摘要：在社会经济和科技的发展支持下我国有 色金属冶金技术不断发展，对冶金设备的使用也提出 了更高的要求，在这样的发展背景下多种类型的冶金 技术形式出现。在真空环境下开展冶金操作不仅能有 效去除其中的金属杂质，提升制备材料的精准度，而且 还能够强化材料的化学性能和物理性能，真空冶金将 是有色金属冶金处理方面的重要发展方向。
关键词：有色金属；真空冶金；冶炼技术；开发应用
在科学发展观的要求下，资源、能源的高效率应用得到了相关人员的关注。有色金属冶炼行业是我国现 代化工业发展的重要支撑力量，但是从实际操作情况来看，有色金属在冶炼的过程中不可避免的会产生一些 环境污染，且金属的回收率不高。针对这个问题需要在金属冶炼中引进一种高新技术形式。真空冶炼技术是一 种无污染、高效率的技术形式，将其应用到有色金属冶炼行业中能够弥补以往冶炼的局限。为此，文章在阐述真 空冶金技术内涵、原理和特点的基础上，结合实际就真空冶金在有色金属冶炼中的应用问题进行探究。
1 冶金工业发展存在的问题
在社会经济的快速发展支持下我国冶金行业也得 到了快速的发展，总体产量达到了世界第一，在国民经 济发展中起到了十分重要的作用。但是从发展实际情 况来看，仍然存在一些因素制约了冶金工业的长远、稳 定发展，具体表现在以下几个方面：第一，冶金工业发 展对资源有着较强的依赖性，资源利用率不高。从实际 发展情况来看，我国矿产资源，特别是战略性金属资源 的开发难度较大，资源利用紧缺问题比较严重，资源缺 乏成为制约我国冶金工业发展的重要因素。第二，金属 品种比较多，矿石品位较低，资源使用比较复杂，除了 大型企业之外，多数冶金工业发展过程中所使用的工 艺技术比较落后，金属回收率比较低。第三，冶金过程 中对周围环境的影响较大。第四，金属产品大多是初级 产品，所包含 技术产品和高附加值产品较少。
2 真空冶金技术概述
2.1 内涵
真空冶金是在低于标准大气压条件下进行的冶金 作业。在真空冶金技术的作用下能够实现大气中无法 进行的冶金过程，防止金属氧化，分离沸点不同的物 质，除去金属中的气体或杂质，增强金属中碳的脱氧能力，提高金属和合金的质量。在具体操作中，真空对冶金过程的重要作用具体表 现在以下几个方面：第一，能够为气态生成物的冶金反 应和基本操作提供重要的化学热力学和动力学支持，从而使之前无法在常压状态下完成的冶金操作顺利完 成。第二，能够有效降低气体杂质以及容易挥发性杂质 在金属中的溶解度，进而在最大限度上降低其在金属 中的总体含量。第三，在使用操作的时候能够适当的降 低金属或者杂质发挥时所需要的温度，且在具体操作 的时候还能够提升金属和杂质之间的总体分离系数。第四，在具体操作的时候能够有效降低金属和空气、关 联反应剂之间的作用，减少杂质使用对金属和合金所 造成的污染。第五，节省成本。将传统的冶金行业改在 真空中进行，不但有利于复杂金属的冶炼，还有利于环 境保护。比如，使用复杂锡资源清洁高效综合利用技 术，锡直收率由 89%提高到 97%，金属回收率大于 99%，生产成本降低 20%，危险固废量减少 80%。
2.2 特点
第一，金属在反应的时候受气体影响比较小。真空 环境下的气体比较稀薄，因而在这样状态下的金属冶 炼基本上受空气的影响比较小。金属在真空环境中熔 化的时候往往不会产生额外的溶解气体。在熔化的过 程中需要始终遵循理想气体方程。第二，在真空状态下 能够更好的把控系统内外部的物质流动，将大气环境 明显分割，根据实际应用需要来调控内外部的空气。第 三，真空环境下的生产污染较少。
3 有色金属真空冶金技术的开发历程
3.1 真空冶金技术的开发理论
有色金属的真空冶金操作主要是针对不同有色金 属元素气化、冷凝性质所展开的工作，通过真空冶金操 作能够实现金属精准冶炼和合金分离的目的，通过再 加热处理将金属的温度控制在低于沸点的状态，金属 也能够实现蒸发。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在进行真空冶金操作的时候冶金基 本流程为：金属—— —气化—— —冷凝—— —金属，在具体操 作的过程中缩短了冶炼周期。
3.2 真空冶炼镉技术的试验
按照质量守恒定律的要求，自熔体表面蒸发的杂质 量要和熔体中失去杂质的量相等。假设镉的杂质含量 是 y 的金属熔体质量为 b（kg），蒸发表面积为 a（m2），杂 质从开始在转变的 t 秒时间内会以 w 的速率自熔体表 面蒸发，浓度在 dt 秒内会变化为 dy（%），能够得到如（1）所示的公式。Vadt=bdy/100（1）结合这一计算公式可以发现蒸发速率会随压强的 增加而减少，随压强的减少而增加，在达到某一个点的 时候会出现转折变化。经过全面的统计分析发现在发 生这种变化之后压强减少之后的速率也不会再继续增 大，在压强达到一定数值的时候，镉的蒸发率也达到 8× 103gcm-2S-1，接着进行镉的冷凝处理，在试验过程中，操 作人员可以采用冷凝器和冷凝壁进行处理，使得气体 在和挡风板相遇之后在上面快速凝结，从而结合蒸馏 过程需要来合理调控冷凝温度。
4 有色金属真空冶金的开发技术
4.1 真空还原在有色金属冶炼中的应用
真空还原主要是指在真空条件下还原金属的化合 物或矿石以制取金属或合金的方法。在真空环境的影 响下能够在一定程度上有效降低金属还原的温度，从 而富有效率的完成在常压环境状态下难以完成的金属 冶金工作。例如金属氧化物的碳还原时，其反应式为：2MeO（s）+C（s=2Me+CO2（g），在具体反应的时候不仅会 产生气态的二氧化碳和一氧化碳，而且还会产生一定 数量的气态金属 Me。真空还原已在有色金属冶金中广为应用，真空碳还原已成为生产金属铌的主要方法，它 也是金属矾、钽的生产的重要方法。在真空中用硅作还 原剂的真空硅热还原法，以及在真空中用铝作还原剂 的真空铝热还原法生产某些低沸点金属如钙、镁、钡 等，由于其工艺简单、成本较低，而成为这些金属的工 业生产方法之一。真空还原通常在真空电阻炉或真空 感应炉中进行。
4.2 真空蒸馏在有色金属冶炼中的应用
真空蒸馏是借助真空操作工艺形式来将有色金属 中的一些杂质及时清理，在金属中提出符合要求的纯 材料。真空蒸馏技术在具体应用操作的时候还划分为 化学迁移反应法、真空蒸馏分离法两种工艺形式。化学迁移反应法主要是指借助气体物质、金属反应 所生成的一种新型化合物，在将化合物移送到另外一 个位置的时候化合物本身会出现一系列的逆变反应，生成纯金属和气体。真空蒸馏分离方式主要是指在真 空环境下按照金属之间不同的蒸气压区别来进行挥 发、冷凝操作。
5 结语
综上所述，真空冶金一般是指在低于 0.1 MPa 大气压的真空 或者超高空环境下进行金属的冶炼、提纯、精炼、加工 处理的冶金方式。通过采取真空冶金的方式不仅不会 产生污染环境的炉气，而且还能够有效防止气态金属 二次氧化，降低金属在温度还原和蒸发过程中所需解 决问题的难度，提升金属蒸发速率和反应速率。针对真 空冶金技术的优势，文章结合实际就真空冶金技术在 有色金属加工生产中的应用问题进行探究。
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论文作者:尹从云
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/9
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