冶金工业研究精选(九篇)

第1篇：冶金工业研究范文

冶炼废渣包括有色金属行业和钢铁工业在生产中排出的废渣。化工废料主要指在化工生产过程中产生的各种废渣，如高炉矿渣、钢渣、铁合金渣等其他各种有色金属渣都属于化工废渣。根据固体废物的行业来源不同，冶金工业固体废物又可以划分为有色金属冶炼废物、铝工业固体废物和钢铁工业固体废物三大类。有色金属冶炼废物是指有色金属在采矿、选矿、冶炼和加工等生产过程中及其环境保护设施中所排放的固状或泥状的废弃物。[2]根据金属冶炼方式的不相同性可以分为稀有金属渣和重有色金属渣两种，重有色金属渣主要包括铜渣、铅渣、锌渣、镍渣、钴渣、汞渣等。铝工业固体废物主要来源于在氧化铝生产进程中产生的碱赤泥、轧钢进程中产生的少量氧化铁渣以及生产金属铝进程中产生出废炭、耐火砖、保温材料和铝加工进程中排放出废材料等。钢铁工业固体废弃物主要来源于铁矿开采时所产生的削离废石、选矿时产生的大量尾矿、炼铁过程中产生的高炉炉渣、炼钢产生的转炉炉渣、电炉炉渣、及生产合金时产生的铁合金炉渣、含铁尘泥等。钢铁生产的固体废弃物的主要特点是生产量很大，并含有很多金属和非金属元素，可二次利用价值很高。由于我们国家现今对工业固体废弃物处理基础比较薄弱，想要建成一整套完整的管治体系还需要反复摸索和实践。所以我们应参照发达国家在冶金固体废弃物管制方面的经验，并结合我们中国国情，取其精华去其糟粕，开发适合我国国情的固体废渣处理新技术。

2冶金工业固体废物的资源化

资源化是采用管理和工艺措施等实现固体废弃物无害化、综合利用的最主要方法中的一种。应放把固体废物处置处理技术体系的建立过程放在第一位置，在废物排放还未进入环境之前，回收物质和能量，提高物质和能量的循环利用，创造出有用经济价值，减轻后续处置的负荷，变废为宝。我们应该鼓励和发展循环型的经济，号召人们节能减排，将固体废弃物进行资源化得到更大的利用，高度重视管理或工艺等措施，从而提高固体废弃物的回收有利用价值，创造更多的有效资源。

2.1冶金铜渣的资源化。

冶金铜渣大部分来源于火法炼铜的工艺，还有少量来源于炼锌、炼铅工艺。目前，我国每年粗铜产量与产出炉渣量的比值约为1:3，加上其它工艺产生的废铜渣，产出渣量相当惊人。另一个角度也可说明从废渣中回收有用物资和能源的潜力也相当大。目前，我国开发了许多资源合理化利用铜渣的方法，主要向提取有价金属、生产新型化工产品和建材工业等方向发展。如：将铜渣收集到回收室，经氧化熔烧，在通过还原方法处理技术可回收铜粒；铜渣与淬渣掺入石灰拌匀压实后可用作公路基层；也可直接将熔融的废铜渣直接浇注成坚硬致密的铜渣筑石；冷铜渣还可用作铁路道渣，效果良好。铜渣中的有价金属主要包括Cu、Pb、Zn、Cd、Au和Ag等，可通过浮选、磁选等物理方法或焙烧、浸出等化学方法将其回收和资源化利用。通常采用浮选法回收废铜渣中的铜。先经浮选得到品位较高的精铜矿，再经过火法炼铜工艺得到更高品味的铜金属元素。铜水淬渣可作为硅酸盐水泥的矿化剂。铜精矿经密闭鼓风炉熔炼后所产生的废渣即铜水淬渣，是对1050~1250℃高温的熔渣经冲水骤冷形成的釉黑色颗粒，液态密度为4.0~4.5t/m3，水淬渣的物质组成主要是铁的氧化物及脉石等形成的硅酸盐与氧化物。生产水泥的工艺流程为：将石灰石、黏土、矿渣按比例配料，然后投入球磨机磨粉，磨好的生料加入回转窑，经反应生成水泥熟料。在反应生成的水泥熟料中加入适量的石膏以及铁矿渣，然后投入到球磨机内磨成粉状，最后生产出品质优良的水泥。生产水泥的工艺流程。

2.2冶金赤泥的资源化。

赤泥是生产氧化铝过程中产生的含水量高的强碱性粉泥状固体残留物。因为含有大量氧化铝，所以呈红色，随着含铁量的增加赤泥的颜色也逐渐变深红。铝土矿的成分、生成新化合物的成分和添加剂的成分，以及生产氧化铝的方法都会在某种程度上影响赤泥的化学成分。由于赤泥含碱，长期堆放使堆场附近土地碱化，如果倒入海洋，则会污染海域。因此，赤泥对环境的碱污染不容小觑。如果不能合理的有规划的处理这些废渣，它将会影响我们的生活环境。世界各国提出了几十种综合利用的方法，但利用规模较少，多数以海洋排放与陆地堆积两种形式处置赤泥。我国主要用赤泥坝存法。赤泥中有10%~45%的铁，但能直接用作炼铁原料的少之又少。所以将预焙烧后的赤泥倒入700~800℃沸腾炉内还原，使赤泥中的Fe2O3转变为Fe3O4，还原产物经冷却、粉碎后分选，得到高品位的磁性产品，用此方法可回收大量的铁得到高品位的炼铁精料。在赤泥中不仅能提取大量的有价金属，还能从中提取铝、钛、钒、铬、锰及多种稀土元素和微量放射性元素。我国利用赤泥生产多种型号的水泥，生产出的普通硅酸盐水泥也有强度高、抗硫酸盐等多种性能，在工程建筑领域使用效果甚好。赤泥不仅仅在建材工业上得到广泛运用，在农业上，赤泥也广泛用于生产硅钙肥料和塑料填充剂，生产流态自硬砂硬化剂，用作矿山采空区充填料等。

2.3钢铁工业固废物的资源化。

目前，我国钢铁产量居高不下，仍稳坐世界第一宝座。但我国炼铁炼钢技术尚不够先进，加上钢铁企业本来是高能耗、高污染的重工业。在如今的钢铁工业快速发展的时代里，一方面会大量消耗资源和能源，另一方面必然会产生大量不同种类的冶金废渣，这将会严重破坏我们赖以生存的家园。钢铁工业中不同的生产工艺流程，会产生不同的冶金固体废弃物。目前我国钢铁工业冶金废渣综合利用率正平稳上升。普通高炉渣基本上全部都能资源合理化利用，只有17%的钒钛高炉渣，以及含放射性稀土元素的高炉渣没能被综合利用。高炉渣广泛应用于建筑领域，一般利用高炉渣之前，都需要进行加工处理。根据用途不同，加工方法也不同。我国通常将高炉渣加工成水渣、矿渣碎石、膨胀矿渣、膨胀矿渣珠和高炉渣粉末等形式。[4]高炉水渣主要用于生产矿渣水泥、矿渣砖、矿渣棉、建材玻璃与微晶玻璃和碾湿矿渣混凝土。矿渣碎石可代替天然石料广泛运用，还广泛运用于道路工程、地基工程、铁路道渣、钢筋混凝土和预应力混凝土等工程中，已取得较好的经济效果。膨胀矿渣和膨胀矿渣珠可以用作轻混凝土制品及结构上，如楼板、墙板、砌块、建筑物的结构、支撑结构和公路地基材料等。由于其保温性能好，还可用作防火隔热保温材料。另外，高炉渣经过水冷后形成水硬性的水淬渣，经过进一步加工形成高炉渣粉末，使之遇水产生水化反应，具有普通水泥的性质。这种高炉渣粉末可以替代混凝土中的部分水泥，也可以代替水泥掺合料使用。除此之外，高炉渣在材料领域也有广泛的应用，如：生产矿渣棉、玄武岩棉、建材玻璃与微晶玻璃、多彩砖和轻质陶瓷等材料。

3展望

第2篇：冶金工业研究范文

[关键词]自动化技术 有色冶金工业 应用

中图分类号：F156 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）16-0083-01

有色冶金工业引进自动化技术，一方面是提升员工在生产过程中的安全系数，避免员工接触腐蚀性的物品，尤其是对一线工人而言的保护作用；另一方面是提升有色冶金工业的技术要求，从而优化有色冶金工业的生产质量。我国有色冶金技术相对于国外先进国家起步较晚，虽然改革开放以来取得一定的成就，但是仍存在一定的差距，而自动化技术的变革直接推动有色冶金工业的进步。

一、有色冶金工业自动化技术应用的现状

自动化技术是综合性十分强的技术，主要与控制理论与计算机技术相互关联，该技术促进冶金工业的控制智能化和工业高精度化。但是该工业的生产过程中由于各种原因自动化技术的应用并不顺利，以下是对有色冶金功能工业中自动化技术应用的现状。

改革开放以来，随着计算技术和通信技术的不断进步，有色冶金技术自动化的程度也不断加深。有色金属冶炼的工作现场不断增加自动化设备，大多数都是引进国外先进的设备和系统，工作现场的员工尽可能摆脱人工作业的传统，吸收和适应自动化技术，并且对其进行适当的调整和创新。但是在技术发展日新月异的今天，该设备与系统需要随时进行更新，保证我国冶金技术的国际化和先进性，因此我们应该提升自动化技术的创新能力，摆脱对国外先进技术的过分依赖，推动我国冶金技术走在国际的前沿。

近几年来我国越来越重视环保问题，我国由于环境的污染受到各种程度的危害，其有色冶金工业的原料就因此大大减少，因此原料的短缺和资源结构的破坏是其发展自动化发展首要解决的问题之一。自动化技术需要进一步优化有色冶金工业的生产效率、降低其资源消耗和废料污染等。

二、自动化技术在冶金工业生产中的应用

1.现场总线技术的应用

现场总线技术近几年来在我国工业生产中被广泛应用，其主要解决工业现场中自动化和智能化设备数据信息的之间通讯以及现场先进设备和系统之间的数据传输问题，是有色冶金工业实现自动化必不可少的技术之一。该技术是20世纪80年代末和90年代初在国际上逐渐形成的现场总线技术，建立现场自动化设备之间通讯的网络，有助于现场自动化设备的管理和运用。在有色金属工业生产过程中实现各个系统之间的通讯、相互独立和操作和自我修复等功能，建立自动化设备的通讯网络，从而推动冶金工业的现场管理和控制系统的进步。

2.工业计算机技术的应用

工业计算机是将计算机技术和工业生产的自动化设备有机的融合在一起，对有色冶金工业自动化的发展起到不可替代的作用。21世纪的计算机技术不仅仅融入到人们的生活当中，也走进冶金工业的生产当中。工业计算机技术主要用于有色冶金工业的生产精度控制和测试方面，该技术在现场总线技术的基础上获取来自各方面的数据信息，计算机技术将其数据进行计算和分析，并得出结论，最后将其数据结果输出。该技术是对有色冶金工业生产过程进行精密的控制，并且由于其设备价格低廉、管理范围大和功能强等特点，便于在有色冶金工业中应用。

3.管理信息系统的应用

管理信息系统简称为MS，MS是以人为核心建立的系统，利用计算机技术和通讯技术搜集、传递、存储、加工、维护和使用有色冶金工业生产过程中的各个数据信息，辅助企业实现其战略计划，支持上级的领导，提升企业的生产效率，从而提升企业的综合实力和增强企业的市场竞争力，同时也是企业领导对现场的控制手段和决策的依据，实线智能化的管理模式，从而促进企业的可持续发展。

三、工业以太网技术在有色冶金自动化中的实际应用

20世纪70年代以太网由Xerox、Intel、DEC公司联合开发出来的基带局域网。有色冶金工业面临越来越激烈的市场竞争，以太网的价格低廉、设备简单、运转速度高成为有色冶金工业的首选。

1.工业以太网的功能

工业以太网是在Ethernet的基础上建立，其具有强大的区域和单元网络的优势。以太网的帧格式与IP的一致，便于数据的传输，现今科学技术的日新月异，有色冶金工业生产过程中存在自动化设备新旧更替的问题，必然存在新设备与旧设备之间数据兼容的问题，建立无缝升级的新系统，从而影响企业控制胸膛对于冶金生产过程的控制力度。以太网络具有高效的数据传输，储存能力强，千兆技术，标准化和较为全面的诊断和维修等功能。为企业内部、企业外部、国际网络的联合创建平台。该网络不仅仅运用到管理系统当中，也运用在有色冶金生产和自动化改革过程。

2.工业以太网在有色冶金工业自动化中的应用

在工业生产过程中，以太网得到广泛的应用，与我们经常接触到的PLC一样普及，但是很多员工对以太网的认知员员没有PLC一样熟悉，很多先进系统仅仅有IT部门的技术人员进行更新，让很多现场的工程师误以为工业以太网仅仅局限于办公室管理阶层的应用，很难对有色冶金工业的生产过程进行有效的控制。

工业以太网在应用过程中还需考虑到通讯速率、安装方式、通讯协议、电源、工业环境认证、散热通信功能和通信管理功能等因素是否匹配有色冶金工业的生产。冶金生产过程中若是需要信号强弱、端口设置、出错报警、分析和处理、服务质量等高级的功能体现，还需在以太网中设置交换机来体现这些功能

工业以太网将工业中的各类网络系统连接到一起进行综合控制，该技术实现对有色冶金工业中对加工原料的成分分析，并将其测试到的数据传输到所需部门进行加工；同时也建立庞大的数据库，公司的员工和领导都可以在该共享系统中查到自己所所需的数据信息；最后是有色冶金工业现场将以太网为通讯技术，PLC为主站，其他自动化设备为从站，逐步加深有色冶金工业的自动化程度，保证每一个系统独立性和稳定性，从而提升该工业的整体实力。

结束语

综上所述，有色冶金工业自从改革开放以来取得很大的成就，但是其自动化程度的改革仍不够彻底，工业生产系统仍存在很多漏洞和不稳定因素，为了增加该工业的竞争实力，我们需要进一步提升工业自动化技术的研究与应用，从而进一步推动有色冶金工业的进步。

参考文献

[1] 李江涛.自动化技术在有色冶金工业中的应用[J].科技创新与应用.2014（12）.

[2] 殷妮娜.自动化网络控制技术在冶金工业中的应用[J].硅谷.2012（16）.

第3篇：冶金工业研究范文

关键词：冶金物理化学；发展历程；冶金工业；山西

冶金工业为人类提供资源和材料，是国民经济建设的基础，与一个国家的经济发展息息相关。我国一直十分重视冶金工业的发展，国家领导人多次倡导“发展冶金”，充分肯定了冶金工业在我国国民经济中的战略地位和重要作用。改革开放以来，我国的冶金工业发展迅速，1993年的钢铁产量跃居到世界第二位，首次超过了日本；1994年产量继续增长。目前钢产量为世界第二位，铁产量为世界第一位。同时，山西冶金工业也步入了新的发展时期，不断扩大产业规模，迅速提高生产能力，成为了山西经济发展的支柱产业之一。但是，山西的冶金产品结构和质量都存在不少问题，诸如生产技术水平低、资源利用效率低、产业发展的整体市场竞争能力不足，尤其是生态破坏与环境污染严重等问题相当突出。解决上述所有问题，都需冶金物理化学的研究提供科学依据。因此，结合山西冶金科技和生产的需要，研究我国冶金物理化学的发展战略具有重要的意义。

1国外冶金物理化学的发展历程

20世纪物理化学的概念开始应用到炼铁和炼钢方法上，并出现了专门研究冶金化学反应的“冶金过程物理化学”。1925年英国法拉第学会的炼钢物理化学会议，标志着人们开始应用物理化学，特别是用热力学原理及研究方法分析论证冶金过程。Schenck于1932年出版了《钢铁冶金物理化学导论》专著，是世界上第一部冶金物理化学专著，奠定了冶金物理化学的学科基础，使冶金物理化学成为一门独立的基础学科［1］。20世纪40年代后，冶金物理化学在钢铁冶金、有色冶金、真空冶金及半导体冶金等领域迅速发展，在冶金工业中得到了广泛的应用，对促进冶金工业的发展、提高冶金产品质量、增加品种、探索冶金新流程和新工艺、发展冶金新技术等方面起了极为重要的作用，使冶金物理化学发展成为一门成熟的学科［2］。1948年法拉第协会在英国伦敦召开了第一届国际冶金物化学术会议后，冶金物理化学进入朝气蓬勃发展的新阶段。1974年在西德召开的国际炼钢学术会议上，西德马普钢铁研究所所长Engell把“高炉动态动力学模型、钢铁中含硫形态的控制和固体电解质快速定氧电池”誉为冶金上的三大发明，标志着冶金物理化学的发展进入深入阶段。

2国内冶金物理化学的发展历程

中国的冶金物理化学起始于20世纪50年代，1956年北京钢铁学院成立了中国第一个冶金物理化学专业，魏寿昆是创始人之一。20世纪60年代，我国冶金物理化学的发展，基本上承袭了原苏联的培养模式与体系，这种教育模式一直延续到改革开放初期。20世纪70年代，出现了冶金上三大发明。20世纪80年代，科学技术迅速发展，新技术向冶金物理化学渗透，如低能核物理（金属离子束注入表面改性物化研究）、等离子体物理（等离子作用下冶金反应物化规律）、遗传工程（生物冶金基础研究）、激光技术（激光热处理相变规律的物化本质）、超声技术（超声波净化钢液，去除夹杂物机理研究）等，而计算机在冶金物理化学中的应用已成为冶金物理化学的重要领域［3］。冶金物理化学的发展需与我国冶金工业的发展相适应，从而去指导生产实践。然而，冶金物理化学的发展又必须高于或超于冶金生产，只有这样才能为冶金生产发展的未来储备技术。以下简要介绍国内几所代表性院校的冶金物理化学学科发展情况。（1）北京科技大学：1956年魏寿昆等人在物理化学系创建了第一个冶金物理化学专业，同年开始招收本科生、研究生，学制五年半。1960年冶金物理化学专业归属冶金系；1963年冶金物理化学专业重新调回物理化学系。在魏寿昆教授的带领下，冶金物理化学专业成立了偏重冶金物理化学理论研究的物理化学系冶金物理化学课程组和偏重应用研究的冶金系冶金原理课程组。1981年，经国务院批准，冶金物理化学专业成为首批博士、硕士学位授予专业；1987年冶金物理化学专业被评为全国唯一的冶金物理化学重点学科。专业主攻方向：冶金热力学及冶金动力学。魏寿昆在冶金热力学方面造诣较深，他的科研团队先后进行过钢铁脱硫、钢液脱磷、活度理论、选择性氧化、固体电解质电池定氧和冶金热力学在中国特有矿产综合提取金属中的应用等研究，取得了重要成果，并获得多项国家奖项。（2）中南大学：1959年，以陈新民为代表，在中南矿冶学院理学系组建冶金物理化学专业并担任教研室主任。1960年开始正式招收冶金物理化学专业本科生、研究生；1963年，冶金物理化学专业转入选冶系；在1971年底，选冶系撤销，恢复有色冶金系后，冶金物理化学专业归入有色金属冶金系；1979年，冶金物理化学专业转入化学系；1981年，经国务院批准，冶金物理化学专业成为首批博士、硕士学位授予专业；1994年设立博士后科研流动站；1994年，冶金物理化学教研室从化学系分出组建校直属研究所———冶金物理化学与化学新材料研究所；1999年，冶金物理化学与化学新材料研究所并入冶金科学与工程系；冶金物理化学专业本科生招生到1998级，从1999年起本科专业按冶金工程一级学科招生；2000年被评为湖南省重点学科；2006年再次被评定为湖南省重点学科［4］。专业主攻方向：有色金属资源高效分离与综合利用、新型化学电源与新能源材料等具有特色优势的研究方向。陈新民教授的科研团队研究了“金属—氧系热力学和动力学”“高温熔体物理化学性质”等课题，这些研究成果为中国有色金属的开发和综合利用提供了理论依据。（3）东北工学院：1958年9月，理学系设金属物理化学专业，同年开始招生，1959年学制改为五年半。1961年5月，由物理化学、冶金原理、普通化学教研室调出部分教师，正式成立冶金物理化学教研室。1963年6月，由王常珍等人共同制定统一的教学计划，确定专业名称为冶金物理化学，属于理工结合型的专业。1970年，理学系撤销后，划归有色系领导。1986年，经国务院批准，冶金物理化学专业成为第三批博士、硕士学位授予专业。专业主攻方向：研究材料及冶金生产过程中的物理化学规律及其应用，为国家培养冶金及材料（包括钢铁、有色金属及铁合金）生产过程中从事基础研究和应用研究及技术开发的科学技术人才。从这些高校的冶金物理化学专业发展的历程来看，冶金物理化学专业的成立与发展，为我国冶金工业输送了大批优秀的科研人员，为我国冶金工业的快速发展奠定了良好的基础。

3冶金物理化学对山西冶金工业的影响

冶金物理化学是冶金学科的基础，在发展冶金新技术、探索冶金新流程等方面起着重要的指导作用，它使冶金从一种“技艺”转变为一种“科学”。冶金物理化学对开拓新的冶金工业技术具有重要的科学指导作用。山西冶金工业的发展受资源、能源及冶金工业技术的影响，主要表现在两个方面：一方面，山西冶金工业受国际铁矿石原料价格的影响，使山西冶金工业的效益与国际铁矿石原料的价格出现反比趋势。2006年第一季度，山西钢产量完成332.5万t，同比增长18.6%，增速比2005年同期回落20.7个百分点，比2005年年底回落0.3个百分点［5］。2006年1—2月份，山西冶金行业实现销售收入179.9亿元，同比增长34.9%，实现利润9.7亿元，同比下降1.7%，经济效益也出现回落态势［6］。出现经济效益下滑的主要原因是矿产资源的综合开发利用程度低，资源浪费严重。另一方面，由于山西冶金工业技术落后，自然环境受到了冶金工业发展的巨大影响，如废气、废渣、废水的大量排放以及采矿造成的地质地貌破坏等消极影响。面对山西经济效益的下降和环境破坏严重的问题，山西冶金工业必须要做出相应的应对措施。山西的冶金工业要可持续发展，采取的唯一办法就是利用新技术减少冶金工业发展的负面影响。采用新兴节能降耗技术，减少资源浪费，提高矿产资源的综合开发利用率，主要体现在COREX熔融还原炼铁技术、高炉喷煤技术、电炉废钢预热技术等节能降耗技术的应用；采用重大环保技术，综合控制冶金生产活动的全过程及其对生态环境的影响，有效协调生产与环境之间的关系，达到既发展生产又创造良好环境的双赢目的。冶金工业技术的发展，能使冶金产品从普通钢材向优质钢乃至高级洁净钢方向发展，能克服能源和资源危机及环境污染等问题，这些新技术都需要冶金物理化学提供科学依据，进而为我国现代钢铁业的发展奠定深厚的理论基础。

4结语

冶金物理化学在认识冶金过程本质、发展冶金新技术、探索冶金新流程等方面发挥了重要的科学指导作用。20世纪90年代冶金物理化学的发展，在理论上，向深层次和综合性发展；在应用上，加强了对冶金过程和材料合成加工过程的科学指导。学科的创建与发展是一个长期的、具有创新的过程。“冶金物理化学”学科在中国现代从无到有、从弱到强的发展历程中，培育出了众多优秀的科研团队，为中国的冶金工业发展做出了巨大贡献，对山西冶金工业的可持续发展起到了重要的指导作用。

参考文献

［1］魏寿昆，李文超，张玉清，等.冶金物理化学发展趋势及优先研究方向［J］.中国科学基金，1992（4）：11-17.

［2］国家自然科学基金委员会.冶金与矿业科学［M］.北京：科学出版社，1997.

［3］魏寿昆，李文超，徐采栋，等.冶金物化学科的发展设想［J］.钢铁，1992（5）：62-64；27.

［4］李劼，滕明琣.中南大学冶金工程学科发展史［M］.长沙：中南大学出版社，2012.

［5］王俭平.山西冶金工业的影响因素及发展策略研究［J］.沧桑，2006（5）：45-46.

第4篇：冶金工业研究范文

关键词：有色金属冶炼 废水处理 研究现状 展望

当前，有色金属的冶炼过程所排出的废水是的污染是非常严重的，已被列入高污染的领域中。其中，废水中重金属的污染是最为常见的，对环境以及人们的生活都造成了很大的困扰[1]。国家也针对有色金属行业的特殊性，制定并颁布了法规来治理废水的污染。所以，针对有色金属及其冶炼过程中产生的废水的水质特点，研究切实可行、成本低、便捷的废水处理方式，彻底解决当前有色金属冶炼过程中废水对环境和人们的影响，确保有色金属行业能良好的发展下去以及解决重金属废水的污染是非常关键的[2]。本文从有色金属在其冶炼过程中排放废水及废水的特点出发，对当前有色金属冶炼领域的污水处理的相关研究进行了统计，并以此为依据对其发展和趋势进行了展望。希望本文能对相关从业人员有所帮助。

一、冶炼过程中的废水

1.废水来源和性质

有色金属在其冶炼的过程中，冲洗液、冲渣水、烟气的净化水以及车间用水等都是废水的主要来源[3]有色金属的冶炼过程中，会用到多种冲洗液。包括各程序中多种酸的洗液、产生的废酸，颗粒清除的洗涤用水，硫酸环节的废液，点解过程的废液等都对车间排除水的污染有非常大的相关性。该过程中排出的各种废水在其理化性质上具有pH值低，重金属含量大的等特点火法冶炼过程中的冲渣水。在有色金属的火法冶炼过程中，需要对熔融态的残渣进行淬冷处理，这个过程通常是用水进行，相应的产生的废水也具有残渣颗粒多、重金属含量高以及水温度高的特点

冲洗过程带来的废水中也将烟气中的各种杂质都带到了废水中冶炼过程中车间冲洗产生的废水。在有色金属的冶炼过程中，需要用水对各种设备、车间地板、物料等进行冲洗处理。这个过程中设备表面所残留的各种原料和产物以及点解车间电解液的滴漏等情况都使得清洗用的废水中含有大量的重金属和酸性物质有色冶炼过程中设备冷却过程中的用水。这里主要是指冶炼过程中对炉窑等进行冷却的环节中所产生的废水。该废水由于仅作为循环用的冷却水，不会接触到设备的表面和原料，因此其除了温度较高外，基本上没有重金属、酸性等的污染。

2.废水的危害性[4]

首先，在有色金属冶炼过程所排出的废水中，主要的污染物可以说是重金属。其在废水中具有含量高的特点，而且其对周围的环境、动植物等有非常大的危害。例如当前报道的湖南的镉超标的毒大米等，从物种的角度会最终影响到整个环境及人类。

其次，有色金属在其冶炼过程中所产生和排除的废水，不经处理其中的重金属和强酸性都会对物种造成危害，包括植物的死亡以及动物的灭绝等，最终对人类造成危害。

再次，有色金属在其冶炼中所排除的废水中，还有着各用酸环节中带出的强酸性的污染物。需要对其进行严格的处理，否则最终会导致饮用水的pH的降低，对动植物的生存也造成极大的危害。此外，污水中的强酸性物质及其挥发造成的酸雨等会对各中建筑中的金属及墙体结构造成严重的破坏。

二、有色金属行业排放废水有效处理的研究状况

随着人们对环境保护的重视以及技术的提升，当前对于有色金属冶炼过程中排放的废水进行综合治理得到了人们广泛的重视。从企业到学校再到可以机构都会废水的处理展开了研究，并取得了很好的研究成果。本文以《中国知网》等电子资源，对2000年1月至2013年1月间有关有色冶炼过程排放废水的文章进行了查阅。共发现有300多篇相关的研究。从的时间上看，呈逐年增加的趋势。在2005年之前，研究相对较少，每年仅几篇相关的研究。但进入2010年后，研究论文呈几何倍数递增。这主要是人们对环境治理要求的增加以及当前出现的各种环境污染等问题引起的。

在当前的研究过程中，研究人员主要就“中和法”进行了大量的研究[5]。“中和法”的技术在其原理上主要是用石灰对废水进行中和处理，相关研究也从初期的一级、多级处理改进为当前的HDS改良方法。并以HDS技术为基础研究发开出了大量的综合性处理方法。从2005 年开始，在有色金属废水的处理中，人们引入了膜法以及吸附法，并取得了很好的效果。由此，这两种方法也被大量的研究，并有着代替传统中和法的趋势。但是其固有的缺点限制了其应用的推广。其缺点主要是其使用过程中，吸附剂使用后需要进行再生，而再生环节非常频繁，这对吸附法的使用造成很大的影响。

三、有色金属冶炼过程产生废水的处理的发展趋势展望

随着人们对环境治理的重视和相关技术的提升，有色金属冶炼过程所排除的废水在其处理过程的相关研究在当前有了新的趋势[6]。

1.高技术含量的处理方法及联合处理方法代替传统的处理方法

当前，在有色金属冶炼行业中，对于排放废水的处理通常以传统的一级或者多级的“中和法”进行。该废水处理方式具有操作简便、成本小等的优点，但在处理的过程中也存在着沉淀难处理、工艺处理结果变化大等问题。基于上述废水处理中存在的问题，对“中和法”进行改进，并研究开发出了很多效果好的处理方法。

案例：某锌业股份有限公司采用高浓度泥浆法（HDS）对排放污水中的酸性污染物进行处理。

该公司对于冶炼过程中制酸环节所排出的废水中的酸性污染物进行环保处理。当前，该冶炼工段的废水中强酸性物的生产为80 m3/h，其中硫酸的含量为2%，浓度约为20 g/L；而且重金属含量也严重超标，Zn离子的含量高达1600 mg/L，Cd离子的含量高达400 mg/L，Pb离子的含量高达500 mg/L，As离子的含量高达1500 mg/L。从这个检查结果看，该冶炼过程排出的废水属于严重的重金属超标和强酸性污染水。利用改进型的处理工艺：高浓度的泥浆法（HDS）+铁盐，对废水进行处理。该废水的处理过程中，总的投资成本为1200万元人民币，每天可处理污水2000 吨，此过程中每立方污染废水的处理成本仅3.96 元。该强酸高重金属的废水经改工艺处理后，水质完全符合《污水综合排放标准》GB 8978-1996）的标准。

2.从过去传统的污染废水的处理向当前重金属的回收和水的重复利用转化

在当前的有色金属冶炼行业中，对于强酸及重金属超标的污染废水，企业在处理过程中通常是采用传统的一级或者多级的石灰中和法进行处理，进而到达国家规定的标准后进行排放处理。在企业的废水的处理过程中，每吨的成本也较高，重金属离子经处理后会以沉淀的形式随着废水排除，这样的处理方式，使得废水中的重金属无法得到回收利用，相当一部分的重金属都这样被浪费掉，进而对环境也造成了严重的影响。当前，人们认识到环境保护的重要性以及潜在的重金属回收的价值，开始对废水中的重金属回收进行了大量的研究，也成为了为了研究的方向之一。

当前的新技术-膜分离在使用过程中不仅能够将重金属离子回收，对废水处理后能完全达到国家对于污水排放的要求。当前的研究结果表明，膜分离技术能有效的对重金属离子进行截留，当前的研究的截留效果高于百分之八十五，相比与传统的常规处理方式，截留效果能提升五个百分点。同时，膜分离技术的处理工艺过程可以实现自动化，这样就使得对于处理工艺的维护等非常的便捷。此外，膜分离技术进行污水处理，占用的场地是传统方法的三分之一。杨晓松等在其研究过程中对于韶关冶炼厂的膜分离技术进行了研究。该厂当前使用的废水处理方式为具有超滤和纳滤功能的膜分离技术的结合，在实际的应用过程中，有着非常好的废水处理效果。采用该复合膜分离技术后，这个水处理的过程的脱盐率超过了百分之八十以上，水经过处理后满足了工业上循环用水的标准。该标准为Ca2+离子浓度小于100 mg/L，F-离子浓度小于10 mg/L，SO42-离子浓度小于100 mg/L，溶液的电导率小于250 μs/cm，Pb2+离子浓度小于0.05 mg/L，Zn2+离子浓度小于0.05 mg/L，Cd2+离子浓度小于0.005 mg/L。 废水经过双层膜分离技术处理后，重金属离子的浓度也得到了极大的降低，也完全满足了国家污水排放的要求。其中超滤膜分离过程水的产出率高于百分之九十，纳滤膜分离过程水的产出率大于百分之七十五，污水处理过程的总水的产出回收率大于百分之六十五。该水处理工艺的成本价格为4元每吨。

常皓等人在其研究研究中采用复合吸附法进行近身离子的吸附，结果表明在金属离子的富集过程中，采用有效的“生物制剂A 配位+二段水解+深度脱钙”的工艺。该工艺能实现重金属离子例如Zn2+离子浓度、Cu2+离子浓度等到达国家用水标准。Pb2+离子浓度可控制在0.05 mg/L，Cd2+离子浓度控制在0.05 mg/L ，也非常接近国家水质的标准。王勇等在其研究中对于铜冶炼中的废水进行了处理，结果表明向废水中加入一定量的硫酸铜，可以让废水中的砷离子转化为亚砷酸铜，进一步的就可以利用二氧化硫对其进行还原，最终可以得到三氧化二砷。该工艺技术过程在一定程度上完成了对含有砷的废水进行处理的目的。此外，对回收的残渣进行氧化反应就可以将硫酸铜进行回收处理，在很大程度上使得硫酸铜可以在改技术工艺过程中进行循环使用。

四、结语

综上所述，当前对于有色金属冶炼过程中排放的废水的有效处理的研究呈逐年增加的趋势。且从研究的重点来看，除了传统的“中和法”工艺技术的改进，也出现了新的膜法和其他技术。这些研究开发的综合性技术在当前的废水处理过程中发挥了重要的作用。从相关研究的重点上也能够看出，未来有色冶炼废水研究的趋势是将传统的“中和法”进行改进以及开发综合型处理工艺。此外，当前很多研究也集中在从过去废水的处理向重金属的回收以及水的重复利用的方向转化的趋势。相信随着研究的进一步深入，我们的有色金属冶炼领域所产生的废水，将得到有效的控制，并能进一步的提升行业的利润空间。

参考文献

[1] 王勇. 含砷废水制备三氧化二砷及处理[C]//2009 年全国硫酸工业技术交流会论文集，2009.

[2] 王绍文，邹元龙，杨晓莉. 冶金工业废水处理技术及工程实例[M]. 北京：化学工业出版社，2009.

[3] 常皓. 生物制剂深度净化高浓度重金属废水的研究[D].长沙：中南大学，2007.

[4] 杨晓松， 刘峰彪. 高密度泥浆法处理铅锌冶炼综合废水[J]. 有色金属，2009，61（4）：166-169.

第5篇：冶金工业研究范文

1冶金机械及自动化发展现状

随着我国经济的迅速发展，国民经济各个行业的发展都离不开冶金工业的支撑，冶金工业对于我国国民经济的稳定发展具有十分重要的战略意义。我国的现代化的冶金工业起步相对较晚，从上个世纪的七十年代开始，通过引进国外的技术和设备，在此基础之上进行消化和吸收，我国的冶金工业取得极大的成就，逐步建立起了独立自主的、相对比较完备的冶金工业体系，对于我国国民经济建设的开展具有十分重要的意义。与此同时，国内对于冶金机械和设备的研究也不断的取得进步，随着我国冶金工业的发展和壮大，我国的冶金机械设备的水平以及自动化的程度有了很大程度的提高，已经逐渐朝着大型化、综合化以及集成化的方向发展。进步新世纪以来，随着以电子计算机技术为核心信息技术的发展和不断的成熟，我国的冶金工业的自动化程度又获得了一次巨大的跨越式的发展。

近年来，我国的冶金机械的研究和开发取得了丰硕的成果，2008年鞍钢建成2.15米热连轧机以及2.13米准予连轧机，并投入使用，我国的冶金机械设备制造技术取得了不小的成就，摆脱了对于国外设备的以来，尤其是大型宽厚板轧机已经基本上实现了国产化。当前我国的冶金设备的研究逐渐朝着自主研究的方向发展，冷连轧机组的研发取得了突破性的进展，常规冶金设备已经基本上可以实现国产化。随着我国冶金机械设备的快速发展，给冶金自动化技术的发展带来了广阔的发展空间，打下了坚实的基础，基本上实现了原料生产、焦化生产的自动化，这极大的促进了我国冶金工业的发展。随着我国计算机技术的发展以及在各个领域的广泛使用，我国的冶金自动化生产过程中也大量的引进了计算机技术，提高了管理效率、降低了成本、提高了冶金工业的整体发展水平，为我国国民经济的稳定快速的发展打下了坚实的基础。

早在2006年,冶金行业的自动化系统集成项目就以控制（大型PLC为主）和传动为主。在原料、烧结、焦化、高炉、转炉、电炉（炼钢）、精炼炉、连铸、轧机、加热炉、均热炉、铁合金电炉、铝电解等环节均涉及自动化系统集成业务。其中PLC已经尤为冶金行业的主流控制系统。在冶金行业中,轧钢的自动化程度很高,它包含了自动燃烧控制模型、轧制节奏控制模型、粗轧自动宽度控制模型、精轧设定模型、板形设定和控制模型、精轧出口温度控制模型、卷取温度控制模型、卷取设定模型等,做好轧钢自动化,PLC硬件、软件控制都很重要,为冶金自动化的发展带来了新的机遇。计算机技术的发展使现代机械自动化发生了质的飞跃,当前开发研究适应于复杂制造过程的、具有闭环控制体系结构的、智能化新一代PCNC数控系统已成为可能,智能化新一代PCNC数控系统将计算机智能技术,网络技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态以赢利为目刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体,形成严密的制造过程闭环控制体系。这种新技术应用于冶金机械制造将会给冶金工业带来新的发展契机。

2冶金机械及自动化的发展趋势

以计算机技术以及人工智能技术和核心的信息化技术的发展，给冶金机械的发展带来了一种新的发展空间。在冶金机械设备中越来越多的集成了可编程的控制系统，大量传感器的使用极大的提高了信息收集的效率与准确性，这些都推动了冶金工业机械自动化的发展速度，提高了冶金机械的工作效率，降低了设备的损耗，扩展了设备的功能，提高了企业的经济效益。

“十一五”期间,我国冶金工业中的炼铁设备。炼钢设备、连铸设备、轧制设备（板带钢轧制设备、型线棒管轧制设备、热轧钢材控冷设备）等都有新的突破,为冶金工业的发展补充了硬件设施。未来国际冶金自动化发展趋势如下。

(1)基于数字模拟和仿真技术的研发,实现冶金全流程动态分析、评估和精准设计。

(2)综合考虑生产效率、能耗物耗和环境指标的多目标实时优化。

(3)产品指标、运行指标和控制指标协同的全面闭环控制。

(4)数据驱动和知识驱动相结合的复杂过程建模和先进过程控制。

(5)先进传感技术和软测量结合的关键工艺参数的在线连贯测量。

(6)结合考虑物质流、能量流优化的先进能源管理和控制。

针对国际冶金行业的发展趋势,我国冶金自动化发展趋势主要表现在以下几方面。

(1)过程控制系统的发展。采用先进的电子数控技术和新型传感器技术、光机电一体化技术、软测量技术、冶金环境下可靠性技术等,实现冶金流程在线检测和监控系统。(2)冶金技术信息化发展。在工业生产控制中,网络就是中枢神经,以工业生产起到控制作用。在冶金工业中,以计算机技术为先锋的网络技术、电子数控技术、计算机仿真技术、多媒体技术、计算力学技术等在冶金流程中实现集成模拟系统,通过人机交流,模拟钢铁生产全过程,进而推进冶金工业生产制造的智能化。

(3)生产管理系统的发展。冶金工业的自动化不仅仅的包括机械的自动化，也包括管理的自动化，主要包括地生产进行相应的协调、对产品的质量进行严格的把关、对企业的资源以及能源的使用进行优化配置，提高能源的使用效率。通过管理的自动化，将企业的生产人员以及冶金机械设备进行有机的联合，使其有效地进行运作，从而保证整个企业的生产活动有条不紊的进行，提高人力资源、能源的使用效率，降低成本，提高产品的质量，从而使企业在激烈的竞争中占据优势地位。

第6篇：冶金工业研究范文

关键词：冶金工程　环境保护　设计　实施

中图分类号：X22　文献标识码：A　文章编号：1007-3973(2011)007-130-02

冶金工程不仅是全球的经济产业支柱，更是我国重工业产业中的中流砥柱，也为我国的社会经济发展作出了相当重要的贡献。然而，同世界大部分国家一样，冶金过程所造成的环境污染也相当严重。自1960年以来的五十多年中，全球共发生了几十起重大的环境污染事故，而其中最具代表性、最骇人听闻的公害事件中，其中就有一半是由冶金工程所带来的恶果。尽管，全球包括我国都对冶金企业所造成的污染进行了专门的研究和治理，但是冶金工程具有相当特殊的特点，现在它所面临的环境保护形势还是非常严峻。

1　冶金工程建设中所造成的环境污染概述

“冶金”顾名思义就是“冶炼金属”。造成环境污染的元凶就是在“冶炼金属”的过程中所流失的、所弃用的、化学反应之后的金属元素。

我国大宝山矿石有限公司的子公司冶金化工攻速电解铜产品是采用湿法炼金工艺。这一工艺始用于1974年，很大程度上解决了环境污染的问题，但是依旧有废渣、废水、特别是废气中的二氧化硫等对环境产生的污染。

1956年，日本水俣湾爆发了一种奇怪的病，轻者口齿不清，步履不稳，四肢麻痹重者神经失常直至死亡。开始病因不明，经过重重调查发现罪魁祸首是在此地建厂有30多年历史的氮肥公司。该公司建于1925年，开始合成醋酸，后改为生产氯乙烯，在这期间，他们毫无公德心、毫无警觉的把未经任何处理的废水排入了清澈的水俣湾海域，直至1956年终于爆发了后称“水俣病”的大面积“灾难”，这是重金属“汞”产生的污染。

除上述环境灾难，还有同样发生在日本富士的哮喘病是由于镉金属的污染：发生在博帕尔农药泄露事件是由于异氰酸钾泄露；1934年洛杉矶大多数居民患病，其原因竟是由于城市内400万辆汽车日耗油量达到2400万升，释放烃类100多吨，致使400多位65岁以上老人患病死亡。

2　冶金工程建设中对于环境保护措施的设计和实施

在我国，主要有12种会造成严重污染的污染排放物，其中有6种是重金属，如上述所说的电镀过程中产生的产物铜、镉、锌、铁、汞等重金属危险排放物。这些重金属污染处理起来非常困难，至今全球没有任何一个国家研究出彻底清理的方法。大部分发达国家都以消纳性处理，即将重金属排放物污染用水泥固定凝结后再填入海洋，尽管目前看来是最有效的办法，但是近年来已经证明存在着二次污染隐患。另一类难以清理的污染排放物就是含重金属废液，例如不锈钢酸液，大多数企业只是简单稀释一下就直接排放，基本上谈不到处理，对环境和人们的健康构成了严重的威胁，同时也流失了有价金属，造成了一定的经济损失。

我国《国家环境保护“十一五”规划》中明确提出：“在确定钢铁、有色、建材、轻工等重点行业准八条件时充分考虑环境保护要求，新建项目必须符合国家规定的准入条件和排放标准，已无环境容量的区域，禁止再建立污染物排放量较大的项目”。

2.1　绿色冶金

这里所谓的“绿色冶金”主要是指植物在冶金过程中所起到的作用。经过多年的科学研究，科学家们发现很多植物对某些特定金属有着专一的“挚爱”。

1995年，俄罗斯生物学家在研究植物时发现一种叫“蓼”的草本植物，它是一年生植物，在生长过程中能够从土壤中吸收锌、铅、镉等重金属。科学家将蓼草种植在大约1公顷的土地上，成熟收获后放入800度的炉子里焚烧，结果从灰烬总得到了1.3千克镉、23千克铅和322千克锌。

近些年，美国也有新的研究发现，野生荠菜喜欢吸收土壤中镍金属。他们和俄罗斯科学家一样，也采用同样的方法，在半公顷的土地上种植野生荠菜，晒干后烧成灰烬，在每100克灰烬成功中得到了15-20克镍金属。

自然界中还有很多这样的植物，海洋中的海带可以吸收海水中的碘元素；紫甘信可以吸收钽金属，40公顷的土地上可以得到200克钽；生活中常见的玉米性喜金元素，如果将玉米种植于富含金元素的区域，每1000公斤玉米种可以获得10克黄金：向日葵能吸收钾、车前草能吸收锌、黄腾草能吸收锡等等，我们未发现的具有这样能力的植物还有很多，这一“绿色冶金”技术虽然效果缓慢，但是毫无污染，值得全球各个国家大力发展。

2.2　细菌冶金

细菌冶金，是继“绿色冶金”的理念后又一新的处理污染的新方法。人们利用细菌“吃”金属，从矿石中提取金属。

人们发现这样的细菌是在上个世纪初的德国，科学家在下水道的铁末中发现按了一种微小的细菌，它能够分解铁化合物，专吃“铁”元素。接着，人们在毛里塔尼亚发现了另外一种吃铁的细菌和一种能吃硫的新型细菌。

细菌冶金又被人们叫做“微生物浸矿”，主要是利用细菌来治理废矿、贫矿等，回收某些贵重金属，减少了矿产资源的流失，最大限度的利用矿脉。

2.3　全干法收尘

这种方法是1989年研究发明的，是在二级旋风干法收尘和泡沫塔湿法除尘的基础上总结研发的。二级旋风干法收尘和泡沫塔湿法除尘除尘效率较低，并且铜元素有流失，最重要的是处理后会产生二次扬尘、能源消耗以及含尘的酸性废水等污染。使用全干法收尘后，处理后的烟气几乎对大气不产生污染，并且没有酸性废水排放，从环境保护和经济利益方面取得了双赢。

2.4　脱铜电解法

这种方法是针对废水处理的，1立方米的净化电解液可以清理一吨电解铜，净化后得到的废酸还可以二次使用，仅排放含少量含酸废水，在经过中处理后可以达到国家规定的《污水综合排放标准》一级标准，是一种比较有效地治理废水的方法。

2.5　绝热蒸发冷却稀酸，半封闭循环洗涤净化，两转两顺接触法

这种方法主要处理冶炼尾气，它可以接近百分百的利用硫，净化后的废气排放符合国家《重有色金属工业污染物排放标准》，减少了冶炼尾气对空气的环境污染。

上述只是现在的比较有效的几种方法，还有许多方法人们正在进行着研究，例如对含硫烘焙炉烟气的治理和冶炼废渣的处理。

总结：冶金工程不仅是全球的经济产业支柱，更是我国重工业产业中的中流砥柱。但是冶金工程建设中对环境造成的污染也是一样严重。为此，各国生物、环境研究学者们都在积极的寻找各种预防污染、减少污染和清理污染的方法，现在也有了一定的效果，但是在某些重金属方面，还依旧达不到国际标准。我们的目的是在保护好生态环境的前提下，保持冶金工程的可持续性发展。

参考文献：

[1]徐敏，冶金与环保[J]，江西化工，2003.2

[2]段玮，冶金行业中的环境保护与经济增长[J]，宏观管理，2007

[3]马红周，冶金企业环境保护[M]，冶金工业出版社，2010

第7篇：冶金工业研究范文

英文名称：China Metallurgy

主管单位：中国科学技术协会

主办单位：中国金属学会

出版周期：月刊

出版地址：北京市

语

种：中文

开

本：大16开

国际刊号：1006-9356

国内刊号：11-3729/TF

邮发代号：18-245

发行范围：国内外统一发行

创刊时间：1994

期刊收录：

核心期刊：

期刊荣誉：

联系方式

期刊简介

《中国冶金》是由中国科学技术协会主管、中国金属学会主办，创刊于1991年，现为月刊。现任主编为中国金属学会常务副理事长兼秘书长洪及鄙。作为中国金属学会的会刊，《中国冶金》是冶金行业唯一具有科技政策和技术导向性、多专业性、实用性的全国性综合类科技期刊。

第8篇：冶金工业研究范文

英文名称：Gansu Metallurgy

主管单位：甘肃省冶金有色工业办公室

主办单位：甘肃省金属学会;甘肃省有色金属学会;西北矿冶研究院;兰州有色冶金设计研究院有限公司

出版周期：双月刊

出版地址：甘肃省白银市

语

种：中文

开

本：大16开

国际刊号：1672-4461

国内刊号：62-1053/TF

邮发代号：

发行范围：国内外统一发行

创刊时间：1979

期刊收录：

核心期刊：

期刊荣誉：

联系方式

第9篇：冶金工业研究范文

关键词：粉末冶金 温压工艺技术与发展 。

引言：近十年来,粉末冶金工业发展迅速。1989～1999年中国大陆与世界铁基粉末主要生产地区的铁基粉末年发货量比较。铁基粉末的市场需求在总体上有明显的增长,特别是北美市场已保持了连续9年的高速增长。日本虽然受到国内长期经济不景气的拖累,但铁基粉末的产量仍然较高。中国大陆的铁基粉末产量缓慢增长。1994～1998年亚洲部分地区粉末冶金件的年产量。1997年亚洲金融风暴令日本和韩国的粉末冶金工业蒙受挫折,但在中国(包括大陆和台湾省),粉末冶金制品的产量明显增长。

  粉末冶金制品的用途广泛,但主要用于机械零件,其中以铁基材料为主。过去十多年,全球粉末冶金制品大部分用于汽车工业,一直占粉末冶金件的70%左右。目前,每部欧洲汽车中约有7kg重的粉末冶金件。而每部美国汽车中粉末冶金件重达16kg[1],相对于1991年的10kg增幅超过50%。各大汽车制造商预言,未来10年每部汽车中将有重达25kg的粉末冶金件,美国汽车中或许更高。因此,在未来10年,汽车工业仍将是推动粉末冶金工业发展的主要动力。高性能铁基粉末冶金件已普遍用于传动装置、发动机、通用机械和工具等产品,其市场前景非常广阔。

  一温压技术的特点

     基于安全和耐用等理由,对汽车零部件的性能要求很高。近年我国快速发展的汽车工业必然会带动高性能粉末冶金材料特别是铁基材料的发展。因此,开发高性能特别是高力学性能的粉末冶金材料,是粉末冶金的发展方向和研究重点。提高粉末冶金材料的密度,是实现这一目的的最有效途径。

 传统一次压制，一次烧结生产的铁基粉末冶金制品,其密度一般在7 1g/cm3(相对密度约90%)以下,力学性能远低于同类材料的全致密件。生产高密度、高性能粉末冶金件一直是粉末冶金行业追求的目标之一。在众多的高密度粉末冶金生产方法中,温压是最为经济的一种新工艺。温压技术在90年代中期发展成熟并成功用于工业生产。

    温压工艺是在传统粉末冶金工艺的基础上改进而来。工艺过程是将混有温压专用剂(和粘结剂)的粉末加热至130～155℃,然后在加热到上述温度的模具里压制成形。与传统工艺相比,温压成形的压坯密度约有0 15～0 30g/cm3的增幅,对于提高粉末冶金制品的性能特别是力学性能具有重要作用。温压工艺的特色是工艺简单、成本低廉,在传统的粉末冶金设备上稍加改装,经一次温压压制，一次烧结即可生产出高密度、高性能且质量稳定的产品,其密度可达7 45g/cm3[9],经复压复烧更可高达7 65g/cm3 

    在比较了以温压工艺和传统复压复烧工艺生产齿轮的成本。在零件性能相当的情况下,温压生产的成本比复压复烧生产的成本低10%左右。温压能以低于复压复烧的成本生产出性能相当的产品。值得注意的是,其产品在某些方面可以和锻造产品相竞争。温压工艺成本低廉、产品密度高而均匀、力学性能优越,兼有弹性后效小、脱模力低等工艺特点,其生坯强度超过20MPa[10],可在烧结工序前作机加工处理,以节约机加工工时和减少刀具磨损。

 二 温压技术发展现状

     自1994年温压技术的成果被正式公布到1996年年底为止,在短短的两年时间就有大约36种温压产品在批量生产或准备批量生产,其中包括重达1 2kg,用在福特卡车变速箱上的转矩涡轮毂。国外多家公司也利用温压技术开发出高密度、高强度的斜齿轮。温压工艺除使齿轮整体密度增大外,齿的密度也大为增加,使齿的强度提高约30%,从而省去了用滚压工艺来局部提高齿部密度的工序。日本日立粉末金属公司采用温压技术生产粉末冶金小节锥半角斜伞齿轮,成功取代过去以机加工锻钢坯的昂贵生产工艺[19]。法国以温压技术为汽车工业制造了使用性能与锻造和粉末锻造相近,但成本较低的连杆,表明了温压技术有了重大突破,该公司计划到2002年生产350～600g重的各种连杆1500万件。瑞典采用温压工艺共同开发出一种用于重型卡车变速器的大型零件。该零件长期以来都是用精密锻造或粉末锻造方法生产的。由此可见,温压工艺具有工艺简单和较高性能价格比的优势是完全可以和锻造工艺竞争的。

     在国内,引进温压工艺的粉末冶金零件生产厂有宁波东睦粉末冶金公司和扬州保来得工业有限公司。两家工厂都是从国外引进技术、生产线与购买专用温压粉末进行生产。 三 温压技术的发展及在我国的应用前景 

    由于长期缺乏数量较大和附加值较高的零件需求,没有机会让粉末冶金行业发挥它特有的优势,因此我国粉末冶金工业基础较为薄弱,一直都未受到重视。1989年粉末冶金轴承占我国粉末冶金零件总产量的60%(质量分数),其中大部分是低附加值的普通轴承。90年代中期,汽车工业发展较快,为高性能铁基粉末冶金件的生产发展提供了良好的机遇,用于汽车和摩托车工业的粉末冶金零件按质量计算在10年间几乎翻了一番。与此同时,用于附加值较低的农机工业粉末冶金零件则几乎减少一半。由此可见,发展高性能粉末冶金零件是大势所趋。目前,国产轿车只维持在年产几十万辆的水平,预期到2010年将会达到年产100万辆左右。届时,对高性能铁基粉末冶金件的需求将会达到万吨以上。这无疑是发展我国粉末冶金工业的一次难得的机遇。根据对我国粉末冶金零件市场的预测,在2000年生产规模的基础上,粉末冶金零件在各行各业的应用都将有所增长。到2005年,摩托车行业和小型制冷压缩机行业将有40%的增幅,而汽车行业的预期增幅更达70%。目前,国产汽车平均每辆使用3～6kg粉末冶金零件,而国外则多达16kg,两者的差距反映出我国粉末冶金工业相对比较落后。但是,随着中国汽车工业迈向大规模生产,这一差距将很快缩小。以桑塔纳轿车为例,每辆用粉末冶金件仅15种,重3kg,而去年投放市场、以美国技术生产的别克轿车则每辆用粉末冶金件35种,重12 5kg。从生产普通粉末冶金件向生产高性能粉末冶金件过渡不是一朝一夕的事,特别是为汽车提供零件不是接了订单就能组织生产这么简单,必须通过一连串的试验、试制、台架试验、装机试验、定型、批量生产等相当长的过程。尽管未来汽车用粉末冶金件大量需求,但在国内推广温压技术的工业化还有不少困难。除少数几家拥有雄厚财力和技术实力的大型粉末冶金厂外,一般生产厂是不太可能投入大量的资金进口昂贵的温压设备和专用粉末。因此,温压技术的国产化非常重要。     性能优良、质量稳定的粉末是高性能粉末冶金工业的基础,我国的铁基粉末生产无论在产量、性能或质量的稳定性等方面都与世界发达地区有着明显的差距。适用于生产高密度、高性能零件的雾化铁粉其产量长期偏低,90年代以前年产量一直徘徊在几百吨,1995年起开始快速增长,目前雾化铁粉的产量已占铁基粉末总产量的1/4左右。雾化铁粉的年产量节节攀升,充分说明我国铁基粉末冶金件的产品结构正向高性能方向发展。目前,温压专用粉末尚未有批量生产。如果完全依赖进口,不但成本高昂,而且还将制约粉末冶金产品的自主开发。因此,大批量生产压缩性能优良和质量稳定的铁粉和预合金粉末,并研制适合我国国情的温压专用粉末加热装置是当务之急,以免过分依赖昂贵的进口产品。可喜的是华南理工大学已成功开发出有自主知识产权的温压专用粉末及其加热装置,为温压原材料及设备的国产化打下了基础。     目前,对粉末冶金结构件的密度要求一般在7 0g/cm3以上,有些甚至高达7 6g/cm3。而温压成形正好是生产密度此范围零件的工艺。我们可以利用温压技术只需较小成形压力等优点开发较大型的零件。我们亦可以利用温压成形的零件具有较高力学性能的优势,在免除诸如热处理等后续工序的基础上生产强度达800MPa以上、精度达IT6～IT5的粉末冶金零件以增强粉末冶金零件的竞争力。     德国在温压工艺的基础上,开发出一种称为“流动温压工艺”的技术。通过加入适量较微细的粉末、加大及调节剂的含量以提高粉末的流动性、填充能力和成形性,可以制造带有垂直于压制方向上的凹槽、孔和螺丝孔等制件。制造此类粉末冶金件过去一直被认为是非常困难甚至是不可能的,利用程控压机复杂和精准的动作也只能生产出较为简单的此类零件[32]。该工艺不但适用于铁基材料,还适用于诸如钛等其他材料。由此可见,温压工艺具有非常广阔的发展前景。目前,温压技术还远远没有发挥出其潜在的和应有的作用,其发展前途是不可低估的。     利用计算机进行温压成形过程的模拟是提高产品开发效率的有效工具,可充分利用温压的优点开发新零件或重新设计零件,扩大粉末冶金件的应用,并突破只凭经验摸索的瓶颈,大量减少试验次数,缩短产品开发周期,使企业能更快速地对市场作出反应。高密度、高性能零件是未来几年的高增长点,掌握此方面的技术对夺取潜在的市场具有积极意义。     利用粉末冶金技术开发无需油脂的耐磨件,以适应某些特殊行业的要求,如纺织机械等行业。在纺织机械和缝纫机上的某些零件,目前是采用复压复烧法生产,其密度达7 5g/cm3,抗拉强度达500MPa[33]。这些产品的性能正好是温压工艺所能达到的范围,问题是产量的大小,因为粉末冶金的低成本是建立于大批量生产的基础上,所以开发非汽车用的粉末冶金零件还要耐心地解决有关问题。所幸我国市场庞大,以缝纫机为例,1995年的产量就达970万台。只要不发生恶性竞争,开发非汽车用零件是大有可为的。     大力发展和推广温压工艺这种低投入、低成本的高密度粉末冶金生产技术,能为我国粉末冶金工业在新世纪里挤身国际市场打下坚实的基础。我国的汽车工业目前还处于初级发展阶段,在未来的十多年里随着汽车工业的发展,一定能提供一个庞大的市场消化我国粉末冶金工业为国产汽车研制的高性能粉末冶金件,形成一个以市场带动新技术,又以新技术开发新产品、开拓新市场的良性循环。

四 结束语：

国外温压技术从实验室到产业化大致用了5年左右的时间。与其它先进技术相比，温压技术产业化的速度是快的。其中一条成功的经验是，该技术从一开始就是以“研究―企业集合”的面貌出现的。粉末冶金工艺人员、压机制造商、化工、化学研究人员，组成一个集合体来突破技术的各个环节。在这方面行业协会或学会应当发挥更大的作用。 温压技术产业化的根本出路在于，真正理解和掌握温压―烧结工艺系统的各个环节，在有可能持续发展的骨干粉末冶金企业的牵头和带动下，组成一个各方均可受益的粉末、制件、压机、化工厂商和研究团体的“研究―企业集合”体，以典型的温压系列产品开拓钢铁粉末内冶金高密度、高强度零件的新市场。

参考文献：