双炉连续吹炼 新型工艺让炼铜更清洁

2019年元旦前夕，内蒙古赤峰云铜有色金属有限公司（以下简称赤峰云铜）对外公布消息：截至2018年12月31日16时，赤峰云铜完成电铜产量15.5万吨，实现净利润4.1亿元，创全区铜业生产历史新高。这个位于蒙东小城的企业，为2018年内蒙古自治区的冶金行业划上了浓墨重彩的一笔。

而这一成绩的取得，有赖于一项全新炼铜工艺的研发与应用。由赤峰云铜研发团队自主研发的“双炉粗铜连续吹炼”技术经过近几年的生产测试已日趋成熟，国内外多家炼铜企业已经和正在建设的、基于此项技术的炼铜生产线已超百万吨。这项国际领先的新技术不仅淘汰了我国使用近百年的传统炼铜工艺，而且一举解决了电解精炼铜生产过程中高污染、高耗能、高隐患、高维修的一系列难题。

传统工艺“顽疾”无法解决

铜的火法冶炼过程中,将冰铜吹炼成粗铜的吹炼工序是必不可少且非常关键的；在该工序中除需要通过氧化、造渣反应将冰铜中的硫、铁脱除以外，还需要进一步脱除其中的杂质，以提高粗铜的纯度，从而保证阳极铜中的杂质含量能够满足电解精炼要求。因此，间歇式吹炼技术在现代冶金行业中应运而生并长时间占据主流。

据了解，间歇式吹炼工艺分为造渣期和造铜期两个阶段。在第一阶段，铜锍中的硫化亚铁与鼓入空气或富氧空气中的氧发生强烈的氧化反应产生氧化亚铁和二氧化硫，并产出大量炉渣；在第二阶段，鼓入空气中的氧与硫化亚铜发生氧化反应，生成含铜98.5%以上的粗铜。

转炉间歇式吹炼工艺，是在卧式侧吹转炉内进行上述间歇式吹炼过程，由于其存在着操作灵活、可以利用吹炼过程中的富余热量消化大量的冷料、吹炼渣含铜较低等特点，加之上百年来没有更好的吹炼工艺代替，目前世界上仍有85%左右的铜冶炼厂的吹炼工序使用这种工艺。

但是由于传统吹炼工艺的间歇性，产出的烟气量和烟气中的二氧化硫浓度都在很大范围内波动，给制酸过程（酸是炼铜生产过程中的副产品，炼铜企业都会把炼铜过程中产生的酸当化工商品出售，所以制酸属于炼铜业天然的产业链延长）带来很大麻烦。另外，由于吹炼过程的进料和放渣操作，使烟气逸散到车间，更容易恶化生产劳动环境。同时从技术角度来看，这种方法存在着一系列亟待解决的问题：炉体转进转出以及进料、排渣时有大量的高浓度二氧化硫产出，严重影响制酸转化率、吸收率和转化工序废热回收；这种工艺还存在电耗浪费现象，在进行加料、出渣等操作时，转炉转出停吹，但鼓风机不能停，鼓风排空造成每天累计约4个小时的无为电耗。

新型工艺让炼铜更清洁

赤峰云铜技术研发中心主任肖勤告诉记者，多年来我国的炼铜人一直在寻求和探索着更好的吹炼工艺，“日本直岛冶炼厂成功开发并应用了三菱法连续吹炼工艺，彻底解决了吹炼过程中含硫烟气的无组织排放问题，但是说到底，这是别人的技术，我们要想用，代价太高。”

随着我国环保要求的日益提高，赤峰云铜组建专业研发团队，成功地开发了一项技术能彻底解决吹炼过程中含硫烟气无组织排放问题，该工艺技术炉体固定，烟道与炉体密实接触，始终在吹炼生产状态下连续进出料，在微负压操作状态下，无烟气泄漏。各项指标比转炉吹炼和已有的连续吹炼工艺都好，赤峰云铜将这种新工艺正式命名为“双炉粗铜连续吹炼工艺技术”。即通过阳极精炼炉与连续吹炼炉两个炉子来实现连续吹炼。

在赤峰云铜生产车间，记者看到，厂房面积较传统炼铜工艺厂房大大缩小，原料熔体从上一道工序到下一道工序，只需通过溜槽进行自动转移，全程无间断，常见的噪音、大吨位吊车、污浊的空气已不见踪影。

据生产车间负责人介绍，在硫的捕集利用方面，新工艺烟气二氧化硫浓度高且稳定，为采用三转三吸制酸法提供了便利条件。三转三吸制酸法能够自热平衡，无需采用耐高温催化剂，与其他工艺相比，装置投资节省25%，吨酸成本下降近50元，大大提高了炼铜生产线的附加值。

在炉体工作效率和寿命方面，全新的连续吹炼工艺技术操作连续，炉温稳定，避免了热震对耐火材料的损害，加之炉体关键部位采用铜水套挂渣保护技术，从而使得耐火材料使用寿命延长，炉体大修周期大大延长，耐火材料和维修费用则大幅降低。

在第四届中国工业大奖发布会上，双炉粗铜连续吹炼技术得到了这样的评价和认定：彻底解决了传统转炉工艺存在的烟气、烟尘、废热逸散等低空污染难题，具有利用余热、降低成本、改善作业环境、节能环保等显著特点，对我国铜冶炼行业清洁生产起到了引领和示范作用。

大规模使用可提产能降投入

2015年，新技术首先在赤峰云铜生产线上进行了试生产，经过40多个月的平稳运行后，赤峰云铜对外宣布：双炉粗铜连续吹炼技术已达到成熟并具备不断完善的功能，可以大规模投产。

生产数据证明，该连续吹炼工艺，漏风率为10%，吨铜吹炼烟气量1800Nm3，仅为转炉吨铜吹炼烟气量的40%左右。“吨铜产生的烟气量减少，使得拉动烟气所需要的高排风机和二氧化硫风机电耗降低。如果采用该工艺对老系统进行改造，在不对烟气处理系统进行扩能改造的情况下，可以使冶炼产能提高20%—25%。”肖勤介绍说。

据了解，采用该工艺技术建设新厂后，可以节约10%—15%的烟气处理设施投资。以10万吨生产规模为例，采用双炉粗铜连续吹炼技术，相比转炉工艺，吨酸电费成本降低7.28元/吨酸；10万吨生产规模，年产硫酸45万吨，年效益328万元。10万吨生产规模，烟气处理系统投资约需2亿元，节省15%，投资节省3000万元，每年节省折旧费和财务费用480万元。而在生产效率上，利用双炉粗铜连续吹炼技术，熔炼直收率更是高达96.5%。数据显示，新技术投入工业化生产以来，仅在赤峰市，就为当地经济新增产值超过40亿元，新增税收近1亿元。

目前，该工艺技术已经作为专利技术被逐步推广，成功运用于广西南国铜业年产30万吨阴极铜铜冶炼项目、卢阿拉巴年处理75万吨铜精矿的冶炼项目、赤峰云铜年产40万吨阴极铜环保升级搬迁改造项目，以及烟台国润铜业年产10万吨铜的技术改造项目。