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　　●背景
　　日前，由中國恩菲工程技術(shù)有限公司（以下簡稱“中國恩菲”）牽頭，聯(lián)合河南豫光金鉛股份有限公司（以下簡稱“豫光金鉛”）和山東方圓有色金屬集團（以下簡稱“東營方圓”）組成的銅锍底吹連續(xù)吹煉聯(lián)合開發(fā)團隊在豫光金鉛熔煉一分廠進行了銅锍底吹連續(xù)吹煉半工業(yè)試驗，并取得圓滿成功。
　　此次銅锍底吹連續(xù)吹煉半工業(yè)試驗在Φ2.6米×4.6米底吹爐中進行，試驗過程中對銅锍底吹連續(xù)吹煉工藝可行性、氧槍吹在粗銅層對耐火材料的侵蝕程度、氧槍保護氣體、連續(xù)吹煉渣型等重要內(nèi)容進行了考察，試驗結(jié)果表明銅锍底吹連續(xù)吹煉工藝完全可行，氧槍吹在粗銅層能夠形成蘑菇頭對氧槍起到了很好的保護作用，熔池底部粗銅層內(nèi)的氧化反應(yīng)并未對爐底耐火材料產(chǎn)生明顯的侵蝕，采用保護氣體可實現(xiàn)對氧槍的有效保護。試驗過程考察了三相熔池（粗銅相、白锍相和渣相）和兩相熔池（粗銅相和渣相）對粗銅品質(zhì)以及吹煉渣含銅的影響。試驗過程中采用三相熔池時，粗銅含銅>98%，含硫0.7%~1.0%，渣含銅8%~12%，優(yōu)于同為三相熔池的諾蘭達銅锍吹煉對應(yīng)指標(biāo)；試驗過程中采用兩相熔池時，粗銅含銅大于98.5%（最高達到99.4%），含硫0.02%~0.2%，渣含銅18%~23%，，優(yōu)于同為兩相熔池的三菱法銅锍吹煉對應(yīng)指標(biāo)，兩組數(shù)據(jù)指標(biāo)表明銅锍底吹連續(xù)吹煉技術(shù)具有其獨特的優(yōu)勢。通過對爐內(nèi)耐火材料以及氧槍燒損情況的初步分析，底吹吹煉爐壽命可望達到一年以上，氧槍壽命可望達到一個月以上。
　　銅锍底吹連續(xù)吹煉半工業(yè)試驗的成功標(biāo)志著具有自主知識產(chǎn)權(quán)的連續(xù)煉銅工藝已經(jīng)進入世界先進煉銅行列。隨著半工業(yè)試驗的成功，該技術(shù)的工業(yè)化試驗開始啟動，采用底吹連續(xù)煉銅技術(shù)的工業(yè)化示范項目的設(shè)計也已經(jīng)展開。在未來的兩年內(nèi)，世界上第一條底吹連續(xù)煉銅生產(chǎn)線將建成投產(chǎn)，通過實際生產(chǎn)運行的驗證、改進與提升，底吹連續(xù)煉銅這一全新的節(jié)能清潔冶煉技術(shù)將對世界銅冶煉技術(shù)的發(fā)展發(fā)揮重要的引領(lǐng)作用。試驗成功后，本報記者就試驗的相關(guān)情況對全國設(shè)計大師、中國鉛鋅行業(yè)冶煉大師、中國恩菲高級顧問專家、教授級高工蔣繼穆進行了專訪。

　　底吹煉銅能耗最低
　　記者：首先祝賀試驗圓滿成功，請您介紹一下此次試驗的必要性和技術(shù)前瞻性。
　　蔣繼穆：謝謝。從目前世界煉銅技術(shù)看，精礦熔煉工藝成熟可靠，環(huán)保效果好的工藝眾多，而銅锍吹煉90%以上的產(chǎn)能仍沿用已有百年歷史的P-S轉(zhuǎn)爐吹煉技術(shù)。轉(zhuǎn)爐吹煉存在液態(tài)銅锍倒運二氧化硫低空污染難以治理、間斷作業(yè)、爐襯壽命短、送風(fēng)時率低、耐火材料單耗高、煙氣二氧化硫波動大、時斷時續(xù)不利于制酸等嚴(yán)重缺點。上世紀(jì)五十年代起，我國和西方發(fā)達國家均開展了銅锍連續(xù)吹煉研究，以便克服轉(zhuǎn)爐吹煉的缺點。但是，到目前為止，成功用于工業(yè)生產(chǎn)的僅有三菱法和雙閃工藝實現(xiàn)了銅锍連吹，克服了轉(zhuǎn)爐吹煉的上述問題。
　　三菱法采用電爐貧化爐渣、棄渣含銅達0.6%~0.8%，不適合銅資源緊缺的中國國情。雙閃工藝中，銅锍需要水碎、干燥、細磨再吹煉。該工藝流程長，液態(tài)銅锍的物理熱被浪費，殘極等中間物料不能搭配處理，需另建熔化爐，另耗能源，從節(jié)能角度看不盡合理，但是冷锍吹煉有利于物料計量和過程控制，大幅降低了銅锍連吹的技術(shù)難度。因此，研發(fā)符合國情，能克服傳統(tǒng)P-S轉(zhuǎn)爐吹煉的弱點，在經(jīng)濟上更具優(yōu)勢的新的銅锍連吹工藝，是擺在我國有色冶金工作者面前的一個重大課題，也是一個技術(shù)難度很高的課題。
　　記者：和其他煉銅技術(shù)相比，銅锍底吹連續(xù)吹煉技術(shù)有哪些突出優(yōu)勢？
　　蔣繼穆：底吹熔煉銅锍較世界各類銅熔煉技術(shù)具有更大優(yōu)勢，其反應(yīng)機理不同于其他熔煉技術(shù)，精礦不是與氧直接反應(yīng)，而是通過銅锍傳遞再參與反應(yīng)，因此氧勢低、渣含四氧化三鐵低，故可以采用高鐵硅比渣型，可大幅度降低熔劑量，加上高富氧，從而能實現(xiàn)精礦不經(jīng)干燥、不加任何燃料的全自熱熔煉，粗銅能耗降到世界最低。因此，中國恩菲申請了底吹連續(xù)煉銅專利，并于2010年獲國家專利許可證。底吹連續(xù)吹煉銅锍技術(shù)，從反應(yīng)機理看，應(yīng)具有和底吹熔煉銅锍一樣的優(yōu)點，如熱損失少、能耗低，反應(yīng)強度大、設(shè)備尺寸小、投資省，連續(xù)作業(yè)、易于實現(xiàn)過程全自控、勞動生產(chǎn)率高，連續(xù)加料、二氧化硫煙氣穩(wěn)定、有利制酸，設(shè)備基本封閉、負壓操作、作業(yè)環(huán)境優(yōu)異等。與三菱連續(xù)煉銅相比，取消了貧化電爐，采用渣選礦工藝，棄渣含銅量由0.6%~0.8%降至0.3%~0.4%，且渣率低于三菱法（采用比三菱法更高的鐵硅比渣型），因此，銅的回收率較三菱法高約1個百分點。
　　而和雙閃連續(xù)吹煉工藝相比，如吹煉冷的水碎銅锍，底吹連續(xù)吹煉可取消閃速吹煉工序中冷銅锍干燥、磨礦工序，流程較短，投資較少。如底吹直接吹煉液態(tài)熱銅锍，可進一步取消銅锍水水碎工序，流程更短，投資更省。尤為重要的是，直接吹煉液態(tài)熱銅锍可充分利用銅锍的物理潛熱在吹煉過程中附帶處理電解殘極和包子殼等冷雜料，甚至還能利用吹煉的富余熱能附帶處理部分再生廢雜銅。不需要如雙閃工藝那樣另建熔煉設(shè)備來處理這些物料，故從熱利用與投資角度看，優(yōu)于雙閃連續(xù)煉銅工藝。

　　研發(fā)和試驗過程攻艱克難
　　記者：在研發(fā)和試驗過程中一定遇到了很多問題。為了解決這些問題，您和您的研發(fā)團隊付出了哪些努力？
　　蔣繼穆：雖說底吹連續(xù)煉銅工藝具有前所未有的優(yōu)越性，但是產(chǎn)業(yè)化前必須通過半工業(yè)及工業(yè)化試驗，以解決工藝和工程上沒有把握的問題。如工藝上是采用三相作業(yè)還是四相作業(yè)（四相即氣相、渣相、銅锍相、粗銅相，三相中沒有銅锍相，三相作業(yè)難度大，需要高精度的物料平衡技術(shù)。），三相作業(yè)與四相作業(yè)產(chǎn)品粗銅的質(zhì)量如何，采用鐵硅渣與鐵鈣渣吹煉對渣含銅、爐襯壽命、形成泡沫渣噴爐等安全因素有何不同影響等等。從工程角度，主要考察底吹氧槍置于粗銅液中的使用壽命，是否與熔煉一樣，能形成鐵氧化體磨菇頭保護氧槍，延長氧槍壽命。吹煉溫度高于熔煉，爐襯壽命如何。從操作角度，如何維持氧料平衡和熱穩(wěn)定性，保持穩(wěn)定操作。從試驗步驟上擬取先易后難，即先吹冷銅锍，后吹液態(tài)熱銅锍。因為冷銅锍便于穩(wěn)定連續(xù)計量配料、加料有利于穩(wěn)定爐況。
　　中國恩菲為開展底吹連續(xù)吹煉試驗，向國家申請立項，并獲準(zhǔn)國家“863”計劃研發(fā)課題與經(jīng)費支持。在落實研發(fā)單位過程中，中國恩菲歷時多年，先后與多家企業(yè)商討合作研發(fā)事宜以尋求合作伙伴，但是均因種種原因沒有得償所愿。直到今年年初，我根據(jù)豫光金鉛有處理鉛锍的底吹爐吹煉裝置，且有將鉛锍吹煉成粗銅的操作經(jīng)驗這一情況，建議由東營方圓提供高品位冷銅锍，在豫光金鉛開展連續(xù)吹煉試驗。這一建議得到了中國恩菲領(lǐng)導(dǎo)和總工程師尉克儉、冶金項目部主任李東波的認可，在他們和公司技術(shù)發(fā)展部的積極組織協(xié)調(diào)下，豫光金鉛和東營方圓都給予了大力支持和協(xié)助，很快就萬事俱備，僅用了一個月的時間，就順利完成了第一階段冷銅锍連續(xù)吹煉試驗，試驗達到了預(yù)定的目標(biāo)，取得圓滿成功。

　　試驗結(jié)果令人放心
　　記者：請您介紹一下銅锍底吹連續(xù)吹煉的大致情況，通過試驗得出了哪些結(jié)論？
　　蔣繼穆：第一階段冷銅锍吹煉試驗證明，底吹的關(guān)鍵裝置——氧槍能夠適應(yīng)在液態(tài)粗銅條件下的穩(wěn)定作業(yè)，并可形成鐵氧體磨菇頭保護氧槍，氧槍使用周期在工業(yè)生產(chǎn)條件下可大于一個月，這為底吹連續(xù)煉銅的產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)造了基本條件；試驗連續(xù)運行一個月后檢測底吹爐襯損耗情況令人樂觀，專家預(yù)計爐襯壽命可達一年以上，較現(xiàn)有P-S轉(zhuǎn)爐吹煉的爐襯壽命可延長3~4倍，可大幅度降低粗銅單位耐火材料消耗，為產(chǎn)業(yè)化經(jīng)濟運行取得了保證。以上兩點是產(chǎn)業(yè)化最擔(dān)心的工程問題，通過此次試驗，取得了令人放心的結(jié)果。
　　在工藝上，三相操作所產(chǎn)粗銅質(zhì)量，尤其是粗銅殘硫優(yōu)于三菱法（該試驗粗銅含銅為98.5%~99.4%，殘硫為0.2%~0.02%），這與理論分析一致，因為是底吹，與三菱法的頂吹相比較，粗銅的氧勢更高，脫雜、脫硫效果自然更好。四相操作試驗的產(chǎn)粗銅品質(zhì)不如三菱法，但優(yōu)于諾蘭達連續(xù)煉銅的試驗指標(biāo)（試驗粗銅含銅98%以上，殘硫0.7%~1.0%），結(jié)論是，不管采用三相還是四相操作，均可產(chǎn)出滿足精煉陽極銅的基本要求。
　　試驗采用鐵硅渣型可以滿足工藝穩(wěn)定操作運行，試驗后期試驗鐵硅鈣渣，渣含銅有明顯下降趨勢。由于實驗室在Φ2.6米×4.6米的小型裝置內(nèi)進行的，爐渣無任何沉清區(qū)位，對渣含銅無法列入考核指標(biāo)，只能看到某種趨勢，如三相操作渣含銅高于四相操作，鐵硅渣型含銅高于鐵硅鈣渣型?？上茉狭克?，未能進行鐵鈣渣型試驗。由于試驗規(guī)模小，吹煉過程不能維持熱平衡，需外補天然氣和煤或焦，這不是產(chǎn)業(yè)化重點問題，隨著吹煉規(guī)模大型化，外補熱源自然取消。
　　記者：銅锍底吹連續(xù)吹煉成功之后，還有哪些需要繼續(xù)關(guān)注或者進一步解決的問題？
　　蔣繼穆：這次冷銅锍連續(xù)吹煉試驗取得成功，意味著具備了進行冷銅锍底吹連續(xù)煉銅產(chǎn)業(yè)化設(shè)計的條件，但美中不足的是，與熱的液態(tài)銅锍直接吹煉相比，不但損失了其物理熱，還增加了銅锍水碎或無水?；ば颉Ｔ跅l件成熟時，將進一步開展熱銅锍直接底吹的工業(yè)試驗，達到不加任何燃料并采用冷的含銅物料維持熱平衡，取得更低的單位粗銅能耗指標(biāo)，并由四相作業(yè)過渡到三相作業(yè)，使其成為世界最先進的連續(xù)煉銅工藝。另外，可進一步考察渣型對渣含銅的影響，完成冷銅锍試驗因規(guī)模小而無法完成的工作。
　　記者：從行業(yè)整體技術(shù)進步的角度來看，您如何評價這次試驗成功的意義？
　　蔣繼穆：此次試驗可定位為“冷銅锍底吹連續(xù)吹煉半工業(yè)試驗”，試驗的圓滿成功為冷銅锍底吹連續(xù)吹煉產(chǎn)業(yè)化設(shè)計提供了工藝和工程上的必備參數(shù)，為具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的底吹連續(xù)煉銅產(chǎn)業(yè)化成功應(yīng)用邁出了寶貴第一步。而這一步，已經(jīng)足以和雙閃連續(xù)煉銅工藝相媲美，且冷銅锍不用干燥、細磨，同等規(guī)模下單位產(chǎn)品的投資、能耗、成本均可低于雙閃工藝。