冶煉（smelting）是一種提煉技術，是指用焙燒、熔煉、電解以及使用化學藥劑等方法把礦石中的金屬提取出來，減少金屬中所含的雜質或增加金屬中某種成分，煉成所需要的金屬。
冶煉方法主要有火法冶金、濕法冶金和電冶金三類。火法冶金一般是在高溫條件下進行，包括焙燒、熔煉、還原、吹煉、精煉等過程；濕法冶金是在水溶液中進行，包括浸出、液固分離、溶液凈化、金屬提取等過程；電冶金是利用電化學反應或電熱進行的冶金過程，包括水溶液電解、熔融鹽電解、電解提取、電解精煉等過程。
冶煉是金屬工業的基礎，它為國家的工業發展提供了重要的原材料。未來，有色金屬冶煉將更加注重資源的綜合利用，加強環保控制，減少廢水、廢氣和廢渣的排放，并推進綠色制造。
冶煉方法
冶煉是指從礦石、精礦、二次資源或其他物料中提取主金屬伴生元素或其化合物的物理化學過程。提取方法主要有火法冶金、濕法冶金和電冶金三類。火法冶金一般是在高溫條件下進行，包括焙燒、熔煉、還原、吹煉、精煉等過程；濕法冶金是在水溶液中進行，包括浸出、液固分離、溶液凈化、金屬提取等過程；電冶金是利用電化學反應或電熱進行的冶金過程，包括水溶液電解、熔融鹽電解、電解提取、電解精煉等過程。
火法冶金
火法冶金是在高溫下從冶金原料提取或精煉有色金屬的科學和技術的總稱。有色金屬火法冶煉一般包括爐料準備、熔煉吹煉和精煉三大過程。過程中的產物除金屬或金屬化合物之外，還有爐渣、煙氣和煙塵。煙氣由高溫的粉塵、煙霧及氣體組成，通過對煙氣處理和煙塵綜合利用來回收其中的熱量、有價組分，以及把對環境有害的氣體轉化為有用產品。為維持有色金屬火法冶金過程中所需的溫度和獲得更好的冶煉效果，需通過各種途徑供熱，以達到火法冶金熱平衡及物料平衡的目的。
火法冶金的基本條件是維持一定的高溫所需的熱源，除了冶金本身為放熱反應外，主要靠碳質燃料燃燒供熱(碳質燃料有煤、焦、天然氣和石油產品)。燃料燃燒大都用空氣供風，由于空氣含有79%(體積)的氮氣，燃料燃燒放出的熱大量被氮氣帶走，使燃料的熱效率大大降低。為了提高燃料熱效率和減少煙氣體積，相繼出現了富氧和純氧的熔煉工藝。為了充分利用煙氣帶走的熱，除了設置余熱鍋爐生產蒸汽和發電，也用來預熱空氣，從而出現熱風熔煉工藝。為了充分利用硫化精礦以及粉狀物料大比表面積而發展各種新的冶煉工藝，如閃速、旋渦、熔池熔煉等。
參與火法冶金過程的物質有固體、氣體和熔體，如固體精礦、溶劑、燃料、空氣、工業氧、熔體锍、溶劑和爐渣等。火法冶金過程產物亦然，如固體的焙砂、煙塵、SO2、CO2、燃燒氣體、熔體金屬、锍和爐渣等。火法冶金過程發生的高溫化學反應相當復雜，主要的反應類型有：氣一固相、氣一液相、固一液相、液一液相、固一固相反應，冶金，以及氣一液一固三相之間的反應。
濕法冶金
濕法冶金是利用浸出劑將礦石、精礦、焙砂及其他物料中有價金屬組分溶解在溶液中或以新的固相析出，進行金屬分離、富集和提取的科學技術。由于這種冶金過程大都是在水溶液中進行，故稱濕法冶金。隨著礦石品位的下降和對環境保護要求的日益嚴格，濕法冶金在有色金屬生產中的作用越來越大。
電冶金
電冶金是以電能為能源進行提取和處理金屬的工藝過程。根據電能轉化形式的不同分為電化冶金和電熱冶金兩類。電化冶金又稱電解，是使直流電能通過電解池轉化為化學能，將金屬離子還原成金屬的過程。根據電解液不同，電化冶金分為水溶液電解和熔鹽電解；根據陽極不同又分為不溶陽極電解和可溶陽極電解，前者又稱電解提取，后者又稱電解精煉。電熱冶金是利用電能轉變為熱能在電爐內進行提取或處理金屬的過程，按電能轉變為熱能的方法即加熱的方法不同，分為電弧熔煉、電阻熔煉、感應熔煉、電子束熔煉和等離子冶金等。
電化冶金
電化冶金是利用電極反應而進行的冶煉方法，對電解質水溶液或熔鹽等離子導體通以直流電，電解質便發生化學變化，在陽極(電流從電極向電解液流動）上發生氧化反應（稱為陽極反應），而在陰極（電流從電解液流向電極）上則發生還原反應（即陰極反應）。
電熱冶金
電熱冶金和一般火法冶金相比，電熱冶金具有加熱速度快、調溫準確、溫度高（可到2000℃)，可以在各種氣氛、各種壓力或真空中作業，金屬燒損少等優點，成為冶煉普通鋼，鐵合金，鎳、銅、鋅、錫等重有色金屬，鎢、鉬、鈮、鈦、鋯等稀有高熔點金屬，某些其他稀有金屬、半導體材料等的一種主要方法。電熱冶金消耗電能較多，只有在電源充足的條件下才能發揮優勢。電弧熔煉是利用電能在電極與電極或電極與被熔煉物之間產生電弧來熔煉金屬的冶金過程。
冶煉設備
高溫冶金技術（亦稱火法冶金），是一種將礦石或低純度金屬轉化為特定純度金屬，或將金屬與非金屬混合冶煉成特定合金的工藝。此過程依賴于一系列專業的冶煉機械設備，主要包括與礦石特性相匹配的各種爐窯、上料系統、出料裝置、鑄錠設施及冶金運輸車輛等，同時也涵蓋處理精礦的燒結機或球團機等設備。
對于某些金屬礦石，濕法提煉（涵蓋化學浸出、電解、細菌分解等手段）成為更優選擇。濕法提煉的優勢在于其高回收率、低能耗，尤其適用于難以選礦、熔點高或貧瘠的礦石，以及稀有金屬的提取。此工藝所使用的機械設備包括萃取裝置、電解設施、高壓反應釜、過濾器、離心分離機等。
在鋼鐵冶煉領域，高溫冶金方法占據主導地位。鋼鐵冶煉機械體系涵蓋了煉鐵的高爐及其輔助設備、煉鋼的平爐、轉爐、電弧爐、爐外精煉裝置、鑄錠設施，以及冶金運輸車輛等輔助設施。
有色金屬的火法冶煉則依賴于在高溫環境下，通過燃燒或電能產生的熱能，將礦石或精礦中的金屬分離并提煉出來的機械設備。這些設備包括感應電爐、電弧爐、真空自耗電爐、電子束熔煉爐、等離子熔煉爐等，以及電化學設備如電解熔煉槽和熔鹽電解槽等。
工藝流程
火法冶金
火法冶金過程的工藝一般包括原料準備、焙燒、熔煉(吹煉)和精煉四大過程。
原料準備
將精礦或礦石、熔劑和煙塵等按冶煉要求配制成具有一定化學組成和物理性質的爐料過程，為現代火法冶金流程的重要組成部分。爐料準備一般包括貯存、配料、混合、干燥、制粒、制團、焙燒和煅燒等。除焙燒和煅燒使爐料發生化學變化外，其他過程一般只發生物理變化。有的火法工藝并不要求制粒(制團)或焙燒，精礦可以直接冶煉。
冶煉廠處理多個礦山或選廠的礦石及精礦，必須進行配料，將各種精礦按一定的比例混合使用，并混合成化學成分和物理性質比較一致的原料。進廠的精礦一般含水8%~15%，而煉前的爐料準備、冶煉過程及煙塵處理都要求精礦含水較低且須經過干燥處理。某些原料，作為某一冶煉過程來說，其粒度可能太細，要配入膠黏劑制粒，若其透氣性不夠好，必須配人膠黏劑制團。氧化物常比硫化物更易于還原，金屬的硫酸鹽、氯化物或氧化物更易于從原料中浸出，因而常要通過焙燒與煅燒的化學方法，將原料中的礦物轉變成所需要的形式。
制團方法分熱壓制團和冷壓制團兩種。熱壓制團是將常溫粉煤等直接與高溫的焙燒礦混合，將煤加熱到充分軟化，并析出一定數量的膠質體后加壓成形。冷壓制團是在常溫下將原料、煤粉、膠黏劑等經混合、碾磨、壓密，最后壓制成團。
焙燒
焙燒是指在低于物料熔化溫度下完成的某種化學反應的過程，為爐料準備的重要組成部分。焙燒大多為下邊的熔煉或浸出等主要冶煉作業做準備。根據工藝的目的，焙燒大致可以分為氧化焙燒、鹽化焙燒、還原焙燒、揮發焙燒、燒結焙燒。氧化焙燒使用氧化劑是物料中的金屬化合物轉變為氧化物的工藝過程。目的是為了獲得氧化物以利下一步熔煉制取粗金屬，并回收其中的熱量和有價成分。氧化焙燒多用于硫化礦冶煉。
有時也為了揮發除去硫化礦中的砷和銻等有害雜質，也進行氧化焙燒。硫酸化焙燒和氯化焙燒是鹽化焙燒的典型例子。其目的是在嚴格條件控制下使物料中的某些金屬硫化物或氧化物盡可能多地轉化為溶于水或稀酸的可溶鹽。
熔煉
熔煉是指爐料在高溫（1300～1600K）爐內發生一定的物理、化學變化，產出粗金屬或金屬富集物和爐渣的冶金過程。爐料除精礦、焙砂、燒結礦等外，有時還需添加使爐料易于熔融的熔劑，以及為進行某種反應而加入還原劑。此外，為提供必要的溫度，往往需加入燃料燃燒，并送人空氣或富氧空氣。粗金屬或金屬富集物由于與熔融爐渣互溶度很小和密度的差異而分層得以分離。富集物有锍、黃渣等，它們尚需進一步吹煉或用其他方法處理才能得到金屬。
熔煉主要分為氧化熔煉和還原熔煉。氧化熔煉是以氧化反應為主的熔煉過程，如硫化銅、鎳礦物原料的造锍熔煉、锍的吹煉、硫化銻精礦鼓風爐熔煉等。熔煉按所用設備分為鼓風爐熔煉、反射爐熔煉、電爐熔煉；按工藝特征則分為閃速熔煉、熔池熔煉、旋渦熔煉、富氧熔煉、熱風熔煉和自熱熔煉等。
閃速熔煉是一種將硫化精礦（銅、鎳精礦)、溶劑與氧氣（或富氧空氣或預熱空氣)一起噴入赤熱的反應塔內，使爐料在飄懸狀態下迅速氧化和熔化的熔煉方法。
熔池熔煉是一種將爐料直接加人鼓風翻騰的熔池中，迅速完成氣、液、固相間主要反應的強化熔煉方法。該方法適用于有色金屬原料熔化、硫化、氧化、還原、造锍和煙化等冶金過程。
旋渦熔煉是一種細粒爐料和粉狀燃料隨高速氣流沿旋渦室的切線方向進入，并在旋渦室內的旋流中迅速完成主要冶金反應的熔煉方法。
還原熔煉是一種金屬氧化物料在高溫熔煉爐還原氣氛下被還原成熔體金屬的熔煉方法。
精煉
精煉是粗金屬去除雜質的提純過程。對于高熔點金屬，精煉還具有致密化作用。為達到高度提純目的，往往需要化學精煉和物理精煉，利用雜質和主金屬某些化學性質的不同實現其分離。
化學精煉包括氧化精煉、硫化精煉、氯化精煉和堿性精煉。氧化精煉是利用氧化劑將粗金屬中的雜質氧化造渣或氧化揮發出去的精煉方法。硫化精煉是加入硫或硫化物以除去粗金屬中雜質的火法精煉方法。氯化精煉是通入氯氣或加入氯化物使雜質形成氯化物而與主金屬分離的火法精煉方法。氯化精煉在粗鉛除鋅，粗鋁除鈉、鈣、氫，粗鉍除鋅，粗錫除鉛等方面都有廣泛應用。粗鉛氯化精煉是往鉛液中通入氯，使鉛液中的雜質進入浮渣而與鉛分離。堿性精煉是向粗金屬熔體加人堿，使雜質氧化與堿結合成渣而被除去的火法精煉方法。用于粗銅除鎳，粗鉛除砷、銻、錫，粗銻除砷等。
物理精煉是以物理變化為主，利用它們的物理性質不同脫除雜質的方法，如精餾精煉、真空精煉、熔析精煉等。
濕法冶金
濕法冶金主要包括浸出、液固分離、溶液凈化、溶液中金屬提取及廢水處理等單元操作過程。
浸出
浸出是借助于溶劑選擇性地從礦石、精礦、焙砂等固體物料中提取某些可溶性組分的濕法冶金單元過程。根據浸出劑的不同可分為酸浸出、堿浸出和鹽浸出；根據浸出化學過程分為氧化浸出和還原浸出；根據浸出方式分為堆浸、就地浸、滲濾浸、攪拌浸出、熱球磨浸出、管道浸出、流態化浸出；根據浸出過程的壓力可分為常壓浸出和加壓浸出。
酸浸出是用酸作溶劑浸出優價金屬的方法。常用的酸有無機酸和有機酸，工業上采用硫酸、鹽酸、硝酸、亞硫酸、氫氟酸和王水等。硫酸的沸點高，來源廣，價格低，腐蝕性較弱，是使用最廣泛的酸浸出劑。在有色冶金中硫酸常用于氧化銅礦的浸出、鋅焙砂浸出、鎳锍化礦和硫化鋅精礦的氧壓浸出等。鹽酸的反應能力強，能浸出多種金屬、金屬氧化物和某些硫化物，如用來浸出鎳锍、鈷渣等。
堿浸出是用堿性溶液作溶劑的浸出方法。常用的堿有氫氧化鈉、碳酸鈉和硫化鈉。鋁礬土加壓堿浸出是堿浸出最重要的應用實例。堿浸出還用于浸出黑鎢礦、鈾礦（用Na2CO3浸出UO3）、硫化或氧化銻礦等。
鹽浸出是以鹽作溶劑浸出優質金屬的過程。如硫化礦用硫酸鐵浸出銅、氯化鈉浸出鉛、氰化鈉浸出礦石中的金和銀。
氧化浸出是加入氧化劑使礦石、精礦或其他固體物料中的有價組分在浸出過程中發生以氧化反應為特征的浸出方法。工業上常用的氧化劑有空氣、氧、Fe3+、MnO2和Cl2等等。
還原浸出是加入還原劑使被浸出固體物料中的有價組分在浸出過程中發生以還原反應為特征的浸出方法。工業中常用的還原劑有SO2、FeSO4等。
堆浸、就地浸（溶液采礦)及滲濾浸處理的對象都是比較貧的氧化礦、低品位礦和地表礦。礦石浸出之前一般不做深度加工，即使稍做加工，也只是停留在粗碎，處理的規模除滲濾外一般都比較大，有的沉出塊可以達到幾百萬噸，浸出的速度不很快，提取率較低，但投資省，加工費用低。
常壓和加壓攪拌浸出(包括管道化浸出、流態化浸出和熱球浸出方式)，在浸出之前礦石都需要深加工。管道化浸出目前已成為處理鋁礬土制取氧化鋁的標準方法。
固液分離
固液分離是指將浸出液分離成液相和固相的過程，常用的固液分離方法有沉降分離和過濾兩種方法，過濾通常又有離心分離和過濾分離。沉降分離是借助于重力作用將浸出礦漿分離為含固體量較多的底流和清亮的溢流的液固分離方法，其先決條件是固相和溢流液之間存在密度差。當處理含極細物料的礦漿時，可利用離心力代替重力以加速顆粒沉降，如用螺旋離心機來強化沉降過程；或借助化學試劑一聚凝劑(如生石灰)使顆粒互相凝聚，絮凝劑可使細顆粒形成絮團來強化沉降過程。
過濾分離是利用多孔介質攔截浸出礦漿中的固體粒子，用壓強差或其他外力為推動力，使液體通過微孔的液固分離方法。攔截固體粒子的介質多種多樣，或為編織物，或為多孔陶瓷、多孔金屬，或為紙漿及石棉等，但不論是哪種過濾介質，其孔隙通常都大于被過濾粒子的直徑。過濾器的選擇，最重要的因素是濾餅的比阻、過濾物料的固體含量、濾液黏性等。常用過濾器有回轉筒真空過濾機、帶式過濾機、板框式過濾機等。
溶液凈化
溶液凈化是除去溶液中雜質的濕法冶金過程。一般浸出液中除欲提取金屬外，尚有金屬和非金屬雜質，必須先分離掉這些雜質才能最終提取目的金屬。溶液凈化方法多種多樣，工業上常用的有結晶、蒸餾、沉淀、置換、溶劑萃取、離子交換、電滲析和膜分離等。
為獲得純凈溶液，往往多種方法綜合使用。物質從溶液、熔融物或蒸氣中以晶體狀態析出的過程叫結晶。在濕法冶金中，結晶操作主要是從溶液中析出晶體，以制取純凈的固體產品。物質從溶液中結晶析出主要依賴于它的過飽和度，產生過飽和度的方法可分為降溫、蒸發、真空和鹽析結晶四種。蒸餾是使物料的某成分蒸發再冷凝以提取或純化物質的過程。這是一種利用液體混合物中各組合蒸氣壓的差異，加熱混合物質至一定的溫度使蒸氣壓大的組分蒸發，或使由礦物中還原出來的組分以氣態揮發，然后使其冷凝成液體或固體的過程。
蒸餾是有色金屬提取冶金的重要過程之一，常用于鋅、鎘、汞、硒、鎵、鋰、銣、銫的合金分離和精煉。蒸餾的方法很多，有簡單蒸餾、真空蒸餾、分子蒸餾等。沉淀，是使水溶液中金屬離子生成難溶固體化合物從溶液中析出的過程。沉淀有水解沉淀、中和沉淀、硫化沉淀、成鹽沉淀、離子浮選和共沉淀。溶劑萃取是利用水溶液中某些金屬在有機溶劑和水溶液中分配比例的不同，當有機相和水相充分接觸時，水相中某些金屬會選擇性地轉移到有機相，金屬的這種轉移過程稱為萃取。近年來在濕法冶金、石油、化工、環保等行業得到廣泛應用。
離子交換法是使離子交換劑官能團中的陽離子或陰離子與溶液中的同性離子進行可逆交換的過程。在濕法冶金中，它常用于從水溶液提取有價金屬或作為溶液凈化的一種手段。電滲析是一種以電壓為推動力，利用離子交換膜的選擇透過性，從溶液中脫出或富集電解質的膜分離技術。在濕法冶金中，電滲析作為技術分離雜質或富集金屬的單元技術得到廣泛應用。膜分離技術是在外加推動力下，使溶液中的溶劑或溶質選擇性地通過隔膜的分離方法。
從溶液中提取金屬
從溶液中提取金屬，是把水溶液所含的金屬物料經過金屬狀態的轉化從溶液中析出回收單元的操作過程，是濕法冶金的重要步驟之一。從溶液中提取金屬的方法分電解法和化學法兩種。氰化冶金則是兼具兩者的一種特殊冶金方法。電解提取又稱電解沉積，是向含金屬鹽的水溶液或懸浮液中通過直流電而使其中的某些金屬沉積在陰極的過程。化學提取是用一種還原劑把水溶液中的金屬離子還原成金屬的過程。
精煉冶金是利用乙腈浸取固體物料中的金屬，然后用歧化沉淀從含乙腈液中提取金屬的過程。氰化冶金只試用于提取銅、銀等少數幾種金屬。化學提取是用還原劑把水溶液中的金屬離子還原為金屬態析出的提取金屬的方法。工業常用的還原劑有氫氣、二氧化硫氣體、亞鐵離子、鐵、鋅、鋁、銅等金屬以及草酸和聯胺等。
電冶金
電冶金是利用電化學反應或電熱進行的冶金過程，包括水溶液電解、熔融鹽電解、電解提取、電解精煉等過程。
水溶液電解
水溶液電解是以金屬的浸出液作為電解液進行電解還原，使目的金屬在陰極表面上析出的冶金過程，簡稱電解提取或電解沉淀。水溶液電解是一種氧化一還原過程。體系接通直流電后，在陰極附近的離子或分子由于接受電子而被還原，在陽極處離子或分子產生電子而氧化。
熔融鹽電解
熔鹽電解是以熔融鹽類為電解質進行金屬提取或金屬提純的電化學冶金過程。
電解提取
使用不溶性電極作陽極，對溶解于電解液中的金屬離子進行還原、分解的過程，稱為電解提取。對于那些電勢比氫負得多、比氫的超電壓也小、而不能從水溶液中電解析出的金屬，以及用氫或碳難以還原的金屬，常用熔鹽電解法制取。當今已有30多種金屬使用該法生產，其中包括全部堿金屬和鋁，大部分鎂及各種稀有金屬。
電解精煉
以粗金屬作陽極，而陽極反應又是目的金屬本身的溶解反應，這一過程稱為電解精煉(或可溶性陽極電解)。
水溶液電解精煉，主要用于電極電位較正的金屬，如銅、鎳、鈷、金、銀等，電解液多為酸液；熔鹽電解精煉主要用于電極電勢較負的金屬，如鋁、鎂、鈦、鈹、鋰、鈮等。電解質一般用氯化物、氟化物或氯氟化物體系。
電熱冶金
直接加熱式電弧熔煉的電弧產生在電極棒和被熔煉的爐料之間，爐料受電弧直接加熱，主要用于煉合金鋼。直接加熱式真空電弧熔煉爐主要用于熔煉鈦、鋯、鎢、鉬、鈮等活潑和高熔點金屬以及它們的合金。電阻熔煉是在電阻爐內利用電流通過導體電阻所產生的熱量來熔煉金屬的冶金過程。按電熱產生的方式，電阻爐分為直接加熱和間接加熱兩種。電阻一電弧熔煉是利用電極與爐料之間產生的電弧和電流通過爐料產生的電阻熱來熔煉金屬的冶金過程，是有色金屬冶煉中應用廣泛的一種電熱冶金方法，主要用于生產鐵合金、碳化鈣、銅锍、鎳锍化礦、白磷等冶金及化工產品。
感應熔煉是利用電磁感應和電熱轉換所產生的熱量來熔煉金屬的冶金過程。感應熔煉在感應爐內進行。電子束熔煉是利用電能產生的高速電子動能作為熱源來熔煉金屬的冶金過程，又稱電子轟擊熔煉。該法具有熔煉溫度高、爐子功率和加熱速度高、提純效果好的優點，但也存在金屬回收率低、比電耗大等缺點。等離子熔煉是利用電能產生的等離子弧作為熱源來熔煉金屬的冶金過程。該法具有熔煉溫度高、物料反應速度快的特點，常用于熔煉、精煉、重熔高熔點金屬和合金。等離子體用作鎳和鎳鈷合金進行蒸發精煉，可脫出鉛、鋅、錫。高熔點鈦粉、鈮、鉻等的重熔和提純，則采用真空等離子爐。
冶煉的重要性
冶煉是金屬工業的基礎，它為國家的工業發展提供了重要的原材料。有色金屬冶煉作為指向型工業，對于現代經濟的發展和對資源的合理利用具有重要意義。首先，有色金屬冶煉是現代工業的重要支撐。它們廣泛應用于電子、化工、航空、航天、交通運輸等領域。其次，有色金屬冶煉可以有效地利用資源，實現循環經濟。對于現代社會的可持續發展具有重要意義。
發展趨勢
隨著經濟的不斷發展和技術的不斷進步，有色金屬冶煉必將迎來更大的發展機遇和挑戰。未來，有色金屬冶煉將更加注重資源的綜合利用，加強環保控制，減少廢水、廢氣和廢渣的排放，并推進綠色制造。同時，為了更好地適應市場需求，有色金屬冶煉將不斷推進技術創新，提高產品質量和市場競爭力。
參考資料 >
有色金屬行業穩中向好.黑龍江省工業和信息化廳.2024-11-21
有色金屬冶煉的意義和發展.愛采購.2024-11-21