火法冶金熔炼技术篇1

关键词：钛合金产业市场分析发展趋势

0引言

在1791年，钛由科学家格雷戈尔发现，随后德国化学家克拉普罗特用希腊神话的泰坦为该元素命名。钛在自然界中虽然广泛存在，但因为其存在分散并且提取难度大，所以从发现钛元素到制得纯品，经历了百年以上。目前，钛合金具有耐蚀性好、强度大、耐热性强等等优势而被广泛用于各个领域。到20世纪50年代，钛元素得到重大发展。20世纪50～60年代，发展出航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金，70年展出耐蚀钛合金。80年代，耐蚀钛合金和高强钛合金极大发展。随着钛合金的逐步发展，其应用面逐步扩展，从航空逐步扩展到汽车，医用，体育等行业。钛是继钢铁、铝之后崛起的“第三金属”，21世纪将是“钛的世纪”。

钛作为稀有金属，是重要的替代金属。我国钛资源储量丰富，在储量上拥有极大的优势，这也为我国钛产业能够发展壮大提供坚实的物质保障。目前我国海绵钛产能和产量占到了全球的1/3以上[1]。随着消费和产业升级，稀有金属产业得到不断重视。尤其是在政策变动之后（比如我国稀土出口政策调整）。从中长期来看，稀有战略金属是非常有远大的未来。钛合金产业科技含量高，用途广，值得我们研究。本文将分析钛合金产业目前的市场状况和未来的发展趋势。

1钛合金市场分析

1.1钛合金运用面扩展

钛合金市场总量总体是不断提高的。伴随着我国经济的平稳快速发展，百姓的生活水平得到不断提高，以及钛合金的工艺技术水平不断发展，民用领域中对钛合金的需求量日益增多。钛合金和钛合金材料会制作成环、带、丝、板等制品。钛合金产品在市场受到广泛青睐，其在建筑、医用、体育及电子产品、包装、手表等日用消费品和耐耗品领域得到开创应用，未来的市场十分巨大。市场统计，制作高尔夫球头及球杆所消耗的钛已超过1000吨。

比如在建筑业上钛合金也有不俗的表现。西班牙毕尔巴鄂古根海姆博物馆的用材很多都用了钛合金。今年来建筑业上用的钛合金总量不断增加。钛合金的用途的扩展对钛合金开拓新的市场有重大意义。

1.2民用钛合金需求旺盛

根据目前最新统计，我国的钛合金和钛材料制品与民用市场需求量有较大的差距。按照国外通行的钛产量为钢产量的万分之一的比例来计算，我国钛和钛合金产品的年产量应达到2-3万吨，而目前生产仅不足1万吨。钛合金的民用市场需求日益增长，这促进钛合金市场的扩大，也表明了钛合金市场拥有很大潜力。

以海绵钛为例，由以下图标看出我国对海绵钛的消费量逐渐升高，其消费量逐渐超过产量。（图一）

1.3航空业发展促进钛合金需求增加

钛合金除了民用以外还主要用于航空航天，如下图表明了钛合金制品的运用分布。

从图中得知航空用钛合金占了半壁江山。从全球范围来看，钛合金和钛制品的消费主要集中在航空业以及工业领域，全球商业航空的消费比例达到42%左右，军用钛材比例约为7%，整个航空领域消耗钛合金材料接近一半，另外，工业消耗钛合金比例约为47%。根据相关研究机构预测，在未来20年世界的航空公司将需要100个座位以上的新客机23385架，其中，需单通道飞机（如A320）16620架，占总需求的71%；需双通道飞机5482架，占总需求的24%；需VLA（如A380）1283架，占总需求的5%。这些飞机将价值2.6万亿美元。民用飞机的数量增加以及航空业的逐步发展，钛合金的市场前景良好。

民用飞机和大飞机的需求量大。并且在亚太地区，比如中国，航空产业不断发展并有广阔的发展空间，这对钛合金的长远发展是有利的支持。

1.4亚太地区等新兴经济体促进钛合金市场增加

2008年，全球经济由于受到美国次债危机等情况影响，全球经济的增长短期内趋缓，这对钛合金的需求量有一定的影响。但从中长期来看，亚太地区等国家的经济依然有较强的增长动力，这使钛合金市场的重心逐步偏移到亚太地区。

长期来看，世界经济逐步复苏。世界各地的经济体联系日益紧密，经济结构升级调整，对新型材料的需求日益旺盛，这对钛合金的发展是良好的契机。

由于世界各个经济体联系日益紧密，促进航空的发展。从统计数据来看，空中客运量每15年会增加一倍，那么未来的15-20年，随着全球经济贸易联系的不断加强，空中客运量也将按照这样的速度增加。

2钛合金产业的发展趋势

2.1目前我国钛合金产业发展状况

我国的钛合金产业发展快速。目前我国已经成为钛生产大国。据前瞻产业研究院不完全统计，我国有钛合金生产企业300余家，我国钛合金产品的产量整体呈现逐年增长趋势，2012年我国海绵钛产量约为7.1万吨，钛锭产量约为7.4万吨，钛粉产量约为0.1万吨，钛加工材产量约为6.1万吨。

我国凭借着占据将近全球30%的钛资源储量，发展钛工业的矿石资源优势显著。目前我国家海绵钛产能和产量占到了全球的1/3强，但在高附加值深加工领域仍然落后国外先进水平。我国钛合金产业面临大而不强的尴尬境地。[3]面对这样的现状，我国的钛合金产业该如何科学发展成为了重要的课题。我国的钛合金产业发展趋势必然应是朝着集约化，科学化，高附加值发展。钛合金产业面临产业调整和升级。

2.2国家重视钛合金产业的发展

2013年7月5日，《新材料产业标准化工作三年行动计划》由国家工信部，该文件提出要加大重点新材料领域标准制修订力度。新材料领域包括了特种金属功能材料、高端金属结构材料、先进高分子材料、新型无机非金属材料、高性能复合材料、前沿新材料。有10种钛合金产品划分在新型轻合金材料里。这10种钛合金产品分别是优质宽幅冷轧纯钛板材、钛合金型材、大规格宽厚钛合金板材、钛及钛合金带材、高精度及宽幅钛合金薄板材、大规格钛合金棒材及特种锻件、大型钛铸锭及锻坯、大盘重钛带卷、专用钛合金材料、钛及钛合金模锻件等。该文件表现了对钛合金材料的极大重视，并给予相关发展帮助。

政策支持钛合金产业的发展对该产业是有利的支持。未来钛合金产业的发展拥有良好的政治环境。这对产业的发展拥有巨大推动作用。

2.3我国广阔的需求促进发展

2013年，我国国民经济仍然保持平稳增长。我国的化工、航空航天、电力（包括核电）、冶金、真空制盐和体育等六大领域，以及医疗、海洋工程和船舶业的钛合金需求依然向好。在国家的“十二五”规划中，钛金属冶炼的节能减排，产品质量的提高和高附加值产品的开发仍然是我国钛合金的重点发展方向，结合西部地区全流程高技术水平的海绵钛项目、新型钛加工材开发项目等也属于国家鼓励类项目中，以及国家对钛加工材料的出口退税政策等都利于我国钛合金的发展。[4]由此可见，我国钛合金具有良好的发展前景。

2.4钛合金产业技术的升级调整

当前世界上几乎所有的熔炼方法都采用了真空及冷坩埚技术，这是因为钛及钛合金的熔炼由于钛的活性高。熔炼方式可以按照熔化金属时热量来源方式分为外热式熔炼方法和内热式熔炼方法。其中外热式熔炼方法有自耗电极电弧炉、非自耗电极电弧炉、电子束炉、等离子弧炉，而内热式熔炼方法有感应熔炼。

钛合金材料的熔炼技术的当前发展表现在以下几点：①20世纪80年代末，国际上开始采用冷床熔炼技术去解决钛合金铸锭中常出现的高密度夹杂和低密度夹杂等冶金劣势。和真空自耗电弧炉相比，冷床炉熔炼技术拥有诸多的优势，比如它可以更好地去除钛合金中的夹杂，并且因为其熔炼温度较高，可消除成分偏析，从而得到成分均匀的铸锭。尽管这项技术拥有诸多优势，但该技术的设备投入大，成本高，维护难，所以这项技术很难大规模推广。②发展内热式的真空感应熔炼，开拓新型熔钛坩埚材料及其制备技术。国内外研究者在这方面开展了大量的研究，并取得了相当的进展，但这些耐火材料都或多或少与钛发生反应，钛熔体中氧的含量也会增加，因此大多只能用作钛的熔模精铸的模壳材料，而不能用作钛及钛合金内热式的真空感应熔炼的耐火材料。坩埚式真空感应熔炼方法可能是解决目前常规钛合金熔炼技术能耗极高而材料收得率极低的一条有效途径。

由上可知，促进钛合金低成本优质高效熔炼的核心是寻找新型的熔钛坩埚材料及其制备技术，完成内热式的真空感应熔炼。尽管国内外研究者已经进行了大量这方面的研究，但直到目前还未见到能用于钛合金真空感应熔炼用耐火材料成功的报道，制造钛及钛合金真空感应炉坩埚尚未有实质性的突破，因此综合利用CALPHAD、量化计算和人工智能等材料设计方法，设计与钛熔液相容的新型耐火材料，研究新型耐火材料的制备技术，开发与钛熔液相容的新型耐火材料的坩埚制备工艺，将是攻克低能耗节约型钛及钛合金的熔炼技术的突破口[5]。这项技术让钛熔炼更加高效节能，从而大大的降低钛合金的生产成本，并且提高钛合金材料的质量，这对推广钛合金应用有着重要意义。

目前制约钛合金发展的重要原因就是其成本高，随着技术的进步逐步较低成本，成为发展钛合金产业的重要课题。

3结语

钛合金是继钢铁、铝之后崛起的“第三金属”，21世纪将是“钛的世纪”。钛合金因为其优越的属性，成为更多制造产业的选择。未来钛合金的市场仍然不断扩大，钛合金产业是处于不断成长的产业。钛合金作为新生金属，其未来发展态势良好，现在主要受到技术的问题，钛合金生产成本高，难以大规模应用，应不断产业升级，技术革新，促进钛合金产业更好地发展。

参考文献：

[1]莫尼塔（上海）投资发展有限公司.稀有金属行业研究报告[OL].http：//.cn/cn/.

[2]陈国琳，吴鹏炜，冷文军，等.钛合金的发展现状及应用前景[J].舰船科学技术，2009，31（12）：110.

[3]张喜燕，赵永庆，白晨光.钛合金及应用[M].北京：化学工业出版社，2005.

火法冶金熔炼技术篇2

[关键词]铅冶金工程问题分析改进措施

[中图分类号]TF812[文献码]B[文章编号]1000-405X（2013）-10-280-1

1铅冶金工程

目前国内用到的铅冶金方法主要有烧结焙烧――鼓风炉还原熔炼法和硫化铅精矿直接熔炼法两类，其中烧结焙烧――鼓风炉还原熔炼法属传统炼铅工艺方法，因其对硫不能有效回收，对环境造成较大污染，受环保的制约、回收率、工人劳动强度等的限制，已经在国家政策的淘汰之列，属于国家淘汰的工艺。该类方法的操作流程大致为：硫化铅精矿首先经过烧结焙烧，经过这一过程得到铅烧结块产物，然后将铅烧结块在鼓风炉中进行还原熔炼，最后得到产物。而硫化铅精矿直接熔炼分为两种：一种是氧气底吹炉+鼓风炉还原炼铅工艺，但是这种工艺的后段采用高耗能的焦炭作为发热剂、还原剂，能耗成本较高，且环保效果不理想；另一种是氧气底吹+液态高铅渣直接还原工艺，是指后段工艺直接接收前段的液态高温高铅渣，将高铅渣中的铅、金银等有价元素进行回收的工艺。因该种工艺的能耗低、环保好、回收率高、劳动条件好，目前已成为铅冶炼的主要发展方向。同时还有基夫赛特法、卡尔多法、氧气顶吹浸没熔炼法等因其各自有弊端，未被广泛推广和使用[1]。

2铅冶金工程存在的问题

铅冶金工程的建设项目多由许多个子项目构成，并且每个项目既相互独立又相互联系，一旦其中的某一个子项目不符合质量或者技术要求，将会对整个工程的进度和质量产生一定影响。目前，铅冶金工程中存在的问题主要有以下几各方面：

2.1项目管理效率不高

在铅冶金项目管理过程中，项目的最后完成期限设计不够合理，存在脱离实际的现象，在项目实施过程中，各成员之间没有及时沟通交流，在组织整个项目的建设的过程中，工艺、设备、土建等专业要保持良好的配合度，做到及时沟通，及时调整。设备是为了满足工艺的需要，土建是为了保证设备能给发挥其应拥有的作用。如果沟通不及时，很容易造成脱节和相互专业不联系的情况。常见情况如下：

（1）在土建工程进行的热火朝天的情况下，容易造成土建的施工进度超前，造成了大型的设备难以安装到位，造成返工的不良后果。

（2）设备制造周期较长，土建工作已经就位，设备迟迟难以到位；如一些大型设备：氧气底吹炉、还原炉、余热锅炉、大型的鼓风引风机、进口的耐材等等，都应提前进行考虑规划。

（3）工艺考虑不完善，对工艺设备的配置未进行充分的商讨研究，造成工艺的前后段不匹配，前段处理能力大，后段难以消化；或者前段处理能力小，后段不能充分利用的不良结果。既造成了前后工艺的不匹配，同时造成了设备能力和能源的不必要浪费。

2.2铅冶金企业设备更新换代迟缓

目前铅冶金企业的设备发展正朝着自动化、高效化、连续化以及现代化方向发展，由于铅冶金设备往往在高温、高压等恶劣环境中工作更容易受到磨损和腐蚀，铅冶金设备管理的现代化，关键在于企业对设备管理的重视程度，传统的设备管理方式只是注重设备使用过程中的技术管理，却明显忽视了对设备的更新换代。同时，一些铅冶金企业对设备管理过程中将设备的采购和维修分开进行管理，由于这种分离的方式不能对设备进行全过程管理，往往会导致一些问题的发生，导致对于设备的购买和使用不能实施合理科学化的管理。

2.3对铅冶金工程的监理工作不到位

在铅冶金工程中，对项目工程的监理工作具有十分重要的意义，对项目的监理尤其是对设备的监理，涉及很多方面的内容，对工程项目的设备和材料进行监理，可以实现对设备和材料的质量进行正确评价，并可以有效降低工程成本，提高对工程项目的监理工作，加强对材料质量的控制和管理，从而可以有效防止工程项目施工过程中的质量纠纷。

3提升铅冶金工程质量的措施

3.1加强冶金工程项目管理

针对铅冶金工程项目管理过程中存在的问题，需要在项目开展之前加强项目规划管理，确保整个项目能够在计划范围内顺利开展。项目管理的过程，也是协调、沟通、实施的过程。只有在整个的项目进行过程中加强沟通、紧密配合，才能避免不必要的损失，体现出管理的增值。在这里值得一提的是充分重视工艺人员的作用，只有有实力的工艺人员，从总体上总览全局并和设计院有机结合，才能使设计更趋实际和合理。为以后的生产实践中减少不必要的麻烦，同时减少损失。在各专业的沟通上主要做好以下工作：（1）确定设备明细表，确定工艺设备选型和数量；（2）确定设备订购周期；（3）确定铅冶炼工程设计子项明细和进度表；（4）及时纠偏。

3.2加强铅冶金工程设备管理

加强对铅冶金工程中的设备管理，需要严格把握设备的生命周期，在确保设备正常运转的状态下达到最高的运行效率，这就需要将把握好设备的采购和日常维护两大方面的工作，加强对设备采购的日常管理，采取对设备管理和采购人员进行培训的模式，让采购人员了解设备的专业知识，从而在采购过程中增强设备的质量意识。

3.3做好设备材料的监理工作

做好设备材料的监理工作，首先需要加强对设备材料采购过程的监理工作，在采购重要设备过程中，要选择那些具有良好信誉和产品优质性能的设备生产厂家，在设备和材料进场前，同样需要加强监理，严格监督设备和材料，按照验收标准进行验收，如果发现不符合标准的设备和材料，要立即对不合格产品进行整改或者要求承包商进行更换，以确保整个项目的工程质量，另外，由于施工现场设备管理的多样化现状，在对设备和材料进行监理时也应采取多样化的方式和方法进行监理。

参考文献

[1]铅冶金[EB/OL].百度文库.

[2]柯国军.建筑材料质量控制监理[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.

[3]王双保.浅谈冶金企业设备管理[J].山西冶金，2001（2）.

[4]探讨冶金工程中项目管理[J].中国房地产业，2012（8）.

[5]冶金工程建设的项目管理研究[J].建筑与文化，2013（5）.

火法冶金熔炼技术篇3

摘要：文章针对粉末冶金进行分析，并对难熔金属金属、钛基合金、氧化物弥散强化合金、超高温合金以及喷涂合金粉末等多种带有明显特征的航空发动机的粉末冶金技术。在这其中，对钛基合金粉末与高温合金粉末以及喷涂合金粉末的制造预备的关键进行重点的研究和探析。还对喷射成形和热等静压以及注射成形以及迅速成形的工艺特征与发展状态。最重要的是对粉末冶金技术在航空发动机的使用进行全方位多角度的研究与探析，并做以简单的论述，为相关人员提供参考意见。

关键词：粉末冶金技术航空发动机应用

中图分类号：V263文献标识码：A文章编号：1674-098X（2016）03（a）-0010-03

粉末冶金技术的特点是对性能高的材料进行制造的技术，并且对航空发动机有直接和紧密的联系。粉末冶金技术不但可以制作配备出没有宏观偏差、晶粒细微、组织非常均衡、各向同性、热加工性能过硬的复合材料与合金材料，大大提升了粉末冶金材料的疲劳能力与屈服能力，还可以实现零部件的最终成型。粉末冶金技术在航空的发动机的重要热端零件与别的航空发动机零件的全新材料的优质制造设备科学技术。航空飞机的心脏是航空发动机，而航空发动机性能的好坏会直接影响到飞机的众多指标和安全性质。伴随我国航空发动机转向多元化、多性能以及大型化的角度扩展以及在涡轮之前燃气的不断提升，零部件承受更大的负荷压力，工作的状况也越来越恶化，与此同时，对航空发动机的重要部件的功能的标准提出了更为严峻的要求。另外，涡与涡轮叶片的重要部件可以承担的压缩比与燃烧的温度更能够提升航空发动机的燃油的经济特征，降低排放与延长航空发电机的使用年限。根据以上的陈述，性能较强的航空发动机的发展壮大与粉末冶金技术的提升存在紧密的联系。文章主要是针对在航空发电机中应用众多形式不同的粉末冶金材料和粉末冶金设备、粉末成形以及粉末的增强重要技术进行的分析，使粉末冶金技术可以在航空的发动机中得到有效的应用。以下是具体的论述。

1在航空发动机中使用的粉末冶金材料具体种类

1.1P/M钛基合金

钛基合金的优势是耐腐蚀性强、强度较高以及热强的性能强。其最主要应用在对航空发动机的压气机的中压气机中的机盘、机叶、风扇以及连接环与导航仪。钛合金取代钢或者是高温合金能够显著降低发动机的所承受的重量，提升发动机的推重比重。以上零部件的标准是在高温的状况下呈现非常强的强度与高温的蠕变抵抗力，持久的强度与稳定组织性。P/M钛合金的伸拉所具备的性能可以大大超出熔断材的质量。但是在P/M钛合金中出现的杂质所含的数量以及钛合金的孔隙，这些都会使钛合金出现疲劳性的减少。在提升密集度与精华工艺程序是P/M钛合金当前最应该解决的状况。

钛合金金属间的化合物的复合材料主要是由氧化物、碳化物以及二硼化钛等颗粒当成提升相，其主要的特点是抗氧化的能力非常强、抗蠕变的特性也非常强、密度较低。温度可以到达816℃～982℃之间。促使钛合金能够在航空发动机应用的位置是从风扇与风压机变换到涡轮长中，并且合适于制造预备的高压压气的发电机的机片以及低压涡轮的发电机的也变。钛铝合金的基复合的材质是使用粉末冶金、高温组合、热压以及静压、放电等离子体的烧结和喷射堆积、冲击波的固组成法等方式的制作设备。但是钛铝合金的基复合的材质会增大热加工的难度性，整体的功能性也要大力提升，在当前的航空发电技术中还没有应用此项技术。

1.2喷涂合金粉末

热喷涂粉末会应用在航空发电机的抗高温烧浊涂层、封闭涂层、热障涂层抗磨抗损中，涂层技术对于航空发电机的重要部位进行高温的防护，以及封严耐磨、高温零件的阻燃和防止磨损的状况中，存在非常重要的价值。涂层不仅可以提升发动机重点零件在高温的影响下抵抗侵蚀的重要性，以及在炎热的状况下出现抵抗零件疲劳的能力，以此增加航空发电机的使用年限。热喷粉末的成分具体是指：氧化物陶瓷粉末、合金粉末、金属陶瓷粉末以及纯金属粉末。在美国的飞机的发电机中使用的热喷技术所需的零件数目大概是7000件除外。热喷涂粉末和别的冶金所需要的粉末有很多不一样的地方，它对粉末的要求非常高，具体体现在粉末的颗粒形状要小而精、要具备高度的球形、良好的流动、颗粒的分布范围要小、所含的气体和杂质量一定要低、松装的密集程度要符合规定的标准。

1.3氧化物弥漫强化合金

镍基氧化物弥散强化合金可以当成涡轮喷气发动机器中的涡轮叶片和导向叶片，这种粉末不仅可以在高温的状况下得到有效的使用，还可以忍受带来的负重疲劳、气体的蠕变以及气体受到的气势。镍基ODS合金能够抵挡强度较大的蠕变性质，其最重要的原因是氧化物存在的弥漫强化的作用和增强晶状物的移动与滑动。具有代表性的镍基ODS合金主要有3种，分别是MA754、MA600以及MA760。镍基ODS合金主要是运用热挤压制作方式以及机械合金的制作方式，主要有3个关键的步骤，分别是热挤压和热轧制、机械合金化以及进行热处理。只有提升氧化物弥散强化合金的氧化颗粒形状才能更好地提升科学技术水平，增添Hf匀速可以促使氧化物的颗粒的尺寸由原来的30nm减少到5～10nm（见图1），与此同时，也为氧化物的根本体积面的掌控创造了全新的方式，在强化晶界降低晶界逃离规定范围的方向开展工作，并且对柱状的晶粒所具有的力学性质存在的各异性提供解决方案，尤其是占据横向方位的晶界的蠕变的村若星的状况是增大镍基ODS合金使用的重点。

1.4难熔金属

铌合金、钨合金、钼合金以及钽合金都是难熔的金属。钼铜合金可以当成固体火箭发动机的帮衬材料，Ta-10W-2.5H合金主要应用于液体火箭喷管中的喷嘴，Ta-10W合金在火箭发动机中的喷管的阿波罗以及燃气的扰流片的实验燃烧的实验室中。在这些难熔的金属中，密度系数最小的是铌合金，并且强度呈现1100℃～1650℃中，仍然具有较强的焊接能力和对室内温度有效控制的能力，还能在薄板的制作以及制成外形非常繁琐的发动机的零件。钨合金可以打造成不需要进行冷却工作的火箭喷管、喷气叶片、热然器的反射器、用于离子火箭发射需要的离子环以及燃气舵。钨取代钼当成固体火箭发动机的喉管和喉衬，进口套管，可以把材料的运用所需的温度在1760℃的基础上提升到3320℃之上。如，美国的联合飞机企业就把钨铜两种材料进行融合，以此当成火箭发动机中的喷管隔板，钨铜融合的材质完全可以承受超出钨的熔点值3400℃。在当前的粉末冶金技术的发展中，难熔金属的高温氧化与高温形成的强度，以及高温材料的重量化是面临的最根本的挑战。

2粉末冶金的工艺

2.1镍基高温合金粉末

进行镍基合金粉末要具备含氧量低、制作预备的颗粒的形状要小还要具备较强的纯度的特点，是依据制作预备较强性质功能的粉末的涡的主要技术。当今存在两种方式都是十分重要的，一种是氨气雾化法制成AA粉；另一种是等离子旋转电极法的制粉。如，俄罗斯主要选用是等离子旋转电极法制粉，而等离子旋转电极法制粉的主要特点是夹杂物的尺寸过大、而等离子旋转电极法制粉的颗粒的形状又非常的大。在进行高温后的合金粉末正迈进无污染、没有陶瓷的状况下迈进。粉末的颗粒的径长的分类会阻碍粉末中不是金属融合的尺寸，还会合理科学提升声涡的使用年限和可靠性质，降低出现疲劳寿命的机率。另外，在针对粉末开展颗粒界面韧化与热处理强韧化的处理工作以及进行真空脱皮工作，可以提升材料的塑性与强度。

为解决VIM惰性气雾化德体系中存在的熔化金属和陶瓷资料从而出现的“陶瓷状况”。在最近几年中，我国已经研发了众多的制粉措施和纯净熔炼技术（见图2）。在ELGA的工艺施工中，预合金棒是电极，在电极逐渐旋转到达环形感应线圈的中间位置时，电极会发生熔化的变化，熔滴在准确进入惰性的气体中开展雾化工作。PIGA法主要是根据等离子弧在水冷的铜坩埚中开展熔炼工作，水冷铜坩埚的最底层要和感应器的加热漏嘴相互连接，没有陶瓷漏嘴系统要把熔化掉的金属溶液倒入气体的雾化喷嘴中开展雾化工作。在进行冷壁坩埚熔炼的气体雾化体系中，坩埚要具备一个最底端的浇筑体系，并且冷坩埚的底端浇注的方位和冷壁感应领导体系的相互连接，这个体系也可以使用在活性的金属中。如，在进行碳合金或者是TiAL的金属上的化合物熔炼工作中，在电渣进行重新的熔炉冷璧感应的导向工作中，要对电极的格式以及雾化的材料进行整体的创新，在电源头和熔渣的接触面积的开展熔化工作时，要把熔炼的金属溶液贯穿于具有活性性质的熔渣层，然后在融入到铜金属制成的水冷坩埚中。

2.2喷涂粉末

不一样的制作设备的工艺会促使粉末的颗粒形状、颗粒分布、颗粒状态以及颗粒的化学成分都会发生非常大地改变，这也会对涂层的能力产生一定的影响。制作设备使用道德喷涂粉末常用的方式主要有机械研磨、气体雾化、制造喷雾干燥颗粒以及水雾化。伴随科学技术的不断发展，喷涂的合金粉也研究出了全新的技术。

首先是等离子体球化的问题上，等离子体球化指的是运用等离子弧促使形态不一的原始粉末进行快速地加工并且使之熔化，使熔化的颗粒在基础的作用下产生非常高的球状度的液体，在非常高的温度中使滴液得到快速地凝固，以此使球状粉末得到有效保存。这也是一项制备非常的密实、解决纯度较高的热喷涂抹粉末的方式，图3是运用气流磨分级和分散以及与等离子球化星湖融合的工艺，制成的球状的钨粉。

2.3纳米粉体进行再次的造粒

纳米粉体是热障涂层的主要原材料。主要优势是有较强的抗热震能力和较强的隔热性能。可是纳米粉末不可以进行直接喷涂工作，必须借助喷雾干燥剂和之后的处理制作而成微米级别的团聚体的粉末。纳米粉体二次造粒的主要步骤是：第一，运用球磨混合一级超声把纳米结构所具有的信息，合理有序地分布在液体的介质中，并且要添加有机的粘合剂；第二，要把所得到的溶液使用喷雾干燥剂制成纳米结构的聚集体；第三，要把纳米结构团聚集在一起，使之能够快速去除水分，还要去除吸附在化学附氧，为更好地推进一些烧结或者是加热内部整合的温度，以此获得纳米结构的喷涂的粉末数据，使之可以在以往的热喷涂喷枪上得到有效的应用。

2.4喷射成形

喷射成形的技术主要是把液态金属的快速凝固与熔滴动态致密固化相互融合，并且这也是流程在快完成阶段而飞速凝固的固体材料的全新技术。喷射成形的优势是较高的整体致密度、较低的氧含量以及组织细小匀称。可以提升完善高温合金中的热加工的塑性，提升材料的整体力学的功能和能力，合理改善合金的加工，使之更加与预制设备的高温合金性融合，还能够节省众多和压制相关联的工艺环节。

3结语

总而言之，要把粉末冶金技术科学、合理、有效地应用在我国的发动机中，并且使其发挥最大限度的价值和重要意义。促进我国航天发动机得到更好地发展，为我国的航天事业奉献更多的力量。

参考文献

[1]曲选辉，张国庆，章林.粉末冶金技术在航空发动机中的应用[J].航空材料学报，2014，34（1）：1-10.

[2]张鹏，朱强，秦鹤勇，等.航空发动机用耐高温材料的研究进展[J].材料导报，2014，28（11）：27-31.

[3]袁征宇.某航空发动机粉末冶金涡低循环疲劳寿命研究[D].湖南大学，2012.

[4]杨升.FGH4097粉末高温合金在航空发动机中的研制与应用[C]//中国科学技术协会、贵州省人民政府.第十五届中国科协年会第13分会场：航空发动机设计、制造与应用技术研讨会论文集.中国科学技术协会、贵州省人民政府.2013.

[5]王博.粉末冶金FGH4169高温合金的制备、组织、力学性能及热加工性能研究[D].中南大学，2014.

[6]韩志宇，曾光，梁书锦，等.镍基高温合金粉末制备技术的发展现状[J].中国材料进展，2014，33（12）：748-755.

[7]罗江山.粉末冶金TiAl基合金的晶粒细化及其效应研究[D].中国工程物理研究院，2014.

[8]唐民锋.从F-135发动机技术特征展望军用航空发动机维修保障模式的发展趋势[C]//中国航空学会.2015年第二届中国航空科学技术大会论文集.中国航空学会.2015.

火法冶金熔炼技术篇4

【关键词】转炉工艺；冶炼原理；操作要求

1转炉冶炼目的

转炉冶炼主要是将生铁里的碳及其它杂质（如：硅、锰）等氧化，产出比铁的物理、化学性能与力学性能更好的钢。钢与生铁的区别：首先是碳的含量，理论上一般把碳含量小于2.11%称之钢，它的熔点在1450-1500℃，而生铁的熔点在1100-1200℃。在钢中碳元素和铁元素形成Fe3C固熔体，随着碳含量的增加，其强度、硬度增加，而塑性和冲击韧性降低。钢具有很好的物理、化学性能与力学性能，可进行拉、压、轧、冲、拔等深加工，其用途十分广泛。

氧气顶吹转炉炼钢设备工艺：如图1所示。按照配料要求，先把废钢等装入炉内，然后倒入铁水，并加入适量的造渣材料（如生石灰等）。加料后，把氧气喷枪从炉顶插入炉内，吹入氧气（纯度大于99%的高压氧气流），使它直接跟高温的铁水发生氧化反应，除去杂质。用纯氧代替空气可以克服由于空气里的氮气的影响而使钢质变脆，以及氮气排出时带走热量的缺点。在除去大部分硫、磷后，当钢水的成分和温度都达到要求时，即停止吹炼，提升喷枪，准备出钢。出钢时使炉体倾斜，钢水从出钢口注入钢水包里，同时加入脱氧剂进行脱氧和调节成分。钢水合格后，可以浇成钢的铸件或钢锭，钢锭可以再轧制成各种钢材。氧气顶吹转炉在炼钢过程中会产生大量棕色烟气，它的主要成分是氧化铁尘粒和高浓度的一氧化碳气体等。因此，必须加以净化回收，综合利用，以防止污染环境。从回收设备得到的氧化铁尘粒可以用来炼钢；一氧化碳可以作化工原料或燃料；烟气带出的热量可以副产水蒸气。此外，炼钢时，生成的炉渣也可以用来做钢渣水泥，含磷量较高的炉渣，可加工成磷肥，等等。氧气顶吹转炉炼钢法具有冶炼速度快、炼出的钢种较多、质量较好，以及建厂速度快、投资少等许多优点。但在冶炼过程中都是氧化性气氛，去硫效率差，昂贵的合金元素也易被氧化而损耗，因而所炼钢种和质量就受到一定的限制。

2转炉冶炼原理简介：

转炉炼钢是在转炉里进行。转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔（风口），压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉。开始时，转炉处于水平，向内注入1300摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化（FeO，SiO2，MnO，）生成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锰时，碳开始氧化，生成一氧化碳（放热）使钢液剧烈沸腾。炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙，一起成为炉渣。当磷与硫逐渐减少，火焰退落，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，表明钢已炼成。这时应立即停止鼓风，并把转炉转到水平位置，把钢水倾至钢水包里，再加脱氧剂进行脱氧。整个过程只需15分钟左右。如果氧气是从炉底吹入，那就是底吹转炉；氧气从顶部吹入，就是顶吹转炉。

转炉一炉钢的基本冶炼过程。顶吹转炉冶炼一炉钢的操作过程主要由以下六步组成：

（1）上炉出钢、倒渣，检查炉衬和倾动设备等并进行必要的修补和修理；

（2）倾炉，加废钢、兑铁水，摇正炉体（至垂直位置）；

（3）降枪开吹，同时加入第一批渣料（起初炉内噪声较大，从炉口冒出赤色烟雾，随后喷出暗红的火焰；3～5min后硅锰氧接近结束，碳氧反应逐渐激烈，炉口的火焰变大，亮度随之提高；同时渣料熔化，噪声减弱）；

（4）3～5min后加入第二批渣料继续吹炼（随吹炼进行钢中碳逐渐降低，约12min后火焰微弱，停吹）；

（5）倒炉，测温、取样，并确定补吹时间或出钢；

（6）出钢，同时（将计算好的合金加入钢包中）进行脱氧合金化。

3转炉炼钢主要工艺设备简介：

3.1转炉（converter）

炉体可转动，用于吹炼钢或吹炼锍的冶金炉。转炉炉体用钢板制成，呈圆筒形，内衬耐火材料，吹炼时靠化学反应热加热，不需外加热源，是最重要的炼钢设备，也可用于铜、镍冶炼。

3.2AOD精炼炉

AOD即氩氧脱碳精炼炉，是一项用于不锈钢冶炼的专有工艺。AOD炉型根据容量有3t、6t、8t、10t、18t、25t、30t等。装备水平也由半自动控制发展到智能计算机控制来冶炼不锈钢。

VOD精炼炉

VOD精炼炉（vacuumoxygendecarburization），是在真空状下进行吹氧脱碳的炉外精炼炉，它以精炼铬镍不锈钢、超低碳钢、超纯铁素体不锈钢及纯铁为主。将初炼钢液装入精炼包中放入密封的真空罐中进行吹氧脱碳、脱硫、脱气、温度调整、化学元素调整。

3.3LF精炼炉

LF（ladlefurnace）炉是具有加热和搅拌功能的钢包精炼炉。加热一般通过电极加热，搅拌是通过底部透气砖进行的。

转炉倾炉系统

倾炉系统：变频调速（变频器+电机+减速机+大齿轮）

倾炉机构：倾炉机构由轨道、倾炉油缸、摇架平台、水平支撑机构和支座等组成。

4转炉炼钢要求

低碳钢是转炉炼钢的主要产品。由于转炉脱碳快，钢中气体含量低，所以钢的塑性和低温塑性好，有良好的深冲性和焊接性能。用转炉钢制造热轧薄板、冷轧薄板、镀锌板、汽车板、冷弯型钢、低碳软钢丝等，都具有良好的性能。

转炉冶炼中、高碳钢虽然有一些困难，但也能保证钢的质量。转炉钢制造的各种结构钢、轴承钢、硬钢丝等都已广泛使用。冶炼高碳钢的困难是拉碳和脱磷。在C>O.2%时靠经验拉碳很难控制准确，如果有副枪可借副枪控制，没有副枪时需要炉前快速分析，这就耽误了时间。高碳钢终点（FeO）低，脱磷时间短，因此需要采用双渣操作，即在脱碳期开始时放掉初期渣，把前期进入渣中的磷放走，然而双渣操作损失大量热量和渣中的铁，没有特殊必要不宜采用。增碳法是冶炼中、高碳钢的另一种操作法，这时吹炼操作和低碳钢一样，只是在钢包内用增碳剂增碳，使含碳量达到丘冈绅的要求。增碳剂为焦炭，石油焦等。中碳钢的增碳量小，容易完成。高碳钢增碳要很好控制，但轨钢、硬线等用增碳法冶炼可以保证质量合乎要求。

转炉冶炼低合金钢没有特殊困难。冶炼合金钢时，因为合金化需要加入钢包的铁合金数量大。会降低钢水温度，而过分提高出钢温度又使脱磷不利。所以冶炼合金钢应与炉外精炼相结合.用钢包炉完成合金化。另外，随着对钢的成分的控制要求不断严格，为减少钢性能的波动，要求成分范围越窄越好。这也需要在钢包精炼时进行合金成分微调的操作。

参考文献：

火法冶金熔炼技术篇5

镍元素对铜熔炼系统阳极板质量有极大的影响，如何去除杂质镍对于公司二次铜精矿处理是一个重要课题.通过分析铜熔炼系统中各炉窑除镍的原理，提出严格遵守操作方式，不仅有利于提高铜阳极板的质量，也有利于提高系统作业率，同时，能够减少劳动强度，从而整体提高车间的经济效益和管理水平.

关键词：

二次铜精矿；阳极板；除镍；对策探讨

中图分类号：

TF806.2

文献标志码：A

TheProblemandSolutionofNickelRemovalinAnodePlatesProducedfrom

Nickel-containingCopperConcentrates

ZHANGXi-qing1，SHILi-juan2

（1.CopperSmelterofJinchuanGroupLtd.，Jinchang737100，China；

2.NickelSmelterofJinchuanGroupLtd.，Jinchang737100，China）

Abstract：

Nickelhasagreatimpactonthequalityofanodeplatesinacoppersmeltingsystem.Howtoremovetheimpurityofnickelisanimportantsubjectforthesecondarycopperconcentrateprocessing.Byanalyzingtheprinciplesofnickelremovalinthecoppersmeltingsystem，anoperationmodetobestrictlyabidedisputforward.Theoperationmodewillhelpnotonlyimprovethequalityofcopperanodesandthesystemoperatingrate，butalsoreducelaborintensity.Thus，theoveralleconomicefficiencyandmanagementlevelofaworkshopareimproved.

Keywords：

secondarycopperconcentrate；anodeplates；nickelremoval；problemandsolution

0前言

镍系统产出的高镍锍，经过磨浮分离后产出的二次铜精矿成分如表1所示（见下页）.因含镍较高，处理困难，故选择了动力学条件较好的卡尔多炉处理.为进一步提高产能和回收烟气中的SO2，改善生产环境，经过扩能改造，铜熔炼车间采用了自热炉熔炼卡尔多炉吹炼回转式阳极炉精炼流程来处理这种精矿，目前阳极板的生产能力已达到9000t/月.由于阳极炉精炼后熔体含镍仍偏高，给圆盘浇铸带来较大的困难，常造成废板多的现象而需要重新回炉，不仅降低了产量，还造成无谓的循环耗能.系统工艺稳定后，系统的除杂能力基本固定，所以要掌握镍元素在冶炼过程中的行为，提高操作水平，降低阳极板含镍量，最大限度地提高铜熔炼车间的阳极板的品质及产量.

1自热炉

自热炉技术源自俄罗斯列宁格勒镍设计院，经消化改造应用于高镍的二次铜精矿冶炼，具有操作简单、床能率高、SO2浓度高且稳定等优点，目前已形成技术专利.由于二次铜精矿铁含量低，需补充一部分燃料才能完成冶炼，产出品位为88%～94%的粗铜.熔炼过程中的主要反应有：

上述反应[1]在自热炉熔炼温度1250～1350℃的条件下，Fe首先被氧化，S比Ni优先氧化.在加入石英造渣后，Fe主要以2FeO・SiO2的形式除去，渣中Fe3O4质量分数为25%～30%，活度=0.923.随着吹炼过程的进行，熔体内Fe和S减少，Ni和Cu的比例增加，

当Cu、N和S的质量分数分别达到91%、6%和3%时，为了不使Ni被氧化，利用矢泽彬活度系数、逸度数据[2]，令反应（3）和（4）的ΔG相等，计算得出炉内温度需要大于1407℃.在实际生产中，出炉温度要求铜温为1250～1280℃，渣温为1350～1380℃，所以Ni的氧化不可避免.若要过高地提高自热炉粗铜品位，Ni就会大量以NiO的形式造渣，这种渣熔点高，粘结能力强，在生产中造成过渡段粘结、氧枪粘接，严重影响生产，而且渣的微观结构呈多孔状，会机械夹杂造成铜的损失.

因此，自热炉在处理二次铜精矿时，所完成的任务是除Fe、除S、保Ni.为了使生产过程平稳运行，提高作业率主要采取以下三项措施：

（1）因为入炉精矿料速恒定，所以要根据炉温，调节燃料率和氧量，控制好炉温，不可过高地追求粗铜品位；

（2）熔炼时，保持渣、精铜和粗铜（底部含镍、铜合金）三个熔体层避免Ni的大量氧化入渣，造成粘结严重，影响生产；

（3）控制渣层厚度为300～400mm.

2卡尔多炉

自热炉熔炼已经将Fe及大量的S除去，产出的粗铜含Ni（质量分数）达6%.卡尔多转炉的主要任务是除Ni，主要反应如下：

由于熔体中Ni3S2和Ni的含量比Cu低很多，且炉中为气液固三相反应，要除Ni必须提高Cu2O的含量和提高与Ni及Ni3S2的接触机率，即适当过吹.由于造渣是放热反应，且Ni及其氧化物可部分溶解于粗铜，溶解度随温度升高而增大，所以需要保持较低的冶炼温度.根据报道[3]，在卡尔多炉产出的粗铜中，Cu、Fe和S的质量分数分别为98.20%、0.05%和0.08%时，卡尔多炉除Ni效果与炉膛要求控制的最高温度关系如表2所示（见下页）.生产中要求经过卡尔多转炉吹炼后产出的粗铜中，Cu和Ni的质量分数分别为97%和≤1%.

所以，在工业纯氧条件下，不外加燃料，通过反应放热可以维持生产过程的热平衡.在生产中主要控制以下两点：

（1）产出的NiO极易被还原，故在卡尔多炉吹炼过程中加入还原剂将造成渣中的NiO被还原为Ni进入粗铜液，因为密度较大会沉在底部而难以去除，所以严禁在卡尔多炉入炉物料中混入块煤等还原剂；

（2）严格控制吹炼温度.在1180～1240℃的生产条件下，可将卡尔多炉粗铜中Ni的质量分数降至0.6%～0.4%.

3阳极炉

为浇铸合格的铜阳极板，需进一步去除卡尔多炉粗铜中的Ni、S、O等杂质.在氧化阶段，Fe、S等很容易被除去，Ni转化为NiO分布于铜液和炉渣中.其中NiO・FeO中的Ni可造渣除去.由于As和Sb常与Cu伴生，在造渣时会与Ni生成镍云母，这便是有一部分Ni难以脱除的原因[3].有时会发生进入阳极板中的Ni含量高于入炉铜液的问题.从实际生产过程来看，主要是因为生产中为节约时间，卡尔多炉不扒渣而采取蔽渣的操作方式.部分卡尔多炉渣被带入阳极炉，由于阳极炉除Ni能力有限，在还原阶段造成NiO被还原重新进入铜液形成CuNi合金.

氧化除Ni后要保证在浇铸过程中NiO不析出，同时保证不过还原造成阳极板吸氢，需要出铜时氧活度aO=0.1，取Cu

令ΔG>0，可以计算出要求aNi

根据以上分析，要求在生产中主要控制以下两点：

（1）严格控制好卡尔多炉的粗铜质量，严禁混入卡尔多炉渣；

（2）阳极炉要做到深度氧化，同时扒渣要彻底.

4结论

采用自热炉熔炼卡尔多炉吹炼回转式阳极炉精炼流程，能够生产出物理规格良好、化学成分合格的优质铜阳极板.镍元素质量分数较高是造成废板的主要原因.通过生产的分析数据可以计算出，卡尔多炉对镍的脱除率在流程中占到80%以上，所以卡尔多炉是除镍的关键工序.操作时务必控制好卡尔多炉的吹炼温度在1180～1240℃，出炉时少量过吹，扒渣务必要净，严禁将卡尔多炉渣混入粗铜加入阳极炉.

参考文献：

[1]鲁晓娟，谢刚，曾桂生，等.自热熔炼含镍铜精矿的热力学分析[J].有色金属，2004，56（1）：31-33.

[2]冶金部矿冶研究总院.国外连续炼铜文集[M].北京：冶金工业出版社，1981.

火法冶金熔炼技术篇6

钨冶炼绿色分离面临的难题

实现钨与杂质的绿色分离和废水零排放必须废弃沿袭二百多年的黑、白钨矿碱（酸）浸出-铵盐转型冶炼工艺体系，开发新一代无酸碱钨冶炼工艺，实现钨冶炼无污染闭路循环。就可能实现废水零排放的钨冶炼工艺而言，国内外学者曾经开展过钨精矿火法直接制取碳化钨”[6-9]和熔盐电解直接制取碳化钨或金属钨”的工艺探讨，作者也进行了黑、白钨矿铵盐不变体系闭路冶炼工艺”的深入研究。

1.钨精矿火法直接制取碳化钨

国内外学者曾经进行过铝热还原法制取碳化钨、熔盐萃取-碳化法制取碳化钨和钨精矿-碳还原法制取碳化钨的相关研究[6-9]。结果表明存在以下难以克服的问题：（1）制取的碳化钨杂质含量高，难以满足质量要求;（2）金属收率低于湿法冶炼，仅为90%左右；（3）获得的碳化钨必须用HCl酸洗除杂,才能在一定范围内提高纯度;（4）酸洗废液的排放造成环境污染。钨火法冶炼的相关研究结果证明：和其它金属冶炼一样，火法冶炼难以制取高纯金属，与湿法冶炼相比，在金属提纯和分离杂质方面存在难以克服的缺陷：（1）熔融状态的液相中，钨和杂质的浓度高，杂质熔入碳化钨固相的化学趋势更大。(2)熔盐液相的粘度大，固液相物理分离程度远比水溶液过程低。因此，受固有工艺特性的限制，钨精矿火法直接制取碳化钨的方法取代现行钨冶炼工艺、实现废水零排放的可能行较小。

2.熔盐电解直接制取碳化钨或金属钨

江西理工大学曾分别以钨酸钠和钨酸钙熔盐体系进行过电解直接制取碳化钨或金属钨的相关研究。结果表明，其与钨精矿火法冶炼相比具有相同的缺陷：即使经过HCl酸洗除杂，制取的碳化钨和金属钨纯度仅为95%左右。同样存在酸洗废液排放的问题。因此，熔盐电解直接制取碳化钨或金属钨方法难以取代现行钨冶炼工艺，也不能实现钨冶炼废水零排放。

3.铵盐不变体系闭路湿法冶炼

钨的湿法冶炼是制取高纯钨的有效途径。由于难以找到Na+和Cl-经济有效的沉淀分离方法，要实现钨的无废水排放和闭路冶炼，钨湿法冶炼过程必须做到不使用含有Na和Cl的化合物，作者设想用铵盐浸出取代酸碱浸出，铵盐浸出白、黑钨矿直接得到钨酸铵溶液，并在同一体系进行净化除杂，进行铵盐不变体系闭路湿法冶炼的研究。用铵盐不变体系冶炼取代目前的碱（酸）浸出-铵盐转型冶炼工艺，实现无废水排放的闭路冶炼需解决如下关键技术：（1）pH值≤10的条件下，铵盐浸出黑、白钨矿的技术；（2）过剩铵盐浸出剂的高效回收和返回利用技术；（3）将钨酸铵溶液中的有害杂质以难溶化合物存留于固相渣中，实现绿色分离。1.铵盐浸出白钨矿的现状和难题:国内外曾经开展过铵盐浸出白钨矿的某些研究：（1）氟化铵浸出白钨矿国内学者曾提出过采用NH4F+NH4OH浸出白钨矿的设想[10]，对氟盐溶液浸出白钨矿的热力学进行了分析，其主要反应原理为：CaWO4(s)+2NH4F(aq)=(NH4)2WO4(aq)+CaF2(s)由于NH4F受热或遇热水即分解成氨和氟化氢气体，同时CaF2的溶度积虽小于CaWO4但较为接近，也难以彻底浸出白钨矿。申请者曾经在密闭高压釜中用理论量8倍的NH4F浸出白钨矿，在180℃温度下，浸出率仅为20%。由于NH4F受热分解成氨和氟化氢气体，过量氟化铵难以用蒸发-冷凝回收，且回收成本高。同时，浸出所得钨酸铵溶液在氟化铵回收过程会结晶析出APT，也存在较大的工艺缺陷。（2）磷酸铵浸出白钨矿国外学者和作者曾采用(NH4)3PO4+NH4OH浸出白钨矿，其主要反应原理为：3CaWO4(s)+2(NH4)3PO4(aq)=3(NH4)2WO4(aq)+Ca3(PO4)2(s)高温下氨易挥发；由于NH4OH是弱碱，WO42-是弱酸，浸出条件下pH值≤10，(NH4)3PO4在水溶液中主要HPO42-存在，PO43-浓度较低，CaHPO4溶度积大于CaWO4，磷酸铵难以彻底浸出白钨矿。日本学者1972年曾采用理论量8倍的磷铵和13.8mol/L的氨水，200℃温度和6.5MPa下浸出白钨矿；作者也曾经用理论量8倍的磷铵和2mol/L的氨水浸出白钨矿，在180℃温度和2MPa下，浸出率仅为80%左右。为增大反应的平衡常数，必需寻找新的浸出反应和更难溶的化合物渣型。2.铵盐浸出黑钨矿的现状和难题:目前难以找到黑钨矿的铵盐浸出剂。作者曾用NH4F和(NH4)3PO4浸出黑钨矿，结果浸出率几乎为零。铵盐浸出黑钨和黑白钨混合矿是难以解决的科学难题，国内外尚未有相关的报道。3.铵盐浸出白、黑钨矿的突破方向:对于铵盐浸出白、黑钨矿应从以下方面寻找突破方向。1.铵盐浸出白钨：（1）在(NH4)3PO4-NH4OH浸出体系中，找到减少氨的挥发、维持pH值大于10的技术方法;（2）探索新的铵盐体系浸出白钨矿的工艺技术，增大反应的平衡常数;（3）解决(NH4)3PO4在水溶液中主要以HPO42-存在，PO43-浓度较低，难以彻底浸出白钨矿的关键问题。2.铵盐浸出黑钨：（1）找到黑钨转变为WO3的火法冶炼方法和熔剂，后用氨水浸出获得钨酸铵溶液；（2）探索能将黑钨低成本地转变为白钨的技术途经，再用铵盐浸出。

铵盐体系钨与杂质元素绿色分离的可能性

1.铵盐浸出白钨过程:铵盐浸出白钨过程同时是个净化除杂过程。Ca2+可与铵盐形成各种难溶的钙化物固相而分离。pH=10条件下，重金属元素大部分存留于渣中分离；部分Fe、Ni、Co、Cr、Cu、Pb、Mn、Zn以NH3为配位体进入溶液，降低铵盐浸出液的温度和NH3的浓度，配合物发生离解，以氢氧化物、砷酸盐以及硅酸盐等难溶化合物沉淀分离；除微量Na、K、P外，S、As、Si、Al、Mg、Cu、Fe、Co、Ni、Pb、Zn等21个杂质可以大部分除去。2.选择性除钼过程:现行除钼过程中[11-12]，硫化试剂可与Mg、Fe、Co、Ni等反应生成溶度积更小的硫化物固相沉淀，可更彻底地将金属杂质净化除去。传统的磷酸铵镁盐法可以彻底除去P。3.Na、K的控制:由于难以找到Na、K的固相沉淀物，可以通过控制原辅材料的Na、K含量实现铵盐闭路冶炼过程Na、K的平衡，并生产出符合GB/T101162007《仲钨酸铵》0级国标的APT产品。4.氨氮回收利用:铵盐不变体系白钨闭路冶炼使用含有氨氮的浸出剂，因此可实现APT结晶氨尾气和结晶母液氨氮的完全回收使用。结晶氨尾气和结晶母液氨氮回收技术已日趋成熟[13-16]，可组合应用于工艺体系。#p#分页标题#e#

铵盐不变体系黑白钨无酸碱闭路冶炼进展