火法冶金就是在高溫條件下（利用燃料燃燒或電能產生的熱或某種化學反應所放出的熱）將礦石或精礦經受一系列的物理化學變化過程，使其中的金屬與脈石或其他雜質分離，而得到金屬的冶金方法。簡言之，所有在高溫下進行的冶金過程都屬於火法冶金。它包括焙燒（或燒結焙燒）、熔煉、吹煉、蒸鎦與精鎦、火法精煉、熔鹽電解等過程。對於不同的金屬，其火法冶金由不同的幾個冶金過程組成。例如，鉛在火法冶金是將鉛精礦依次經過燒結焙燒、熔煉、火法精煉，然後得到金屬鉛；銅的火法冶金是將銅精礦依次經過焙燒、熔煉（或者直接從精礦到熔煉）、吹煉、火法精煉，然後得到金屬銅。火法冶金是比較古老的冶金方法。重有色金屬的提取多採用火法冶金。對某些金屬的冶煉，往往火法冶金和濕法冶金聯合使用。
基本介紹
- 中文名：火法冶金
- 外文名：pyrometallurgy
- 原理：高溫冶金
- 主要套用：重有色金屬提取
基本概念,原料準備,配料和混合,乾燥,制粒,制團,焙燒,氧化焙燒,鹽化焙燒,氯化焙燒,還原焙燒,熔煉,氧化熔煉,還原熔煉,精煉,化學精煉,物理精煉,
基本概念
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。為溫度在700K以上的有色金屬冶金的總稱。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計算。
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，由於空氣中含有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，除了設定餘熱鍋爐生產蒸氣和發電，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。
火法冶金的每一過程都很複雜。由於在高溫下進行的反應容易達到平衡，加之原料化學成分及礦相組成變化大，因此反應過程機理是很難進行研究的。至今尚未找到能解釋各種火法冶金現象的動力學規律，大都求助於熱力學原理來解決生產中的問題。如Me-S-O系化學勢圖，或者Me-Me'-S-O-SiO2五元系化學勢圖，甚至多元重疊系的化學勢圖，Me-e-O系化學勢圖以及各種二元系、三元系甚至四元系相圖等，便成為普遍用於解決火法冶金有關問題的熱力學基礎。由於火法冶金過程的溫度在700 K以上，各種化學反應進行都很迅速，許多過程都是在幾秒鐘內完成。因此，化學反應是趨近平衡的，套用熱力學基礎理論來解釋各種生產現象較為合理和可靠。
參與火法冶金過程的物質有固體、氣體和熔體，如固體精礦、熔劑、燃料，空氣、工業氧、熔體鋶、熔劑和爐渣等。火法冶金過程產物亦然，如固體的焙砂、煙塵、 SO2，煙氣CO2，燃燒氣體、熔體金屬、鋶和爐渣等。火法冶金過程發生的高溫化學反應相當複雜，主要的反應類型有：氣-固相，氣-液相，固-液相，液-液相，固-固相反應，冶金以及氣-液-固三相之間的反應。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製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、乾燥、制粒、制團、焙燒和煅燒等。除焙燒和鍛燒使爐料發生化學變化外，其他過程一般只發生物理變化。有的火法工藝並不要求制粒（制團）或焙燒，精礦可以直接冶煉。
由精礦、返料、煙塵、熔劑等組成的爐料，其物理狀態、化學成分、含水量及數量，不一定能滿足冶煉工藝的要求，為保證正常生產，就需要貯存足夠長時間使用的原料和熔劑，貯存的量是一個重要的經濟技術指標，貯存量的多少與處理工藝、工作測試、規模有關。冶煉廠常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，並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需經過乾燥處理。某些原料，作為某一冶煉過程來說，其粒度可能太細，要配人膠粘劑制粒，或其透氣性不夠好，必須配人膠粘劑制團。氧化物常比硫化物更易於還原，金屬的硫酸鹽、氯化物或氧化物更易從原料中浸出，因而常要通過焙燒與緞燒的化學方法，將原料中的礦物轉變成所需要的形式。對於某一具體原料而言，究竟需要經過哪些準備過程，則視原料本身情況和冶煉工藝要求而定。
配料和混合
配料是根據冶煉要求將所需的各種物料按一定數量比進行配合和混合的過程，為爐料準備的一道作業，常用的有乾式配料和濕式配料。
乾式配料有倉式配料和堆式配料兩種。倉式配料是將各種物料分別裝人配料倉中，通過給料、稱量裝置，按質量比例配合在一起。倉式配料易於調整配料比例，不受粒度限制，為工廠所廣泛採用；堆式配料是將不同物料按一定比例沿水平方向分層鋪成料堆再沿垂直方向切割的配料方法。堆式配料多用於各種精礦的配合，將各種精礦按比例分層鋪成料堆，成分比較穩定。但由於堆式配料不能配人粒度相差較大的物料，因此採用堆式配料時常要有倉式配料作輔助。
濕式配料是將各種料以礦漿形式配合，根據冶煉工藝要求，混合漿可直接或經乾燥後送人下一道作業。濕式配料多用於需將磨細的熔劑配人精礦的冶煉作業，或用於流態化爐使用濕式進料的冶煉廠。
為使配合料的成分均勻。配好的料再在圓筒內混合機式、輪式混合機內進行充分混合。
乾燥
乾燥是脫去物料中物理水的過程，是爐料準備的組成部分。有時也伴隨發生一些化學作用。一般進廠精礦含水量都高於爐料、冶煉及煙氣處理等所允許的含水量，因而需要經過乾燥處理。常用的乾燥方法有圓筒乾燥法和氣流乾燥法。圓筒乾燥法是把待乾燥的物料加人到迴轉的圓筒乾燥窯中，使與燃燒室所產生的高溫熱氣流相接觸，使水蒸發而達到乾燥的目的。氣流乾燥是將待乾燥的物料裝人鼠籠破碎機中，通人高溫熱氣流，使物料再粉碎分散，呈懸浮狀態直接與高溫熱氣流接觸，在數秒內得到乾燥。
球團爐料通常在礦倉內用熱氣流乾燥，也有在鏈板乾燥機和帶式乾燥機上進行乾燥的。鏈板乾燥機結構簡單，乾燥溫度一般在473-573K。帶式乾燥機的溫度高些，既可以乾燥脫水，也可進行一定程度的焙燒。
精礦乾燥可根據其含水量及所要求的乾燥程度，採用一段、兩段和三段乾燥工藝流程。如精礦含水6%-8%時，常用圓筒乾燥窯的一段乾燥。精礦含水少於8%及要求爐料含水低時，可採用鼠籠破碎機和氣流乾燥管兩段乾燥流程。精礦含水超過8%又要求爐料含水低時，一般宜採用圓筒乾燥窯進行預乾燥，然後經鼠籠破碎機鬆散和氣流乾燥管三段乾燥流程。
制粒
由於工藝的要求，某些原料的粒度太細，需要加人膠粘劑製成粒。制粒是將鬆散物料或粉料配人適當膠粘劑和水分，在制粒機中通過轉動逐漸成為堅固球體的過程。由於物料顆粒間存在水分的毛細管現象而形成水膜，水膜的表面張力使顆粒相互吸附，再配合機械力的作用而生成母球，母球經長大、滾密而成為有一定機械強度的生球粒。制粒機有圓筒形和圓盤形兩種。
圓筒形制粒機是一稍有傾斜的圓筒，粉料從筒的一端加入，在進料端的適當位置加人水分和膠粘劑，粉料在圓筒中邊滾動邊長大，完成制粒，從另一端排出生球粒。這種方法雖然有設備簡單、操作方便的特點，但產出的生球粒大小不一，強度較差。
圓盤形制粒機是一個有傾角的淺底型旋轉圓盤，裝入的物料受旋轉圓盤所驅動，在重複旋渦狀運動中逐漸長大，完成造球過程。容易轉動的長大的生球團移向上層，以相當於供料量的數量從圓盤邊緣溢流排出。由於圓盤有分級作用，因而能產出粒度較均勻的生球團粒。制粒常用的膠粘劑有皂土、消石灰及造紙廢液等。
制團
制團是為提高豎式爐如鼓風爐、豎缸、直井爐等爐內料柱的透氣性和改善爐料冶煉性能而設計的一道作業。它是將鬆散粉狀爐料在加或不加膠粘劑的情況下壓製成有一定幾何形狀團塊的過程。
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，並析出一定數量的膠質體後加壓成形。此法流程簡單，熱利用率高，不需膠粘劑，但團礦質量往往不如冷壓制團法的好。冷壓制團是在常溫下將原料、煤粉、膠粘劑等經混合、碾磨、壓密，最後壓製成團。碾磨的目的是使混合料緊密而帶有塑性。碾磨的好壞影響到制團的成形率和團礦的強度，一般碾磨3次即可；壓密的作用是將碾磨料壓成小團，提高碾磨料的強度；壓團是將經過壓密的碾磨料在壓團機內加壓成形。
焙燒
焙燒是指在低於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。焙燒大多為下步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，其中的鹽化焙燒包括硫酸化焙燒和氯化焙燒，磁化焙燒屬還原焙燒。按物料在焙燒過程中的運動狀態，分為固定床焙燒、移動床焙燒、流態化焙燒、飄浮焙燒。
氧化焙燒
氧化焙燒是用氧化劑使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製取粗金屬，並回收其中的熱量和有價成分。氧化焙燒多用於硫化礦冶煉。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。
氧化焙燒時硫化礦先熱分解變成低價硫化物和硫，最後生成氧化物。
一些硫化礦的氧化焙燒是放熱反應，所放出的熱量可使反應自熱（或部分自熱）進行到底。氧化焙燒設備有迴轉窯、多膛焙燒爐、流態化焙燒爐（見流態化焙燒）等。
鹽化焙燒
硫酸化焙燒和氯化焙燒是鹽化焙燒的典型例子。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儘可能多地轉化為溶於水或稀酸的可溶鹽。
硫酸化焙燒控制條件主要有溫度和送風量。在同一溫度下，各種硫酸鹽的分解壓和穩定性是不同的，溫度越高，硫酸鹽越不穩定，容易分解為氧化物。利用各種硫酸鹽穩定性的差異，通過控制適當的溫度，進行選擇性硫酸化焙燒。當送風量能使氣相中的SO3具有最大值時，便是硫酸化焙燒最合適的送風量。硫酸化焙燒在銅精礦、銅鈷精礦、鈷硫精礦及品位低得多金屬物料的處理中得到套用。工業上多採用流態化焙燒爐進行硫酸化焙燒。
氯化焙燒
使物料中某些組分與氯化劑作用生成氯化物的焙燒方法。被氯化的物料可以是氧化物、碳化物、硫化物及金屬或合金。常用氯化劑有氯氣、HCI、CCl4、 CaCl2、 NaCl、MgCl2、FeCl3等。根據作業溫度條件，分為中溫氯化焙燒和高溫氯化焙燒。前者作業溫度不高，生成的氯化物以固體狀態存在，利用其水溶性，在浸出工序中加以提取。高溫氯化因焙燒溫度高，而氯化物的沸點比較低，因此生成的氯化物往往同時揮發進人氣相後而富集。高溫氯化焙燒又叫氯化揮發焙燒。
一般情況下固體氯化劑在焙燒條件下會被氧氣或水分解析出氯氣或HCl等氣體氯化劑再起作用。
氯化物沸點低，熔點不高，與金屬礦、硫化物、氧化物幾乎不互溶，既易生成，又易還原或分解，再加上氯化選擇性好，因此氯化焙燒得到廣泛套用。典型範例有：金紅石或高鈦渣氯化法製取TiCl4，二氧化錯氯化法製取ZrCl4。
還原焙燒
還原焙燒系指在還原性氣氛下將金屬氧化物還原成金屬或低價化合物的焙燒過程。按被還原物揮發和不揮發分為還原揮發焙燒和不揮發焙燒兩類。還原劑可以用固體、液體或氣體等碳質還原劑。在使用固體還原劑煤或焦粉等時，在焙燒過程中碳先轉化為CO，而後起作用。
還原揮發焙燒的典型例子：
ZnO+CO====Zn+CO2
As2O5+2CO====As2O3+2CO2
MeO（s,l）+CO（g）====Me（g）+CO2（g）
磁化焙燒實質上也屬還原焙燒，其典型例子為赤鐵礦磁化焙燒，反應為：
3Fe2O3+CO====2Fe3O4+CO2
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，有時還需添加為使爐料易於熔融的熔劑，以及為進行某種反應而加人還原劑。此外，為提供必要的溫度，往往需加人燃料燃燒，並送入空氣或富氧空氣。粗金屬或金屬富集物由於與熔融爐渣互溶度很小和密度的差異而分層得以分離。富集物有硫磺渣等，它們尚需進一步吹煉或用其他方法處理才能得到金屬。
實質上可以分為氧化熔煉和還原熔煉。此外還有其他的熔煉方法，如還原硫化熔煉、揮發熔煉、沉澱和反應熔煉，由於種種原因已不多用。
氧化熔煉
是以氧化反應為主的熔煉過程，如硫化銅、鎳礦物原料的造鋶熔煉、鋶的吹煉、硫化銻精礦鼓風爐熔煉等。熔煉過程中發生的主要反應是：
MeS（s，l）+O2（g）====Me（l）+SO2（g）
MeS（s,l）+1.5O2(g)====MeO（s,l,g）+SO2（g）
[Me′S]（l）+（MeO）(l)====[MeS]（l）+[Me′O]（l）
式中的Me、Me'代表金屬，[]代表主金屬熔體，（）代表熔渣。
氧化熔煉是一個富集和分離過程，如銅、鎳硫化精礦，在熔煉時將Cu、Ni富集到鋶中，同時被氧化後與雜質金屬（如Fe）與脈石一道造渣除去而分離。熔煉按所用設備分為鼓風爐熔煉、反射爐熔煉、電爐熔煉；按工藝特徵則分為閃速熔煉、熔池熔煉、旋渦熔煉、富氧熔煉、熱風熔煉和自熱熔煉等。
1、閃速熔煉
這是一種將硫化精礦（銅、鎳精礦）、熔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。該熔煉過程的氧化反應和傳統工藝沒有實質上區別，只是通過熔煉設備和工藝的改進來改善硫化精礦氧化的動力學條件，達到強化熔煉的目的。閃速熔煉的優點是：①細顆粒物料懸浮於紊流中，氣一固一液三相的傳質傳熱條件好，化學反應速度快；②噴入的細顆粒乾精礦具有大的表面積，硫化物的氧化反應速度隨接觸面積增大而顯著提高；③反應速度快，單位時間內放出熱量多，使燃料消耗降低，從而減少因燃料燃燒帶人的廢氣量，結果提高了煙氣中的SO2含量，為煙氣綜合利用了創造條件。
屬閃速熔煉範疇的有：奧托昆普（Outokumpu）型、國際鎳公司因科（Inco）型、基夫賽特（Kivcet）法和氧氣噴撒熔煉（OSS）法等。
2、熔池熔煉
這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。方法適用於有色金屬原料熔化、硫化、氧化、還原、造鋶和煙化等冶金過程。
為追根問源，該方法可以追溯至19世紀末和20世紀初轉爐吹煉銅鋶和鼓風爐渣的煙化爐。但它們只局根於處理反射爐、電爐或鼓風爐料所得的液態中間產物（銅鋶和爐渣）。用該方法直接處理硫化精礦還是20世紀70年代以後的事。屬該方法範疇的現代熔池熔煉新方法有：諾蘭達法（1973）、三菱法（1974）、特尼思特法（1977）、白銀煉銅法（1980）、氧氣底吹煉鉛法（ 1981）、互紐科夫熔煉法（1984）、頂吹旋轉轉爐法（TBRC）、艾薩熔煉法煉鉛和轉爐直接煉銅法等。這些方法主要用於銅（鎳）精礦造鋶熔煉、銅（鎳）鋶吹煉、硫化精礦直接熔煉（包括連續煉銅和直接煉鉛）以及含鉛鋅氧化物料和爐渣的還原和煙化。
按反應氣體鼓人熔體的方式，可分為側吹、頂吹和底吹三種類型的熔池熔煉方法。
（1）側吹 從設於側牆和埋入熔池的風口直接將富氧空氣鼓入銅鋶一爐渣熔體內，未經乾燥的精礦與熔劑加到受鼓風強烈攪拌的熔池表面，然後浸沒於熔體之中，完成氧化和熔化反應。屬於此類的有諾蘭達法、瓦紐科夫熔煉法、特尼恩特法和白銀煉銅法等煉銅方法。
（2）頂吹 從爐頂往爐內插入噴槍，噴槍出口距熔池液面一定高度或浸沒於熔體之中。根據冶金反應的需要，噴入氧化性或還原性氣體，在湍動的熔池內完成氧化或還原反應。屬於此類的有三菱法、頂吹旋轉轉爐法和艾薩熔煉法等煉銅、煉鎳和煉鉛方法。
（3）底吹 氧氣底吹煉鉛法採用臥式長形圓筒反應器，在用隔牆分開的氧化段和還原段都設有數個底吹噴嘴。在氧化段噴吹氧氣，使硫化鉛精礦氧化成金屬鉛或高鉛（鋅）爐渣；生還原段噴吹氧氣和還原劑（煤粉或天然氣），貧化爐渣，回收鉛鋅。
3、旋渦熔煉
這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，並在旋渦室內的旋流中迅速完成主要冶金反應的熔煉方法。爐料成分和氣相間的反應速度大，因而是一種能強化冶金過程的熔煉方法。它的生產能力比常規的鼓風爐熔煉大得多。
工藝過程為：處理物料隨一次風（20-40 m3/s）噴人旋渦室，二次風（100m3/s）沿旋渦室的切線方向噴人而產生高速旋轉流，細顆粒物料迅速完成焙燒和熔煉反應；粗顆粒由離心力作用加速到達爐壁，並形成熔融狀黏膜，緩慢向下流人沉澱池，黏膜的緩慢流動不僅延長爐料停留時間，有利於反應完成，而且也起到保護爐壁的作用。
4、熱風熔煉
這是一種將預熱空氣或預熱富氧空氣鼓入冶金爐以強化冶金過程的熔煉方法。在有色金屬冶煉過程中，大多都依賴於燃料燃燒和硫化物氧化反應提供熱量，以維持一定的高溫，使爐料達到熔融狀態，完成預定的氧化或還原反應，實現金屬或金屬富集物與脈石的分離。因為，首先是熱風顯熱可代替部分燃料燃燒所產生的熱量，使燃料消耗下降，並使助燃的風量減少，也降低了單位金屬的煙氣量和煙氣帶走的熱損失，提高熱利用率和降低燃料的消耗。其次是熱風使燃料和反應物的活性提高，有利於提高燃料燃燒溫度和完全程度，也有利於提高硫化物氧化和氧化物還原的反應速度和還原程度，起強化冶煉過程和提高金屬回收率的作用。再次是熱風能使熔煉爐的高溫集中，加快了爐料熔化速度，提高爐渣的過熱程度。
預熱鼓風用於高爐煉鐵已有一個多世紀的歷史。但對有色金屬冶煉套用熱風還僅僅是20世紀中葉的事，目前已廣泛地套用於銅、鎳閃速熔煉，鼓風爐煉鋅和鉛。
5、富氧熔煉
這是一種利用工業氧氣部分或全部取代空氣以強化冶金過程的熔煉方法。在20世紀中由於高效價廉的制氧方法的開發，氧氣煉鋼和富氧煉鐵得到廣泛套用。與此同時，在有色金屬熔煉中也開始用富氧開發新的熔煉方法和改造傳統的熔煉方法。
有色金屬冶煉過程發生硫化礦的氧化反應是：
2MeS+3O2→2MeO+2SO2（氧化熔煉）
[FeS]+（MeO）→[MeS]+（FeO）（造鋶熔煉）
[MeS]+O2→[Me]+SO2（直接熔煉）
[MeS]+2(MeO)→3[Me]+SO2（鋶的吹煉）
可是，從硫化礦熔煉獲得金屬的過程自始至終是氧化過程，當熔煉鼓風中氧濃度愈大，爐內氧的分壓愈高，氧的擴散速度也愈快，硫化礦的氧化速度也隨之增加。
氧化礦或氧化物料的還原熔煉大多使用固體碳質燃料作發熱劑和還原劑，其主要反應是：
C+O2→CO2（碳的完全燃燒）
C+CO2→2CO（碳的氧化反應）
MeO+CO→Me十CO2（氧化物還原反應）
根據燃料燃燒理論，最高溫度隨鼓風中氧含量的增加而升高，燃燒速度加快，氣相中一氧化碳的分壓和爐內溫度升高，從而加速了還原反應和爐料的熔化。
1952年加拿大國際鎳公司（Inco）首先採用工業氧氣（含氧95%）閃速熔煉銅精礦，熔煉過程不需再添加任何燃料，煙氣SO2濃度可達80%，這是富氧熔煉的最早一例。隨後奧托昆普（Outakumpu）型閃速爐以及隨後開發的熔池熔煉方法，為諾蘭達法、三菱法、白銀煉銅法、氧氣底吹煉鉛法相繼都套用富氧進行熔煉。
根據經濟分析，只要（單位質量）油的價格/（單位質量）氧氣價格≥4時，使用氧氣替代油在經濟上就是可行的。
6、硫化精礦自熱熔煉
這是一種主要由精礦中硫化物的氧化及氧化亞鐵造渣等反應熱來維持高溫熔煉過程的熔煉方法。因不必補加或補加很少的燃料故稱自熱熔煉。這裡所說的自熱熔煉並非早年處理含硫不低於36%的黃鐵礦型含銅塊礦，熔煉自需補加2%--4%焦炭即可，而是含有新的意義。因為制氧技術和噴射冶金的發展及能源緊缺，充分利用精礦自身氧化反應熱、造渣反應熱的熱量和富氧進行噴射熔煉，經強化熔煉而減少熱損失，實現自熱熔煉。
實踐證明，閃速熔煉煉銅，採用40%的富氧和473K的熱風進行熔煉，產出65%的銅鋶，便可實行自熱熔煉。自熱熔煉不僅可以降低熔煉過程的能耗，且減少煙氣量，提高煙氣SO2濃度，利於減少對環境的污染。自熱熔煉應是今後的主要發展方向。
還原熔煉
這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。
還原熔煉採用碳質還原劑，如煤、焦炭。在高溫條件碳質還原劑與金屬氧化物發生的主要反應有：
MeO+C====Me十CO
MeO+CO====Me+CO2
CO2+C====2CO
由於MeO和C的反應為固相接觸，受接觸面的限制，反應不可能很好進行，CO氣體還原劑對金屬氧化物的還原起主要作用。為此必須加過量還原劑，以保證MeO和CO反應產生的CO2在高溫下被過剩碳還原為CO。這樣循環著不斷地為氧化物還原提供足夠的氣體還原劑。
冶煉物料中除主金屬氧化物外往往還含有多種次要的金屬氧化物，在還原熔煉過程中也還原成金屬，並且熔於主金屬中，所以還原熔煉得到的金屬是含有多種雜質的粗金屬。如鼓風爐熔煉鉛、反射爐熔煉錫、鉍和銻等。為得到純金屬還需進一步精煉。
除了金屬氧化物外，還原熔煉正常與否與高鐵氧化物的還原和造渣密切相關。物料中的高價鐵氧化物被還原成低價鐵氧化物（FeO），然後與物料中的SiO2、CaO等組分反應造渣。還原條件必須控制得當，否則生成Fe3O4或Fe都將影響還原熔煉過程的進行。因此控制好高價鐵的還原反應是確定技術條件的主要因素。
以上技術條件除根據其氧化標準生成自由能變化來判斷其還原次序及程度外，也常用反應MeO+CO====CO2+Me的平衡常數logKp=PCO2：PCO來進行比較確定。
精煉
精煉是粗金屬去除雜質的提純過程。對於高熔點金屬，精煉還具有緻密化作用。有化學精煉和物理精煉兩大類。
化學精煉
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。
1、氧化精煉
利用氧化劑將粗金屬中的雜質氧化造渣或氧化揮發除去的精煉方法，精煉效果及除雜限度不僅與主金屬和雜質元素的氧化物標準生成自由能變化（△Go）有關，而且還取決於雜質和氧化物的活度。
2、硫化精煉
加人硫或硫化物以除去粗金屬中雜質的火法精煉方法。能否適用此法取決於主金屬和雜質金屬對硫的親和力。當金屬熔體加硫之後，由於主金屬的濃度（活度）比雜質金屬大得多，所以首先被硫化生成主金屬硫化物MeS，然後才發生以下除雜反應：
MeS+Me′====Me′S+Me
該反應能否進行決定於硫化物標準生成自由能變化△Go。
反應必要條件是Ps2（Me′S)> Ps2（MeS），即主金屬硫化物在給定的條件下的離解壓大於雜質硫化物的離解壓，才能形成雜質硫化物。如果所形成的各種雜質硫化物在熔體中的溶解度小，密度也比主金屬的小，它們便會浮到熔體表面而被除去。粗鉛、粗錫和粗銻加硫除銅、鐵是硫化精煉的典型例子。
3、氯化精煉
通人氯氣或加人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。該方法是基於氯對雜質的親和力大於主金屬，並生成的氯化物不溶或少溶於主金屬為前提條件的。
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套用。
現舉例說明。粗鉛氯化精煉時是往鉛液中通入氯氣，使鋅形成ZnCl2進入浮渣而與鉛分離。此時鉛也部分被氯化，但又被鋅按下式置換：
PbCl2+Zn====ZnCl2+Pb
因此氯化精煉鉛時，鉛的損失很少。鉛液中其他雜質，如砷、銻、錫也形成氯化物揮發而與鉛分離。
4、鹼性精煉
向粗金屬熔體加人鹼，使雜質氧化與鹼結合成渣而被除去的火法精煉方法。方法的實質是在精煉過程中用氧或其他氧化劑（如NaNO3）使雜質氧化，然後與加入的鹼金屬或鹼土金屬化合物溶劑反應，生成更為穩定的鹽（渣）加速反應的進行，並使反應進行更加完全。鹼性精煉用於粗銅除鎳，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。
1、精餾精煉
利用物質沸點的不同，交替進行多次蒸發和冷凝除去雜質的火法精煉方法。精餾精煉包括蒸餾和分凝回流兩個過程。
精餾通常在精餾塔中進行，氣液兩相通過逆流接觸，進行相際傳熱傳質。液相中的易揮發組分進入氣相，於是在塔頂冷凝得到幾乎純的易揮發組分，塔底得到幾乎純的難揮發組分。塔頂一部分分凝液作為回流液從塔頂返回精餾塔，塔頂回流入塔的液體量和塔頂產品量之比稱之為回流比，其大小影響精餾操作的分離效果和能耗。
精餾精煉適用於相互溶解或部分溶解的金屬液體，不適用於兩種具恆沸點的金屬熔體。在有色金屬冶金中，精餾成功地用於粗鋅的精煉之一。
2、真空精煉
在低於或遠低於常壓下脫除粗金屬中雜質的火法精煉方法。真空精煉除能防止金屬與空氣中氧氮反應和避免氣體雜質的污染外，更重要的是對許多精煉過程（特別是脫氣）還能創造有利於金屬和雜質分離的熱力學和動力學條件。真空精煉主要包括真空蒸餾（升華）和真空脫氣。
真空蒸餾（升華）是在真空條件下利用各種物質在同一溫度下蒸氣壓和蒸發速度不同，控制適當的溫度使某種物質選擇性揮發和冷凝來獲得純物質的方法。這種方法主要用來提純某些沸點較低的金屬，如汞、鋅、硒、碲、鈣等。
真空脫氣即在真空條件下脫除氣體雜質，包括通過化學反應而使某些雜質以氣體形態的脫除。真空脫氣過程的作用主要是降低氣體雜質在金屬中的溶解度。
3、熔析精煉
利用雜質或其化合物在主金屬中的溶解度變化的性質，通過改變精煉溫度將其脫除的火法精煉方法，熔析精煉利用了熔化一結晶相變規律，即利用均勻二元系或多元系液體，在相變溫度下開始凝固時，會變成兩個或幾個組成不同的平衡共存相，雜質將富集在其中的某些固相或液相中，從而達到金屬提純的目的。如粗鉛除銅，從Cu-Pb二元系狀態圖得知，共晶溫度599℃，析出含銅的理論值為銅0.06%；一般控制溫度為613℃，鉛含銅要大於0.06%，但尚有砷、銻存在時，則它們與銅生成不溶於鉛的化合物—固溶體，可使鉛中銅降至理論值以下0.02%-0.03%。
