3.4.1 直接得到金属的冶炼方法

硫化矿原料在一个连续过程中直接熔炼产出金属是硫化矿火法冶金的发展方向，这样才能充分利用细粒硫化矿本身具有的巨大能量（包括物理能即表面能，化学能即氧化反应和造渣反应释放的热能），并综合利用硫资源，以实现高效、节能和无污染冶金。

两种方法：

置换还原法 

直接氧化法

(1)置换还原法(直接还原法)

根据硫化物稳定性的热力学原理，各种金属的Me-MeS平衡硫势不同，对硫的亲和力大的能从硫化矿中置换出亲和力小的，即：Me1S+Me2=M1+Me2S类型的反应，如辉铋矿的沉淀熔炼，主要置换反应：

    Bi2S3(液)+3Fe(固)=2Bi(液)+3FeS(液)

在处理含铋高的硫化精矿，加铁屑置换Bi2S3中的铋。

(1)置换还原法(直接还原法)

在反射炉炼铅与反射炉炼锑时都曾有用铁屑做置换剂，从相应的硫化矿中直接生产金属铅或金属锑的工业应用。

     缺点：

传热、传质差（S/S或S/l），生产效率低，只宜处理高品位精矿；

因生成锍相，金属直收率低；

原料中许多杂质MeS能与铁屑反应，产出粗金属质量差；

铁屑是一种有广泛用途的原料，生产成本比较高。

(2) 利用氧化反应获得金属的方法

根据热力学研究，图中说明硫化物不经过氧化物(焙砂、烧结块)阶段直接产出金属的可能性，铜锍的吹炼是一例，已经工业应用的铅的直接熔炼是另一例。

（2）利用氧化反应获得金属的方法

在处理高品位方铅矿时，先将一部分PbS氧化成PbO和PbSO4，然后与未反应的PbS发生交互反应而生成铅：

                 PbS+2PbO=3Pb+SO2

                  PbS+PbSO4=2Pb+2SO2

直接熔炼的研究认为PbS的氧化未必非得通过部分硫化物氧化和相继发生交互反应：

                  PbS+O2=Pb+SO2

同样，辉锑矿和辉铋矿也可以通过反应熔炼得到金属。

 缺点：因硫化物蒸气压大，金属挥发损失和氧化物入渣损失都大。

 硫化精矿不经焙烧或烧结焙烧直接产出金属的熔炼方法称为直接熔炼。

难点

直接熔炼的气氛控制在lgpO2=-3或-4时，产出炉渣中aPbO可能小于0.1，即渣含铅可以达到较低的水平（5%左右）；但是得到的金属铅质量较低，含硫将达到3%左右，需进一步吹炼脱硫，因此，只有在低氧势下，产出含硫高的铅。

如果将熔炼空间的氧势提高到-1或-2时，则可使熔铅中硫含量降到0.1%以下，但渣含铅量将显著升高，可能比鼓风炉高一个数量级，达到20%以上，因此必须进一步贫化。若再提高氧势到相当于一般烧结的的水平（ lgpO2 =0），铅将全部氧化。

因此，成功的熔炼至少要考虑获得含硫低的粗铅和含铅低的炉渣。

硫化铅精矿直接熔炼方法可分为两类：一类是把精矿喷入灼热的炉膛空间，在悬浮状态下进行氧化熔炼，然后在沉淀池进行还原和澄清分离，如基夫赛特法。这种熔炼反应主要发生在炉膛空间的熔炼方式称为闪速熔炼。另一类是把精矿直接加入鼓风翻腾的熔体中进行熔炼，如QSL法、水口山法、奥斯麦特法和艾萨法等。这种熔炼反应主要发生在熔池内的熔炼方式称为熔池熔炼。