西部礦業卡爾多鉛冶煉工藝存在問題及對策研究

李增榮（西部礦業集團有限公司，西寧 810000）

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西部礦業卡爾多鉛冶煉工藝存在問題及對策研究

李增榮
（西部礦業集團有限公司，西寧 810000）

摘 要：本文主要針對西部礦業卡爾多項目自試生產至停產期間出現的問題，從生產運營情況、實際運營產能、實際運營成本、設備現狀、工藝設計匹配與否等方面進行了深入細致的分析，指出生產運行的主要問題在于卡爾多爐本體開工率不足，影響了硫酸系統不能正常運行，造成了氣體制造系統的排空浪費，產生故障，繼而不能正常運營。從設備檢修更新、技術資料整理、員工操作技能培訓、制定技術方案等幾個方面提出改進措施，設定了合理可行的運行工藝參數及物料平衡測算，并在此基礎上提出了完整的重新啟爐方案，通過對啟爐方案進行經濟預測，認為卡爾多爐煉鉛工藝是成熟的，設備存在問題能夠得以解決，并實現達產達標。最終得出了可以再次啟動卡爾多項目的結論，具有較強的可操作性。

關鍵詞：西部礦業；卡爾多爐冶煉；工藝

本文的研究思路如圖1所示。

圖1

1　緒論

1.1背景

卡爾多項目工程于2004年4月開工建設，2005年11月28日建成投料試車。經過了2006年、2007年、2008年三年的試生產，期間共計產出粗鉛金屬48128.66t。同期財務賬面虧損28534.53萬元。由于虧損嚴重，生產未能達標，加之全球金融危機的影響，從2008年以來一直處于停產狀態。

1.2意義

分析其生產過程中遇到的問題、找準對策，實現重新起爐，這對鍛煉培養西部礦業冶煉隊伍，盤活資產，完善產業鏈，重塑形象及今后卡爾多工藝在國內的推廣應用具有十分重要的研究意義。

2　卡爾多項目現狀和問題

2.1基本情況

卡爾多冶煉廠設計生產能力為年產5萬t粗鉛，副產4.5萬t工業硫酸。配套建設3600m3/h工業氧氣生產線一套，氣體制造廠副產氬氣100m3/h和氮氣3600m3/h，主要為卡爾多冶煉廠配套提供氧氣。項目總投資概算22118.59萬元，其中：設備投資19764.91萬元，建筑投資9362.31萬元。裝機總容量12000kW，實際使用容量7000kW。配置人員180人，實際配置人員296人。本項目于2001年3月啟動，2003 年4月破土動工，2005年11月建成并投入試運行。2006年9月通過玻立登公司、長沙有色冶金研究院、西部礦業股份鉛業分公司三方對性能指標的測試。2007年12月26日西部礦業股份有限公司5萬t/a粗鉛冶煉技改工程通過國家整體驗收。

2.2試生產現狀

2.2.1 卡爾多爐三年生產運營情況

表1說明卡爾多自生產以來，雖一直不夠穩定，設備故障頻繁，整體上產能低、指標差。但從某一時段看，參數指標以很接近設計值，這說明卡爾多煉鉛工藝是成熟的，不存在嚴重問題（這從

2006年9月16日至9月21日及2008年10月的61爐次的測試值可以看出）。

2.2.2 三年實際運營產能

2006年鉛業公司共運行10個月，據了解實際卡爾多爐運行不足7個月的時間（因沒有詳細記錄，具體時間不詳）；2007年除7月停產外全年生產，但實際卡爾多爐開爐時間只有262天，開工率95.27%；2008年1—5月在生產，但實際卡爾多爐生產時間只有95天，開工率76%。從表2還可以看出，日平均開爐率也未到達到設計要求，只有50%，平均每爐粗鉛的產出率只達到設計能力的82.35%。三年的運行證明，鉛業分公司從整個生產工序看，氣體制造廠雖中間出了一些事故和故障，但總體上運行良好，實現了達產達標。熔煉系統（卡爾多爐）不能連續穩定生產、開工率嚴重不足。一方面制造氧氣過剩排空，另一方面煙氣SO2不能滿足制酸系統的需要。

2.2.3 整個工藝的設計匹配情況

從表3可看出，粗鉛設計產能與硫酸設計產能比較匹配，但氣體制造工序氧氣設計產能是需求產能的152.47%，超52.47%，因此在實際運行中由于卡爾多爐產能未達到設計指標，氧氣的富余就更多。在卡爾多爐達產達標的情況下，設計超出的氧氣若不進行銷售，會增加成本365.72萬元。反之。可增加銷售收入1338萬元。創利972.28萬元。

表1　卡爾多爐設計參數與實際生產參數對比

表2　卡爾多爐三年實際運營產能

表3　卡爾多爐工藝設計匹配情況

再者因煙氣凈化系統未能達到設計要求，致使煙氣含塵及水分較高，堵塞SO2冷卻器換熱管、突出表現為冷凝效率低，冷凝后煙氣SO2濃度高，大致平均在8%--10%（無記錄資料）。超過設計值6% 的33%--67%。液態SO2量相對不足。其結果是氧化段轉化、吸收不完全，尾氣排放中硫超標，造成環境污染；還原段由于液態SO2的補充嚴重不足，難以實現穩定制酸。為保證制酸系統的運行，造成開工電爐常開不停，電耗很高。

三年來因生產一直為穩定，外方設計的SO2冷卻器面積是否偏小。尚不能下結論，有待后續生產實踐進一步驗證。

2.2.4 三年實際運營成本情況

三年的生產未能正常運行，因此，成本比較高。表4反映出三年運行的具體成本情況。

表4　卡爾多爐2006—2008年運行的生產成本

從表5可以看出，三年試生產的加工成本，除制氧成本基本達到設計成本外（主要是已達產）。粗鉛和硫酸成本都非常高，主要是生產不正常、不能連續穩定、未達產和停產損失造成的。三年中2007年除7月份因停產更換煙道外，全年基本生產，產量也相對較高，因此2007年的成本相對也有一定的代表性，2006年和2008年都生產不到半年，半年以上的時間在停產，因此其加工成本說明不了問題。

表5　卡爾多爐設計成本與實際生產成本比較（單位成本）

2007年停產費用共4532580.19萬元，增加單位成本191.1元/噸，若扣除此部分，單位成本可降至：1950.03元/噸。另外2007年還發生937萬元的改造費用進入了成本，增加單位成本為395.05元/噸，若再扣除次部分，單位成本可降至1554.98元/噸，產能只有設計產能的50%，若能達產，可降低固定費用單位成本，如，扣除停產折舊外尚有總額14067363.77元的折舊，占單位成本的953元/噸，若能達產可降低一半，即296.55元/噸，單位成本可降至1258.43元/噸。

2007年人工費用共875894元，折合單位成本369.27元，若能達產可降低一半，即184.63元，這樣2007年加工成本可降至1073.79元/噸，基本達到設計加工成本指標，實際上因未達產，單位電耗、單位水耗等都比較高，若扣除，卡爾多爐成本完全可以降到設計指標以下不成問題。

2.3突出問題

（1）卡爾多爐本體開工率不夠，影響硫酸系統不能正常的運營，氣體制造系統氧氣不能有效利用，造成排空浪費。主要是設備故障頻繁，檢修隊伍力量弱，駕馭不了設備運營中的問題。

（2）技術經濟指標差，主要是渣含鉛高，產出中間物料量大，直收率、回收率低，加工成本高。

（3）基礎管理不到位，特別是技術管理空白，技術力量弱，不能實現經濟運營。

（4）技術人員和經營管理人員脫節，溝通不夠。技術人員沒有科學的經濟技術運行方案。

（5）生產技術管理人員與財務核算人員缺乏溝通，財務人員不能很好了解生產工藝各環節，核算與生產技術管理脫節。財務核算、成本分析指導不了生產技術運營管理。

2.4設備狀況

經過近兩年的停產，目前的設備狀況較差，具體體現在：①滴液分離器內部老化開裂；②控制儀器儀表參數變化大；③彈性元件帶病工作，國產化工作進程一般；④煙氣凈化系統效率低下，煙氣凈化系統效率低下，煙氣含塵量較高與文丘里風機密切相關；⑤二氧化硫液化器污染腐蝕嚴重，液化能力不能滿足生產需要；⑥爐磚壽命即將到期，需要更換爐磚；⑦硫酸轉化器觸媒失效，需要更換；⑧分子篩填料失效，需要更換；⑨空壓機長期受二氧化硫煙氣侵蝕，內部情況不詳，能否滿足生產要求尚待檢查；⑩沒有完好的卡爾多爐備用回轉驅動輪；11計量設備參數值變化大，計量不準確；12渣鉛包使用壽命短且費用昂貴；13制酸系統、制氧系統電耗高（冶煉不連續造成的）。

3　措施與方案

3.1措施

3.1.1 設備檢修及更新改造

對設備進行啟動前的一次全面檢查、保養和維修，確保設備運轉率。更換彈性元件、解決文丘里風機存在的問題、修復爐體回轉的驅動裝置、清理二氧化硫液化器、補充冷媒、更換硫酸轉換器觸媒，対直升煙道檢修，恢復水凈化系統等。詳見設備檢修、更新、改造計劃。

3.1.2 整理技術資料、制定各種制度

對鉛業分公司卡爾多爐技術資料進行全面的整理、尤其使對外文資料進行系統的翻譯、英文操作界面進行中文轉換。梳理、補充、完善各項管理制度。

3.1.3 上崗前對員工進行強化培訓，提高操作和維護技能

主要培訓如下內容：工藝原理與技術操作培訓、設備原理和維護維修培訓、生產管理組織與考核培訓、成本核算培訓、安全規程與操作防護培訓。

3.1.4 制定技術方案、精心準備生產物料

提出原輔料標準要求、制定原輔材料采購計劃，為原料采購人員提供技術指導；修訂工藝參數和完善技術操作規程；選擇技術經濟合理渣型。

3.2方案

3.2.1啟動

計劃三個月內完成技改，人員培訓，制度建設、流程梳理。運行后再次暴露的問題計劃在15日內全面解決。用一至兩個月時間進行全面系統的性能測試。全面收集運行數據，摸索最佳運行參數，為后續穩定連續運行、準確評價經濟指標，為最后的科學決策提供依據，力爭運行一年卡爾多爐產能達到80%以上，回收率95%以上，粗鉛產量完成2萬t，確保證的現金流，三年內全面實現達產達標。

3.2.2試運行工藝參數設定

作業制度：年有效工作日300天，采取四班三運轉。

各種統計報表（設計符合生產工藝要求及經濟評價的各類報表，規范報表格式及編號）

原輔料（高品位鉛精礦、低品位鉛精礦、高鐵鉛精礦、高硅鉛精礦、含金銀鐵礦渣、金銀的其他物料）含金銀硅石及含鉛

冶煉周期288分鐘

裝料 15分鐘

加熱 30分鐘

氧化 105分鐘

還原 90分鐘

出渣 15分鐘

冷卻 15分鐘

出鉛 15分鐘

其他 3分鐘

總計 288分鐘

單爐入爐量95.3噸/爐

渣型SiO2CaO FeZn

15—3020—30 20—4010—20

癢料比值：0.131氣氧比：1：2.1

3.2.3 物料量平衡測算

卡爾多單爐物料投入產出見表6和7。

表6　卡爾多單爐物料投入表

表7　卡爾多單物料產出表

3.2.4 卡爾多爐設計物料全年下平衡表

卡爾多爐設計物料全年投入產出見表8。

表8　卡爾多爐設計物料全年投入產出表

3.2.5試運行組織機構及職責劃分

試運行前重新確定各個職能機構和生產機構設置，制定合理的職責范圍和分工要求，確保試運行期間不出現任何問題。

3.2.6編制性能測試報告

計劃于2010年7月26日至8月15日完成性能測試報告并向總部匯報測試情況。

4　經濟預測

4.1基本條件

（1）通過采取以上措施，確保卡爾多爐運行連續穩定的條件下，2010年產能達設計能力的80%，回收率指標鉛95%，銀97.74%，金97.74%。2011年達產達標的情況下進行經濟預測。

（2）電鉛價格按當期15778.00元/噸，金、銀價格按245.72元/克、3939元/千克計。

（3）粗鉛到電鉛加工費按1000元/噸計，電解部分的金、銀回收率按98%、97.5%計。

（4）鉛精礦到電鉛加工費目前市場結算價：電鉛網價15000元/噸時，錫鐵山礦鉛為2300元/噸、金74%系數、銀79%系數（出廠價）；外購鉛礦為2500元/噸、金70%系數、銀75%系數（到廠價）。40%--50%鉛精礦加工費一般為3500元/噸。電鉛網價大于15000元/噸部分按三七分成。

（5）粗鉛中金的價格系數76%--90%（還有網價減20—30元的方式），本測算中取89%，銀的計價系數85%。

（6）折舊費、財務費按標準計提。

4.2經濟預測

4.2.1卡爾多爐停產年損失情況

根據現狀測算年停產損失費用共計：3299.93萬元，見表9。

4.2.2鉛精礦品位與市場扣減加工費的關系表

卡爾多爐鉛精礦品味與市場扣減加工費的關系見表10。

表9　卡爾多爐費用明細表

4.2.3 盈虧平衡點

鉛精礦價格與加工費、粗鉛回收率及電鉛網價的關系如表11如表所示。

4.2.4 利潤測算表

卡爾多爐利潤測算表如表12所示。

4.2.5產能、收率與成本及盈虧情況分析

從表12看出單鉛加工費產能達產與否都是虧損的，只有金銀是增值的，粗鉛中每增加1g金，增值42.76元，每增加100g銀，增值32.58元，表13中未計冰銅、水淬渣、氧化鋅收入，實際上這些都可以賣錢，其中水淬渣每噸可收100元左右，5萬t粗鉛產3萬t渣算，渣的收入就有300萬元。因此，在確保最優的加工成本前提下，冶煉行業的利潤點在綜合回收上。這就要求我們采取措施最大限度地增加入爐物料中的金鷹含量。實現利潤最大化。

表10　卡爾多爐鉛精礦品位與市場扣減加工費的關系

表11　鉛精礦價格與加工費、粗鉛回收率及電鉛網價的關系表

表12　卡爾多爐利潤測算表

表13　卡爾多爐產能、收率與成本及盈虧情況分析

5　結論

5.1研究主要結論

通過本文研究論證，我們可以歸納出以下幾點：

（1）卡爾多爐鉛冶煉工藝是成熟的，主題設備不存在嚴重的問題，現在存在的問題是能夠完全解決的。

（2）卡爾多爐開起來，在一年半的時間內，能夠達產達標，在現有條件下，其生產成本預測可控制在1300元/噸粗鉛左右，達到同行業的成本水平。

同時，卡爾多爐開起來，其意義是顯而易見的：

（1）可實現企業逐步扭虧為盈，提升西部礦業股份有限公司在市場中的地位與形象。

（2）可穩定職工隊伍，培養技術人才，增加職工收入。

（3）卡爾多爐不開，其固定資產將長期閑置，不能發揮作用，且必須投入大量人力物力對其設備、設施給予定期維護與保養。

（4）可以預計，在未來的生產過程中，仍然存在許多新情況、新問題，這些情況與問題只能在生產過程中不斷發揮和解決，只有這樣，堅持不懈努力，卡爾多爐煉鉛可逐步步入良性發展的軌道。

5.2需要進一步研究的課題

卡爾多爐生產已步入正軌，我們需繼續研究如何將這一國外引進技術項目推廣到國內其他冶煉單位，整體提高國內冶煉企業的技術水平，改變冶煉企業整體效益下滑，經營虧損的不利局面，為中國有色冶煉行業的再次崛起貢獻綿薄之力。

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.040