雙爐連續(xù)吹煉 新型工藝讓煉銅更清理

赤峰云銅通過自主研發(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)過程當(dāng)中的高污染、高耗能等問題，實現(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（以下簡稱赤峰云銅）對外公布消息：截至2018年12月31日16時，赤峰云銅完成電銅產(chǎn)量15.5萬噸，實現(xiàn)凈利潤4.1億元，創(chuàng)全區(qū)銅業(yè)生產(chǎn)歷史新高。這個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。

而這一成績的取得，有賴于一項全新煉銅工藝的研發(fā)與應(yīng)用。由赤峰云銅研發(fā)團隊自主研發(fā)的“雙爐粗銅連續(xù)吹煉”技術(shù)經(jīng)過近幾年的生產(chǎn)測試已日趨成熟，國內(nèi)外多家煉銅公司已經(jīng)和正在建設(shè)的、基于此項技術(shù)的煉銅生產(chǎn)線已超百萬噸。這項國際領(lǐng)先的新技術(shù)不僅淘汰了我國使用近百年的傳統(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”無法解決

銅的火法冶煉過程當(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氧化、造渣反應(yīng)將冰銅中的硫、鐵脫除以外，還需要進一步脫除其中的雜質(zhì)，以提高粗銅的純度，從而保證陽極銅中的雜質(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)運而生并長時間占據(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)進行上述間歇式吹煉過程，由于其存在著操作靈活、可以利用吹煉過程當(dāng)中的富余熱量消化大量的冷料、吹煉渣含銅較低等特色，加之上百年來沒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，給制酸過程（酸是煉銅生產(chǎn)過程當(dāng)中的副產(chǎn)品，煉銅公司都會把煉銅過程當(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）帶來很大麻煩。另外，由于吹煉過程的進料和放渣操作，使煙氣逸散到車間，更容易惡化生產(chǎn)勞動環(huán)境。同時從技術(shù)角度來看，這種方法存在著一系列亟待解決的問題：爐體轉(zhuǎn)進轉(zhuǎn)出以及進料、排渣時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現(xiàn)象，在進行加料、出渣等操作時，轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)出停吹，但鼓風(fēng)機不可停，鼓風(fēng)排空造成每天累計約4個小時的無為電耗。

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，多年來我國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，徹底解決了吹煉過程當(dāng)中含硫煙氣的無組織排放問題，但是說到底，這是別人的技術(shù)，我們要想用，代價太高?！?

隨著我國環(huán)保要求的日益提高，赤峰云銅組建專業(yè)研發(fā)團隊，成功地開發(fā)了一項技術(shù)能徹底解決吹煉過程當(dāng)中含硫煙氣無組織排放問題，該工藝技術(shù)爐體固定，煙道與爐體密實接觸，始終在吹煉生產(chǎn)狀態(tài)下連續(xù)進出料，在微負(fù)壓操作狀態(tài)下，無煙氣泄漏。各項指標(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)”。即通過陽極精煉爐與連續(xù)吹煉爐兩個爐子來實現(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，只需通過溜槽進行自動轉(zhuǎn)移，全程無間斷，普遍的噪音、大噸位吊車、污濁的空氣已不見蹤影。

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技術(shù)，從而使得耐火材料使用年限延長，爐體大修周期大大延長，耐火材料和維修費用則大幅下降。

在第四屆中國工業(yè)大獎發(fā)布會上，雙爐粗銅連續(xù)吹煉技術(shù)得到了這樣的評價和認(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，對我國銅冶煉行業(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)線上進行了試生產(chǎn)，經(jīng)過40多個月的平穩(wěn)運行后，赤峰云銅對外宣布：雙爐粗銅連續(xù)吹煉技術(shù)已達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。“噸銅產(chǎn)生的煙氣量減少，使得拉動煙氣所需要的高排風(fēng)機和二氧化硫風(fēng)機電耗下降。如果采用該工藝對老系統(tǒng)進行改造，在不對煙氣處理系統(tǒng)進行擴能改造的情況下，可以使冶煉產(chǎn)能提高20%―25%。”肖勤介紹說。

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，噸酸電費成本下降7.28元/噸酸；10萬噸生產(chǎn)規(guī)模，年產(chǎn)硫酸45萬噸，年效益328萬元。10萬噸生產(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3000萬元，每年節(jié)省折舊費和財務(wù)費用480萬元。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96.5%。數(shù)據(jù)顯示，新技術(shù)投入工業(yè)化生產(chǎn)以來，僅在赤峰市，就為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟新增產(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，成功運用于廣西南國銅業(yè)年產(chǎn)30萬噸陰極銅銅冶煉項目、盧阿拉巴年處理75萬噸銅精礦的冶煉項目、赤峰云銅年產(chǎn)40萬噸陰極銅環(huán)保升級搬遷改造項目，以及煙臺國潤銅業(yè)年產(chǎn)10萬噸銅的技術(shù)改造項目。

原標(biāo)題:雙爐連續(xù)吹煉 淘汰百年煉銅工藝