于國海｜文

本文總結(jié)金峰爐五年來運(yùn)行情況，介紹該爐技術(shù)優(yōu)勢，運(yùn)行參數(shù)，渣型選擇進(jìn)展，將金峰爐與底吹爐及奧斯邁特工藝進(jìn)行了對比。其具有爐料適應(yīng)性強(qiáng)、工藝過程及設(shè)備簡單、作業(yè)率高、直收率高、熔煉效率高、爐子壽命長、投資省、能耗低、環(huán)保好等優(yōu)點(diǎn)。

豎式雙側(cè)吹熔池熔煉新工藝（金峰爐）于2008年5月1日在內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市金峰公司建成投產(chǎn)，目前已安全運(yùn)行五年多，產(chǎn)銅50多萬噸，多項技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先及國際先進(jìn)水平。生產(chǎn)實踐充分顯示了該技術(shù)優(yōu)越性和良好的發(fā)展前景。

金峰爐的技術(shù)優(yōu)勢

在當(dāng)代銅熔煉工藝中有閃速爐熔煉和熔池熔煉，產(chǎn)能規(guī)模在20萬噸/年 以下的銅廠多采用熔池熔煉。熔池熔煉有頂吹、底吹和側(cè)吹三種送風(fēng)方式和多種爐型。頂吹的有艾薩爐和奧斯邁特爐和三菱熔煉爐。底吹的有SKS爐。側(cè)吹的熔池熔煉由于起點(diǎn)和發(fā)展過程不同有多種爐型，起源于P-S轉(zhuǎn)爐的有諾蘭達(dá)爐和肯尼恩特爐；起源于反射爐有白銀爐；起源于煙化爐和鼓風(fēng)爐有瓦紐可夫爐和金峰豎式雙側(cè)吹熔煉爐；諾蘭達(dá)爐在我國已淘汰出局；瓦紐可夫爐由于熱穩(wěn)定性差，10萬噸的銅廠需要兩套熔煉系統(tǒng)，因而未被我國銅冶煉行業(yè)接受?，F(xiàn)在國內(nèi)業(yè)界認(rèn)可的是頂吹艾薩爐/奧斯邁特爐、底吹的SKS爐和金峰豎式雙側(cè)吹爐。金峰豎式雙側(cè)吹爐有以下優(yōu)勢：

爐料適應(yīng)性強(qiáng)?？商幚磴~的硫化礦，也可以在硫化礦中添加一定比例的氧化礦，產(chǎn)品為銅锍。在處理多金屬礦如銅金礦、含碳金精礦、包裹性金精礦、高砷金精礦等造锍捕金時，銅回收率可達(dá)98.5%，銀回收率在96%以上，但產(chǎn)品仍然是銅锍。當(dāng)然要按照銅熔煉的要求去配料和操作。

工藝過程及設(shè)備簡單。含水8%～10%的精礦無需干燥或者制粒，直接加入熔煉爐。同閃速爐相比，設(shè)備投資少。

作業(yè)率高。上升煙道不易黏結(jié)，余熱鍋爐不爆管，不漏冷風(fēng)，氧槍一年不維修、不更換，作業(yè)率大于99%。自2008年投運(yùn)以來，銅冶金熔池熔煉爐較為常見的泡沫渣、余熱鍋爐爆管、單體硫問題等故障從未出現(xiàn)過，這歸功于金峰爐先進(jìn)的設(shè)計理念和科學(xué)的操作制度兩方面的有力保障。

爐子壽命長，大修周期為十年，每一年檢查修補(bǔ)一次，消耗耐火材料30～80噸。爐子高溫部位依靠掛渣保護(hù)，無需消耗高檔耐火材料。

能耗低。熔煉富氧濃度高達(dá)70%～85%。風(fēng)口自凈，煙氣量小。配煤率可控制在1.5%～2.2%。余熱鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定，余熱利用率高，每噸粗銅可產(chǎn)4.0兆帕飽和蒸汽2.2～2.4 噸。

工人操作條件好。加料口高負(fù)壓，無結(jié)渣現(xiàn)象。無打風(fēng)口作業(yè)，放渣、放冰銅連續(xù)，處理放出口和溜槽的次數(shù)少，勞動強(qiáng)度低。采用固定式爐型，無運(yùn)動部件，工作安全可靠。爐周圍無高溫輻射和溢散煙氣，作業(yè)環(huán)境和環(huán)保效果好。

直收率高。煙塵率僅1%～1.8%，熔煉爐出渣含銅低，銅熔煉直收率高達(dá)95.5%～97.5%，是各種熔煉方法中最高的。

熔煉效率高。床面積25.5平方米、氧濃度70%時，每小時處理精礦量達(dá)到86～90噸精礦（濕量）。通過提高氧氣濃度到80%～85%，增加開風(fēng)眼數(shù)量，還可進(jìn)一步提高熔煉強(qiáng)度。

金峰爐渣型選擇進(jìn)展

2008年5月1日投產(chǎn)的金峰豎式雙側(cè)吹熔煉采用渣型為鐵/二氧化硅1.1～1.3運(yùn)行，熔煉渣采用電爐貧化，吹煉渣采用緩冷浮選工藝，綜合棄渣含銅0.4%～0.42%，熔煉渣含銅0.5%以下，吹煉渣尾渣含銅0.26%。

隨著生產(chǎn)發(fā)展和實踐深入，我們對金峰爐的渣型適應(yīng)性進(jìn)行了研究和試驗。通過實踐驗證，熔煉爐渣型選擇有了很大的擴(kuò)展。以下三種渣型，金峰爐都能穩(wěn)定運(yùn)行。

采用類鼓風(fēng)爐渣型，鐵/二氧化硅小于等于0.9、氧化鈣5%～8%適用于小型冶煉廠。爐渣采用特殊電爐貧化后，棄渣含銅0.28%～0.35%。

采用鐵/二氧化硅為1.1～1.3渣型，適用于10萬噸/年左右的銅冶煉廠。熔煉爐渣采用特殊電爐貧化，吹煉爐渣緩冷選礦。綜合棄渣含銅0.40%～0.42%。

采用鐵/二氧化硅為1.5～2.0渣型，適用于10萬～20萬噸/年的銅冶煉廠。熔煉渣出爐含銅0.7%～1.0%，熔煉渣與吹煉渣緩冷后共同選礦。綜合棄渣含銅在0.3%以下。

2013年9月，金峰公司采用鐵/二氧化硅為1.5～2.0進(jìn)行生產(chǎn)試驗，結(jié)果如下：熔煉爐面積25.5平方米，在70%氧濃度時，每小時處理礦量86～90噸，產(chǎn)出冰銅品位55%～58%，渣含銅0.7%～1.0%，渣中四氧化三鐵含量6%～7%，煙塵率1.8%左右，熔煉直收率95.5%～96.5%，出余熱鍋爐煙氣中的二氧化硫濃度25%，平均配煤率2.2%(占精礦量比例)，余熱鍋爐每小時產(chǎn)4.0兆帕蒸汽36噸（鍋爐設(shè)計能力33噸/時），爐況穩(wěn)定順行。作業(yè)率亦然保持在99%。為了進(jìn)一步提高效益，11月后即閑置了貧化電爐，增設(shè)了熔煉渣緩冷設(shè)施并擴(kuò)建渣選礦廠，金峰爐開始按渣型鐵/二氧化硅1.5～2.0組織生產(chǎn)。

金峰爐與其他工藝的對比

目前，國內(nèi)新建和改建銅冶煉企業(yè)規(guī)模在20萬噸以下時多采用熔池熔煉工藝。其中，對頂吹、底吹和金峰豎式雙側(cè)吹熔煉工藝關(guān)注較多，本文依據(jù)銅冶煉廠生產(chǎn)實際數(shù)據(jù)，以年處理64萬噸品位21%的銅精礦（即年產(chǎn)13萬噸銅左右）規(guī)模為例，對三種熔煉工藝參數(shù)及經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)比較如下（見表1）。

表1 年處理64萬噸銅精礦諸種熔池熔煉工藝參數(shù)及指標(biāo)比較

1.熔煉總回收率比較

金峰豎式雙側(cè)吹爐與底吹爐，最終棄渣含銅都在0.3%以下，每噸銅棄渣3噸左右因而終渣中含銅不足1%，故熔煉總回收率98.5%以上。奧斯邁特爐工藝現(xiàn)都采用電爐貧化渣含銅0.7%，因而熔煉總回收率應(yīng)在97%左右。

2.熔劑消耗量比較

金峰豎式雙側(cè)吹爐與底吹爐因采用相同的渣型鐵/二氧化硅1.5～2.0。故熔劑消耗量基本一致，奧斯邁特爐要高些。

3.水耗比較

金峰豎式雙側(cè)吹熔煉爐每天消耗水量300立方米（蒸發(fā)量加排污耗水），全年消耗9.9萬噸。新設(shè)計的奧斯邁特爐采用銅水套冷卻，銅水套重量比金峰豎式雙側(cè)吹還多，故冷卻水量不會比金峰豎式雙側(cè)吹爐少。氧氣底吹熔煉爐爐體無水套，不消耗冷卻水。

軟化水處理成本按3.0元/噸計算，則金峰爐比底吹爐多消耗冷卻水費(fèi)用9.9×3.0= 29.7萬元/年。

4.煤耗比較

底吹熔煉爐煤耗一般控制在精礦量的1%；

金峰豎式雙側(cè)吹爐煤耗占精礦量的1.5%～2.2%；

奧斯邁特爐煤耗占精礦量的4%～6%。

年處理64萬噸精礦，金峰豎式雙側(cè)吹爐比底吹全年多耗煤以1.2%計，全年多耗煤約7680噸。煤價按照600元/噸計算為460.8萬元。

奧斯邁特爐耗煤更高些。

5.耗氧比較

金峰爐比底吹爐多消耗煤7680噸，因此雙側(cè)吹熔煉比氧氣底吹熔煉因燃煤多耗氧量7680立方千米/年，氧氣按照0.35元/立方米計算（某煉銅廠外購氧氣價格）。金峰爐比底吹爐多消耗氧氣的費(fèi)用為268.8萬元/年。

6.余熱鍋爐產(chǎn)蒸汽量的比較

金峰爐與余熱鍋爐連接處不允許吸冷風(fēng)，進(jìn)入鍋爐煙氣溫度1200℃～1250℃，每小時產(chǎn)4.0兆帕蒸汽38～40噸。底吹爐進(jìn)入鍋爐時吸入大量冷風(fēng)，入鍋爐溫度850℃～900℃，產(chǎn)4.0兆帕飽和蒸汽量比金峰爐低約12～14噸/時，今按12噸/時計，金峰爐全年多產(chǎn)9.50萬噸蒸汽。按照生產(chǎn)1千克蒸汽消耗0.1286千克標(biāo)煤（GB2589-2008《綜合能耗計算通則》附錄A）折算，則有相當(dāng)于1.22萬噸標(biāo)煤。

倘若從經(jīng)濟(jì)上計算：蒸汽價格按照110元/噸計算，9.5萬噸蒸汽共計1045萬元。

某廠奧斯邁特爐實際生產(chǎn)中處理礦量90噸/時，余熱鍋爐產(chǎn)蒸汽量25噸/時。顯然比金峰爐余熱鍋爐熱效率也低。

7.電耗比較

金峰爐氧壓機(jī)出口風(fēng)壓僅0.15兆帕，底吹爐氧壓機(jī)出口風(fēng)壓0.8兆帕，因此，金峰爐配置的氧壓機(jī)的電機(jī)功率小于底吹爐，金峰爐電耗也就少于底吹爐。工廠實踐表明，金峰爐每噸銅總電耗850～880千瓦時(從精礦到陽極銅，含循環(huán)水制氧、風(fēng)機(jī)、照明、渣選礦等全部用電，底吹爐這個數(shù)字比金峰爐多出250～300千瓦時。

如果按照底吹爐比金峰爐每噸銅總電耗多出250千瓦時，電價按0.61元/千瓦時計算，則底吹爐比金峰爐多消耗電費(fèi)250×0.61×13=1982.5萬元。

8.渣處理費(fèi)用比較

金峰爐直收率96%～96.5%，返料率5%（包括渣精礦、熔煉爐余熱鍋爐煙塵、吹煉爐余熱鍋爐煙塵）。金峰爐合計年入選渣量（熔煉渣28.84萬噸+吹煉渣8.33萬噸）37.17萬噸。

有資料表明，某底吹煉銅廠的返料率為17%，返算則底吹爐熔煉直收率在86%左右，同金峰爐95.5%～97.5%的直收率相比，底吹爐入選渣量比金峰爐多出8%～10%。如果按照8%計算，則底吹爐渣量比金峰爐多出28.84×8%=2.3萬噸/年，渣緩冷加選礦費(fèi)用為95～105元/噸，則底吹爐的爐渣處理成本比金峰爐高2.3×95=218.5萬元。

9.經(jīng)濟(jì)效益比較

上述幾項合計：1045+1982.5+218.5-29.7-268.8-460.8=2486.7萬元。

可以看出，金峰爐比底吹爐在上述六項中生產(chǎn)成本費(fèi)用節(jié)省2486.7萬元/年。按粗銅13萬噸/年計算，每噸粗銅金峰爐工藝比底吹工藝增收191.28元/噸粗銅。

流動資金方面：底吹爐工藝過程在線銅占用量大于金峰爐工藝過程在線銅占用量，因此流動資金占用量較多。金峰豎式雙側(cè)吹比頂吹奧斯邁特經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢更多。

10.投資和環(huán)保

投資方面：底吹爐需要驅(qū)動系統(tǒng)，金峰爐有200噸左右的銅水套，金峰爐和底吹爐的爐渣都選擇全選礦處理，投資大體相當(dāng)。

金峰爐作業(yè)率大于等于99%，鍋爐出口二氧化硫濃度20%～30%；底吹爐作業(yè)率95%左右，二氧化硫濃度9%～15%，這將造成一個影響是：金峰爐的后序硫酸設(shè)備容量比底吹爐要低。因此，金峰爐配套的硫酸系統(tǒng)的投資比底吹爐要低，金峰爐配套的硫酸系統(tǒng)的電耗也比底吹爐要低。

環(huán)保方面：金峰爐熔煉爐所產(chǎn)煙氣與PS轉(zhuǎn)爐煙氣混合后二氧化硫風(fēng)機(jī)出口二氧化硫濃度可控制到15%以上，采用預(yù)轉(zhuǎn)化制酸，每噸銅從硫酸尾氣排放量為8000立方米(國家標(biāo)準(zhǔn)15000立方米)。尾氣不需要再處理，二氧化硫含量可控制在200毫克/立方米（國家標(biāo)準(zhǔn)400毫克/立方米），據(jù)調(diào)查這一指標(biāo)是現(xiàn)有各種工藝方法冶煉廠中最好的。

金峰爐的擴(kuò)能

目前，金峰爐的研究團(tuán)隊正在設(shè)計年產(chǎn)粗銅20萬噸的金峰豎式雙側(cè)吹爐，相信不久就會有處理精礦量100萬～120萬噸/年的金峰爐投產(chǎn)。

結(jié)束語

頂吹熔煉與金峰豎式雙側(cè)吹爐比較，頂吹熔煉投資大，經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)較差，能耗較高，在各種熔池熔煉工藝方法競賽中顯然已處于劣勢。

金峰豎式雙側(cè)吹熔煉作為我國冶金工作者自主研發(fā)的煉銅技術(shù)，具有投資省、能耗低、環(huán)保好等優(yōu)點(diǎn)；與氧氣底吹技術(shù)相比，二者不同特色，各擅勝場。諸多冶金同行認(rèn)為這兩個工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)和環(huán)保指標(biāo)均超越了從國外引進(jìn)的熔池熔煉工藝，在國家對環(huán)保和節(jié)能要求越來越嚴(yán)的今天，應(yīng)用前景會更加廣闊。