冶金过程理论
重金属冶金研究所师资力量雄厚，在以首任所长赵天从教授的领导下，培养出一支具有高学术水平的教师队伍，通过研究所老师的共同努力，发展和丰富了现代湿法冶金理论。傅崇说等于20世纪60年代着手研究E-pH图的三元体系，80年代初，提出了一个基于同时平衡原理及通过φ和ψ函数进行全面分析以绘制复杂体系电位-pH图的新方法，钟竹前等提出X-Y函数法。φ-ψ函数法和X-Y函数法扩展了前人关于金属-配合物的研究，比前人更准确、清楚地揭示有关实践问题，在国内外被同行广泛关注、引用和推广。与此同时，赵天从和唐谟堂等基于同时平衡原理和电中性原理提出了双平衡法，将系统的以配合物稳定常数表征的金属配合离子浓度与配体浓度的隐性关系，发展为以数学模型和热力学关系图表示的金属离子总浓度与配体总浓度的显性关系。
复杂难处理有色金属资源高效提取和清洁生产技术
伴随着优质有色金属原料的日益短缺，复杂难处理有色金属资源的高效提取和清洁生产一直是本所重点研究的方向之一。本所参与了国家“战略有色金属难处理资源高效分离提取的科学基础（973）项目，力图以金属矿产资源高效与循环利用为突破口，通过原始创新，形成战略有色金属资源高效生态化利用的科学体系。同时，广泛开展了从含砷锑难处理金矿、红土镍矿、废弃电路板、铜（或铅、锡）阳极泥等难冶二次资源中分离和提取有价金属的研究，取得了一大批创新性研究成果。
贵金属冶金及产品深加工
贵金属包括金、银以及铂族金属锇、铱、铂、钌、铑、钯八种金属。它们是一类特殊的有色金属，具有独特优异的物理化学性能，是极其重要的战略物质和可持续发展的关键材料，在航天、航空、航海、兵器、计算机技术、核能技术以及医药、化工、石油等领域具有广泛的应用。目前本所针对含贵金属精矿、二次资源等进行清洁提取研究，开展了控电位氯化法处理锑金矿副产物贵锑、从废旧电子线路板提取金银、含碳砷或砷锑难处理金矿预处理、湿法处理铜铅阳极泥以及锇铱、锇钌的分离提取等研究；在贵金属深加工领域，开展了银-锡氧化物的制备、氯金酸钾的生产以及铂钯铑的分离提纯研究。
有色金属熔池熔炼
熔池熔炼为炉料在液态熔池中迅速完成气-液-固相间主要反应的熔炼方法，即通过将有色金属物料和造渣熔剂等混合后，加入形成强烈搅动的熔池中，以强化熔炼反应过程，得到金属相、锍相、渣相、烟尘等产物。该技术相比与传统冶炼过程，具有生产效率高、能耗低、污染小、金属综合回收率高、劳动强度低等优点，广泛适用于有色金属原料熔化、硫化、氧化、还原、造锍和烟化等冶金过程。本所正广泛开展熔池熔炼的数值模拟计算、装备开发以及基础理论等方面的研究，先后将熔池熔炼技术用于处理铅精矿、铋精矿、废铅蓄电池含铅膏泥、脆硫铅锑矿、冶炼烟尘等原料，获得了一系列学术成果和工程实践经验。成功案例有：铅精矿富氧侧吹熔池氧化熔炼技术、液态高铅渣富氧侧吹直接还原熔炼技术、铅铋精矿的富氧双侧吹熔池熔炼技术、冶炼中间产物的富氧侧吹熔池同步熔炼技术。
