從礦石或精礦熔煉得到的粗金屬中總含一些其他金屬雜質，在大多數情況下，這些雜質對金屬有壞的影響。因此，要獲得較純的金屬必須將這些雜質儘可能地除去。此外，有些貴金屬（如金、銀）也常作為雜質而存在於粗鉛等粗金屬中，由這些粗金屬中提取貴金屬也是有色冶金過程的一個任務。由於熔析精煉法及所用設備簡單，而且精煉效率也相當高，故在有色冶金的生產實踐中得到廣泛的套用。
熔析精煉過程服從熔化-結晶相變過程的規律性。純金屬在結晶溫度下僅發生相態變化，而相數和相的化學組成不變。但是，均勻的二元或多元液態金屬溶液，在相變溫度下，將會轉變為兩個或幾個平衡共存的相，而且各平衡相具有不同的化學組成。
基本介紹
- 中文名：熔析精煉
- 外文名：liquidation refining
- 常用方法：粗鉛熔析除銀、粗鋅熔析除鐵除鉛
- 用處：多用於提純熔點較低的金屬
- 分類：冷卻凝析精煉、加熱熔析精煉
- 別稱：結晶分離法
簡介,分類,熔析精煉過程,
簡介
所謂熔析是指熔體在熔融狀態或緩慢冷卻過程中，使液相或固相分離。在冷卻金屬合金時，除了共晶組成以外，都會產生熔析現象。這種現象對於鑄造業來說非常有害，因為熔析現象破壞了合金鑄件各部分組成的均勻性，造成鑄件各部分性質的不一致。但是熔析現象卻廣泛套用於有色粗金屬精煉中，如粗鉛熔析除銀、粗鋅熔析除鐵除鉛、粗錫熔析除鐵等。
除了精煉粗金屬外，也有其他一些冶金過程以熔析現象作為基礎，如銅鎳冰銅的分層熔煉，就是把銅鎳冰銅與硫化鈉共熔，在溫度1090～1100℃下，硫化亞銅非常容易溶於Na2S中，而Ni3S2的溶解度不大；當溫度降低時，由於Ni3S2在Na2S中的溶解度降低而被分離出來。且按密度的差異分成兩層：頂層是Na2S-Cu2S合金，底層是Ni3S2與少量Na2S組成的合金。現在該法已被銅鎳冰銅的細磨-浮選法所取代。但目前還有個別工廠用熔析法來處理銅鎳冰銅。
分類
熔析精煉是一種歷史悠久的精煉方法，由於其具有操作方便、設備簡單和生產效率高等優點，因此直到現在，在某些有色金屬精煉中仍然得到套用。
熔析精煉可分兩種類型：
1、將液態粗金屬，例如將具有二元共晶型的粗金屬熔體緩慢冷卻到稍高於共晶溫度，這時雜質將以固體（或固溶體）析出並浮於金屬熔體的表面上，然後使固相與液相分離。這個過程稱為冷卻凝析精煉。
2、將固態祖金屬加熱到稍高於共晶溫度，這時雜質含量接近共晶組成的熔體，沿傾斜的爐底流出，而雜質仍以固相留下。這種方法稱為加熱熔橋精煉。上述這兩種過程在原理上是相同的，因此，在習慣上統稱之為熔析精煉。
為了收到較好的精煉效果，在實際生產中，適宜採用熔析精煉的二元系應該具有以下特徵：
1、雜質與主體金屬熔點相差較大；
2、三相點組成的位置應遠離雜質金屬，而非常接近主體金屬組成點；
3、共存相應該易於分離。例如，常套用的液一固、液一液平衡相，二者的比重差應該較大，而且在精煉溫度下液相的粘度較小。
熔析精煉過程
熔析精煉過程由兩個步驟組成：
1、在均勻的合金中產生多相體系（液體+液體或液體+固體）。產生多相體系可以用加熱、緩冷等方法。
2、使由第（1）步所產生的兩相按密度不同而進行分層。如果分層為二液相則分別放出；如果分層為固體和液體，則利用漏勺、撈渣器等使兩相分離，或者使液體沿著爐底斜坡排出爐外，而固體則仍留於爐底上，從而使兩相分離，錫中除鐵的熔析精煉便是這個過程的典型例子。
在均勻合金中產生多相的方法有下列兩種：
1、熔化。將粗金屬緩緩加熱到一定溫度，其中一部分熔化成液體，而另一部分仍為固體，藉此將金屬與其雜質分離。如圖所示：
簡單共晶體系A （純金屬）與B（雜質）形成簡單共晶體系，其共晶成分為a。設將粗金屬b 加熱到共晶溫度T時，就會出現共晶成分的液相，而雜質B 則留在固相內。因此經過熔析處理，粗金屬b內雜質B 的組成由b%降到a%。體系共晶相越少，越易通過熔析分離。
2、結晶。將粗金屬緩緩冷卻到一定溫度，熔體中某成分由於溶解度減小，因而呈固體析出，其餘大部分熔體仍保持在液體狀態,藉此以分離金屬及其所含雜質。也有這種情況，在冷卻粗金屬熔體時，並不出現固體，而是出現另一獨立的液相，它與原來的熔體分層。如粗鋅分離鉛即是如此。以上兩種方法都是在不恆溫的情況下進行的。
粗金屬的熔析精煉過程是以狀態圖為基礎的。現以粗鉛熔析除銅為例說明。鉛精煉的第一步是用精煉鍋撇渣法除銅。Cu-Pb相圖見下圖所示：
Cu-Pb相圖該系有一低熔點共晶，此時99%以上的鉛以液態與固體純銅相平衡。儘管粗鉛含銅少於1%，但銅的大部分仍可通過緩慢地冷卻鉛水到450-350℃，富鋼渣便浮於鉛水表面而被除去。
