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范文一：钒的冶炼技术

从含钒固体废弃物中回收钒的研究进展

摘要：在很多工业生产中产生了大量的含钒固体废弃物，对其回收利用是十分重要的。本文介绍了从废钒催化剂、锅炉灰、含钒沥青、拜尔淤泥和低钒钢渣等含钒固体废弃物中提钒的方法及其发展趋势，重点介绍了从废钒催化剂中提钒的原理和各种方法。关键词：含钒固体废弃物，废钒催化剂，回收

中图分类号：TF841 文献标识码：A

1 引言

钒是一种重要的战略金属，主要应用于国防、能源及冶金工业等部门。在炼钢、硫酸制造、石油精炼、氧化铝生产，以及发电站发电等很多工业生产过程中，都会产生大量的含钒固体废弃物。一方面，这些含钒固体废弃物如不加处置而随意堆置的话，既占用大量的土地资源，增加企业成本，又会由于钒的毒性而给人和环境带来严重伤害；另一方面，含钒固体废弃物中含有很多有重要经济价值的金属，应该积极的加以回收利用，变废为宝，化害为益，从而创造可观的经济效益和社会效益。

2 从含钒固体废弃物中回收钒资源

2.1 从废钒催化剂中回收钒

废钒催化剂分为两种类型，一种是用于石油精炼中精炼脱硫的催化剂，在脱硫过程中，原油中的钒以V 3S 4的形式沉积在催化剂上；另一种是用于硫酸工业的催化剂，钒催化剂在接触法硫酸生产过程中，使二氧化硫转化为三氧化硫，由于在使用过程中, 气体中带有的水分、酸雾、微尘及砷、氟等对它有一定的毒害作用，致使其活性组分五氧化二钒向无活性的四价钒转化，若四价钒比例达到一定程度，就造成钒催化剂失效，从而需更换[1]。

据资料统计，全世界每年消费的催化剂数量约80 万吨，其中炼油催化剂约41.5 万吨，化工催化剂33.5 万吨。我国每年在石油工业、化学工业的催化剂更换量在10 万吨左右[2]。废钒催化剂含有较高的钒（V 205 含量约5％），可作为生产五氧化二钒的原料。国外非常重视这方面的研究，美、日等国已建立了专门的工厂来回收废催化剂中的V 、Mo 等金属[3～7]。四价钒易溶于弱酸并生成钒氧基离子VO 2＋，而五氧化二钒具有两性，但以酸性为主，易溶于弱碱性的介质溶液中[8,9]。根据钒的这个特性，可将从废钒催化剂中回收钒的方法统分 http://www.paper.edu.cn

为酸浸法和碱浸法。下面介绍几种具有代表性的方法：

2.1.1 无添加剂焙烧-弱碱浸取法[10～14]

将废钒催化剂在空气中直接进行高温活化焙烧，使废催化剂中的低价钒转化为五价钒，然后用碳酸氢铵溶液进行浸取，浸取液净化后用氯化铵沉钒，得到偏钒酸铵沉淀，再煅烧即可得到五氧化二钒，流程见图1。

该流程的优点：焙烧无需添加剂，整个工艺流程简单，涉及到的试剂和设备很少，生产成本低；回收率高，可达80～90％，产品纯度高。

缺点是高温活化过程能耗高, 同时还有二氧化硫和三氧化硫废气排放，污染环境。废钒催化剂离子交换除杂

破碎沉钒 NH4Cl

空气

焙烧 NH4VO 3沉淀

NH 4HCO 3

过滤 V205

图1 无添加剂焙烧-碳酸氢铵浸取法

2.1.2 直接碱浸-沉钒法

将废钒催化剂在氢氧化钠或碳酸钠溶液中于温度为90℃时浸泡, 溶液过滤后调整p Ｈ值

为1.6～1.8，煮沸水解沉钒得到粗五氧化二钒；然后将其溶解到碱溶液中，调整p Ｈ值除杂，再水解沉淀出五氧化二钒，洗涤、干燥、煅烧后得到纯度为99%的五氧化二钒。该方法浸出率较高, 但精制钒过程较为复杂，耗碱、耗酸量较多。

白银公司在此基础上开发出了两段逆流碱浸-氯化铵沉钒法[1]，工艺流程见图2。废钒催化剂一段浸出液

粉碎沉钒 NH4Cl

NaOH

一段浸出 NH4VO 3沉淀

一段浸出渣重结晶除杂

NaOH

二段浸出沉钒 NH4Cl

二段浸出液二段浸出渣煅烧 V205

图2 两段逆流碱浸-氯化铵沉钒法

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此工艺技术经济指标合理, 钒的回收率高；两段逆流碱浸既合理地利用了二段碱浸液中

的碱，又提高了一段浸出液中钒的浓度，有利于沉钒，并减少氯化铵单耗；此外，工艺条件易于掌握，消耗材料品种少，设备腐蚀性小，生产成本低，有很好的经济效益和环境效益。

2.1.3 硫酸浸取法[15，16]

工艺流程为：将废钒催化剂破碎到一定的粒度后加入到酸浸槽中，加入一定量的还原剂（Na 2S03等），使五价钒转变成四价钒，以提高浸取率；然后搅拌、加热，进行浸出反应；浸出反应结束后过滤，滤液添加适量氧化剂进行氧化，待溶液呈现红色后进行水解反应；水解反应结束后过滤，所得滤饼即为钒的粗品；再将粗钒进行碱溶除杂，然后加铵盐沉淀出纯净的偏钒酸铵，煅烧后得到V 205。此方法浸出率高，操作简单，但环境问题比较突出。中国化工经济技术发展中心的张良佺和严瑞瑄提出的两段硫酸浸出法，一段浸出率为 65～70％，二段浸出率为20～25％，总浸出率超过90％，产品纯度达到97％[17，18]。还有研究者提出了酸浸-萃取工艺，此工艺首先通过浮选去除大部分的硅，给后续工序带来方便，总的回收率超过90％，药品消耗少，通过萃取可制得纯度为99.9％V 205，质量达到HG-3-1216-79优级纯标准[19～21]。

2.1.4 盐酸浸取法[22，23]

其工艺流程与硫酸浸取法一样，只是用盐酸代替硫酸来浸取。Cl －的存在会加快沉钒速度，因为其对VO 2

+ 的配合能力很差，而SO 4

2－会与VO 2

+ 配合使溶液中的钒离子浓度下降，从

而降低了沉钒速度和沉钒率。而且用盐酸浸取，不需要添加还原剂，氧化剂用量也相应减少，降低了生产成本。不足之处在于处理盐酸浸出液时，过量的盐酸被氧化而放出氯气，造成操作环境恶化。

2.1.5 分段浸出法[2，24，25]

弱酸浸出浸出液

浸出渣氧化、中和 KClO3、NaOH

焙烧

弱碱浸出弱碱性五价钒溶液

离子交换除杂

NH 4Cl 沉钒煅烧 V205

图3 分段溶解提钒法

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即一段用弱酸浸取，二段用弱碱浸取，工艺流程见图3。该方法从废催化剂中钒的存在

价态出发，结合了酸浸、碱浸特点，钒回收率较高。存在的不足之处是过程过于冗长，操作繁琐。

2.1.6 其他方法

（1）因废钒催化剂中含有大量的硫、砷等化合物，在采用高温活化工艺进行焙烧时，硫、砷等有害物质挥发，不仅污染环境，而且有损人们的身体健康。为解决这一缺陷，有研究者将石煤提钒中的钙化焙烧工艺移植过来，研究了采用“石灰焙烧-碳铵浸取”工艺从废钒催化剂中回收钒。石灰与废钒催化剂中的钒生成钒酸钙的同时，同时也与硫、砷等有害物质生成钙化合物固定于焙烧料之中，从而避免了其挥发而造成大气污染；另外，石灰的加入提高了物料的可焙烧温度，使焙烧料不易被烧结，钒的总回收率也因此而有所提高，可达9O ％以上；整个工艺不需废气处理装置，节省了投资，降低了生产成本 [26～29]。

（2）有研究者通过试验研究，利用河南省桐柏县境内蕴藏的丰富的地下天然碱资源，采用 “天然碱直接浸取-离子交换净化-铵盐沉钒”工艺从废钒催化剂中提钒，得到纯度为99.5 ％的V 2O 5产品，钒回收率达到85％；天然液碱为Na 2CO 3与NaHCO 3的混合水溶液，价格低廉，使得整个生产工艺成本非常低，且生产过程没有二次污染[30]。

（3）还有研究者采用“硫酸浸取-氨水富集-硝酸氧化”的方法从废钒催化剂中回收钒，并研究了硫酸浓度和硝酸浓度对产品产量与质量的影响，得出的结论为：在硫酸的浓度为6％和硝酸浓度为31％的最佳实验条件下，产品V 2O 5纯度达到78.6％，回收率达到83.6％。再将此粗V 2O 5碱溶精制即可得到合格的V 2O 5。生产中采用硝酸代替KClO 3等氧化剂，可以减少V 2O 5 中杂质的含量，易于进行分离提纯，从而提高V 2O 5的纯度，提高反应速度，扩大生产能力[31]。

2.2 从锅炉灰中回收钒[32，33]

石油作为燃料燃烧后的灰分中富含钒，如委内瑞拉原油的锅炉灰尘中含有约35％的 V 205；而石油焦作为蒸汽锅炉的燃料在燃烧后的灰尘中含有约15％的V 205。这些灰尘用静电收尘器收集后，可作为提钒的原料。

其回收方法与废钒催化剂提钒方法中的分段溶解法相似，工艺流程见图4。

锅炉灰（碾碎至－100 目）

NaOH 溶液浸出渣 NaOH 溶液浸出渣 NaOH 溶液浸出渣

盐酸浸出

萃取除杂

含钒溶液沉钒 V205

图4 从锅炉灰中提钒工艺流程

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经过三次碱浸后，锅炉灰中约67％的钒进入溶液，尚有33％的钒在浸出渣中，需要用

盐酸进行酸浸。碱浸得到的钒溶液非常纯净，不需要净化就可以直接沉钒；而酸浸没有选择性，Ni 、Fe 、Mg 等其他金属也进入溶液，所以需要萃取除杂。整个流程钒的回收率可达到 94％。

2.3 从含钒沥青中回收钒[32]

沥青是提炼石油后的焦油，这种焦油作为燃料使用后，钒留在灰烬中，可以作为提钒原料。俄罗斯热电厂每年燃烧约l00万t 左右的这种燃料，其残灰量约100t/a，平均含钒l5％。用湿法初步试验后，回收方法采用碱浸法，工艺流程见图5。

沥青燃料灰铵盐沉淀

NaOH 溶液浸出

偏钒酸铵沉钒后液

钒酸钠溶液

煅烧阴离子交换剂吸附钒

硫酸中和

V 2O 5

图5 从沥青燃料灰中提钒工艺流程

用NaOH 溶液浸出时，当NaOH 浓度达到30％，且与燃料灰之比达到一定值时，在100～l10 ℃下混合2h 后，钒的浸出率可达94％。反应为：

2VO 2

+ + 4NaOH ==== Na4V 2O 7 + H2O + H+ ；VO 2

+ + 3NaOH ==== Na3VO 4 + H2O + H+

过滤后将钒酸钠溶液用硫酸中和至pH ＝8，加入铵盐得到偏钒酸铵沉淀，回收率接近 85％；偏钒酸铵沉淀物过滤干燥后，煅烧即可得到V 205；沉钒后液中含有0.2～l g ／L 的钒，故在pH ＝5.0 时，用阴离子交换剂回收剩余的钒，使滤液中的钒浓度降至1mg ／L 以下。国外有人研究直接从沥青焦中浸出钒和镍，其方法是用2.0N H2SO 4溶液浸出，浸出速度较快，钒的浸出率为45～50％。

2.4 从氧化铝生产中回收钒[33]

铝土矿中通常也含有少量的钒。用拜尔法处理铝土矿时，由于碱的作用，约有30％的

钒也进入了浸出液。当氢氧化铝从铝酸钠溶液中沉淀时，钒留在了母液中，返回铝土矿的浸出作业，从而使钒在溶液中富集。钒在溶液中富集过多对铝的生产是有害的，所以必须用缓慢冷却或用通空气的办法使钒以含钒淤泥的形式沉淀除出。

这种含钒淤泥称为拜尔淤泥，其中含有6～20％的五氧化二钒，可以作为提钒的原料，提钒工艺流程见图6。

2.5 从低钒钢渣中回收钒[34～36]

低钒钢渣产生于含钒铁水的炼钢过程，五氧化二钒的含量一般为2～4％，其余为铁、钙、 http://www.paper.edu.cn

镁、铝等的氧化物。钒全部弥散分布于多种矿物相中，难以直接选、冶分离。

回收方法可将低钒钢渣添加在烧结矿中作为熔剂进入高炉冶炼，钒在铁水中得以富集，后经转炉吹钒得到较高品位的钒渣，以此制取V 2O 5或钒铁合金。该方法是攀枝花钢铁研究院与中国科学院于20世纪70年代末和80年代初提出，并曾在攀钢和马钢生产中应用。也有研究者将含V 2O 51.54％的钢渣，以河沙和煤粉调整碱度，在矿热炉内直接还原得到含钒2.59～3.99％的高钒铁水，钒回收率可达90％以上。

含钒淤泥

H 2O 浸出、过滤

含钒溶液

FeSO 4 CaCl 2

沉淀沉淀

2FeO ?V 2O 5 2Ca ?V 2O 5

钒铁冶炼氧化物回收

钒铁 V2O 5

图6 从拜尔淤泥中提钒工艺流程

2.6 含钒固体废弃物提钒技术展望[36～40]

虽然现行的含钒固体废弃物提钒工艺很多，特点也不同，但基本都是由传统提钒工艺移植过来，以酸碱法为主，工艺路线上仍存在一定的缺陷，不适应含钒固体废弃物低品位、大宗量、成分杂的资源特性，而且在处理过程中会产生新的污染问题，因此，需要开发与推广新的回收技术。目前，已出现了一些绿色分离和资源有效利用的新技术，如选择性析出技术、微生物浸出技术、矿浆电解技术等，随着这些技术的逐步完善，有望给含钒固体废弃物提钒带来突破性的进展。

3 结论

不管是从保护环境，还是从资源利用可持续发展的角度来看，含钒固体废弃物的回收利用都有着非常重要的意义。含钒固体废弃物来源广、量大，且含钒品位远远高于石煤，因此是钒资源的重要原料来源。但由于含钒固体废弃物组成复杂，钒的赋存形态复杂，因而提钒比较困难。现行的含钒固体废弃物提钒工艺虽多，但普遍存在成本高、会产生新的污染、回收率低，以及不能大宗量处理的缺陷，推广受到限制。因此，寻求短流程、大规模、低成本、低污染的提钒新工艺；对含钒固体废弃物中其他一些含量低的金属的回收；以及对催化剂载体的回收利用，这些都是含钒固体废弃物回收利用的未来发展方向。__

范文二：钢铁冶炼技术的发展

钢铁冶炼技术的发展

我国古代冶铁术发展得很早。中国和埃及、巴比伦、印度都是最先进入铁时代的国家。中国最早在什么年代开始会炼铁尚无定论，但从考古发现知道，早在3300年前，人们就有意识地使用铁了。1972年，河北出土一把商代的铜钺，铜钺上有铁刃，已经全部锈成氧化铁。其年代在公元前14世纪前后，属殷墟文化早期。这说明当时的人们认识到了铁的部分功能，并且能够进行锻造加工。还有一些考古发现的那个年代的铁刃铜兵器。这些发现都表明，最迟在商朝中叶，我国人民已经掌握了铁的锻造工艺。从考古发掘的结果来看，我国最早人工冶炼的铁器约出现于公元前6世纪，即春秋末期。出土铁器中农具和手工业工具占绝大部分；铁器的质地既有锻成的块炼铁，也有铸造的生铁。人类冶炼铁矿石制作铁器，推测是在公元前1500～2000年间。这个时期的炼铁方法，是把铁矿石放在简单的火坑里，加上木炭燃烧加热升温，得到的温度在铁的液化点之下，产品铁块中含有渣，再把铁块中的渣用锻打的方式挤出，锻成块炼铁。这种由铁矿石直接得到产品的方法实际上就是直接炼铁法。为了得到液态的铁水，需要提高炉子的温度，想提高炉温就需要增大炉子高度，从而产生了现代高炉的雏形。炉子高了，炉内的料层对空气流通的阻力增大，因此必须强制向炉内鼓风，从而发展出了各种各样的鼓风方式。到了15世纪（意大利文艺复兴时代），强制送风的高炉（熔矿炉）在莱茵河上游出现。用这种方法得到了熔融状态的铁水。由于这种方法使用大量的木炭作为还原剂及燃料，造成了森林的枯竭，为此1709年前后英国人A.Darby开发出了用煤制造的焦碳代替木炭的高炉，这种还原方法一直持续至今。另外，继续增大鼓风效率，使得原始炼铁炉的高度继续增加，渐渐演变成为现代的高炉。现代的巨型高炉和最早形成的高炉相比，规模、生产率和装备条件上有天壤之别，但冶炼原理仍然基本相同。为了使铁能够锻造，需要把生铁中所含的碳去掉一部分或大部分，于是出现了当时的炼钢法—炒钢法。我国东汉时期就有了炒钢的文字记载，地下发掘出的实物也证明，至迟在东汉时炒钢就出现了。生铁中的碳被氧化后熔点升高，而温度升高炉内金属逐渐成为半熔的状态，取出锻打成坯，挤出其中的渣子。含有一些碳的就是钢，碳非常低的就是熟铁。由于很难控制金属中的碳，大多一直炒到底成为熟铁，炒钢法也称为炒熟铁法。炒钢法的出现标志着钢铁冶炼技术进入了一个新阶段—“二步法”诞生，也就是铁矿石在高炉中用焦炭还原并且渗碳成为生铁，生铁经过氧化脱碳成为熟铁或钢。欧洲产业革命迎来了钢的大生产时代，发明了几种钢的熔融精炼法。1856年发明酸性底吹转炉法（贝塞麦法）、1879年发明碱性底吹转炉法（托马斯法）、1856年发明平炉法（西门子-马丁法）、1899年发明电炉法（埃鲁法）；从此进入了以铁水作为原料高效精炼钢水的大生产时代。

范文三：我国铜冶炼技术的进步

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"我国铜炼冶技的进步术 ***姚平素

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综述专与

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#更严着峻竞争的和挑 # 战焦其点仍是产品然的量和成本质 $面对国际市场的竞争 # 我国冶铜厂炼在改建扩过中程 #都努在寻求适合力己实自的情术技改造方案# 希通望改过扩建 # 大幅提度高技术和装水平备# 环保标达 # 耗和能本成幅度降低大 #同时采用工艺方的稳案妥靠可# 资合理 $ 在多投面的努力方 #我下的国冶铜炼技术 #特别是在法炼火铜方面已了较有快发的和展步进$

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境污环染 $近期国几个大厂的技术内造都改将熔炼统系技术方的案为作点 *重择适合选自身特的点进熔炼技术先设和 $备

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冶金化分院工长兼院工总程师

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与专述论奇 # 北东顺抚的红透山炼厂冶 "头冶包炼等厂 " 等主原因是这些工厂均选要择气烟 2" 浓度1相较对高的吹连进行炉吹炼"而不是转炉吹炼配套与 !连吹炉的点优是体炉闭密性好" 能炉烟气

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与炉烟气混风进入制酸合系后 "统采用两可转吸工两制艺 " 尾气可达酸标排放! 吹连炉经近几的年进改单"炉床的面台积达已! &," "但由连吹炉于续进连料出 "流量小" 又完全靠自热衡 "平进入冰铜品位的能太不高 " 而且由炉于体无法转动 " 所以

炉床不能太长太宽 "连吹的炉单面积难以台加增 ! 另外连"炉吹耐火料材命较短" 寿一般* 月个右炉体左就大要修!所以采密闭鼓用风炉加连吹工艺炉工厂产的量难以扩大 !虽然一定在时内期密闭鼓风炉# 连炉吹工艺仍将与冶炼厂大先的进术共存技但"着随环保要求的益日严格及以规化模 #约化的生集趋产势"密闭鼓炉风与连吹工艺炉最将被其终它艺工代 !取

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炼$%! 大的型极炉阳和涛浇传统机定固精式炉炼要依靠主工人操作" 动劳强大度 #保效环果差# 易铜跑#难控制" 其正步逐被机械化程高度 # 炉体密闭 # 操作易的回转阳式炉所极替代!转炉的大型必化使阳然炉极浇铸和也机向于大型化 ! 贵溪趋冶炼厂期从二外国引的进阳炉已极达)* # "( 金隆的极阳炉为 *(( #" 云铜阳的炉极为

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目前!国内各厂铜的量在产断增加不" 其贵中的冶粗铜生产能力突已 *破( 万# "而金隆 # 云等冶厂也超过 )! 万# " 所要以转炉求备大型化设! 贵的冶转炉尺寸已由早先的 ! ," - ! 加,大到 ! " ,

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范文四：我国古代几种冶炼技术的浅释

我国古代几种冶炼技术的浅释

高中教材对我国冶铁技术的发展作了部分记述：①春秋战国时期，发明了铸铁柔化处理技术，是世界冶铁史的一大成就，比欧洲早两千多年；②西汉时，有了高炉炼铁和炒钢技术，煤成为冶铁的燃料，人们还发明了淬火技术；③东汉时，低温炼钢技术发明并得到推广。④魏晋南北朝时期，百炼钢技术已相当成熟，又发明了把生铁和熟铁合炼成钢的灌钢法。大多数同学们对这几个冶炼方面的专有名词不甚了解，致使理解记忆出现困难。现在我就以上几种技术做点简单的解释，希望对同学们学习本专题有所帮助。

1、铸铁柔化技术：早期的铸铁是白口铁，质地脆而硬，容易折断，不耐用。战国时期人们已经掌握了铸铁柔化技术。它分为两种工艺：一种是在氧化气氛下对白口铸铁件进行退火脱碳处理，使之成为白心可锻铸铁；另一种是在中性或弱氧化气氛下，对白口铸铁件进行长时间高温退火处理，使之成为黑心可锻铸铁。铸铁柔化处理技术的发明，有着非常重要的意义，通过它得到的可锻铸铁，既有较高的硬度，又有较好的韧性，这使生铁广泛用作生产工具成为可能。

2、高炉炼铁技术：也叫竖炉炼铁技术，竖炉炼铁是一种经济而有效的炼铁方法，从上边装料，下部鼓风，形成炉料下降，和煤气上升的相对运动。燃烧产生的高温煤气穿过料层上升把热量传给炉料。其中所含一氧化碳同时对氧化铁起还原作用。这样燃烧的热能和化学能同时得到比较充分的利用。下层的炉料被逐渐还原以至溶化，上层的炉料便从炉顶徐徐下降，炉料被预热而能达到更高的温度。中国是世界最早使用竖炉炼铁的国家。春秋末年已经使用竖炉冶铸生铁了，开始一般采用木炭用原料。汉代可能使用煤炭作治铁燃料，然而用煤冶炼缺点很多，容易堵塞炉硝，并把煤中硫、磷等杂质带入铁中。16世纪时我国发明了炼焦技术，焦炭炼铁不仅解决了燃料问题，而且焦炭质地坚硬，可以承受较大的压力，使炉子能够加高、增大，产量大幅度增长。焦炭又是多孔的，有利于炼铁过程中化学反应进行，所以是极为理想的燃料和还原剂，自那时起一直使用至今。

3、炒钢技术：炒钢因在冶炼过程中要不断地搅拌好像炒菜一样而得名。炒钢的原料是生铁，操作要点是把生铁加热到液态或半液态，利用鼓风或撒入精矿粉等方法，令硅、锰、碳氧化，把含碳量降低到钢和熟铁的成分范围。炒钢的产品多是低碳钢和熟铁，但是如果控制得好，也可以得到中碳钢和高碳钢。炒钢的优点是成分可适当控制，生产率比较高，质量也比较好。在现代，人们常把由矿石直接制钢的工艺叫一步冶炼或直接冶炼，而把先由矿石冶炼成生铁、然后再由生铁炼钢的工艺叫两步冶炼或间接冶炼。炒钢的生产过程也分两步：先炼生铁，后炼钢。因而在某种意义上说，炒钢的出现便是两步炼钢的开始，是具有划时代意义的重大事件。它进一步促进了我国古代铁器的广泛使用和社会生产力的发展。迄今世界上年代最早的炒钢冶金技术，我国在西汉早期就已发明和广泛应用了。十八世纪中叶，英国发明了炒钢法，在产业革命中起了很大的作用。

4、淬火技术：西汉时期，将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间，随即浸入淬冷介质中快速冷却的金属热处理工艺。常用的淬冷介质有盐水、水、矿物油、空气等。淬火可以提高金属工件的硬度及耐磨性。

5、低温炼钢法：炉温不超过1000℃，此法看似原始，但相比近代的高温炼钢法，能炼出品质纯良的好钢。不过高温炼出的钢材较软，易打造成形，而低温炼出的钢材较硬，较难打造较费人工。

6、百炼钢技术：我国在春秋时就有了炼钢生产，而最初的钢都是海绵铁。炼钢时，把海绵铁放入炉内，让它在受热中渗碳。到一定温度后拿出来煅打，这就是最早炼

成的钢。后来人们在冶炼中发现，反复加热煅打的次数越多，钢件越硬。所以，在以后的生产过程中，工匠们都有意地增加煅打加热的反复次数，并作为一种国家的工艺固定下来了，这就是百炼成钢工艺的起源。我国的百炼钢技术的萌芽出现在西汉时期；东汉时，百炼钢工艺已趋成熟，当时“炼”的工艺分为“三十炼”、“五十炼”、“百炼”等由此也产生了“百炼成钢”这一成语；魏晋南北朝是百炼钢的鼎盛时期。百炼钢碳分比较多，组织更加细密，成份更加均匀，所以钢的品质提高，主要用于制作宝刀、宝剑。

7、灌钢法：大约在东汉末，可能出现炼钢新工艺“灌钢”法的初始形式；南北朝时，綦毋怀文对这一炼钢工艺进行了重大改进和完善；南朝齐、梁时的陶弘景首先记载了灌钢法。綦毋怀文的炼钢方法是:“烧生铁精，以重柔铤，数宿则成钢”，就是说，选用品位比较高的铁矿石，冶炼出优质生铁（含碳量2%到6.67%的称为生铁），然后，把液态生铁浇注在熟铁上（一般把含碳量小于0.05%的称为熟铁），经过几度熔炼，使铁渗碳成为钢（含碳量0.05%到2%的称为钢）。由于是让生铁和熟铁“宿”在一起，所以炼出的钢被成为“宿铁”。灌钢法是中国古代炼钢技术上一个了不起的成就。同百炼法等比较，其优点是（1)生铁作为1种渗碳剂，因熔化后温度高，加速向熟铁中渗碳的速度，缩短冶炼时间，提高生产率；(2)熟铁因为碳的渗入而成为钢，生铁由于脱碳也可以变成钢，增加了钢的产量；(3)在高温下，液态生铁中的碳、硅、锰等与熟铁中的氧化物夹杂发生反应，去除杂质，纯化金属组织，提高金属品质；(4)灌钢法操作简便，容易掌握，要想得到不同含碳量的钢，只要把生铁和熟铁按一定比例配合好，加以熔炼，就可获得。

当然，我国古代冶炼技术领先世界，除开高中教材中提到的以上冶炼技术外，还有诸如块炼铁、苏钢法、炒铁渗碳法、铸铁脱碳钢、坩埚炼钢法等等冶炼方法，凝结了先辈们多少智慧和汗水！学习它对我们既是一种知识，又是一种激励。

范文五：浅谈金属冶炼技术的起源

浅谈中国冶金技术的起源

安卫民

(山东冶金技师学院山东济南 250109)

[摘要]中国是世界上最早掌握冶金技术的国家, 现代社会, 人们的一切生活生产过程基本上都离不开金属材料, 本文主要结合一些历史资料和相关专业教材, 探讨了我们国家冶金技术的起源问题, 希望通过这篇文章, 能让我们了解我们国家另一项伟大的发明, 以提高对冶金专业的学习和从业兴趣。

[Abstract ]China is the world's first master of metallurgical technology of the country, in modern society, people's life process basically is inseparable from the metal material, combined with some historical data and related professional materials, discussed our country the problem of the origin of metallurgical technology, we hope that through this article, can let us understand in our country,

a great invention, in order to improve the Metallurgical Professional Learning and

business interests.

[关键词]冶金技术起源炼丹术火法水法

[Keyword]Metallurgical Technology;Origin;Alchemy;Fire method;Wet metallurgy 冶金技术就是从矿石中提取金属和金属化合物, 然后用各种方法制成具有一定性能的金属材料。从远古时代以来, 在铜金属被提炼出来之后, 人类的生产生活与金属及其制品的关系就变得日益密切。在现代社会, 人们的衣食住行更是离不开金属材料, 生产活动的工具与设施也都要使用金属材料。可以说, 没有金属材料便没有人类今天的物质文明。本文主要论述中国冶金技术的起源及现有的冶金技术的分类, 以供冶金行业的初学者作为参考, 提高对本专业的学习兴趣。

一.冶金技术的诞生的标志

中国冶金是从新石器时代晚期的采石和烧陶发展起来的。由于人们已经能利用近千度高温的陶窑烧制陶器, 同时也对木炭的性能逐渐熟悉, 因此具备了熔铸、锻打和冶金的基本条件。采石时不断发现各种金属矿石 ﹐ 烧陶窑为金属的冶铸准备了高温炉和在炉内还原条件下冶炼矿石的技术。在甘肃东乡县林家马家窑文化遗址中发现的距今约五千年的青铜刀 ﹐ 以及在其他一些新石器晚期遗址中相继发现的早期铜器和铜渣等 ﹐ 标志著中国冶金业的诞生。二.冶金技术的起源

中国的冶炼技术的起源是和中国一门古老的技艺---炼丹术有很大的渊源的, 炼丹术是封建时期帝王和贵族所追求的,因此当时很多的炼丹术士也就是道士很受封建统治者的赏识。而道士的目的是追求长生不老或发财致富, 并迎合了一些帝王、贵族的欲望, 因而得到他们的鼓励和资助。炼丹术包括〝炼丹〞与〝炼金〞两种内容;在中国二千多年的古代社会中, 金丹术曾经相当的活跃。由于这是一种超越现实, 充斥幻想的努力, 失败是不可避免的; 甚至阴错阳差地发明了火药。

我们现在将古代的炼丹术和现代的冶金技术做一个比较,就可以发现这个一直被人们冠以迷信色彩的封建社会统治者追求长生不老的方法, 竟然使我们国家成为了历史上最早掌握冶炼技术的国家。首先,从原料上讲,炼丹术所用的原料是某些金属和非金属矿物,金属冶炼用的原料也是金属的矿物, 不同之处就是现在用来冶炼金属的矿物我们都是通过了一系列的采矿选矿操作,来提高矿石的品味,以获得质量更好的金属,所以从原料上来讲,古代的炼丹术和现代的冶金技术基本上是一致的。

其次从冶炼工艺上讲, 古代的炼丹术在术士们的不断总结发展后, 也形成了一些特定的术语,据记载,炼丹分「火法」与「水法」两种。

火法包括段、炼、炙、熔、抽、飞、伏;其中各个工序解释如下:

「段」 ,即长时间的高温加热

「炼」 ,即干燥物质的加热

「炙」 ,即局部烘烤

「熔」 ,即加热熔解

「抽」 ,即蒸馏

「飞」 ,即升华

「伏」 ,即加热使药物变性

水法包括化、淋、封、煮、熬、养、浇、渍;其中各个工序解释如下:

「化」 ,即溶解

「淋」 ,即用水溶解固体的一部份

「封」 ,即封闭反应物,并长时间静置

「煮」 ,即让物质在大量热水中加热

「熬」 ,即在水中长时间加热

「养」 ,即长时间低温加热

「浇」 ,即倾出溶液让它冷却

「渍」 ,即用冷水在容器外部降温

炼丹术中的火法和水法技术刚好和我们现在的冶金技术中的火法冶金和湿法冶金相对应,火法冶金是指在高温下应用冶金炉把有价金属和精矿中的大量脉石分离开的各种作业。火法冶炼所采用的步骤有焙烧、熔炼、吹炼、火法精炼、电解精炼以及化学精炼。电解精炼可以使用火法冶金炼出来的金属达到较高的纯度。这些操作和火法炼丹术很多地方都有相似之处, 火法炼丹是在加热高温下进行的一种作业, 火法冶金也是在高温下进行的一种冶炼技术,它的加热溶解工序,也就是【炼】和【融】 ,和火法冶金焙【烧熔】炼相对应,其后的工序【抽】【飞】作用是提纯丹药,又和我们现代的火法冶金的【精炼】相对应,最后一道工序【伏】的作用是使药物变性,即获得一些特殊的性能,这和我们火法冶金中的【合金化

处理】有异曲同工之处。也就是两种技术的原理基本就是一致的,下图为古代的炼丹术。

图 1古代炼丹术

我们现在所掌握的的冶炼技术还有一种叫湿法冶金, 它的工艺流程可以概括为:利用某种溶剂,借助化学作用,包括氧化、还原、中和、水解及络合等反应,对原料中的金属进行提取和分离的冶金过程。又称水法冶金, 与传统的火法冶金同属于提取冶金或化学冶金。它的很多工艺及原理也和我们上面所说到的水法炼丹技术有很多的相同之处, 基本上可以认为是现代湿法冶金技术的一个雏形。

这些相似之处都说明, 古代的炼丹术的发展为古代冶金技术的出现奠定了一定的基础, 可以说他是古代一项伟大的发明,只不过千百年来他都带有迷信的色彩而没有被后人所追溯。

三.古代冶金技术的发展

当炼丹术盛行的时候,一个道士在清理炼丹失败的丹炉的时候,偶然发现了一块东西, 它质地坚硬,具有好看的光泽,这可能就是历史上最早的一块金属,可能是铁,也可能是青铜(铜锡合金) 。把他打制成一件工具或者武器都比其他的材质的性能要好的多。偶然的金属矿物和古代的燃料—木炭的一次偶遇,发生了一个当时人们无法解释的反应--还原反应, 就诞生了中国最早的冶金技术, 随后在勤劳聪明的中国先人们的不断探索研究下, 冶金技术有了很大的发展。随着最早的供风设备--风箱的出现, 使得冶炼技术有了一次大的飞跃, 金属也成为了使用比较广泛的材料之一。同时也出现了较为完整系统的冶炼技术和工艺。下图 2为古代的冶铁图,从图中可以看出,当时的炼铁工艺已经非常完备,和我们现的冶炼技术

相比,有很多的相似之处。

图 2古代冶铁图

三.中国古代冶技术的成就

历史资料和出土文物都能反应出中国古代冶金技术的发展过程, 以下是中国古代冶金技术的发展历程和代表冶炼技术水平的相关文物。

(一)青铜时代的辉煌:

1.【夏朝】二里头文化开始

2.【商周】青铜铸造技艺相当成熟

(二)铁器时代的奇迹:

1.冶铁工艺:

(1)【春秋】发明冶炼生铁和钢(块炼钢)的技术,堪称奇迹!

(2)【南北朝】发明更先进的灌钢法,生产出更优质的钢。

2.冶铁燃料:

(1)【汉代】开始用煤做燃料,并用来冶铁.——中国是世界上最早发现和使用煤的国家.

(2)【北宋】用煤冶铁很普遍

(3)【南宋末年】开始用焦炭冶铁

(4)【明朝】流行开来

标志文物:

商代司母戊鼎:目前世界上已发现的最大的青铜器.重 832.84千克.

四羊方尊——商晚期的贮酒器

东汉:马踏飞燕

西周:象尊

这些成就都比欧洲同类技术的出现早了几百年甚至于几千年,这是值得我们应以自豪的,但是中国封建统治几千年阻碍了生产力的发展,我们国人引以自豪的“四大发明”最后都成为了西方殖民统治者打开中国大门的工具, “ 中国人发明了火药, 却只是拿它来放鞭炮” , 这句话说明了我们中国上千年的封建统治对生产力的发展造成的影响。冶金技术也不例外, 我们 2000多年前就掌握了这门技术, 但是真正把它用于工业和生产, 却比欧洲晚了很多年, 中国的钢铁企业真正起步是在解放之后。经过 60多年的发展,我们的冶金技术有了很大的提高, 就拿钢铁生产来说, 现在我们国家既是世界第一大钢铁生产国和出口国, 同时也是一个钢铁进口量很大的国家,究其原因,我们起步比较晚,我们的冶金技术还比较落后,虽然钢铁厂的规模在逐年增大, 但是现在却面临产能落后, 对国外原料依赖性较强, 钢的质量整体不高等一些特点, 因此我们这些作为后来的冶金技术学习者, 应该努力探索, 在感叹祖先们创造这门奇特技艺的同时, 更应该为它的发展创新不断努力。使它真正成为富民强国的一门技术。

参考资料

[1]钢铁冶金学,[M]王筱留主编 ,冶金工业出版社

[2]钢铁冶金概论,

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