有色金属真空治金技术的开发与应用研究

有色金属真空治金技术的开发与应用研究

段善博

承德天大钒业有限责任公司河北承德067000

摘要：经济在快速的发展，社会在不断进步，资源和能源的利用效率是资源开发利用和环境保护与管理领域中重要的研究问题。其中，有色金属冶炼行业可以说是促进我国现代化工业发展的重要支撑。但是，传统的有色金属冶炼技术存在着明显的不足之处，如冶炼周期过长、有色金属资源消耗过高、金属回收利用率较低等等，并且在冶炼过程中还会产生污染物，破坏自然环境。因而，结合现代化的高新科学技术，开发有色金属真空冶炼技术，并将此技术真正应用于有色金属冶炼行业，是突破当前有色金属冶炼“瓶颈期”的重中之重，尽最大可能地实现有色金属冶炼技术质的飞跃和现代化工业生产与自然环境的和谐相处。

关键词：有色金属；真空冶金技术；开发与应用

引言

自1960年后，真空冶金技术的成长、发展均较为迅速。因真空冶金技术的不断进步，相应的冶金设备质量也随之持续提升，发展趋势越发多样化、自动化及大型化。此外，高真空技术、超高真空技术也在金属冶金领域被广泛应用。目前，真空冶金涂层技术也随之发展，此项技术除可改变材料表面性能外，也逐渐成为新型材料的制作途径。

1有色金属真空冶金技术开发进程

自古以来，人类冶炼金属其实都是在大气环境当中开展，生产出各种类型的金属及合金材料。19世纪末期，某些冶金专家开设想象真空冶炼，如发明转炉炼钢的Bassemer在1865年就对冶炼好的钢材进行真空浇铸，但是一直到20世纪才实现他的设想，真空冶金也逐渐走上了一条稳定发展道路上，相继涌现出很多金属冶炼设备。有色金属真空冶金的出现还要更晚一些，如1935年Kroll提出从铅中除锌用真空法，1947年得以实现。有些金属的提纯，如锑、锌等都是在实验室研究之后再开展小规模的实验，但是工业规模生产却十分少见。一直到50年代，我国有色冶金工厂当中其实都没有配置真空冶金及相关设备，但是在某些实验室当中少量对几种金属进行处理。而后真空技术逐渐发展深入、完善起来，真空设备的生产也逐渐普及起来，是真空冶金发展的基础。20世纪70年代之后，有色金属冶金发展历史中出现了一些真空过程，冶锡厂当中的副产品铅锡合金真空蒸馏技术及设备的出现，有效地将铅和锡相互分离，并创造一定经济效益，迅速的将其推广到各个冶锡厂当中，至今为止全国范围内20多个工厂中应用。90年代研究并推行卧式真空炉对热度锌渣和硬锌，它有效地将锌和铁分离，已经在一些工厂中得到应用。而后的真空铅银分离、粗硒蒸馏等，都已经逐渐在工厂中得到应用。很多有色冶金工厂都会考虑到真空技术的特征，想用它来解决现阶段存在的问题。以往一段时间当中，更是出现了在真空中制造超细金属及化合物粉末，制造新合金材料等研究成果。

2真空冶金技术的开发技术

2.1真空蒸馏

真空蒸馏、精炼是借助真空蒸发工艺将有色金属中的杂质清除，提取金属中纯材料的一项技术。此项技术主要分为化学迁移反应法、真空蒸馏分离法两种工艺方式。化学迁移反应法即借助气体物质、金属两者反应所生成的化合物，将生成化合物转移至另一位置后，使化合物产生逆反应，反应生成纯金属、气体产物。真空蒸馏分离法为于真空环境下，依据不同金属间各蒸汽压的差别，借助挥发过程、冷凝过程对金属进行分离、提纯操作。工业领域中，多使用感应炉、电阻炉对有色金属执行蒸馏操作。

2.2真空熔炼法

一般情况下真空熔炼是基于真空环境之下开展高温熔炼之后再对金属进行提炼，真空熔炼的过程中可以使用到的方法是。真空感应熔炼，也就是在真空环境中的中高频感应炉完成金属熔炼，一般会在高强度钢材以及高温合金熔炼领域中得到应用;真空电弧熔炼，在真空环境之下经过强电流和低电压来熔化金属，电极往往都会产生自损耗，因此会在钨、钛等金属的熔炼中得到应用;电渣熔炼，一般会在金属重熔提纯以及熔铸异型铸件的过程中得到应用。电子束熔炼，也有可能被称为是电子轰击熔炼，其实也就是在真空环境之下使用一个或者以上阴极电子枪通过发射高能的电子书，将熔物料轰击，以便于可以让电子动能迅速的转换为热能，在短时间内将炉料熔化，并将其滴入到冷水铜当中凝固。电子束熔炼技术一般会在熔炼难度高或者要求高的金属熔炼过程中应用，这是一种发展前景非常广大的熔炼方法。

2.3开发真空冶炼技术的试验结果

根据试验分析可得出冷凝镉在蒸馏完全后可达到95%左右。进行真空冶炼后的镉的杂质含量仅有0.01%，并且粗镉的蒸发速率远远高于传统的冶炼技术。从镉的蒸馏变化过程图我们可以看出，真空冶炼技术大大缩短了冶炼周期，提高了冶炼效率。真空冶炼过程中的清除和脱脂作用有利于冶炼反应的正向进行，起到清洁金属表面氧化物的作用。真空冶炼技术可以能够精确控制冶炼成分，低熔点有害杂质、微量元素和气体都能够被去除，同时还能保证金属元素不被二次氧化。

2.4真空烧结

真空烧结为真空环境下，即真空度处于10～10-3帕间，可将合金、金属化合物、金属粉末于适当的低温环境下进行烧结操作，由此形成金属坯、金属制品。于真空环境下进行烧结，既不受金属与气体间二者反应的影响，也不存在吸附气体对此操作的影响。此操作环境所形成的金属坯、金属制品不仅具有良好的密化效果，同时也可起到还原、净化作用。此外，也可将烧结温度进行适当的降低，如可将烧结温度降低100℃-150℃左右，降低后的烧结环境同常温烧结环境相比，更加节能环保，同时也可有效延长真空烧结设备使用年限，也可对所得金属产品质量具有一定提升。

2.5真空电弧的双电极重熔

真空电话双电弧重熔技术是一种轴细晶锭熔炼技术，在20世纪70年代后期产生，是相较于真空冶炼工艺的一种新方法。除此之外，可以勇气替换VAＲ或者加工难度大的高温冶金，但是这一方法实际应用的过程中存在一定问题。因此在对真空电弧双电机重熔技术进行分析的过程中，应当详细分析此方法实际应用的过程中存在的问题，依据问题形成原因，找寻适应性比较强的问题解决措施，解决此技术实际应用的过程中存在的问题，才可以对这一项技术的实际应用效果作出保证。

2.6真空热处理技术

真空热处理技术指代的是在真空环境当中，针对金属开展加热处理的一种技术措施，此技术措施实际应用的过程中，可以让金属的组织结构发生一定变化，从而也就可以让金属的物理性能及化学性能得到优化。真空热处理可以划分为真空淬火、真空化学处理以及真空退火等集中类型。真空淬火是在真空环境之下加热，而后在多种冷却介质当中进行冷却，真空退火一般会在难熔金属冶炼的过程中应用。

结语

通过对有色金属的真空冶炼技术的开发和应用进行详细分析，能够得出真空冶炼技术具有污染小、冶炼周期短和冶炼效率高的诸多优点，将该技术应用于冶炼装置，突破了传统冶炼技术的阻碍，极大地促进了有色金属冶炼行业的发展。但是，真空冶炼技术在实际运行过程中会受到真空度、冶炼温度和冶炼时间的影响，如何减少这些影响因素的干扰，这就还需要我们进一步地探索研究。

参考文献

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