氧氣底吹技術(shù)，中國恩菲的冶煉品牌

　　——記中國恩菲設(shè)計的世界首條全底吹連續(xù)煉銅生產(chǎn)線投產(chǎn)運行

　　2019年7月2日，中國恩菲工程技術(shù)有限公司（以下簡稱“中國恩菲”）設(shè)計的包頭華鼎銅業(yè)發(fā)展有限公司（以下簡稱“華鼎銅業(yè)”）三期工程底吹精煉爐一次順利投產(chǎn)并產(chǎn)出合格陽極銅，這標志著世界首條全底吹全熱態(tài)三連爐連續(xù)煉銅生產(chǎn)線全線貫通投入運行。

　　華鼎銅業(yè)三期工程投產(chǎn)，距離中國恩菲開啟華鼎銅業(yè)一期工程建設(shè)整整十年。這十年，中國恩菲不斷探索和突破，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的“氧氣底吹技術(shù)”如今已成為國家銅、鉛等基礎(chǔ)金屬產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵支撐技術(shù)，也是提升國家有色金屬產(chǎn)業(yè)國際競爭力的核心保障技術(shù)，可以說，氧氣底吹技術(shù)不僅是中國恩菲的一張冶煉名片，也成為中國冶煉工藝走向世界的“主打牌”。

　　十年磨一劍：底吹技術(shù)的改造升級之路

　　2009年，華鼎銅業(yè)為淘汰鼓風爐煉銅落后產(chǎn)能，委托中國恩菲采用中國恩菲自主研發(fā)的“富氧底吹熔煉+PS轉(zhuǎn)爐吹煉工藝”替代原有的鼓風爐煉銅工藝。兩年后，華鼎銅業(yè)一期工程投產(chǎn)，成為國內(nèi)第三家底吹煉銅工廠。

　　2015年，伴隨國家和行業(yè)對環(huán)保要求進一步提高和“恩菲品牌”銅冶煉技術(shù)持續(xù)突破，為提高市場競爭力，華鼎銅業(yè)經(jīng)過充分的調(diào)研、論證，最終選用當時最為先進的氧氣底吹連續(xù)煉銅技術(shù)對原廠進行改造升級。中國恩菲責無旁貸，再次承擔重任。項目于2015年10月開始設(shè)計，新建底吹熔煉爐于2016年6月底正式投料，由原底吹熔煉爐改造的底吹吹煉爐于2016年11月投入運行，使企業(yè)在原有工藝基礎(chǔ)上產(chǎn)能提升20%，直接生產(chǎn)成本降低20%。

　　這是在全國乃至全世界范圍內(nèi)，氧氣底吹連續(xù)吹煉技術(shù)改造傳統(tǒng)P-S轉(zhuǎn)爐的首次成功，充分展現(xiàn)了氧氣底吹連續(xù)吹煉工藝的可靠性、先進性及其在改造方面的強大技術(shù)、經(jīng)濟優(yōu)勢。隨后，華鼎銅業(yè)獲得包頭市政府授予的環(huán)保工作和安全工作先進單位，并通過國家工信部《銅冶煉行業(yè)規(guī)范條件》公告，在2017年躍升為國家高新技術(shù)企業(yè)。更加重要的是，該項目的成功投產(chǎn)，為銅冶煉行業(yè)今后改造老舊系統(tǒng)、新建大型潔凈銅冶煉廠樹立了標桿。

　　二期改造的完美效果讓華鼎銅業(yè)深深體會到新技術(shù)的魅力，但也留下了一點遺憾：現(xiàn)有系統(tǒng)中，從氧氣底吹連續(xù)吹煉爐生產(chǎn)的粗銅通過包子吊運至原有反射爐進行火法精煉，并澆鑄成陽極板，其中粗銅吊運，會造成低空污染等問題。舊有的固定式反射爐因作業(yè)效率低、出銅操作安全性差、氧化還原效率低等缺點，已不適應(yīng)當前銅冶煉技術(shù)的發(fā)展--粗銅精煉系統(tǒng)已成為整個華鼎銅冶煉系統(tǒng)的水桶短板。

　　2018年，為徹底解決高溫粗銅熔體吊包子和固定式反射精煉爐的能耗、環(huán)保問題，華鼎銅業(yè)毫不猶豫地再次委托中國恩菲采用最新的底吹精煉技術(shù)對該系統(tǒng)進行升級改造。

　　華鼎銅業(yè)三期工程世界首次采用“氧氣底吹熔煉+氧氣底吹連續(xù)吹煉+底吹精煉” 的全底吹連續(xù)煉銅生產(chǎn)工藝，以底吹精煉替代固定式反射爐精煉，氧化還原槍從爐體底部送氣，單支槍氣量大，熔體攪動效果好，省去昂貴的透氣磚系統(tǒng)，提高了氧化還原效率，大大縮短了氧化還原時間。該工藝實現(xiàn)了底吹精煉爐與底吹熔煉爐、底吹吹煉爐的結(jié)合，具有更節(jié)能、更安全、更環(huán)保、自動化水平更高的顯著優(yōu)勢。

　　華鼎銅業(yè)三期工程全部建成后，設(shè)備布置緊湊，在寬21米、長100米的原熔煉主廠房內(nèi)（原熔煉主廠房總長200米，廠房長度節(jié)省一半）布置有1臺底吹熔煉爐、1臺底吹吹煉爐、2臺底吹精煉爐和1臺雙圓盤澆鑄機等核心設(shè)備，均采用臺階布置，熱態(tài)銅锍和粗銅分別通過爐體間連接流槽自流到相應(yīng)的爐體內(nèi)，環(huán)保條件好，安全性高，能耗低，是國際先進甚至領(lǐng)先的煉銅技術(shù)。

　　華鼎銅業(yè)全部三期工程采用“十年分三步完成，三年一小步、十年一大步”，十年磨一劍，恩菲人不斷利用自主研發(fā)的新技術(shù)和組織優(yōu)秀的項目團隊為業(yè)主創(chuàng)造出最大價值的同時，也打造出了煉銅技術(shù)的新標桿。

　　匠心獨具：中國恩菲的銅冶煉技術(shù)研發(fā)之路

　　包頭華鼎項目，成為恩菲人氧氣底吹技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用的新的豐碑，也開啟了銅冶煉技術(shù)的新紀元。令人振奮的是，如今，氧氣底吹技術(shù)不僅已經(jīng)成為中國恩菲的一張冶煉名片，也成為中國冶煉工藝走向世界的“主打牌”。

　　但是，時間回到二、三十年前，國內(nèi)幾乎所有現(xiàn)代化冶煉技術(shù)都依靠國外引進，對國外技術(shù)嚴重依賴導(dǎo)致中國有色冶金行業(yè)長期受制于人，甚至有“世界冶煉技術(shù)的展覽館”之稱。

　　1990年，為解決水口山礦務(wù)局康家灣含金黃鐵礦回收金的瓶頸，中國恩菲牽頭組織專家團隊在原有底吹爐內(nèi)進行銅精礦與含金黃鐵礦1∶1的混礦熔煉試驗，即“造锍捕金”。經(jīng)過長達217天的連續(xù)試驗，氧槍與爐襯仍完好無損，且熔煉富氧濃度達到70%以上，為當時世界最高水平，標志著試驗的成功，為中國恩菲底吹煉銅和造锍捕金技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)應(yīng)用打下堅實基礎(chǔ)。

　　1992年，中國恩菲成功將氧氣底吹技術(shù)引入銅冶煉領(lǐng)域，獲得“底吹熔池煉銅法及其裝置”專利授權(quán)。

　　2006年，中國恩菲技術(shù)團隊提出“銅锍底吹連續(xù)吹煉技術(shù)”并申請專利，其核心是將氧氣底吹熔煉爐產(chǎn)出的熔融銅锍通過溜槽直接送入底吹吹煉爐進行連續(xù)吹煉，徹底取消周期性工作的PS轉(zhuǎn)爐。

　　2008年年初，中國恩菲設(shè)計的世界首個氧氣底吹煉銅項目--越南生權(quán)項目大龍冶煉廠順利投產(chǎn)。同年年底，國內(nèi)第一條氧氣底吹生產(chǎn)線在東營方圓建成投產(chǎn)，標志著中國恩菲底吹煉銅技術(shù)真正實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用，繼頂吹、側(cè)吹、閃速熔煉之后，再次改變世界銅金冶煉技術(shù)格局。

　　2009年，在國家科技部的大力支持下，中國恩菲牽頭組織開展國家863計劃課題“氧氣底吹連續(xù)煉銅清潔生產(chǎn)工藝關(guān)鍵技術(shù)及裝備研究”。

　　2010年，世界第一條底吹造锍捕金生產(chǎn)線在山東恒邦投產(chǎn)，中國恩菲首次將氧氣底吹冶煉技術(shù)成功應(yīng)用于黃金冶煉領(lǐng)域。該技術(shù)利用銅锍是稀貴金屬良好捕集劑的特性，實現(xiàn)金銅同時冶煉回收，金銀回收率高，綜合效益好，采用底吹造锍捕金技術(shù)，處理金銅復(fù)雜礦，具有原料適應(yīng)性強、綠色環(huán)保、投資省、安全可靠等優(yōu)勢。

　　2011年，包頭華鼎銅業(yè)富氧熔池熔煉技術(shù)改造工程（即華鼎銅業(yè)一期）投產(chǎn)， 中國恩菲成功采用氧氣底吹銅熔煉技術(shù)改造傳統(tǒng)鼓風爐煉銅冶煉廠，成為淘汰落后產(chǎn)能的典范。

　　2012年5月-6月，中國恩菲牽頭組織的冷銅锍底吹連續(xù)吹煉半工業(yè)試驗在豫光金鉛取得成功。隨后，中國恩菲在東營方圓組織熱銅锍底吹連續(xù)吹煉工業(yè)試驗也得到很好驗證。

　　2014年，中國恩菲研發(fā)設(shè)計的世界上首條雙底吹連續(xù)煉銅工業(yè)化示范生產(chǎn)線在豫光金鉛全線拉通，標志著“氧氣底吹連續(xù)煉銅清潔生產(chǎn)工藝關(guān)鍵技術(shù)及裝備研究”863課題圓滿完成，并成功應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)，世界銅冶煉技術(shù)水平再攀新高。

　　2015年，中國恩菲總體設(shè)計的世界上最大單系列底吹煉銅生產(chǎn)線在河南中原黃金冶煉廠建成投產(chǎn)，年處理精礦量150萬噸以上。

　　2018年，采用中國恩菲自主研發(fā)的雙底吹冷銅锍連續(xù)煉銅生產(chǎn)線在青海銅業(yè)順利投產(chǎn)。同年，中國恩菲自主研發(fā)的雙底吹熱態(tài)三連爐連續(xù)煉銅生產(chǎn)線在靈寶金城成功投產(chǎn)。

　　2019年，中國恩菲設(shè)計的全世界首條全底吹連續(xù)煉銅生產(chǎn)線在華鼎銅業(yè)順利投產(chǎn)。

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　　中國恩菲不斷進行技術(shù)創(chuàng)新，自主研發(fā)的第一代底吹煉銅技術(shù)于2008年投入運行，主要采取“氧氣底吹熔煉+轉(zhuǎn)爐吹煉+回轉(zhuǎn)式陽極爐精煉”工藝流程，解決了復(fù)雜銅礦處理難題，節(jié)省了銅冶煉投資及生產(chǎn)成本。第二代底吹煉銅技術(shù)于2014年投入運行，主要采用“氧氣底吹熔煉+氧氣底吹吹煉+回轉(zhuǎn)式陽極爐精煉”工藝流程，在進一步提高原料適應(yīng)性，減少投資生產(chǎn)成本的同時，解決了轉(zhuǎn)爐的低空污染問題，消除了吊運包子安全隱患。目前，中恩恩菲的專家團隊正致力于“一擔挑”煉銅法研究，該工藝主要由熔煉爐、造銅爐、CR爐組成，具有流程短、能耗更低、原料適應(yīng)性更強、投資更省等特點。

　　中國恩菲進行銅冶煉技術(shù)創(chuàng)新的過程中，不斷完善升級自有知識產(chǎn)權(quán)的氧氣底吹煉銅技術(shù)，我國也逐漸成為世界范圍內(nèi)煉銅工藝技術(shù)最全、設(shè)計能力最強、運營效益最高、環(huán)保效果最佳的國家，真正實現(xiàn)了從追趕到引領(lǐng)的重大跨越，擺脫了“世界冶煉技術(shù)展覽館”長期受制于人的被動局面，實現(xiàn)了華麗轉(zhuǎn)身。

　　問渠哪得清如許：氧氣底吹技術(shù)的發(fā)展之路

　　“氧氣底吹技術(shù)”如今已成為國家銅、鉛等基礎(chǔ)金屬產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵支撐技術(shù)，也是提升國家有色金屬產(chǎn)業(yè)國際競爭力的核心保障技術(shù)，但該技術(shù)最早卻應(yīng)用于黑色冶煉行業(yè)--煉鋼。

　　該技術(shù)自上世紀30年代開始研發(fā)，于60-70年代得以工業(yè)應(yīng)用。氧氣底吹技術(shù)具有高效、節(jié)能、環(huán)保等顯著優(yōu)點，隨制氧技術(shù)的進步，在世界鋼鐵企業(yè)獲得廣泛應(yīng)用，大幅度提升了鋼鐵冶煉的技術(shù)水平。

　　上世紀70年代，將氧氣底吹技術(shù)應(yīng)用于有色冶煉領(lǐng)域的想法也隨之產(chǎn)生。但事實上，氧氣底吹技術(shù)應(yīng)用在鋼鐵冶煉與應(yīng)用在有色金屬冶煉領(lǐng)域中有較大差異：有色金屬冶煉過程多為連續(xù)作業(yè)，原料常為多金屬共生礦，難以徹底分選，熔煉工藝需考慮多金屬綜合回收利用，冶煉反應(yīng)機理復(fù)雜。因此，氧氣底吹煉鋼的成熟技術(shù)不能簡單移植到有色金屬熔煉領(lǐng)域，需要針對有色金屬不同品種的冶煉特點一一進行開發(fā)。

　　1973年，兩位美國教授提出將氧氣底吹技術(shù)應(yīng)用于銅冶煉領(lǐng)域，將之稱為SL煉銅法，并進行小試，申請了專利，隨后開展中試，但未取得成功。

　　1974年，德國魯奇公司在SL煉銅法的啟發(fā)下，申報了QSL氧氣底吹一步煉鉛專利，并于1984年進行了產(chǎn)業(yè)化示范試驗。

　　上世紀80年代，國內(nèi)外環(huán)保要求日趨嚴格，為淘汰傳統(tǒng)的燒結(jié)-鼓風爐等傳統(tǒng)煉鉛工藝，中國恩菲的前身--北京有色冶金設(shè)計研究總院提出了研發(fā)“氧氣底吹熔煉-電熱還原煉鉛”新工藝的設(shè)想。1983年，經(jīng)當時的國家科委批準，該課題被列入國家“六五”科技攻關(guān)計劃，由中國恩菲牽頭開展設(shè)計。1985年底，年產(chǎn)3000噸粗鉛的底吹熔煉-電熱還原煉鉛成套半工業(yè)試驗裝置在湖南水口山建成。而后，國家決定由水口山礦務(wù)局及中國恩菲牽頭，北京礦冶研究總院、北京鋼鐵研究總院、中南工業(yè)大學、中科院化冶所、西北礦冶研究院等單位參加，開展了近兩年的艱苦研究。這期間，先后進行了17批次試驗，共熔煉近900噸鉛精礦，產(chǎn)出了340多噸粗鉛。試驗表明，氧氣底吹熔煉爐除了存在氧槍壽命短這一突出問題外，其余指標均較為理想；電熱還原系統(tǒng)受資金限制所建設(shè)施簡陋，還原劑粉煤供給為臨時措施，難以滿足試驗要求，無法產(chǎn)出合格棄渣。1987年11月，試驗告一段落。

　　當時，為盡快解決我國鉛冶煉嚴重的污染問題，我國引進了德國魯奇公司QSL一步煉鉛工藝，1994年在甘肅白銀建成世界首家采用氧氣底吹冶煉有色金屬的生產(chǎn)企業(yè)，但因部分技術(shù)不成熟，加上經(jīng)濟原因，投產(chǎn)不久便關(guān)閉。

　　在對水口山氧氣底吹試驗及白銀公司引進QSL氧氣底吹一步煉鉛失敗進行分析時，中國恩菲的專家團隊發(fā)現(xiàn)，問題的關(guān)鍵在于還原階段。1997年，中國恩菲提出了氧氣底吹熔煉-鼓風爐還原煉鉛新工藝。中國恩菲牽頭組織河南豫光、安徽池州、浙江溫州等3家冶煉廠，共同出資利用水口山的底吹試驗裝置與1.5m2的小型鼓風爐，進行煉鉛新工藝半工業(yè)試驗，一舉成功。

　　在此基礎(chǔ)上，中國恩菲于2002年分別在河南豫光和池州冶煉廠建成年產(chǎn)5萬噸和3萬噸粗鉛的示范生產(chǎn)線，這標志著氧氣底吹熔煉-鼓風爐還原煉鉛技術(shù)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。兩條生產(chǎn)線操作穩(wěn)定，且年產(chǎn)能很快提升至8萬噸和5萬粗鉛。粗鉛單位能耗比傳統(tǒng)燒結(jié)-鼓風爐工藝降低一半，硫的回收率提高到96%以上，硫的捕集率超過99%，有效解決了傳統(tǒng)工藝造成的SO2低空污染及含鉛粉塵飛揚問題。

　　氧氣底吹鉛熔煉技術(shù)大大降低了能耗和焦炭使用量，有效解決了長期困擾冶煉企業(yè)的二氧化硫煙氣和粉塵所帶來的環(huán)保問題。該技術(shù)在2003年獲中國有色金屬工業(yè)科技進步一等獎，2004年獲國家科技進步二等獎，曾被國家九部委聯(lián)合發(fā)文指定為我國首選煉鉛工藝。

　　中國恩菲向著更低能耗、更高環(huán)保的方向邁進，持續(xù)研發(fā)氧氣底吹熔煉-熔融渣側(cè)吹還原法以及氧氣底吹熔煉-熔融渣底吹電熱還原法煉鉛技術(shù)，其自主研發(fā)的“底吹熔煉-熔融還原-富氧揮發(fā)連續(xù)煉鉛新技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用”獲得2016年度國家科技進步獎二等獎。

　　氧氣底吹技術(shù)在鉛冶煉行業(yè)得到廣泛推廣應(yīng)用，為了更充分的揮它的優(yōu)勢，中國恩菲技術(shù)專家團隊一步步將氧氣底吹技術(shù)推廣應(yīng)用到銅等金屬冶煉領(lǐng)域，并取得了一系列成功。如今，“氧氣底吹技術(shù)”與中國恩菲緊緊聯(lián)系在一起，已成為“恩菲品牌”的象征。（劉傳艷）

　　轉(zhuǎn)自：中國有色金屬報

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