中问包到结晶器问要防止吸气和汇流旋涡卷渣。

(2)设置合理的中间包结构(上下挡墙、湍流抑制器、旋涡抑制器)不仅可以最大程度防止吸气、卷渣，而且可提高去除夹杂物的能力。

(3)电磁搅拌离心流动对去除中间包内夹杂物效果显著。

(4)连续真空处理对脱气和去除夹杂物有良好效果，但其可调性差，电磁过滤作为去除夹杂物的辅助方法。

第二篇：冶金技术

直接还原—将铁矿石在固态还原成海绵铁的方法。所得产品称为直接还原铁DRI。熔融还原—用铁矿石和普通烟煤作原料，经流化床直接生产铁水，使渣铁分离的方法。人工智能是计算机科学一个重要分支，它主要研究用各种自动机或智能机来模仿人脑所从事的认识、学习、推理、思考、规划等一系列思维活动。

专家系统”，主要是指特定领域内，具有相当于人类专家的知识和经验，以及解决专门问题能力的计算机程序系统。神经网络也称为人工神经网络，专家系统与神经网络同样都是人工智能处理技术的主要分支。

电磁铸造是利用电磁感应原理实现无模连续铸造技术，即液体金属不与铸模接触成形，而是在电磁力约束下液态金属保持自由表面状态下凝固成形，其表面呈镜面，由于在磁场作用下凝固，金属组织与结构得到改善。

质量控制将一整套行业标准、国家标准、国际标准，及厂内标准，用调用对照表的形式存入计算机，通过工作指令形式下达给过程控制计算机，控制生产过程：a.还原气氛(石墨电极反应)

b.氩气搅拌 c.埋弧加热d.白渣精炼 等离子熔炼的类型

1等离子电弧炉PAF；2等离子感应炉PIF； 3等离子电弧重熔PAR；4等离子电子束重熔PEB；5等离子钢包精炼。

我国钢铁工业发展存在的主要问题1品种质量亟待升级，2布局调整进展缓慢。3自主创新能力不强。十二五”钢铁工业发展规划

1节能减排。2产业布局。3资源保障。4技术创新。5产业集中度。

人类历史上从铁器时代开始,钢铁就是兵器及生产工具的主要材料。

原因： 1）铁资源丰富，约占总资源的5%。2）铁矿石中铁主要以氧化物和碳酸化合物形式存在，且较易被还原制取，生产成本低。

3）铁碳合金有较优良的性能。.钢铁工业发展的关键技术

1）采用新流程、新技术、新装备代替传统的全流程生产方式，达到高生产率、高效率、产品优质。

2）节约资源、能源，降低制造成本、投资成本及劳动成本。3）满足国民经济各部门对钢材使用性能及质量上不断提高的要求。如汽车用深冲钢板要求：钢中[C]+[P]+[S]+[O]+[N]+[H]总和不大于0.01%。4）保护环境，根治污染，保持生态平衡。1工序组成是炼焦煤，仅占煤总储量的10%，已告缺。且炼焦排放大量的有害气体（CO2，CO，NOX，SO2等），造成温室效应，严格的排放标准出台后，焦化工序将首先被淘汰。不用高炉，将铁矿石还原成海绵铁的直接还原炼铁法以及生产成铁水的熔融还原法。

2缺点：大功率交流电弧炉的电弧稳定性差，对电网冲击大，产生强烈的电压闪烁，造成噪声污染。

3）炉外精炼是提高质量、增加产量，降低成本的有效手段4工业又一次重大革新

56）真空冶金是生产超级合金的重要手段目前在凝壳熔炼、悬浮熔炼、冷坩埚熔炼及真空电弧双电极重熔等方面有新的突破。

溅渣补炉的基本原理是在转炉出钢后，调整终渣成分，并通过喷枪向渣中吹氮气，使炉渣溅起并附着在炉衬上，形成对炉衬的保护层，减轻炼钢过程对炉衬的机械冲刷和化学侵蚀，从而达到保护炉衬、提高炉龄的目的。溅渣护炉操作步骤：

1)将钢出尽后留下全部或部分炉渣；2)观察炉渣稀稠、温度高低，决定是否加入调渣剂，观察炉衬侵蚀情况；

3)摇动炉子使炉渣涂挂到前后侧大面上；4)下枪到预定高度，开始吹氮、溅渣，使炉衬全面挂上渣后，将枪停留在某一位置上，对特殊需要溅渣的地方进行溅渣；5)溅渣到所需时间后，停止吹氮，移开喷枪；

6)检查炉衬溅渣情况，是否需局部喷补，达到要求，出渣，溅渣操作结束！真空脱气（1）脱氢

 根据脱气装置几何尺寸，操作工艺

及条件、钢种及预脱氧状态不同，脱氢的效果有差异

 真空度是直接关系脱氢的主要因素（2）脱氮

 去氮效果与其真空处理方法，装置

结构与尺寸，钢水预脱氧程度，系统真空度等因素有关

 由于钢中氮的溶解度、扩散速度慢，存在易于氮化的合金元素（Mn、Cr、Al、Zr、B），真空脱氮的效果仅为10-15%左右

（3）脱氧

 碳在钢中的扩散速度比氧大，故氧的传质是真空下脱氧反应的控制环节

3）合成渣洗 4）喷粉精炼

 扩大钢渣接触比面积，改善钢液内

部冶金反应的热力学和动力学条件  夹杂物变性 5）钢水加热（1）电弧加热（2）化学加热

 铝热法 硅热法

CO燃烧法PF法直接还原铁工艺主要特点

1、反应室与燃烧室分隔，产品金属化率高。预热段、还原段、冷却段分别采用不同材料和结构，能连续生产，比反应罐法生产率高，能耗低；而且罐体不像隧道窑中那样反复加热、冷却，寿命长。

2、能像回转窑和转底炉一样连续生产，但炉体不动而炉料自动下落，炉气逆流上升，设备简单可靠，有利于加热和直接还原反应进行，可方便地控制炉料还原温度和时间，利用系数高、作业率高，能源和原料消耗低；

3、直接还原与反应罐法和回转窑法一样采用外配碳，还原剂和脱硫剂可适当过量，确保还原和脱硫效果，又不增加产品灰分，使得原燃料选用范围广、工艺设备简单、产品质量好，而投资少、成本低；

4、反应室、燃烧室间隔排列，机构紧凑，每组反应罐都是一座独立的还原设备，若干组并列、组成各种生产能力的还原炉；

5、适合作为煤基直接还原铁工艺主体设备，也易改造为气基法竖炉和其他工业炉窑。电子束熔炼原理在高真空条件下，阴极由于高压电场的作用被加热从而发射出电子，电子汇集成束，电子束在加速电压的作用下，以极高的速度向阳极运动。穿过阳极后，在聚焦线圈和偏转线圈作用下，准确地轰击到结晶器内的底锭和物料上，使底锭熔化形成熔池，实现熔炼过程。

 电子束炉的优点：

1）无耐火材料坩埚，熔炼金属不会被玷污；

2）功率密度高，可熔炼任何难熔金属；3）炉内真空度高，熔炼材料的纯度高；4）对被熔原材料形状限制很小，制备费用低。

 电子束炉的缺点：

1）合金成分控制比VIM困难；

2）设备复杂，需采用直流高压电源，操作和维护技术要求高；

3）会产生对人体有害的X射线，需采取保护措施。

1.高炉炼铁系统包括：高炉本体，上料系统，装料系统，送风系统，煤气回收及除尘系统，渣铁处理系统，喷吹系统，动力系统。2.炼铁精料的内容是：

3.高炉有效容积利用系数：每昼夜、每m3高炉有效容积的生铁产量，即高炉每昼夜的生铁产量与高炉有效容积之比。

4.焦比（K）：焦比是指冶炼每吨生铁消耗的焦炭量，即每昼夜焦炭消耗量与每昼夜生铁产量之比。

5.煤比 ：冶炼每吨生铁消耗的煤粉量称为煤比。

6.综合焦比K综：是将冶炼一吨生铁所喷吹的煤粉或重油量乘上置换比折算成干焦炭量，在与冶炼一吨生铁所消耗的干焦炭量相加即为综合焦比。

7.综合燃料比K燃：指冶炼一吨生铁消耗的焦炭和喷吹燃料的数量之和。

8.冶炼强度（I）：冶炼强度是每昼夜、每m3高炉有效容积燃烧的焦炭量，即高炉一昼夜焦炭消耗量与有效容积的比值：

第三篇：冶金技术工作总结

冶金技术工作总结

冶金技术工作总结2007-12-08 14:59:12第1文秘网第1公文网冶金技术工作总结冶金技术工作总结(2)冶金技术工作总结

在集团公司的正确领导下，在公司全体员工的共同努力下，2005年4月份我公司顺利投产,投产后我们一手抓安全,一手抓工艺技术,实现了五六月份安全生产,并达到了设计产量，现将上半年的技术工作总结如下：

一、重视开炉工作

开炉是高炉一代寿命的开始。开炉工作的好坏对高炉今后能否正常生产有着极大的影响。

因高炉生产是连续性作业，各工序之间有着不可分割的联系，要保证开炉顺利，对生产的各个相关环节必须进行仔细检

查，认真做好各项准备工作。为此,我们着重做好以下几个方面: １、原燃料准备

因开炉前烧结机不能生产，原料条件极差，为保证开炉正常进行，对开炉原料做了详细的分析与准备，对焦炭、矿石、石灰石、白云石、生石灰、白云石粉等高炉用料和烧结用料，从产地、质量、资源状况、供料能力、质量保证等各个方面进行分析研究对比，从中择优选取，结合本地资源情况，确定使用全生矿开炉（进口生矿 本地生矿）,实践证明这一选择是正确的，虽然条件较难，但由于我们准备充分,安排合理，因而确保了开炉成功、炉况顺行，并且在设备故障频发的情况下，保持了高炉顺行。２、设备检查与试运转

进行单车、联动、带负荷联动等方式，对设备进行了检查、验收和试运转。但由于时间紧，各种问题在试运转期间未能全部暴露出来。因此在投产后相当长一段时间里，设备问题出现较多，影

响了高炉生产进程。在此情况下，我们利用各种操作制度合理调剂，严格执行，使高炉顺行，未受多大影响，经受住了各种情况的考验。

3、高炉、热风炉烘炉

本高炉和热风炉为冬季所建，含水较多，为确保开炉顺利，制订了高炉、热风炉烘炉方案，并由天津烘炉公司进行烘炉。严格按烘炉曲线烘炉，并组织三班人员，严格进行检查、记录。因此，烘炉基本上达到了预订要求。

4、加强操作人员培训 我们初次涉足冶金行业，工艺新、人员新、素质低等问题比较突出，为确保开炉和今后生产能正常进行，不断强化职工培训工作，通过考核上岗激发员工学习意识。同时，重要岗位聘请了一部分经验丰富的技师进行传、帮、带，取得了显著效果。经过一段时间的磨合，岗位工的操作水平和责任心都有了很大提高，现已基本适应生产需要，完成了由生到熟的转变过程，下一步要尽快完成

由熟到巧的转变。

二、建立各种技术管理制度

建立以安全技术操作规程为核心的各种技术管理制度，是正常生产得以进行的可靠保证。“学规程、考规程、用规程”活动在各分厂、部门都广泛深入、扎实开展。做每一件事都有规程可依，有章可循，因而少走了不少弯路，培养了员工严肃认真的工作作风。

三、加强员工技术培训

为满足高炉生产要求，必须建立一支纪律严明、技术过硬的职工队伍。公司、各分厂、各部门建立了各种形式的培训班，并制订了各种培训计划，学习演练应急预案，部署长远规划，为公司安全生产、稳定高产创造良好的软件环境。

四、建立以工艺为龙头，以高炉为中心的思想

高炉生产是一个大工业连续性生产，各工序必须紧密配合，才能确保生产正常进行。为此公司强调以工艺管理

为中心来强化管理，真正做到“全厂围着高炉转，高炉围着炉内转”拉紧各部门、各分厂与高炉的联系，做到心往一处想，劲往一处使，树立全厂一盘棋的思想。

五、以高炉规范化操作作为核心，加强高炉操作管理，高炉吞吐量大，原燃料量大，质量变化不可避免，为适应客观情况变化。工长精心操作，严细管理，就显得十分重要，为使三班统一操作。因此实行规范化操作是一个很好的措施，它使工长办事有目标，行动有依据，检查有标准，使高炉炉况时时处于可按制状态，做到原料差时保高炉。原料好时，要降焦比，多出铁。为高炉长期稳定顺行，高产低耗打下了一个好的基础，对出现的问题按公司要求做到一事一分析，彻底查明了原因，明确了责任，找到了预防措施，逐步提高了工长责任心和操作高炉的水平。

六、下半年工作计划

１、继续深入开展全员培训，完成从熟到巧的过渡。

２、工长推行标准化作业，使各项日常工作有依据、有标准。

３、在可能条件下，工长实行动态管理，充分调动工长积极性。

４、抓好以安全技术操作规程为主的各项技术规程的考核和落实工作，加强基础技术管理。

５、修订原燃料标准，优化原燃料组合，做好增产、降耗的基础工作。

６、积极消化、吸收、成功的先进经验和技术措施，不断提高各项技术指标。

7、提倡“干一行，爱一行，专一行”先是岗位练兵，有条件通过技术比武，给职工创造一个热爱工作、积极向上、钻研业务的外部环境，建成一个守纪律、素质高，业务强，能战斗的职工队伍。阳光冶金薛跃

二OO五年八月二十四日

冶金技术工作总结

第四篇：冶金技术专业介绍

冶金技术专业介绍

一、专业亮点

冶金技术专业开办于1985年，是学院国家骨干高职院校和四川省示范高职院校建设重点建设专业，是直接服务钒钛钢铁产业和区域经济、最能体现学院办学特色的专业之一。该专业开发实施的“校企所耦合、虚实境训教、企业顶岗实习”的人才培养模式适合冶金行业人才的培养，获得了全国冶金类职业院校同行的一致好评。

二、培养目标

培养具有良好的思想品质、勤奋敬业、有责任意识和创新意识，掌握高炉炼铁、转炉炼钢、钛产品生产、钒制品生产等的基本原理、工艺、主要设备的工作原理、结构、使用与维护等专业知识，具有较强的钒钛产品生产工艺操作、设备操作、工艺规程制定等专业技术应用能力和实践技能，适应现代化钒钛钢铁一线生产、工艺操作、管理等部门工作的高端技能型专门人才。

三、就业情况

本专业毕业生就业依托攀西钒钛钢铁冶金企业，立足攀西、面向西部、服务全国。近年来，毕业生首次就业率均超过97%，专业对口率超过85%，用人单位对毕业生的总体满意率超过96%。如：毕业生侯某，就职于攀钢提钒炼钢厂，曾获得全国五一劳动奖章，四川省十大杰出青年等30余项奖励。毕业生刘某，就职于攀钢提钒炼钢厂，曾获得全国“浇钢王子”的称号，毕业生达某，就职于江苏某钢铁集团，年薪30余万元。

第五篇：生物冶金技术论文

微生物湿法冶金应用技术的地位与前景

摘要：生物湿法冶金是冶金领域十分活跃的学科之一，较传统氧化冶金工艺有很大的优势，有着广阔的工业应用前景。介绍微生物湿法冶金技术的概况以及其应用现状，并对其在未来的发展前景做出展望。

关键词：湿法冶金；浸金；介绍；应用；前景;Microbial Hydrometallurgical Technology’s Position and Prospect of Application Abstract: Biological metallurgy is very active in the metallurgy field.Compared with the traditional oxidation process metallurgy ,it has a great advantage and is doomed to a broad industrial application prospect.To introduce of microbial hydrometallurgical technology and its application status, and make a prediction for the future development prospects.Key words: Hydrometallurgy;Leaching;Introduction;Applications;Prospect;生物湿法冶金是多年来冶金领域十分活跃的学科之一。在自然界，微生物在多种元素的循环当中起着重要作用，地球上许多矿物的迁移和矿床的形成都和微生物的活动有关。生物湿法冶金是一种很有前途的新工艺，它不产生二氧化硫，投资少，能耗低，试剂消耗少，能经济地处理低品位、难处理的矿石。

一、生物湿法冶金介绍

微生物湿法冶金技术是一门新兴的矿物加工技术,它包括微生物浸出技术和微生物浮选技术。微生物浸出技术始于20世纪50年代,并已在铜、铀贫矿的堆浸及含砷难处理金矿的预处理方面实现了工业化生产应用;微生物浮选技术在20世纪80年代出现,目前尚在实验室研究阶段。由于微生物湿法冶金具有环境危害小和资源利用率高的优点,在资源环境问题日益受重视的今天倍受关注,在矿物加工领域展示了广阔的应用前景。微生物浸矿是指用含微(一）细菌浸铜

迄今为止,利用微生物技术处理的铜矿石都是一些硫化矿。在微生物的作用下,矿石中的生物的溶剂从矿石中溶解有价金属的方法。用微生物处理的矿石多为用传统方法无法利用的低品位矿、废石、多金属共生矿等。微生物浸矿过程机理的研究已有很长的历史，在细菌的生长、硫化矿分解等方面已有较深刻的认识。细菌浸矿过程是细菌生长及包括化学反应，电化学，动力学现象的硫化氧化分解的复杂过程。主要有以下两种方式。细菌直接作用浸矿。

细菌对矿石存在着直接氧化的能力，细菌与矿石之间通过物理化学接触把金属溶解出来。某些靠有机物生活的细菌，可以产生一种有机物，与矿石中的金属成分嵌合，从而使金属从矿中分解出来。

细菌间接作用浸矿。

细菌能把金属从矿石中溶浸出来，是细菌生命过程中的新陈代谢作用，例如细菌作用产生硫酸和硫酸铁，然后通过硫酸和硫酸铁作为溶剂浸提出矿石中得所有金属。微生物的湿法冶金有以下几方面的价值：1减少资金花费2工艺流程更容易改变3可以提高金属回收率4减少废气排放，保护环境。

二、微生物冶金现状

我国是一个有色金属矿产资源储量大国 ,同时也是消费大国。经过半个多世纪的生产消耗 ,易采易选冶矿已为数不多。现有的常规物理、化学选冶方法由于回收率低、资源损耗大、生产成本高和对环境污染严重等问题已不适应社会经济可持续发展要求。在此情况下 ,微生物在矿物分离方面的作用逐渐引起人们的重视 ,它既可用于矿物的就地浸出 ,也可用于工厂矿物处理、废水废渣处理。并且微生物浸矿具有生产成本低、投资少、工艺流程短、设备简单、环境友好、能处理复杂多金属矿物等优点 ,因此细菌浸矿的广泛应用 ,将引起传统矿物加工产业的重大变革 ,为人类、资源与环境的可持续发展开辟广阔的前景。

1947年 ,美国Colmer和 Hinkle从矿山酸性坑水中分离鉴定出氧化亚铁硫杆菌 ,并证实了微生物在浸出矿石中的生物化学作用。细菌浸出在冶金工业上获得成功应用主要是3种金属的回收:铜、铀、金。自1958年美国利用微生物浸铜和1966 年加拿大利用微生物浸铀的研究及工业化应用成功之后 ,已有30多个国家开展了微生物在矿冶工程中的应用研究工作。而且继铜、铀、金的微生物湿法提取实现工业化生产之后 ,钴、锌、镍、锰的微生物湿法提取也正由实验室研究向工业化生产过渡。

我国微生物浸矿技术方面的研究是从 20 世纪 60 年代末开始的 ,已先后在铀、铜等金属的生产应用中取得成功。(一）细菌浸铜

迄今为止,利用微生物技术处理的铜矿石都是一些硫化矿。在微生物的作用下,矿石中的 铜硫化物首先被氧化溶解出来,同时生成一些氧化能力较强的物质,如H2SO4, Fe2(SO4)3等,它们可以氧化其他铜硫化物或铜氧化物。美国在细菌氧化堆浸处理铜矿方面起步较早 ,开展了多方面的研究 ,技术也比较成熟 ,1994 年采用此法生产的铜价值已超过3.5亿美元。

从世界上第1座铜的微生物堆浸工厂于 1950 年在美国的 Kennecott 铜业公司建成投产 ,到 20 世纪 80 年代 ,世界上共有14座(我国 2 座)铜的微生物氧化提取厂投入生产。

（二）细菌浸铀

在大多数铀矿石当中 ,都存在一些金属硫化矿 ,比较常见的有黄铁矿（FeS2）。黄铁矿为浸矿细菌提供了能源 ,矿石受浸矿细菌的浸蚀作用 ,生成 FeSO4和 H2SO4。FeSO4在细菌作用下 ,很快被氧化为 Fe2(SO4)3，而很好的氧化剂 ,又可以氧化黄铁矿: FeS2 + Fe2(SO4)3 =3FeSO4 +2S 反应生成的元素硫也是细菌的能源 ,受细菌氧化生成H2SO4 ,在 H2SO4和 Fe2(SO4)3存在的条件下 ,铀矿物被溶解出来 ,反应如下:

UO2 + Fe2(SO4)3 =UO2SO4 +2FeSO4

（三）细菌浸铀的发展

1965 年葡萄牙堆浸年产U3O8 45 t ,加拿大井下细菌回收83～87.6 t/a ,法国井下和堆浸回收的U3O8 在40 t/a左右。经过20年的发展 ,加拿大生物铀的年产量已达 420 t 之多。法国也有一些铀矿用细菌进行地下浸出 ,如埃卡尔勃耶尔铀矿原以化学浸出为主 ,后改用细菌浸出 ,到 1975 年产铀由原 25 t 增至635 t。此外 ,美国、南非等也用这一方法生产铀。我国湖南某矿曾进行半工业试验 ,浸出率50 %～60 %。

（四）难处理金矿的细菌氧化

生物氧化工艺是近年发展起来的一种金矿氧化新工艺 ,其过程简单 ,投资少 ,生产成本低而且对环境的影响很低 ,现在越来越受到重视。目前金的生物氧化浸出主要限于处理难浸金矿石 ,作为氰化提金的预处理 ,而且浸出方式均采用浮选精矿充分搅拌浸出。

（五）难浸金矿的细菌氧化工业

难浸金矿的细菌氧化预处理最早是 1964 年法国人尝试利用细菌浸取红土矿物中的金 ,取得了令人鼓舞的效果。1977年苏联最先发表了实验结果。北美最先用搅拌反应槽对难浸金矿石及精矿进行细菌氧化 ,对于搅拌反应槽式细菌氧化厂的投产和推广 ,具有奠基作用。1984～1985 年 ,加拿大 Giant Bay微生物技术公司对北美及澳大利亚的30多种金精矿进行了细菌氧化实验。1986年南非金科公司的 Fairview金矿建立世界上第1个细菌氧化提厂 ,实现了难浸金矿细菌氧化预处理法的首次商用。继南非后 ,巴西、澳大利亚、美国、加纳、秘鲁等国生物技术预处理金矿的工厂纷纷投入运营。世界上第1座大型细菌处理厂是加纳的 Ashanti 生物氧化系统 ,1995 年扩建设计规模为 960 t/a。细菌冶金在美国的矿冶工程中已占有相当重要的地位 ,美国黄金总产量的1/3是用生物堆浸法生产的。美国内华达州的 Tomkinspytins金矿1989年建成生物浸出厂 ,日处理1500 t 矿石 ,金回收率为90 %。美国加纳Ashanti 微生物浸出厂在1994年能处理720 t/ d金精矿 ,年产黄金100万盎司。

（六）细菌浸出其他金属

法国BRGM研究中心在乌干达建成 1 座年产钴 1000 t的细菌冶金厂 ,这意味着世界上 5 %的钴是用微生物法获得的。

国内的研究主要以金川低品位镍矿资源贫矿和尾矿为研究对象 ,进行微生物浸出试验研究。

锰矿的微生物浸出主要用异养菌将矿石中的Mn4+还原成易溶解的 Mn2+。前苏联用无色杆菌属浸出尼柯波尔锰矿 ,浸出率达到80 %～90 %。我国用 T·f 菌除去高硫锰矿中的硫 ,硫排出率81 %～99 %。

三、未来的发展前景

目前生物冶金技术研究与工业应用已经取得显著成交效，今后将受业界更加广泛的关注，并在高效浸矿菌选育、浸矿微生物的基因组和蛋白组学、生物浸出过程基础理论与工程化技术研究、生物冶金技术应用领域等几个方面得到更加系统的研究。

随着高品位、易选冶的铜，镍，锌，钴，金等有色金属矿物资源的日益减少，低品位，难处理资源的开发日益增大，生物冶金技术将是本世纪最有竞争力的矿冶技术之一。高温浸矿菌浸出黄铜矿和异养菌浸出镍红土矿等技术将取得突破，生物冶金新技术不断涌现，生物冶金技术将得到更大的发展。生物冶金技术产业化应用越来越成熟，应用领域越来越广泛，生物冶金将具有广阔的应用前景。

【参考文献】：

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