加快淘汰銅冶煉轉(zhuǎn)爐吹煉工藝驅(qū)動銅產(chǎn)業(yè)綠色升級

霍松玲｜文

近年來，我國銅冶煉行業(yè)快速發(fā)展，產(chǎn)能、產(chǎn)量均居世界第一位，骨干企業(yè)銅熔煉技術(shù)達到國際先進水平，但困擾國內(nèi)外銅冶煉行業(yè)一百多年的轉(zhuǎn)爐低空污染問題一直沒有得到解決，成為銅冶煉行業(yè)綠色發(fā)展的瓶頸?！笆濉逼陂g，為盡快實現(xiàn)我國有色金屬工業(yè)強國的目標，須加快推廣國內(nèi)自主創(chuàng)新開發(fā)的底吹及頂吹吹煉工藝，淘汰轉(zhuǎn)爐和落后廢雜銅工藝，減少污染，降低能耗，加快銅產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。

新的時代對我國銅冶煉提出了更高的綠色發(fā)展要求

黨的十九大提出中國特色社會主義進入了新時代，我國社會主要矛盾已經(jīng)轉(zhuǎn)化為人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發(fā)展之間的矛盾，其中最為突出的矛盾之一就是綠色生態(tài)發(fā)展水平與廣大人民群眾的要求差距巨大。十九大提出要堅持人與自然和諧共生，必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，要實行最嚴格的生態(tài)環(huán)境保護制度，堅定走生產(chǎn)發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好的文明發(fā)展道路，為人民創(chuàng)造良好生產(chǎn)生活環(huán)境。

我國是全球最大的銅冶煉生產(chǎn)國，截至2017年底，我國粗銅產(chǎn)能達到655萬噸，占全球的30%，是全球最大的粗銅生產(chǎn)國。近年來，隨著國內(nèi)銅冶煉技術(shù)的進步，閃速熔煉、富氧頂吹、富氧底吹、富氧側(cè)吹等先進熔煉技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用，落后的鼓風爐等技術(shù)已經(jīng)全部淘汰，國內(nèi)新建粗銅項目基本采用富氧強化熔煉-閃速吹煉（或連續(xù)底吹、連續(xù)側(cè)吹），但不可否認仍有部分企業(yè)采用傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐吹煉技術(shù)，此外，過去投產(chǎn)的企業(yè)也依然采用落后的轉(zhuǎn)爐吹煉技術(shù)。為適應(yīng)新時代我國對生態(tài)環(huán)保的高要求，真正實現(xiàn)綠色銅冶煉目標，國家應(yīng)加快修訂銅行業(yè)規(guī)范標準，加快淘汰落后轉(zhuǎn)爐吹煉工藝。

轉(zhuǎn)爐吹煉的缺點及連續(xù)吹煉技術(shù)的進展

1.轉(zhuǎn)爐吹煉工藝及其特點

銅冶煉過程中的吹煉工序，是指除去冰銅（銅锍）中的硫鐵等雜質(zhì)，形成富含銅及貴金屬的粗銅產(chǎn)品的過程，是火法冶煉三大爐（熔煉爐、吹煉爐和精煉爐）中的第二道工序。目前，全球火法銅冶煉的吹煉工藝主要包括：P-S轉(zhuǎn)爐吹煉、閃速爐吹煉、三菱爐吹煉、奧斯邁特爐吹煉、底吹爐吹煉和側(cè)吹爐吹煉。

P-S轉(zhuǎn)爐是1905年由Peirce和Smith開發(fā)的，在銅冶煉行業(yè)的應(yīng)用歷史已超過百年，已成為世界上普遍采用的成熟工藝。P-S轉(zhuǎn)爐工藝分造渣和造銅兩個周期、間斷作業(yè)，該工藝具備成熟可靠、設(shè)備和操作簡單、投資和生產(chǎn)成本低、能夠利用剩余熱量處理工廠中的含銅中間物料（粗銅殼、殘陽極、煙塵、冷冰銅等）和外購的冷雜銅、工藝適用范圍廣等優(yōu)點。其缺點是爐體密閉差，漏風大，進爐的原料液態(tài)冰銅需用冶金包轉(zhuǎn)運，且工作過程中需轉(zhuǎn)動爐體7～8次，導致大量SO2煙氣逸散，存在爐體密封性差、送風時率低、單耗高、二氧化硫濃度低、煙氣量大、煙氣波動大、煙氣不連續(xù)、不利于后續(xù)制酸等問題，低空污染較為嚴重。

2.連續(xù)吹煉技術(shù)的進展

為解決傳統(tǒng)P-S轉(zhuǎn)爐吹煉工藝存在的上述諸多問題，煉銅人一直在尋求和探索更好的吹煉工藝。二十世紀后期先后開發(fā)出三菱法和閃速吹煉法等連續(xù)吹煉工藝。三菱連續(xù)吹煉工藝通過溜槽與上一工序的貧化電爐相連接，冰銅通過溜槽進入吹煉爐，經(jīng)連續(xù)造渣和造銅產(chǎn)出粗銅再通過溜槽進入陽極爐。閃速吹煉與閃速熔煉基本原理相同，因與閃速熔煉搭配使用，形成“雙閃”工藝，該工藝通過冰銅水淬后研磨干燥形成冰銅粉，再經(jīng)連續(xù)閃速吹煉產(chǎn)出粗銅產(chǎn)品。這兩種工藝均是真正意義上的連續(xù)吹煉，解決了SO2煙氣無組織排放問題，卻存在著投資高、能耗大、直收率低等問題，且都是國外開發(fā)的先進工藝。

表1 截至2017年底國內(nèi)銅冶煉連續(xù)吹煉工藝應(yīng)用情況

近年來，國內(nèi)赤峰云銅有色金屬有限公司不斷鉆研和探索，通過技術(shù)創(chuàng)新，聯(lián)合赤峰金峰冶金技術(shù)發(fā)展有限公司研發(fā)了“雙爐側(cè)頂吹粗銅連續(xù)吹煉工藝技術(shù)”，同時，中國恩菲與河南豫光金鉛集團開發(fā)了“粗銅連續(xù)底吹吹煉工藝”。這些工藝技術(shù)與雙閃法和三菱法一樣都是采用固定的冶金爐代替轉(zhuǎn)爐，熔體采用溜槽轉(zhuǎn)運，溜槽上有密閉煙罩，爐口密閉性好，操作過程中無組織排放煙氣，自動化控制水平高；而且還具有投資小、能耗低、煙塵率低、吹煉渣含銅低、直收率、高粗銅含硫低等優(yōu)點。這些技術(shù)在國內(nèi)赤峰云銅、豫光金鉛、包頭華鼎等企業(yè)都已實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，技術(shù)和裝備運行平穩(wěn)，為我國銅冶煉技術(shù)進步提供了重要技術(shù)支撐。

3.連續(xù)吹煉技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用情況

截至2017年底，我國在產(chǎn)產(chǎn)能中，使用連續(xù)吹煉工藝的產(chǎn)能合計達到222萬噸，約占全國總產(chǎn)能的三分之一，其余三分之二仍舊是P-S轉(zhuǎn)爐。從統(tǒng)計來看，國內(nèi)連續(xù)吹煉工藝呈現(xiàn)多樣性，除了三菱法以外，其他工藝都有使用。其中，閃速吹煉工藝4家，合計產(chǎn)能155萬噸，占國內(nèi)連續(xù)吹煉工藝總產(chǎn)能的比例達到69.8%；奧斯邁特吹煉工藝兩家，合計產(chǎn)能15萬噸，占比為6.7%；國產(chǎn)底吹、側(cè)吹等工藝4家，合計產(chǎn)能52萬噸，占比為23.4%。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，閃速吹煉占據(jù)優(yōu)勢地位，主要因單體產(chǎn)能大、效率高。國產(chǎn)連續(xù)吹煉工藝盡管與閃速吹煉使用企業(yè)數(shù)量一樣，但總產(chǎn)能規(guī)模大大低于閃速吹煉，主要因單體產(chǎn)能規(guī)模偏小，不過，從工業(yè)應(yīng)用看，其單體產(chǎn)能規(guī)模已獲得大幅提升，從之前的10萬噸提高至20萬噸，工藝的適用范圍得到提升。

目前國內(nèi)在建和擬建的230萬噸銅冶煉新增產(chǎn)能中，采用連續(xù)吹煉的產(chǎn)能為108萬噸，約占總新增產(chǎn)能的47%，其中國外閃速吹煉工藝40萬噸，國產(chǎn)吹煉工藝68萬噸，國產(chǎn)工藝的占比大幅提升。涉及的企業(yè)或項目主要包括中鋁東南銅業(yè)、西部礦業(yè)青海銅業(yè)、中條山侯馬冶煉廠、赤峰云銅、黑龍江紫金銅業(yè)等項目，其中，只有中鋁東南銅業(yè)采用閃速吹煉工藝。

現(xiàn)有銅冶煉行業(yè)規(guī)范條件亟須修訂

2014年4月14日，工業(yè)和信息化部公告了修訂后的《銅冶煉行業(yè)規(guī)范條件》（2014年第29號），在該規(guī)范條件中，明確提出了“新建和改造利用銅精礦的銅冶煉項目，須采用生產(chǎn)效率高、工藝先進、能耗低、環(huán)保達標、資源綜合利用好的先進工藝，如閃速熔煉、富氧底吹、富氧側(cè)吹、富氧頂吹、白銀爐熔煉、合成爐熔煉、旋浮銅冶煉等富氧熔煉工藝，以及其他先進銅冶煉工藝技術(shù)”。但由于修訂時，國內(nèi)自主開發(fā)的連續(xù)底吹吹煉、連續(xù)頂吹吹煉工藝技術(shù)剛剛投入運行，在該規(guī)范條件中，沒有提及禁止采用P-S轉(zhuǎn)爐吹煉技術(shù)。隨著技術(shù)的進步，國家有關(guān)部門應(yīng)該加緊修訂《銅冶煉行業(yè)規(guī)范條件》，提高行業(yè)準入標準，禁止新建銅冶煉項目采用P-S轉(zhuǎn)爐吹煉工藝，明確淘汰現(xiàn)有P-S轉(zhuǎn)爐吹煉時間進度，引導行業(yè)加快技術(shù)進步。

建議

為盡快淘汰落后的轉(zhuǎn)爐吹煉工藝，國家有關(guān)部門應(yīng)適時修訂淘汰落后技術(shù)及裝備目錄，將轉(zhuǎn)爐吹煉列入《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整目錄》中的淘汰類，引導企業(yè)進行技術(shù)改造；加快修訂完善《銅冶煉行業(yè)規(guī)范條件》，推廣相關(guān)先進工藝技術(shù)，引導銅冶煉綠色可持續(xù)發(fā)展。