雙爐連續(xù)吹煉 新型工藝讓煉銅更清理

赤峰云銅通過(guò)自主研發(fā)“雙爐粗銅連續(xù)吹煉”技術(shù)，成功淘汰了使用近百年的傳統(tǒng)煉銅工藝，解決了電解精煉銅生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中的高污染、高耗能等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了清理生產(chǎn)，大規(guī)模應(yīng)用后提高了產(chǎn)能并下降了投入，對(duì)銅冶煉行業(yè)起到了引領(lǐng)示范作用。

2019年元旦前夕，內(nèi)蒙古赤峰云銅有色金屬有限公司（以下簡(jiǎn)稱赤峰云銅）對(duì)外公布消息：截至2018年12月31日16時(shí)，赤峰云銅完成電銅產(chǎn)量15.5萬(wàn)噸，實(shí)現(xiàn)凈利潤(rùn)4.1億元，創(chuàng)全區(qū)銅業(yè)生產(chǎn)歷史新高。這個(gè)位于蒙東小城的公司，為2018年內(nèi)蒙古自治區(qū)的冶金行業(yè)劃上了濃墨重彩的一筆。

而這一成績(jī)的取得，有賴于一項(xiàng)全新煉銅工藝的研發(fā)與應(yīng)用。由赤峰云銅研發(fā)團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的“雙爐粗銅連續(xù)吹煉”技術(shù)經(jīng)過(guò)近幾年的生產(chǎn)測(cè)試已日趨成熟，國(guó)內(nèi)外多家煉銅公司已經(jīng)和正在建設(shè)的、基于此項(xiàng)技術(shù)的煉銅生產(chǎn)線已超百萬(wàn)噸。這項(xiàng)國(guó)際領(lǐng)先的新技術(shù)不僅淘汰了我國(guó)使用近百年的傳統(tǒng)煉銅工藝，而且一舉解決了電解精煉銅生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中高污染、高耗能、高隱患、高維修的一系列難題。

傳統(tǒng)工藝“頑疾”無(wú)法解決

銅的火法冶煉過(guò)程當(dāng)中,將冰銅吹煉成粗銅的吹煉工序是必不可少且非常關(guān)鍵的；在該工序中除需要通過(guò)氧化、造渣反應(yīng)將冰銅中的硫、鐵脫除以外，還需要進(jìn)一步脫除其中的雜質(zhì)，以提高粗銅的純度，從而保證陽(yáng)極銅中的雜質(zhì)含量可以滿足電解精煉要求。因此，間歇式吹煉技術(shù)在現(xiàn)代冶金行業(yè)中應(yīng)運(yùn)而生并長(zhǎng)時(shí)間占據(jù)主流。

據(jù)了解，間歇式吹煉工藝分為造渣期和造銅期兩個(gè)階段。在第一階段，銅锍中的硫化亞鐵與鼓入空氣或富氧空氣中的氧發(fā)生強(qiáng)烈的氧化反應(yīng)產(chǎn)生氧化亞鐵和二氧化硫，并產(chǎn)出大量爐渣；在第二階段，鼓入空氣中的氧與硫化亞銅發(fā)生氧化反應(yīng)，生成含銅98.5%以上的粗銅。

轉(zhuǎn)爐間歇式吹煉工藝，是在臥式側(cè)吹轉(zhuǎn)爐內(nèi)進(jìn)行上述間歇式吹煉過(guò)程，由于其存在著操作靈活、可以利用吹煉過(guò)程當(dāng)中的富余熱量消化大量的冷料、吹煉渣含銅較低等特色，加之上百年來(lái)沒(méi)有更好的吹煉工藝代替，目前世界上仍有85%左右的銅冶煉廠的吹煉工序使用這種工藝。

但是由于傳統(tǒng)吹煉工藝的間歇性，產(chǎn)出的煙氣量和煙氣中的二氧化硫濃度都在很大范圍內(nèi)波動(dòng)，給制酸過(guò)程（酸是煉銅生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中的副產(chǎn)品，煉銅公司都會(huì)把煉銅過(guò)程當(dāng)中產(chǎn)生的酸當(dāng)化工商品出售，所以制酸屬于煉銅業(yè)天然的產(chǎn)業(yè)鏈延長(zhǎng)）帶來(lái)很大麻煩。另外，由于吹煉過(guò)程的進(jìn)料和放渣操作，使煙氣逸散到車間，更容易惡化生產(chǎn)勞動(dòng)環(huán)境。同時(shí)從技術(shù)角度來(lái)看，這種方法存在著一系列亟待解決的問(wèn)題：爐體轉(zhuǎn)進(jìn)轉(zhuǎn)出以及進(jìn)料、排渣時(shí)有大量的高濃度二氧化硫產(chǎn)出，嚴(yán)重影響制酸轉(zhuǎn)化率、吸收率和轉(zhuǎn)化工序廢熱回收；這種工藝還存在電耗浪費(fèi)現(xiàn)象，在進(jìn)行加料、出渣等操作時(shí)，轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)出停吹，但鼓風(fēng)機(jī)不可停，鼓風(fēng)排空造成每天累計(jì)約4個(gè)小時(shí)的無(wú)為電耗。

新型工藝讓煉銅更清理

赤峰云銅技術(shù)研發(fā)中心主任肖勤告訴記者，多年來(lái)我國(guó)的煉銅人一直在尋求和探索著更好的吹煉工藝，“日本直島冶煉廠成功開(kāi)發(fā)并應(yīng)用了三菱法連續(xù)吹煉工藝，徹底解決了吹煉過(guò)程當(dāng)中含硫煙氣的無(wú)組織排放問(wèn)題，但是說(shuō)到底，這是別人的技術(shù)，我們要想用，代價(jià)太高?！?

隨著我國(guó)環(huán)保要求的日益提高，赤峰云銅組建專業(yè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，成功地開(kāi)發(fā)了一項(xiàng)技術(shù)能徹底解決吹煉過(guò)程當(dāng)中含硫煙氣無(wú)組織排放問(wèn)題，該工藝技術(shù)爐體固定，煙道與爐體密實(shí)接觸，始終在吹煉生產(chǎn)狀態(tài)下連續(xù)進(jìn)出料，在微負(fù)壓操作狀態(tài)下，無(wú)煙氣泄漏。各項(xiàng)指標(biāo)比轉(zhuǎn)爐吹煉和已有的連續(xù)吹煉工藝都好，赤峰云銅將這種新工藝正式命名為“雙爐粗銅連續(xù)吹煉工藝技術(shù)”。即通過(guò)陽(yáng)極精煉爐與連續(xù)吹煉爐兩個(gè)爐子來(lái)實(shí)現(xiàn)連續(xù)吹煉。

在赤峰云銅生產(chǎn)車間，記者看到，廠房面積較傳統(tǒng)煉銅工藝廠房大大縮小，原料熔體從上一道工序到下一道工序，只需通過(guò)溜槽進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)移，全程無(wú)間斷，普遍的噪音、大噸位吊車、污濁的空氣已不見(jiàn)蹤影。

據(jù)生產(chǎn)車間負(fù)責(zé)人介紹，在硫的捕集利用方面，新工藝煙氣二氧化硫濃度高且穩(wěn)定，為采用三轉(zhuǎn)三吸制酸法提供了便利條件。三轉(zhuǎn)三吸制酸法可以自熱平衡，無(wú)需采用耐高溫催化劑，與其他工藝相比，裝置投資節(jié)省25%，噸酸成本下降近50元，大大提高了煉銅生產(chǎn)線的附加值。

在爐體工作效率和壽命方面，全新的連續(xù)吹煉工藝技術(shù)操作連續(xù)，爐溫穩(wěn)定，避免了熱震對(duì)耐火材料的損害，加之爐體關(guān)鍵部位采用銅水套掛渣保護(hù)技術(shù)，從而使得耐火材料使用年限延長(zhǎng)，爐體大修周期大大延長(zhǎng)，耐火材料和維修費(fèi)用則大幅下降。

在第四屆中國(guó)工業(yè)大獎(jiǎng)發(fā)布會(huì)上，雙爐粗銅連續(xù)吹煉技術(shù)得到了這樣的評(píng)價(jià)和認(rèn)定：徹底解決了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐工藝存在的煙氣、煙塵、廢熱逸散等低空污染難題，具有利用余熱、下降成本、改善作業(yè)環(huán)境、節(jié)能環(huán)保等顯著特色，對(duì)我國(guó)銅冶煉行業(yè)清理生產(chǎn)起到了引領(lǐng)和示范作用。

大規(guī)模使用可提產(chǎn)能降投入

2015年，新技術(shù)首先在赤峰云銅生產(chǎn)線上進(jìn)行了試生產(chǎn)，經(jīng)過(guò)40多個(gè)月的平穩(wěn)運(yùn)行后，赤峰云銅對(duì)外宣布：雙爐粗銅連續(xù)吹煉技術(shù)已達(dá)到成熟并具備不斷完善的功能，可以大規(guī)模投產(chǎn)。

生產(chǎn)數(shù)據(jù)證明，該連續(xù)吹煉工藝，漏風(fēng)率為10%，噸銅吹煉煙氣量1800Nm3，僅為轉(zhuǎn)爐噸銅吹煉煙氣量的40%左右?！皣嶃~產(chǎn)生的煙氣量減少，使得拉動(dòng)煙氣所需要的高排風(fēng)機(jī)和二氧化硫風(fēng)機(jī)電耗下降。如果采用該工藝對(duì)老系統(tǒng)進(jìn)行改造，在不對(duì)煙氣處理系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)能改造的情況下，可以使冶煉產(chǎn)能提高20%―25%?！毙で诮榻B說(shuō)。

據(jù)了解，采用該工藝技術(shù)建設(shè)新廠后，可以節(jié)省10%―15%的煙氣處理設(shè)施投資。以10萬(wàn)噸生產(chǎn)規(guī)模為例，采用雙爐粗銅連續(xù)吹煉技術(shù)，相比轉(zhuǎn)爐工藝，噸酸電費(fèi)成本下降7.28元/噸酸；10萬(wàn)噸生產(chǎn)規(guī)模，年產(chǎn)硫酸45萬(wàn)噸，年效益328萬(wàn)元。10萬(wàn)噸生產(chǎn)規(guī)模，煙氣處理系統(tǒng)投資約需2億元，節(jié)省15%，投資節(jié)省3000萬(wàn)元，每年節(jié)省折舊費(fèi)和財(cái)務(wù)費(fèi)用480萬(wàn)元。而在生產(chǎn)效率上，利用雙爐粗銅連續(xù)吹煉技術(shù)，熔煉直收率更是高達(dá)96.5%。數(shù)據(jù)顯示，新技術(shù)投入工業(yè)化生產(chǎn)以來(lái)，僅在赤峰市，就為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)新增產(chǎn)值高于40億元，新增稅收近1億元。

目前，該工藝技術(shù)已經(jīng)作為專利技術(shù)被逐步推廣，成功運(yùn)用于廣西南國(guó)銅業(yè)年產(chǎn)30萬(wàn)噸陰極銅銅冶煉項(xiàng)目、盧阿拉巴年處理75萬(wàn)噸銅精礦的冶煉項(xiàng)目、赤峰云銅年產(chǎn)40萬(wàn)噸陰極銅環(huán)保升級(jí)搬遷改造項(xiàng)目，以及煙臺(tái)國(guó)潤(rùn)銅業(yè)年產(chǎn)10萬(wàn)噸銅的技術(shù)改造項(xiàng)目。

原標(biāo)題:雙爐連續(xù)吹煉 淘汰百年煉銅工藝