□文/姚素平 中國(guó)瑞林工程技術(shù)有限公司

廢雜銅冶煉技術(shù)設(shè)備的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

The Status and Development TrendScrap of Copper Smelting Technology and Equipment

□文/姚素平 中國(guó)瑞林工程技術(shù)有限公司

針對(duì)國(guó)內(nèi)廢雜銅冶煉技術(shù)長(zhǎng)期落后、先進(jìn)技術(shù)依賴進(jìn)口的局面，近期國(guó)內(nèi)有些單位和企業(yè)先后開發(fā)了一些先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，并已在一些大項(xiàng)目中開始應(yīng)用，有些技術(shù)和裝備已超過國(guó)外水平。

從項(xiàng)目規(guī)模上看，由于國(guó)家“十一·五”《再生有色金屬產(chǎn)業(yè)推進(jìn)計(jì)劃》中提出要在珠江三角洲、長(zhǎng)江三角洲、環(huán)渤海和成渝經(jīng)濟(jì)區(qū)等具備一定產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)的區(qū)域支持改擴(kuò)建20萬噸再生銅項(xiàng)目6～8個(gè)，所以現(xiàn)在正在興建和擬建的20萬噸以上規(guī)模的再生銅冶煉項(xiàng)目就有5個(gè)以上，還有10萬噸規(guī)模的冶煉項(xiàng)目和再生銅直接制桿的項(xiàng)目多個(gè)。

中國(guó)瑞林公司目前正在設(shè)計(jì)的大型再生銅項(xiàng)目主要有：

1、梧州30萬噸再生銅項(xiàng)目——正在建設(shè)；

2、山東金升有色金屬公司20萬噸再生銅項(xiàng)目——正在建設(shè)；

3、西部礦業(yè)天津制造基地項(xiàng)目20萬噸再生銅項(xiàng)目——完成初步設(shè)計(jì)；

4、江蘇環(huán)球銅業(yè)公司20萬噸銅電解項(xiàng)目——完成初步設(shè)計(jì)；

5、山東恒邦10萬噸陰極銅技改項(xiàng)目——完成可行性研究；

6、云銅清遠(yuǎn)40萬噸銅精礦和廢雜銅混合熔煉項(xiàng)目—完成預(yù)可行性研究。

一、國(guó)內(nèi)廢雜銅冶煉技術(shù)和設(shè)備的現(xiàn)狀

1. 高品位銅料處理

由于高品位銅料量大，處理的工廠多，很多用傳統(tǒng)落后工藝的工廠亟待升級(jí)換代，所以處理高品位銅料的先進(jìn)工藝和裝備為國(guó)內(nèi)所急需。

（1）NGL爐工藝及設(shè)備

NGL爐工藝及設(shè)備是由中國(guó)瑞林工程技術(shù)有限公司開發(fā)的，申請(qǐng)了發(fā)明專利和實(shí)用新型專利。結(jié)合了傾動(dòng)爐和回轉(zhuǎn)式陽極爐的優(yōu)點(diǎn)，側(cè)面有大的加料門兼做渣門，另一側(cè)有氧化還原口，底部有透氣磚，爐體可在一定的角度內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，采用燃料既可是氣體燃料，也可使用粉煤等固體燃料，可采用普通空氣助燃，也可采用富氧或純氧助燃。

NGL爐自動(dòng)化程度高，不用人工持管，爐體密閉，環(huán)保好。目前應(yīng)用于處理平均含銅90%以上的銅料，爐渣含銅可控制在15%左右。

（2）精煉搖爐工藝與設(shè)備

精煉搖爐也是由中國(guó)瑞林工程技術(shù)有限公司開發(fā)的，是對(duì)傾動(dòng)爐的改進(jìn)和完善，并完全國(guó)產(chǎn)化，能力為350噸／臺(tái)，適合規(guī)模較大的工廠，處理物料含銅在92%以上。

與德國(guó)M ae rz傾動(dòng)爐相比，精煉搖爐操作爐位和氧化還原原理相同，最大的改進(jìn)在于引入爐體透氣磚氮?dú)鈹嚢杓夹g(shù)提高生產(chǎn)效率，對(duì)爐尾的排煙方式進(jìn)行了改進(jìn)，便于清理煙塵。燃燒系統(tǒng)采用稀氧燃燒后，提高了熱效率，達(dá)到最大限度的節(jié)能減排效果，該爐型已在國(guó)內(nèi)2個(gè)20萬噸規(guī)模工廠應(yīng)用。

2. 低品位銅料或電子廢料的處理——旋轉(zhuǎn)式頂吹爐處理工藝

國(guó)內(nèi)開發(fā)的頂吹爐設(shè)備與Kaldo爐類似，爐體可以360度旋轉(zhuǎn)，但是工藝條件、渣型控制以及爐體結(jié)構(gòu)與Kaldo爐有較大的改變。目標(biāo)是入爐物料含銅平均50%以下，可以產(chǎn)出80%左右的黑銅，同時(shí)產(chǎn)出含銅小于1%的棄渣。

頂吹爐與NGL爐配套使用時(shí)產(chǎn)出的黑銅以熱態(tài)加入NGL爐精煉，同時(shí)在NGL爐中可加入90%以上品位的冷態(tài)廢雜銅一起冶煉，形成一種可同時(shí)處理高、低品位廢雜銅的組合工藝。該項(xiàng)技術(shù)和設(shè)備完全國(guó)產(chǎn)化，已在廣西30萬噸廢雜銅項(xiàng)目中應(yīng)用。

3. 廢雜銅冶煉煙氣處理

冶煉廢雜銅的工廠并不存在大量SO2的污染，僅在燃料含硫高時(shí)煙氣中才會(huì)有SO2存在。廢雜銅的冶煉最大的污染來自于黑煙和煙塵，造成黑煙的現(xiàn)象主要是燃料燃燒不充分和還原劑反應(yīng)不完全產(chǎn)生的。如果原料中含有有機(jī)物，黑煙現(xiàn)象更加嚴(yán)重，還有產(chǎn)生二惡英的可能性，所以廢雜銅冶煉在環(huán)保方面的技術(shù)的進(jìn)步最大體現(xiàn)在對(duì)黑煙和煙塵的治理。

目前新建的工廠都配備了完善的煙氣處理系統(tǒng)，典型的煙氣處理流程為：

當(dāng)原料中有大量有機(jī)物存在，如處理電子廢料時(shí)，煙氣應(yīng)采用噴霧冷卻，讓溫度從800℃以上驟冷到300℃以下，可以避免二惡英的生成。噴霧冷卻可控制在絕熱蒸發(fā)狀態(tài)下進(jìn)行，無廢水產(chǎn)出，收下的煙塵是干塵，有利于收集和處理。整個(gè)煙氣系統(tǒng)均設(shè)有檢測(cè)儀表和PLC或DCS控制系統(tǒng)，根據(jù)冶煉的操作要求進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而控制在最佳工藝狀態(tài)保證煙氣的清潔排放。

噴霧冷卻工藝和裝備已經(jīng)在江銅的鼓風(fēng)爐和卡爾多爐的煙氣處理系統(tǒng)成功應(yīng)用了多年。

二、廢雜銅冶煉技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)

廢雜銅冶煉技術(shù)的發(fā)展必須適應(yīng)原料品位越來越復(fù)雜、節(jié)能減排越來越嚴(yán)格的要求，結(jié)合國(guó)外廢雜銅冶煉技術(shù)發(fā)展歷程和現(xiàn)狀，國(guó)內(nèi)未來技術(shù)發(fā)展應(yīng)側(cè)重于以下幾個(gè)方面：

1. 中、高品位廢雜銅混合一段法精煉技術(shù)

國(guó)內(nèi)外目前一段法用的廢雜銅品位在92%以上，僅能搭配處理少量低品位的廢雜銅，未來應(yīng)該研究將混合品位在80%以下的廢雜銅一段法精煉到合格陽極銅的技術(shù)，讓很多企業(yè)可以多搭配處理低品位的廢料，以獲取更高的經(jīng)濟(jì)效益。

一段法精煉技術(shù)向低品位發(fā)展的核心是引入富氧精煉，輔以氮?dú)鈹嚢杓夹g(shù)使精煉爐兼具轉(zhuǎn)爐吹煉的一些功能，以提高氧化造渣速度，同時(shí)還要根據(jù)雜質(zhì)成份研究不同渣型和造渣劑，保證雜質(zhì)的有效脫除以及降低爐渣含銅。

NGL爐因其構(gòu)造類似于陽極爐和轉(zhuǎn)爐，可設(shè)較多風(fēng)口，且扒渣方便，是未來混合一段精煉的理想爐型。中國(guó)瑞林工程技術(shù)有限公司已申請(qǐng)了采用氮?dú)鈹嚢韬透谎鯕怏w精煉廢雜銅的工藝的發(fā)明專利并獲授權(quán)（授權(quán)號(hào)：CN200910168628.1），可望在近期投產(chǎn)的項(xiàng)目上試驗(yàn)該項(xiàng)技術(shù)。

2. 大規(guī)模低品位銅料處理技術(shù)和裝備

卡爾多爐和鼓風(fēng)爐處理低品位銅料能耗很高，而且單系列規(guī)模僅為年處理2萬～5萬噸銅金屬，對(duì)于10萬噸規(guī)模工廠需要2套裝置，投資和生產(chǎn)成本較高。

國(guó)外已有幾家采用大型固定式氧氣頂吹爐工藝（包括ISA、奧氏麥特、TBRC等工藝）處理低品位廢雜銅的工廠，但是技術(shù)封鎖非常嚴(yán)，所以目前中國(guó)瑞林公司和銅陵有色公司已確定自主開發(fā)規(guī)模為10萬~20萬噸銅的固定式氧氣頂吹爐系統(tǒng)。采用產(chǎn)、學(xué)、研、用相結(jié)合的技術(shù)攻關(guān)方法，參考氧氣頂吹爐處理銅精礦的實(shí)踐，研究處理冶煉低品位廢雜銅時(shí)各種工藝參數(shù)，操作制度，爐渣渣型控制以及煙氣高效凈化和二惡英控制技術(shù)等。

同時(shí)云南銅業(yè)也在開發(fā)一種雙頂吹工藝，將銅精礦和廢雜銅混合熔煉，充分利用銅精礦熔煉過程的余熱，降低廢雜銅冶煉能耗。

3. 再生銅中有價(jià)金屬綜合回收技術(shù)

隨著廢雜銅中復(fù)合銅材料的不斷增加，對(duì)廢雜銅的處理應(yīng)從主要回收銅和金銀轉(zhuǎn)向綜合回收有價(jià)元素。對(duì)銅廢料中的賤金屬如Sn、Ni、Pb、Fe、As、Sb、Bi和稀貴金屬如In、Se、Te、Pt、Pd等應(yīng)能有效回收，如研究先采用火法冶煉進(jìn)行富集，實(shí)現(xiàn)稀貴金屬和賤金屬的分離，然后采用濕法冶金方法實(shí)現(xiàn)單一金屬的回收等。

4. 高品位廢雜銅直接生產(chǎn)火法精煉銅桿技術(shù)

由于廢雜銅直接生產(chǎn)火法精煉銅桿有很好的經(jīng)濟(jì)效益和產(chǎn)品市場(chǎng)，而引進(jìn)國(guó)外技術(shù)和設(shè)備費(fèi)用昂貴，所以開發(fā)自主創(chuàng)新的技術(shù)勢(shì)在必行。

根據(jù)我國(guó)引進(jìn)西班亞的La FargaLacam b ra的技術(shù)和設(shè)備投入生產(chǎn)存在的問題，如專用造渣劑成本高、難以處理96%以下的廢銅，兩個(gè)工廠都無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，熔煉周期與軋機(jī)的生產(chǎn)不匹配，軋機(jī)的能力不能充分發(fā)揮，投入產(chǎn)出比欠佳等問題，國(guó)內(nèi)已經(jīng)在研究專用造渣劑和雜質(zhì)脫除控制技術(shù)，如果與國(guó)內(nèi)開發(fā)的高品位廢雜銅精煉工藝相配合，將精煉爐和銅桿加工設(shè)備相集成，同時(shí)開發(fā)完善的自動(dòng)化系統(tǒng)，可望用90%以下的廢雜銅直接生產(chǎn)火法精煉銅桿，預(yù)計(jì)成套裝置的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)將明顯好于國(guó)外技術(shù)和設(shè)備。

（此文系根據(jù)作者在第二屆中國(guó)再生銅產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展論壇上的講演稿整理）