白銀銅冶煉技術提升改造項目綜述

廖文江，余小華

（1.中國瑞林工程技術股份有限公司，江西 南昌 330002；2.銅陵有色金冠銅業分公司，安徽 銅陵 244000）

1 引言

白銀銅冶煉技術提升改造項目（以下簡稱銅冶煉提升項目）由白銀有色集團股份有限公司（以下簡稱白銀集團公司）建設、中國瑞林工程技術股份有限公司（以下簡稱中國瑞林）設計的，并由白銀集團公司下屬的銅業公司（以下簡稱白銀銅業公司）負責實施。白銀有色集團股份有限公司是共和國有色金屬工業的長子，其前身白銀有色金屬公司創建于1954年9月，是新中國“一五”時期156個重點建設項目之一。2008年11月，由中國中信集團、中信國安集團、甘肅省國資委管理公司共同發起的白銀集團公司的揭牌成立，標志著企業的創新發展掀開了新的篇章。

截止到2009年年底，白銀銅業公司采用白銀爐熔煉—PS轉爐吹煉—回轉式陽極爐精煉—傳統大極板電解工藝［2］，陰極銅生產能力約10萬t/年。因受白銀爐單爐能力偏低（單爐能力為5～6萬t/爐）、現有場地、廠房及配套設施等客觀因素的限制，銅冶煉技術和裝備、陰極銅生產能力等整體升級改造未能實施。轉爐系統也因廠房跨距所限，密閉煙罩改造不能完全到位，低空污染的環保問題依然存在；10萬t/年在國內屬小規模陰極銅的生產，能耗及銅酸加工成本高，市場競爭力不足，直接影響了白銀銅業公司進一步的發展，同時也制約了集團公司的發展和壯大。為此，作為白銀集團公司的骨干企業，銅業公司為了順應公司做大做強的發展戰略，根據集團公司提出的“有色金屬生產能力超過100萬t” 的發展目標，提出了對現銅冶煉系統進行技術提升改造，優化升級傳統產業，使銅冶煉系統總規模達到30萬t/年陰極銅，實現規模經濟發展，以增強企業長期穩定的競爭力。

2 銅冶煉提升項目的建設過程

銅冶煉提升項目于2011年7月收到國家環保部下發的環境影響報告書的批復。中國瑞林根據白銀集團公司對于不同產能規模進行比較論證的要求，在2012年完成了多版初步設計。在2012年底確定了陰極銅20萬t/年的產能規模后，為滿足白銀公司2014年初完成施工圖設計的進度要求，中國瑞林采取了實施方案和施工圖同步設計的方式。并在2013年初提交了實施方案，作為施工圖設計的依據。

2.1 項目概況

本項目的原料銅精礦來源為20%自產，80%進口。項目采用了當時國內先進的單閃工藝，即閃速熔煉—PS轉爐吹煉—回轉式陽極爐精煉—不銹鋼陰極電解工藝［1］，冶煉煙氣采用二轉二吸制酸工藝。建成后的主要產品年產量:陰極銅200kt、硫酸754.6 kt、電金6.774t、電銀379.007t。工藝流程見圖1。

圖1 項目工藝流程圖

2.2 建設內容

（1）精礦庫。

精礦庫為半地下式，廠房跨度33m，長度315m，鐵路中間進線，設二個汽車卸礦口，精礦庫內配置4臺16t的橋式抓斗起重機。

（2）配料倉。

配料工序設有16臺容量為200t的配料倉，采用計算機在線控制的自動配料系統，銅精礦、石英砂、渣精礦按閃速爐入爐混合精礦成分的要求自動配比。

（3）蒸汽干燥工段。

蒸汽干燥配備一臺能力為180t/h（濕基）的蒸汽干燥機，以轉化余熱鍋爐產出的中壓蒸汽為熱源，含水10%的混合銅精礦可一步干燥到水分低于0.3%。干精礦通過氣力垂直提升系統連續的輸送至閃速爐爐頂干礦倉內。

（4）熔煉車間。

熔煉車間主廠房跨度22m，長度301.15m，配置了熔煉、吹煉、陽極精煉三個工序。

熔煉工序建有一臺Φ6.2×7m的閃速爐，反應生成的熔體在沉淀池內分離成冰銅和爐渣，冰銅定期排放，經包子吊車送往轉爐吹煉工序。［3］熔煉渣送渣選。

轉爐工序配置了三臺Φ4.5×13m轉爐，采用2臺轉爐期交換的作業制度。每臺轉爐配備有熔劑加料系統、殘極加料機、機械捅風眼機和爐口清理機等機械化設備。轉爐產出粗銅經包子吊車送往陽極精煉工序［4］。

陽極精煉工序配有兩臺Φ4.6×13m回轉式陽極爐和一套能力為110t/h的雙圓盤澆鑄機，陽極爐煙氣經噴霧冷卻后再經空氣冷卻器進一步降溫，然后送布袋收塵器除塵后匯入環集脫硫系統。

（5）硫酸系統。

閃速爐和轉爐的冶煉煙氣制酸，進入凈化的最大煙氣量172048m3/h，硫酸產量約75.5萬t（100%H2SO4）。產出的成品酸用酸管道輸送到已建成鐵路站場的酸庫，酸庫設有10000t貯酸罐17臺。采用火車和汽車裝酸，火車裝酸位20個，汽車裝酸位5個。

廢酸采用硫化法。硫酸尾氣經脫硫后排放。

（6）電解車間。

電解工藝采用永久不銹鋼陰極工藝。廠房主跨總長度349.9m，跨度33m，配備二臺電解專用吊車，二臺陰極剝片機組，一臺陽極整形加工機組，一臺殘極洗滌機組，608個電解槽。

（7）凈液。

凈液車間廠房主跨為18m，附跨為9.47m，總長度78.1m。工藝流程為真空蒸發—水冷結晶生產粗硫酸銅—誘導法脫銅電解-冷凍結晶法生產粗硫酸鎳。

（8）2#制氧站。

設1套28000Nm3/h，純度為99.6%的深冷制氧機組， 0.05MPa壓力等級的產品氧氣量為28000Nm3/h。同時副產1000 Nm3/h液氧、5000Nm3/h壓力氮和1000 Nm3/h液氮。

（9）空壓機站。

空壓站設流量200m3/min、壓力0.85MPa離心透平空氣壓縮機3臺，流量20 Nm3/min、壓力為0.8MPa儀表用無油螺桿空壓機1臺，另外還配備了冷凍吸附組合干燥機、除塵過濾器和空氣過濾器。

（10）余熱回收、發電及純水制備。

余熱鍋爐：本工程閃速爐、轉爐、硫酸裝置共設置余熱鍋爐3臺。正常生產時余熱蒸汽產量為75.5t/h，夏季生產、生活蒸汽用量53.5/h。

余熱發電：配置2套2000kW的備壓式飽和蒸汽汽輪發電機組和1套13000kW的抽凝式飽和汽輪發電機組。閃速爐、轉爐余熱鍋爐生產的5.4MPa中壓飽和蒸汽，送至一段背壓飽和蒸汽發電機組發電，背壓0.6MPa。陽極爐、硫酸余熱鍋爐生產2.5MPa的次中壓飽和蒸汽，大部分供蒸汽干燥機利用，多余部分減壓至0.6MPa至管網或二段凝汽式發電機組發電。

化學水處理系統：采用一級反滲透+混床系統制純水的工藝流程，化學水處理站規模為反滲透產水量260m3/h，混床系統產水量210m3/h。

（11）事故柴油發電機組。

設置1臺功率為2200kW容量的應急柴油發電站。當事故停電時，可保證余熱鍋爐循環水泵、冶金橋式起重機、儀表空壓機及重要的電動蝶閥仍可正常作業。

2.3 項目暫停及原因

2014年年中，為落實政府的“一帶一路”，白銀集團公司提出項目存在整體搬遷至哈薩克斯坦的可能性，項目建設暫停。此時，除電解、凈液、2#制氧站外全部子項的施工圖設計已基本完成，主要子項均采用了三維設計。項目自從2013年年中開始施工，已完成精礦庫和配料子項的基礎部分，熔煉主廠房中閃速爐爐體結構安裝完畢，即將開始廠房鋼結構的安裝；轉爐和陽極爐子項基本安裝完畢。另外，動力中心、酸庫、化學水處理系統等部分小子項已建設完畢。

2015年3月27日，白銀集團公司與哈薩克斯坦礦業集團簽訂了《有關在哈薩克斯坦建設銅冶煉廠的可研準備工作的初步協議》，并委托中國瑞林完成該項目的概念性研究。2016年年底，該項目確定取消，銅冶煉提升項目重新恢復建設。此時，項目暫停已經近兩年半了。

2.4 項目重新建設后的優化措施

項目重新建設后，優化了以下內容：

（1）熔煉系統考慮預留產能。

優化熔煉系統的配置，滿足預留一臺熔煉爐和一臺轉爐的位置。考慮閃速爐+預留的熔煉爐共用4臺轉爐，屆時轉爐的作業制度由2臺期交換變更為 3 臺 3H2B［4］。

（2）閃速爐精礦噴嘴國產化。

采購了山東陽谷祥光銅業的精礦噴嘴，降低煙塵率以及生料率。通過優化熱平衡，以滿足可以處理含金銀的高雜銅精礦和部分氧化礦。

（3）轉爐環集煙氣治理更換轉爐環集煙罩。

一直以來，轉爐作業存在低空污染嚴重的問題。因此，通過實施兩項措施來治理轉爐環集煙氣：一是將轉爐原有的回轉式環集煙罩拆除后變更為推拉門式，降低了煙罩的漏風率。二是改造轉爐上方的廠房屋面，相應增加了屋面上的排煙口，將轉爐部分廠房的環集煙氣送往環集脫硫。解決了轉爐進料期間環集煙罩無法有效收集煙氣的問題。

（4）提高陽極爐還原效率。

增加了陽極爐的摻氮還原設備，提高還原效率，減少黑煙的產生。

（5）硫酸系統余熱的進一步利用。

項目地處我國北方，冬季采暖需求大。因此，除了原有的將轉化工序中的中溫位熱能進行余熱回收外，增加通過產熱水的方式回收干吸工序的低溫位熱，可用于電解車間加熱電解液和采暖。可節省大量的蒸汽用量。

（6）優化煙氣脫硫工藝。

環集煙氣脫硫工藝由原設計的活性炭法變更為離子液法。環集煙氣中的SO2經過吸附和解吸后，可以送制酸系統制酸，提高了S的回收率。

2.5 項目進展

本項目的閃速爐于2019年5月16日點火，開始烘爐。6月18日閃速爐投料，并順利出銅。目前，火法系統已達到70%的設計產能，各項工藝指標良好。同時，正在進行電解車間、凈液車間、2#制氧站的施工，預計2020年年中全部建成。

3 對本項目今后的展望

自第一臺煉銅閃速爐于1949年在芬蘭Harjavalta冶煉廠投入工業應用以來，歷經60余年的不斷發展與完善，截止2018年底不完全統計，全球27個國家已建或在建的銅閃速爐57臺（其中：中國12臺），全球50%以上銅產自閃速熔煉工藝的工廠。閃速熔煉工藝由于處理能力大、環保、節能、技術先進、成熟可靠等顯著優點，特別是當今國內外大型新建或改造銅冶煉廠的首選工藝。

銅冶煉提升項目重新建設后的優化措施也正是基于以上的優點來實施的：

（1）通過規模效益和提高原料適應性來提升經濟效益：一是閃速爐本體有足夠的產能彈性，即不需做大的改造即可較大的提產。因此考慮配套設施同步預留一定的產能，當條件成熟時在較短的時間內通過提升產能來降低運行成本。二是本項目的原料來源主要是進口，通過吃高附加值的高雜礦和氧化礦，來達到變相提高加工費的目的。

（2）環保提升：閃速爐由于其連續生產、自動化程度高、密閉性好的特點，環保效果突出。為適應國內的環保日趨嚴格的要求，應對其配套及附屬設施進行相應的環保升級，或考慮預留升級的可能。

（3）節能：通過對于各種工序的節能優化，可以達到降低生產成本，從而提升項目的競爭能力。

通過以上內容可以看出，本項目采取針對性的措施放大閃速熔煉工藝的優點，相信在本項目上可以使得閃速熔煉工藝煥發新的生命力，實現環保優異、技術先進、成本控制的目的。