改編自第3版， 職業健康與安全百科全書.
在金屬的生產和精煉中，有價值的成分通過一系列不同的物理和化學反應從無價值的材料中分離出來。 最終產品是含有可控雜質的金屬。 初級熔煉和精煉直接從精礦中生產金屬，而二次熔煉和精煉從廢料和加工廢料中生產金屬。 廢料包括不符合規格或磨損但可以回收利用的零碎金屬零件、棒材、車屑、板材和線材（請參閱本章中的“金屬回收”一文）。
流程概覽
兩種金屬回收技術通常用於生產精煉金屬， 火法冶金 和 濕法冶金. 火法冶金工藝使用熱量將所需金屬與其他材料分離。 這些工藝利用氧化電位、熔點、蒸氣壓、密度和/或熔化時礦石組分的混溶性之間的差異。 濕法冶金技術與火法冶金工藝的不同之處在於，使用利用成分溶解度和/或電化學性質在水溶液中的差異的技術將所需金屬與其他材料分離。
火法冶金
在火法加工過程中，礦石經過 受益的 （經破碎、研磨、浮選、烘乾等濃縮），與布袋除塵、助熔劑等其他物料燒結或焙燒（煅燒）而成。 然後將精礦在高爐中熔煉或熔化，以便將所需的金屬熔化成不純的熔融金條。 然後，這些金條會經過第三道火法冶煉工藝，將金屬精煉到所需的純度水平。 每次加熱礦石或金條時，都會產生廢料。 來自通風和工藝氣體的粉塵可能會被收集在布袋除塵器中，並根據殘留金屬含量進行處理或返回工藝。 氣體中的硫也被捕獲，當濃度超過 4% 時，它可以轉化為硫酸。 根據礦石的來源及其殘留金屬含量，還可能會產生各種金屬，例如金和銀作為副產品。
焙燒是一種重要的火法冶金工藝。 硫酸化焙燒用於生產鈷和鋅。 其目的是分離金屬，以便將它們轉化為水溶性形式，以便進一步進行濕法冶金加工。
硫化礦的熔煉產生部分氧化的金屬精礦（冰銅）。 在熔煉中，無價值的材料（通常是鐵）與助熔劑形成熔渣並轉化為氧化物。 有價值的金屬在轉化爐中發生的轉化階段獲得金屬形式。 這種方法用於銅和鎳的生產。 鐵、鉻鐵、鉛、鎂和亞鐵化合物是通過用木炭和熔劑（石灰石）還原礦石而生產的，冶煉過程通常在電爐中進行。 （另見 鋼鐵行業 章。）用於鋁生產的熔鹽電解是火法冶金工藝的另一個例子。
金屬的火法冶金處理所需的高溫是通過燃燒化石燃料或利用礦石本身的放熱反應（例如，在閃速熔煉過程中）獲得的。 閃速熔煉工藝是一種節能火法冶金工藝的一個例子，在該工藝中，精礦中的鐵和硫被氧化。 放熱反應加上熱回收系統，為冶煉節省了大量能源。 該工藝硫磺回收率高，也有利於環境保護。 大多數最近建成的銅和鎳冶煉廠都使用這種工藝。
濕法冶金
濕法冶金工藝的例子有浸出、沉澱、電解還原、離子交換、膜分離和溶劑萃取。 濕法冶金工藝的第一階段是從價值較低的材料中浸出有價值的金屬，例如使用硫酸。 浸出之前通常進行預處理（例如，硫酸化焙燒）。 浸出過程通常需要高壓、氧氣或高溫。 也可以用電進行浸出。 使用不同的方法通過沉澱或還原從浸出溶液中回收所需的金屬或其化合物。 例如，在用氣體生產鈷和鎳時會進行還原。
金屬在水溶液中的電解也被認為是濕法冶金過程。 在電解過程中，金屬離子被還原為金屬。 金屬處於弱酸溶液中，在電流的影響下從中沉澱在陰極上。 大多數有色金屬也可以通過電解來精煉。
冶金工藝通常是火法和濕法冶金工藝的組合，具體取決於要處理的精礦和要精煉的金屬類型。 一個例子是鎳生產。
危害及其預防
預防冶金行業的健康風險和事故主要是一個教育和技術問題。 體檢是次要的，在預防健康風險方面僅起補充作用。 公司內的規劃、生產線、安全和職業健康部門之間和諧的信息交流和協作可以最有效地預防健康風險。
最好和成本最低的預防措施是在新工廠或流程的規劃階段採取的措施。 在規劃新生產設施時，至少應考慮以下方面：
- 應封閉和隔離空氣污染物的潛在來源。
- 工藝設備的設計和佈置應便於維修。
- 應對可能發生突發和意外危險的區域進行持續監控。 應包括足夠的警告通知。 例如，應持續監測可能接觸胂或氰化氫的區域。
- 應計劃有毒工藝化學品的添加和處理，以避免人工處理。
- 應盡可能使用個人職業衛生取樣裝置，以評估個體工人的真實暴露情況。 定期對氣體、粉塵和噪音進行固定監測可以提供暴露概況，但在評估暴露劑量方面僅起補充作用。
- 在空間規劃中，應考慮到未來工藝變更或擴展的要求，以免工廠的職業衛生標準惡化。
- 應該有一個持續的安全和衛生人員培訓和教育系統，以及工頭和工人。 新員工尤其應該徹底了解潛在的健康風險以及如何在自己的工作環境中預防這些風險。 此外，每當引入新工藝時都應進行培訓。
- 工作實踐很重要。 例如，在工作場所進食和吸煙導致的個人衛生不良可能會大大增加個人接觸。
- 管理層應該有一個健康和安全監測系統，為技術和經濟決策提供足夠的數據。
以下是在冶煉和精煉過程中發現的一些具體危害和注意事項。
受傷
冶煉和精煉行業的工傷率高於大多數其他行業。 這些傷害的來源包括： 熔融金屬和熔渣的飛濺和溢出導致燒傷； 氣體爆炸和熔融金屬與水接觸引起的爆炸； 與移動的機車、貨車、行車和其他移動設備發生碰撞； 重物墜落； 從高處墜落（例如，在進入起重機駕駛室時）； 地板和通道阻塞造成的滑倒和絆倒傷害。
預防措施包括： 充分的培訓、適當的個人防護裝備 (PPE)（例如，安全帽、安全鞋、工作手套和防護服）； 良好的存儲、內務管理和設備維護； 移動設備的交通規則（包括規定的路線和有效的信號和警告系統）； 和墜落保護計劃。
熱
中暑等熱應激疾病是一種常見的危害，主要是由於來自熔爐和熔融金屬的紅外輻射。 當必須在炎熱的環境中進行繁重的工作時，這尤其是一個問題。
預防熱病可包括在爐前設置水幕或風幕、局部降溫、封閉式空調房、防熱服和風冷服，留出足夠的適應時間、在涼爽的地方休息和充足的供應經常飲用的飲料。
化學危害
在冶煉和精煉操作過程中，可能會接觸到各種各樣的有害粉塵、煙霧、氣體和其他化學品。 尤其是破碎和研磨礦石會導致大量接觸二氧化矽和有毒金屬粉塵（例如，含有鉛、砷和鎘）。 在熔爐維護操作期間也可能存在粉塵暴露。 在冶煉操作期間，金屬煙霧可能是一個主要問題。
粉塵和煙霧的排放可以通過封閉、過程自動化、局部和稀釋排氣通風、材料潤濕、減少材料處理和其他過程變化來控制。 如果這些還不夠，則需要呼吸保護。
許多冶煉作業涉及從硫化礦石和燃燒過程中產生大量一氧化碳的二氧化硫。 稀釋和局部排氣通風 (LEV) 是必不可少的。
硫酸是冶煉操作的副產品，用於電解精煉和金屬浸出。 接觸液體和硫酸霧都可能發生。 需要皮膚和眼睛保護以及 LEV。
某些金屬的冶煉和精煉可能具有特殊的危害。 示例包括鎳精煉中的羰基鎳、鋁冶煉中的氟化物、銅和鉛冶煉和精煉中的砷以及金精煉過程中的汞和氰化物暴露。 這些過程需要它們自己的特殊預防措施。
其他危害
來自熔爐和熔融金屬的眩光和紅外線輻射會導致眼睛受損，包括白內障。 應佩戴合適的護目鏡和麵罩。 除非穿著防護服，否則高水平的紅外輻射也可能導致皮膚灼傷。
破碎和研磨礦石、排氣鼓風機和大功率電爐產生的高噪音會導致聽力受損。 如果無法封閉或隔離噪聲源，則應佩戴聽力保護器。 應制定聽力保護計劃，包括聽力測試和培訓。
電解過程中可能會發生電氣危險。 預防措施包括使用上鎖/掛牌程序進行適當的電氣維護； 絕緣手套、衣服和工具； 以及需要時的接地故障斷路器。
手動提升和處理材料可能會導致背部和上肢受傷。 機械起重輔助設備和適當的起重方法培訓可以減少這個問題。
污染與環境保護
二氧化硫、硫化氫和氯化氫等刺激性和腐蝕性氣體的排放可能會造成空氣污染，並導致工廠內和周圍環境中的金屬和混凝土腐蝕。 植被對二氧化硫的耐受性因森林和土壤的類型而異。 一般來說，常綠喬木比落葉喬木能承受較低濃度的二氧化硫。 微粒排放物可能含有非特定微粒、氟化物、鉛、砷、鎘和許多其他有毒金屬。 廢水出水可能含有多種有毒金屬、硫酸等雜質。 固體廢物可能被砷、鉛、硫化鐵、二氧化矽和其他污染物污染。
冶煉廠管理應包括工廠排放的評估和控制。 這是一項專門工作，只能由完全熟悉從工廠過程中排放的材料的化學性質和毒性的人員來執行。 在規劃控制空氣污染的措施時，必須考慮材料的物理狀態、離開過程的溫度、氣流中的其他材料和其他因素。 還需要維護一個氣象站，保存氣象記錄，並準備好在天氣條件不利於菸道排放物擴散時減少輸出。 實地考察對於觀察空氣污染對住宅區和農業區的影響是必要的。
二氧化硫是主要污染物之一，當其含量足夠時，會以硫酸的形式回收。 否則，為了滿足排放標準，二氧化硫和其他有害氣體廢物通過洗滌來控制。 顆粒物排放通常由織物過濾器和靜電除塵器控制。
銅選礦等浮選過程需要大量的水。 大部分水被循環回工藝中。 浮選過程中產生的尾礦作為泥漿被泵入沉澱池。 水在這個過程中被回收。 含金屬的工藝用水和雨水在排放或回收之前在水處理廠進行淨化。
固相廢物包括冶煉爐渣、二氧化硫轉化為硫酸產生的排放泥漿和地表蓄水池（如沉澱池）產生的污泥。 一些爐渣可以重新濃縮並返回到冶煉廠進行再加工或回收存在的其他金屬。 許多這些固相廢物是危險廢物，必鬚根據環境法規進行儲存。