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November

2010

大力发展底吹炼铜技术——中国恩菲的低碳环保之路

发布时间:2010/11/10 16:20:402021次

据中国有色金属商务网报道:

  

  近期,中国恩菲工程技术有限公司多个底吹炼铜项目全面展开,它们是:包头华鼎富氧熔池熔炼技术改造工程、东营二期年处理100万t多金属矿工程、垣曲冶炼厂处理50万t/a多金属矿综合捕集回收改造工程等,这些项目无一例外地选择了中国恩菲拥有自主知识产权的底吹炼铜技术。

  客户的选择源自对中国恩菲的信任,恩菲人的信誉源于不断开拓创新和持之以恒为用户着想的理念所收获的成果回报。其中,底吹炼铜,有色金属冶炼领域的一朵奇葩,打破了国内同行业长期依赖引进国外技术的局面,是世界炼铜史上革命性的创新,使有色金属行业走上一条低碳经济的循环可持续发展之路。

  

  高瞻远瞩 未雨绸缪

  我国生产和应用铜的历史非常悠久,可以追溯到几千年前,但进入近现代后,我国炼铜工业开始处于落后地位,1949年以前,全国只有沈阳冶炼厂和几个小的再生冶炼厂。新中国成立后,我国的工业水平迅速提高,从20世纪50年代后期开始建立新型炼铜厂。50年代到80年代,我国炼铜工艺主要以鼓风炉、反射炉、电炉等方法为主。80年代开始,国外先进铜冶炼工艺先后进入中国,如闪速熔炼、诺兰达熔炼、澳斯麦特熔炼、艾萨熔炼等。

  多项国外冶炼技术的引入,大大提高了中国有色金属生产企业的产能,在一定程度上满足了我国发展国民经济对有色金属的需求,但引进这些技术往往需要支付数百万美元的技术许可和更高的关键设备引进费用。且我国部分有色矿产资源具有贫矿多、共伴生矿床多、卡林型难处理金矿多等特点,引进技术不能全面适应我国资源特性,如有价元素的综合回收、剧毒氰化物排放等问题难以有效解决。

  中国恩菲的业内专家在消化吸收引进技术的同时,从未停止开发我国自主知识产权的冶炼工艺及装备的步伐。

  1990~1993年,中国恩菲(原北京有色冶金设计研究总院)、水口山有色集团(原水口山矿务局)、有关研究机构和高等院校等,在氧气底吹炼铅试验装置上,合作开展了3000t/a粗铜的半工业化试验,先后处理了多种复杂精矿。试验结果表明,氧气底吹熔炼技术处理铜精矿具有独到的优势,主要表现在生产效率高、对原料适应性强、能耗低、卫生和环保条件好、有害元素砷的挥发率高,有价元素,尤其是锍对贵金属的捕集率非常高,据此利用康湾矿分选的含金黄铁矿和铜精矿混合,进行了造锍捕金实验,同样取得了理想的结果。为经济有效处理多金属伴生铜和卡林型难处理金矿提供了关键技术。

  试验取得的预期效果通过了国家计委、科委组织的技术鉴定,技术鉴定意见指出:半工业化试验验证了该技术应用于铜冶炼的可行性,为开展工业化试验乃至工业化应用提供了重要设计参数和进一步研究基础,建议尽快开展工业化实验。

  在试验取得可喜成果的基础上,恩菲工作者再接再厉,于1994~1995年联合中科院化工冶金研究所、中条山有色金属公司开展了氧气底吹炼铜模型实验研究,就氧气底吹熔炼炉由日处理量50t的工业实验炉放大到日处理量671t后的流体力学、喷枪布置、氧气流量及压力等操作参数进行冷态模型研究,为炉体大型设计提供了科学依据。

  有胆有识 敢为人先

  2001年,中国恩菲与越南生权铜联合企业签订了规模为1万t/a的设计合同,考虑到鼓风炉法属能耗和污染较高、濒于淘汰的落后技术,而1万t/a的规模不宜采用闪速熔炼、艾萨熔炼等引进技术,恩菲专家经认真研讨,决定勇于做第一个吃螃蟹者:在此工程率先采用氧气底吹铜熔炼技术。

  从3000t/a到越南的1万t/a,面临的技术风险较大,中国恩菲充分吸取半工业化试验所取得的经验和参数,进行了多项研究开发工作,着重对炉型及规格、氧枪规格及数量、烟罩型式、炉渣后处理工艺等方面进行研讨,解决了诸多技术问题。该工程顺利投产标志着氧气底吹铜熔炼工艺,这颗闪亮的钻石,正式走上了有色冶炼历史的舞台。

  从2000年开始,氧气底吹铅冶炼工艺获得大规模的推广应用。与此相对照的是,氧气底吹铜熔炼工艺的应用却进展缓慢,主要原因在于从半工业化试验3000t/a的规模直接扩大到工业化应用规模,技术跨度较大,很长时间内,没有国内企业愿意承担这样高风险项目。

  同时,随着“十五”以来国民经济的飞速发展,我国有色金属消费量激增,对国外原料的依赖程度越来越大,其中,铜产品是有色金属中贸易逆差最大的一种。矿产资源供需矛盾的日益突出、经济发展的需要、节能减排和环保要求的不断提高,使得国内炼铜技术发展及应用亟待取得新的突破。

  2005年,中国恩菲的业内专家与东营方圆有色金属有限公司的技术人员进行了深入沟通,对氧气底吹铜熔炼工艺的节能环保、经济效益、运行管理等方面的优势进行详细论证。充分了解了此工艺的各种优点,方圆公司董事长崔志祥以远见卓识的眼光决定采用氧气底吹熔炼技术进行年处理38万t多金属复杂矿工业生产线建设。中国恩菲资深专家蒋继穆设计大师也展示了舍我其谁的魄力和“为业主负责”的超强责任心,向方圆公司保证,“项目不成功,就改造成诺兰达工艺,改造费用由恩菲承担”!

  从越南1万t/a的规模到方圆公司5~10万t/a的规模,面临的技术风险仍然很大。结合越南工程设计过程中获取的经验和数据,恩菲公司开展了一系列研究工作。

  2008年12月,项目顺利投产,该项目采用底吹炉熔炼+PS转炉吹炼主工艺。这个国内首个底吹炼铜项目的成功堪称世界铜冶炼史上里程碑式的事件。经近两年时间的稳定生产,各技术指标不断优化:铜回收率达98.5%,金银等贵金属回收率也超过98%;配煤率从2%逐步降至1%、0.5%,直至完全不配煤;生产每吨阳极铜标煤消耗量降至220Kg以下。

  2009年10月,中国有色金属工业协会组织有关专家,代表科技部对氧气底吹铜熔炼技术应用取得的成果进行了中期评审。评审意见指出:实践证明该工艺具有原料适应性广泛、工艺流程短、投资省、基本实现无碳冶炼、环境友好、氧枪及炉衬消耗少等优点,具有重大推广应用价值。

  国务院【2009】9号文件《关于发挥科技支撑作用,促进经济平稳较快发展的意见》将该技术列入“十一五”国家科技支撑计划重点督导实施。国家《有色金属产业调整和振兴规划》将该技术作为“促进有色金属产业升级和振兴的重点关键技术”进行重点推广,为我国落后产能的升级改造的首选工艺。

  锲而不舍 再盼辉煌

  继越南生权与东营方圆工程相继投产后,采用氧气底吹铜熔炼技术的山东恒邦复杂金精矿回收技术改造工程于2010年4月投产。较原有“沸腾焙烧+氰化”处理工艺,新技术的应用使得各金属的总回收率大幅提高:铜由83%提高至96%,金由92%提高至96%,银由50%提升至95%,获得优越经济效益的同时彻底杜绝了有毒氰化物排放等难题,该技术应用呈现出了良好的发展势头。

  成就面前,恩菲工作者没有止步不前。

  在应用底吹炉成功实现完全自热熔炼后,他们把工作重点放在了开发先进、难度更大的连续吹炼技术上,以解决PS转炉吹炼所存在的SO2烟气低空污染严重、浓度波动较大、环保条件较差、制酸系统控制困难世界性难题。

  多台底吹熔炼炉稳定运行所积累的技术资料和优良的经济技术指标,为开发底吹吹炼技术,并形成氧气底吹连续炼铜技术创造了条件。

  从提出设想,到方案研讨,再到实际工程设计,恩菲工作者进行了大量攻关。针对潜在客户的不同矿源条件、不同操作水平等特点,开发出热铜锍连续吹炼技术和冷铜锍连续吹炼以及部分热铜锍与部分冷铜锍混合三种连续吹炼技术路线。

  采用热铜锍连续吹炼的“氧气底吹清洁生产工艺关键技术及装备研究”课题已获取“863”计划支持。这一中国自主知识产权的技术通过熔体完全自流方式,实现从底吹熔炼到底吹吹炼的真正连续炼铜过程,打破了连续炼铜领域三菱法“一家独大”的局面。目前,恩菲工作者正应用此技术进行东营二期100万t多金属矿项目的设计和建设。

  以20万t/a的规模计算,底吹连续吹炼工艺较PS转炉吹炼工艺,S捕集率由96%提高到99%以上,烟气SO2浓度由7%~8%提高到15%以上,经济效益与环保效益更加卓越。

  当前,第一代底吹炼铜工艺——底吹熔炼+PS转炉吹炼技术的应用方兴未艾,第二代底吹炼铜工艺——底吹熔炼+底吹吹炼技术有待破茧而出。中国恩菲工作者用行动响应国家号召,走低碳环保科学发展之路,用作品感动世人,他们在有色冶炼这块阵地上,继续前行,继续铸就新的辉煌。

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