頂吹熔煉技術在云錫的應用與發(fā)展

蘭 旭

(云南錫業(yè)集團(控股)有限責任公司， 云南 個舊 661000)

重金屬

頂吹熔煉技術在云錫的應用與發(fā)展

蘭 旭

(云南錫業(yè)集團(控股)有限責任公司， 云南 個舊 661000)

云錫在引進澳斯麥特頂吹熔煉技術的基礎上，通過消化、吸收,進一步創(chuàng)新和發(fā)展了頂吹熔煉技術，并成功將該技術應用于錫冶煉、銅冶煉、鉛冶煉。

頂吹熔煉技術； 錫冶煉； 鉛冶煉； 銅冶煉； 創(chuàng)新發(fā)展

0 前言

頂吹熔煉技術是20世紀70年代Floyd博士在澳大利亞聯(lián)邦科學工業(yè)研究院(CSIRO)工作期間發(fā)明的,最初命名為高溫浸沒燃燒法(HSC),后更名為Sirosmelt技術。1981年Floyd博士組建Ausmelt公司繼續(xù)發(fā)展和完善該技術,并正式命名為Ausmelt技術,獲專利技術轉(zhuǎn)讓權。

為加快推進云錫有色金屬強化熔煉技術的開發(fā)與應用，推進有色冶煉科技進步，云錫于1999年引進了澳大利亞澳斯麥特公司的頂吹沉沒熔煉技術，用于錫精礦的強化熔煉技術改造，項目于2002年4月建成投產(chǎn)。云錫通過引進、消化、吸收和自主創(chuàng)新相結(jié)合，進一步優(yōu)化錫冶煉各項工藝參數(shù)，創(chuàng)新冶煉機理，改進完善設備設施，增加富氧系統(tǒng)，實現(xiàn)富氧強化供熱還原熔煉，推動世界錫冶煉技術進入強化熔煉行列，形成了具有云錫特色的噴槍頂吹沉沒熔煉技術。在此基礎上，針對鉛冶煉和銅冶煉的技術特點，對頂吹沉沒熔煉技術進一步創(chuàng)新發(fā)展，成功將頂吹沉沒熔煉技術推廣運用于10萬t/a鉛冶煉項目和10萬t/a銅冶煉項目，2010年7月建成了10萬t/a鉛冶煉項目，2012年3月建成了10萬t/a銅冶煉項目，實現(xiàn)了云錫多金屬頂吹沉沒熔煉技術的產(chǎn)業(yè)化應用，并形成了云錫獨有的多種有色金屬噴槍頂吹沉沒熔煉技術體系。

1 頂吹熔煉技術在云錫的創(chuàng)新和發(fā)展

1.1形成了獨有的澳斯麥特爐-煙化爐煉錫工藝技術

(1)在澳斯麥特還原熔煉后加煙化爐揮發(fā)，形成了澳斯麥特爐還原熔煉- 煙化爐揮發(fā)兩段熔煉工藝，取代國外的三段澳斯麥特爐熔煉工藝。澳斯麥特爐與煙化爐有機結(jié)合，有效地利用和發(fā)揮了澳斯麥特和煙化爐工藝各自的長處，棄渣含錫由國外的1.0%～1.5%，降低到云錫的0.1%，達到了理想的效果。

(2)對關鍵設備——噴槍進行創(chuàng)新性改進，并在爐子上部科學地加入二次燃燒風，既實現(xiàn)了燃料及冶煉可燃物在爐內(nèi)的完全燃燒，有效利用了能源，又有效地加快了還原速度，從設備和操作上完善了澳斯麥特技術。

(3)發(fā)明了新的熔煉渣型，大幅度減少了熔劑用量，降低了渣率，從理論和實踐上都促進了澳斯麥特技術的完善。

(4)自主開發(fā)了富氧供熱還原熔煉技術，大幅度提高了生產(chǎn)效率和資源利用率。

(5)采用適應云錫原料的煉前處理工藝，只有云錫特色的煉前處理工藝解決了入爐物料含As、S、Fe高、含Sn低的問題。

(6)利用澳斯麥特爐余熱發(fā)電，節(jié)約了能源，減少了熱污染。

(7)研究開發(fā)了錫火法熔煉煙氣低濃度SO2有機胺液吸收-解析制酸工藝，利用硫資源制取硫酸，減少了環(huán)境污染，尾氣達到國家環(huán)保排放要求。

通過優(yōu)化、完善和創(chuàng)新，云錫的錫直接回收率等各項技術經(jīng)濟指標保持著世界領先水平，物料適應性擴大，經(jīng)濟效益和社會效益明顯。這既是云錫冶煉史上的重大突破和發(fā)展，也是對澳斯麥特強化熔煉技術的貢獻和提高。其申請專利9項，已獲授權6項，發(fā)表專著2本，論文多篇。錫冶煉項目獲得省部級以上獎勵4項。

1.2 形成了云錫“一爐三段”直接煉鉛工藝技術

(1)開發(fā)了“一爐三段”直接煉鉛工藝技術并實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化應用。在一座冶金爐內(nèi)完成了其他工藝需要多座冶金爐完成的硫化鉛精礦氧化熔煉、高鉛渣還原、鋅渣煙化三個冶煉過程，形成了一套收塵系統(tǒng)分階段分別收取高鉛煙塵和高鋅煙塵的關鍵技術。

(2)采用有機胺液吸收- 解析SO2技術，解決了“一爐三段”煉鉛法中三種煙氣SO2波動大，不適用于直接連續(xù)生產(chǎn)硫酸的技術難題，并且尾氣達標排放。

(3)研發(fā)了新型夾套水冷爐殼，對耐火材料進行強制冷卻保護，有效解決了不同溫度的三個冶煉過程對耐火材料爐襯的腐蝕問題，延長了爐壽。

(4)開發(fā)了鉛電解殘極洗滌、陰極輸送、陰極板洗滌和抽棒等具有自主知識產(chǎn)權的配套工藝技術，大幅提高了鉛電解生產(chǎn)效率。

(5)開發(fā)了與本工藝相適應的工業(yè)自動化和信息化系統(tǒng)，對生產(chǎn)工藝過程全面自動控制，實現(xiàn)了集生產(chǎn)在線、視頻監(jiān)控、生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理和自動化網(wǎng)絡辦公為一體的信息化管理。

鉛項目申請專利8項，已獲授權6項，研究成果獲省部級科技獎勵2項。

1.3 形成了云錫“雙頂吹”煉銅技術

以澳斯麥特強化熔煉、永久不銹鋼陰極電解精煉等技術為核心，通過集成創(chuàng)新與自主研發(fā)，形成了具有云錫特色的“雙頂吹”煉銅技術。

(1)采用兩座澳斯麥特頂吹爐，一座用于硫化銅精礦的富氧頂吹熔煉，產(chǎn)出銅锍和爐渣；另一座用于銅锍的富氧頂吹吹煉，使銅锍吹煉過程產(chǎn)生的二氧化硫更集中地產(chǎn)出和被收集用以制取硫酸，解決了傳統(tǒng)工藝銅锍吹煉SO2低空污染問題。

(2)電解采用先進的永久不銹鋼陰極電解技術，同時引進了先進的、自動化程度高的出裝槽設備和技術、陰極銅自動剝片設備和技術等。

(3)采用先進的余熱發(fā)電技術、廢水處理技術、尾氣制酸技術等，節(jié)能、環(huán)保和資源綜合利用效果顯著。

(4)自動化控制和監(jiān)控非常完善，建成了工藝技術控制和操作、現(xiàn)場監(jiān)控、保安監(jiān)控、消防監(jiān)控、生產(chǎn)調(diào)度和工業(yè)信息化管理等多功能為一體的自動化信息管理平臺，實現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)信息化和自動化。

2 頂吹熔煉技術在云錫的推廣應用

2.1 錫冶煉系統(tǒng)

建成了云錫頂吹沉沒熔煉爐錫精礦富氧熔煉系統(tǒng)，形成了年產(chǎn)7萬t錫的生產(chǎn)能力，繼續(xù)引領和代表當今世界錫冶煉技術的最高技術和裝備水平。

在引進技術的基礎上，不斷地自主創(chuàng)新、消化吸收再創(chuàng)新，成功地開發(fā)了錫精礦富氧還原熔煉技術等一批具有自主知識產(chǎn)權的創(chuàng)新技術，錫冶煉產(chǎn)能從設計的2.5萬t/a提高到目前的7萬t/a，云錫成為了世界最大的錫冶煉生產(chǎn)基地，擁有世界一流的錫精礦頂吹沉沒富氧強化還原熔煉、低錫物料及爐渣富氧煙化，以及以結(jié)晶機和真空爐為主的火法精煉相結(jié)合的高效先進錫冶煉工藝技術。錫金屬綜合回收率、資源綜合利用率、環(huán)保達標排放率、能源消耗率等各項技術經(jīng)濟指標均處于世界領先水平。自2005年以來，云錫錫產(chǎn)品產(chǎn)量已經(jīng)連續(xù)多年排名世界第一，形成了“世界錫業(yè)看中國、中國錫業(yè)看云錫”的格局。

2.2 鉛冶煉系統(tǒng)

(1)建成了以頂吹爐“一爐三段一步煉鉛”工藝技術為核心的年產(chǎn)電鉛10萬t和白銀160 t及綜合回收其他產(chǎn)品的鉛冶煉系統(tǒng)。由于冶煉流程短，有效利用了高溫熔體熱能，粗鉛冶煉綜合能耗低于260 kgce/t粗鉛，優(yōu)于330 kgce/t粗鉛的國際先進水平，遠優(yōu)于國家新建項目準入條件460 kgce/t粗鉛的能耗水平。

(2)國內(nèi)第一家在鉛冶煉系統(tǒng)大規(guī)模使用有機胺液吸收- 解析工藝技術吸收冶煉工藝煙氣中的非穩(wěn)態(tài)SO2制取硫酸，解決了三段熔煉的煙氣SO2平衡問題，實現(xiàn)了非穩(wěn)態(tài)SO2穩(wěn)定制取硫酸。硫利用率大于98.5%，排放尾氣SO2濃度200mg/m3左右，遠優(yōu)于國家排放標準。

(3)開發(fā)了節(jié)能、高效的爐前粗鉛精煉工藝技術，液態(tài)粗鉛爐前直接脫雜一次澆鑄陽極，節(jié)省了能源，減少了粗鉛的重復鑄錠熔化，簡化了流程，降低了作業(yè)費用，提高了生產(chǎn)效率。

(4)充分利用冶金爐余熱，配套建設了9 186 kW的余熱發(fā)電系統(tǒng)，既實現(xiàn)了余熱的充分利用，又減少了廢熱對環(huán)境的污染。

(5)使用先進水處理技術對生活廢水和生產(chǎn)廢水進行深度處理，處理后的水達到使用標準，全部回用。

云錫10萬t/a鉛冶煉系統(tǒng)技改擴建工程項目實施過程中，通過引進與自主創(chuàng)新相結(jié)合，建成了一座環(huán)保達標、清潔生產(chǎn)、符合國家節(jié)能減排和資源綜合利用要求的世界一流的硫化鉛精礦無污染強化熔煉工廠，整體技術處于世界先進水平，取得了明顯的節(jié)能效果、環(huán)保效果和資源綜合利用效果。

圍繞項目實施，申報專利多項，目前已經(jīng)獲得發(fā)明專利授權1項，實用新型專利授權5項?！耙粻t三段”直接煉鉛工藝技術獲中國有色金屬工業(yè)科學技術獎 一等獎。

2.3 銅冶煉系統(tǒng)

建成了以頂吹爐熔煉- 頂吹爐連續(xù)吹煉工藝技術為主線的年產(chǎn)10萬t銅的冶煉系統(tǒng)。

頂吹熔煉技術創(chuàng)新工程在云錫10萬t/a銅冶煉工程項目中實施，2012年3月建成了年產(chǎn)陰極銅10萬t、副產(chǎn)硫酸44萬t、金786 kg、銀52 t，年銷售收入約70～80億元的銅冶煉項目。2012年4月試車，目前還在試生產(chǎn)中。項目采用兩座澳斯麥特爐，一座用于硫化銅精礦的富氧頂吹熔煉，產(chǎn)出銅锍和爐渣；另一座用于銅锍的富氧頂吹吹煉，使銅锍吹煉過程中二氧化硫集中產(chǎn)出和收集，用以制取硫酸，解決了傳統(tǒng)工藝銅锍吹煉SO2低空污染問題，以達到更理想的環(huán)保效果目的。電解采用先進的永久不銹鋼陰極電鍵技術，取消了傳統(tǒng)的始極片制作過程，引進了先進的出裝槽設備和技術、陰極銅自動剝片設備和技術等自動化程度很高的先進技術。

項目采用了先進的余熱發(fā)電技術、廢水處理技術、尾氣制酸技術等，達到了理想的節(jié)能效果、環(huán)保效果和資源綜合利用效果。

3 結(jié)語

(1)云錫通過頂吹熔煉關鍵技術創(chuàng)新、系統(tǒng)集成創(chuàng)新、引進消化吸收再創(chuàng)新，逐步建立和完善了具有云錫特色的技術創(chuàng)新體系，形成了較強的持續(xù)創(chuàng)新能力和發(fā)展能力，解決了有色金屬冶煉產(chǎn)業(yè)發(fā)展的共性技術、關鍵技術和配套技術，掌握了核心技術和自主知識產(chǎn)權。形成的產(chǎn)業(yè)關鍵技術及產(chǎn)品具有較強的國際競爭力，技術經(jīng)濟指標達到國內(nèi)先進水平。

(2)云錫頂吹熔煉技術創(chuàng)新系統(tǒng)工程的實施，突破了有色金屬冶金產(chǎn)業(yè)發(fā)展的富氧噴槍頂吹沉沒熔煉共性技術和關鍵技術，針對錫、鉛、銅冶煉的不同特點，開發(fā)了相應的配套技術，輻射和帶動了有色金屬冶金產(chǎn)業(yè)整體技術水平和國際競爭力的提升，使云錫在以錫為主發(fā)展有色金屬產(chǎn)業(yè)板塊，錫銅鉛協(xié)調(diào)發(fā)展方面取得了重大突破，調(diào)整了云錫的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

(3)云錫頂吹熔煉技術創(chuàng)新系統(tǒng)工程10年來先后在云錫公司錫、鉛、銅冶煉上成功實施和應用，建成了三個現(xiàn)代化的、工藝技術處于國際領先水平的頂吹熔煉工廠，帶動了整體技術水平的提高和企業(yè)核心競爭力的顯著增強，并在有色冶金行業(yè)的節(jié)能減排、環(huán)境友好和資源綜合利用等方面起到了積極的示范作用，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

總之，頂吹熔煉技術在云錫的應用和創(chuàng)新發(fā)展，對世界錫、鉛、銅冶金行業(yè)的技術進步起到了積極的推動作用，是對世界有色金屬冶金技術的重大貢獻，具有顯著地示范性和推廣應用價值。

Applicationanddevelopmentoftop-blownsmeltingprocessinYunnanTinGroup

LAN Xu

On the basis of the introduction of Ausmelt top-blown smelting process into Yunnan Tin Group, the top-blown smelting process was further innovated and developed by means of digestion and absorption, and then the process has been successfully applied in tin, copper and lead smelting.

top-blown smelting process; tin smelting; lead smelting; copper smelting; innovation and development

蘭 旭(1957—)，男，云南個舊人，正高級工程師，主要從事有色金屬冶金技術及管理工作。

TF814； TF811； TF812

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