富氧側(cè)吹熔煉和連續(xù)吹煉工藝的環(huán)保優(yōu)勢(shì)

杜 龍，劉 旸，張小明

（中國(guó)瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西南昌 330038）

0 概述

側(cè)吹熔煉爐借鑒了前蘇聯(lián)瓦紐克夫熔煉法的理念，是在前蘇聯(lián)實(shí)踐的基礎(chǔ)上改進(jìn)和優(yōu)化的一種爐型，廣泛應(yīng)用于銅冶煉、鉛冶煉（含再生鉛）行業(yè)，近年來在危險(xiǎn)廢物處置行業(yè)也有所應(yīng)用。中國(guó)典型的側(cè)吹熔煉法主要有白銀爐、金峰爐、富氧側(cè)吹爐，均屬于熔池熔煉法范疇。目前，富氧側(cè)吹熔煉爐正在朝大型化發(fā)展，在中國(guó)瑞林工程技術(shù)股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“中國(guó)瑞林”）設(shè)計(jì)的浙江江銅富冶和鼎銅業(yè)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“和鼎銅業(yè)”）二期項(xiàng)目中，為適應(yīng)大規(guī)模處理銅精礦的生產(chǎn)要求，對(duì)富氧側(cè)吹熔煉爐進(jìn)行了開發(fā)和改進(jìn)，其中2#側(cè)吹爐對(duì)應(yīng)的陰極銅產(chǎn)能可達(dá)150 kt/a；已建成投產(chǎn)的南國(guó)銅業(yè)側(cè)吹爐設(shè)計(jì)產(chǎn)能可達(dá)300 kt/a，是目前全球單套規(guī)模最大的側(cè)吹爐。

中國(guó)采用富氧側(cè)吹爐的銅冶煉企業(yè)主要有赤峰云銅、和鼎銅業(yè)和煙臺(tái)國(guó)潤(rùn)等公司。其主工藝路線分為富氧側(cè)吹熔煉+連續(xù)吹煉、富氧側(cè)吹熔煉+PS轉(zhuǎn)爐工藝2種。其中，富氧側(cè)吹熔煉+連續(xù)吹煉工藝與其他工藝（如閃速熔煉+閃速吹煉/PS轉(zhuǎn)爐吹煉、頂吹熔煉+PS轉(zhuǎn)爐吹煉、底吹熔煉+底吹吹煉）相比，具有建設(shè)投資少、建設(shè)周期短、能耗低、渣含銅低等優(yōu)點(diǎn)；連續(xù)吹煉工藝解決了粗銅吹煉工序PS轉(zhuǎn)爐SO2煙氣低空排放的污染問題，特別適用于當(dāng)前越來越嚴(yán)格的環(huán)保要求，具有煙氣排放量遠(yuǎn)低于基準(zhǔn)排氣量的突出優(yōu)點(diǎn)。

中國(guó)瑞林在和鼎銅業(yè)二期改造項(xiàng)目對(duì)傳統(tǒng)的富氧側(cè)吹爐的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，形成了熔煉爐以及采用該熔煉爐制備銅锍的方法（CN105907987A）、雙側(cè)吹熔煉爐（CN207197251U）[1-3]等專利。本文擬結(jié)合工程實(shí)例的對(duì)比，介紹富氧側(cè)吹熔煉和連續(xù)吹煉工藝的環(huán)保優(yōu)勢(shì)。

1 單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排氣量的比較分析

《銅冶煉行業(yè)規(guī)范條件》[4]規(guī)定應(yīng)采用生產(chǎn)效率高、工藝先進(jìn)、能耗低、環(huán)保達(dá)標(biāo)、資源綜合利用效果好、安全可靠的閃速熔煉和富氧強(qiáng)化熔池熔煉等先進(jìn)工藝（如旋浮銅熔煉、合成爐熔煉、富氧底吹、富氧側(cè)吹、富氧頂吹、白銀爐熔煉等工藝），不得采用國(guó)家明令禁止或淘汰的設(shè)備、工藝。本文使用了《典型銅冶煉行業(yè)基準(zhǔn)排氣量的比較與分析》[5]的成果和思路，收集了采用富氧側(cè)吹熔煉+連續(xù)吹煉+陽極爐精煉工藝的設(shè)計(jì)資料，以赤峰云銅有色金屬有限公司環(huán)保升級(jí)搬遷改造項(xiàng)目為例計(jì)算了采用該工藝的基準(zhǔn)排氣量。單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排氣量計(jì)算匯總見表1。典型銅冶煉企業(yè)單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排氣量直方圖見圖1。

表1 單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排氣量匯總

圖1 典型銅冶煉企業(yè)單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排氣量直方圖

由表1和圖1可知：1）單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排氣量從大到小排序?yàn)閵W爐熔煉+PS轉(zhuǎn)爐吹煉、白銀爐熔煉+PS轉(zhuǎn)爐吹煉、底吹熔煉+底吹吹煉、合成爐熔煉+PS轉(zhuǎn)爐吹煉、側(cè)吹爐熔煉+PS轉(zhuǎn)爐吹煉、閃速熔煉工藝+閃速吹煉、側(cè)吹爐熔煉+連續(xù)吹煉。2）奧爐熔煉+PS轉(zhuǎn)爐吹煉、白銀爐熔煉+PS轉(zhuǎn)爐吹煉、底吹熔煉+底吹吹煉工藝的單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排氣量超過了《銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 25467-2010）規(guī)定的新建企業(yè)為21 000 m3/t的要求，其余工藝的單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排氣量小于《銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 25467-2010）規(guī)定的新建企業(yè)為21 000 m3/t的要求，其中側(cè)吹爐熔煉+連續(xù)吹煉工藝基準(zhǔn)排氣量?jī)H相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)限值的51%。

2 側(cè)吹熔煉、連續(xù)吹煉的環(huán)保優(yōu)勢(shì)

采用側(cè)吹熔煉+連續(xù)吹煉工藝，由于在熔煉和吹煉工序都采用了固定式爐體，煙道與爐體結(jié)合緊密，如圖2所示。

圖2 側(cè)吹熔煉爐和連續(xù)吹煉爐

與其他工藝相比，側(cè)吹爐、連續(xù)吹煉爐的密閉性能好，漏風(fēng)率低，煙氣量小。渣包和其配套的環(huán)集煙罩如圖3所示。側(cè)吹熔煉爐的漏風(fēng)率在5%左右，而連續(xù)吹煉爐的漏風(fēng)率也低于10%，噸銅吹煉煙氣量約為1 100 m3，僅為轉(zhuǎn)爐噸銅吹煉煙氣量（約4 000 m3）的1/3左右。同時(shí)側(cè)吹爐與連續(xù)吹煉爐通過溜槽連接，在側(cè)吹爐出料和連續(xù)吹煉爐進(jìn)料過程中避免了傳統(tǒng)工藝中冰銅轉(zhuǎn)運(yùn)產(chǎn)生的SO2煙氣排放問題，還能收集溜槽的煙氣。這不僅徹底解決了SO2煙氣低空排放的污染問題，還節(jié)約了諸如廠房環(huán)境集煙設(shè)施和脫硫裝置等煙氣排放達(dá)標(biāo)所需的相關(guān)設(shè)備投資。

圖3 渣包和其配套的環(huán)集煙罩

渣包的環(huán)集煙氣可返回至側(cè)吹爐二次風(fēng)口，作為二次風(fēng)重新補(bǔ)入側(cè)吹爐中，即能減少環(huán)集脫硫的煙氣量，又可使更多的SO2進(jìn)入制酸系統(tǒng)。此優(yōu)點(diǎn)主要是基于側(cè)吹爐需要通過二次風(fēng)口鼓入二次風(fēng)以燃燒煙氣中的單質(zhì)硫，而其他熔煉工藝不需要加入二次風(fēng)，不能實(shí)現(xiàn)環(huán)集煙氣全部返回爐內(nèi)的優(yōu)點(diǎn)。

3 結(jié)論

盡管采用側(cè)吹熔煉+連續(xù)吹煉工藝存在自動(dòng)化程度相對(duì)較低等缺點(diǎn)，但是從環(huán)保角度來說，該工藝是目前主流銅冶煉工藝中基準(zhǔn)排氣量最小的銅冶煉工藝；連續(xù)吹煉工藝解決了PS轉(zhuǎn)爐的含SO2低空污染問題，符合最新版《銅冶煉行業(yè)規(guī)范條件》中的導(dǎo)向，即“鼓勵(lì)有條件的企業(yè)對(duì)現(xiàn)有傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐吹煉工藝進(jìn)行升級(jí)改造，提升無組織煙氣排放管控水平”。因此，從環(huán)保角度，該工藝值得在行業(yè)內(nèi)推廣。