蘭 旭

(云南錫業(yè)集團(tuán)(控股)有限責(zé)任公司， 云南 個(gè)舊 661000)

重金屬

頂吹熔煉技術(shù)在云錫的應(yīng)用與發(fā)展

蘭 旭

(云南錫業(yè)集團(tuán)(控股)有限責(zé)任公司， 云南 個(gè)舊 661000)

云錫在引進(jìn)澳斯麥特頂吹熔煉技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過消化、吸收,進(jìn)一步創(chuàng)新和發(fā)展了頂吹熔煉技術(shù)，并成功將該技術(shù)應(yīng)用于錫冶煉、銅冶煉、鉛冶煉。

頂吹熔煉技術(shù)； 錫冶煉； 鉛冶煉； 銅冶煉； 創(chuàng)新發(fā)展

0 前言

頂吹熔煉技術(shù)是20世紀(jì)70年代Floyd博士在澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)工業(yè)研究院(CSIRO)工作期間發(fā)明的,最初命名為高溫浸沒燃燒法(HSC),后更名為Sirosmelt技術(shù)。1981年Floyd博士組建Ausmelt公司繼續(xù)發(fā)展和完善該技術(shù),并正式命名為Ausmelt技術(shù),獲專利技術(shù)轉(zhuǎn)讓權(quán)。

為加快推進(jìn)云錫有色金屬強(qiáng)化熔煉技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，推進(jìn)有色冶煉科技進(jìn)步，云錫于1999年引進(jìn)了澳大利亞澳斯麥特公司的頂吹沉沒熔煉技術(shù)，用于錫精礦的強(qiáng)化熔煉技術(shù)改造，項(xiàng)目于2002年4月建成投產(chǎn)。云錫通過引進(jìn)、消化、吸收和自主創(chuàng)新相結(jié)合，進(jìn)一步優(yōu)化錫冶煉各項(xiàng)工藝參數(shù)，創(chuàng)新冶煉機(jī)理，改進(jìn)完善設(shè)備設(shè)施，增加富氧系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)富氧強(qiáng)化供熱還原熔煉，推動(dòng)世界錫冶煉技術(shù)進(jìn)入強(qiáng)化熔煉行列，形成了具有云錫特色的噴槍頂吹沉沒熔煉技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)鉛冶煉和銅冶煉的技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)頂吹沉沒熔煉技術(shù)進(jìn)一步創(chuàng)新發(fā)展，成功將頂吹沉沒熔煉技術(shù)推廣運(yùn)用于10萬t/a鉛冶煉項(xiàng)目和10萬t/a銅冶煉項(xiàng)目，2010年7月建成了10萬t/a鉛冶煉項(xiàng)目，2012年3月建成了10萬t/a銅冶煉項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了云錫多金屬頂吹沉沒熔煉技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，并形成了云錫獨(dú)有的多種有色金屬噴槍頂吹沉沒熔煉技術(shù)體系。

1 頂吹熔煉技術(shù)在云錫的創(chuàng)新和發(fā)展

1.1形成了獨(dú)有的澳斯麥特爐-煙化爐煉錫工藝技術(shù)

(1)在澳斯麥特還原熔煉后加煙化爐揮發(fā)，形成了澳斯麥特爐還原熔煉- 煙化爐揮發(fā)兩段熔煉工藝，取代國(guó)外的三段澳斯麥特爐熔煉工藝。澳斯麥特爐與煙化爐有機(jī)結(jié)合，有效地利用和發(fā)揮了澳斯麥特和煙化爐工藝各自的長(zhǎng)處，棄渣含錫由國(guó)外的1.0%～1.5%，降低到云錫的0.1%，達(dá)到了理想的效果。

(2)對(duì)關(guān)鍵設(shè)備——噴槍進(jìn)行創(chuàng)新性改進(jìn)，并在爐子上部科學(xué)地加入二次燃燒風(fēng)，既實(shí)現(xiàn)了燃料及冶煉可燃物在爐內(nèi)的完全燃燒，有效利用了能源，又有效地加快了還原速度，從設(shè)備和操作上完善了澳斯麥特技術(shù)。

(3)發(fā)明了新的熔煉渣型，大幅度減少了熔劑用量，降低了渣率，從理論和實(shí)踐上都促進(jìn)了澳斯麥特技術(shù)的完善。

(4)自主開發(fā)了富氧供熱還原熔煉技術(shù)，大幅度提高了生產(chǎn)效率和資源利用率。

(5)采用適應(yīng)云錫原料的煉前處理工藝，只有云錫特色的煉前處理工藝解決了入爐物料含As、S、Fe高、含Sn低的問題。

(6)利用澳斯麥特爐余熱發(fā)電，節(jié)約了能源，減少了熱污染。

(7)研究開發(fā)了錫火法熔煉煙氣低濃度SO2有機(jī)胺液吸收-解析制酸工藝，利用硫資源制取硫酸，減少了環(huán)境污染，尾氣達(dá)到國(guó)家環(huán)保排放要求。

通過優(yōu)化、完善和創(chuàng)新，云錫的錫直接回收率等各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)保持著世界領(lǐng)先水平，物料適應(yīng)性擴(kuò)大，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益明顯。這既是云錫冶煉史上的重大突破和發(fā)展，也是對(duì)澳斯麥特強(qiáng)化熔煉技術(shù)的貢獻(xiàn)和提高。其申請(qǐng)專利9項(xiàng)，已獲授權(quán)6項(xiàng)，發(fā)表專著2本，論文多篇。錫冶煉項(xiàng)目獲得省部級(jí)以上獎(jiǎng)勵(lì)4項(xiàng)。

1.2 形成了云錫“一爐三段”直接煉鉛工藝技術(shù)

(1)開發(fā)了“一爐三段”直接煉鉛工藝技術(shù)并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。在一座冶金爐內(nèi)完成了其他工藝需要多座冶金爐完成的硫化鉛精礦氧化熔煉、高鉛渣還原、鋅渣煙化三個(gè)冶煉過程，形成了一套收塵系統(tǒng)分階段分別收取高鉛煙塵和高鋅煙塵的關(guān)鍵技術(shù)。

(2)采用有機(jī)胺液吸收- 解析SO2技術(shù)，解決了“一爐三段”煉鉛法中三種煙氣SO2波動(dòng)大，不適用于直接連續(xù)生產(chǎn)硫酸的技術(shù)難題，并且尾氣達(dá)標(biāo)排放。

(3)研發(fā)了新型夾套水冷爐殼，對(duì)耐火材料進(jìn)行強(qiáng)制冷卻保護(hù)，有效解決了不同溫度的三個(gè)冶煉過程對(duì)耐火材料爐襯的腐蝕問題，延長(zhǎng)了爐壽。

(4)開發(fā)了鉛電解殘極洗滌、陰極輸送、陰極板洗滌和抽棒等具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的配套工藝技術(shù)，大幅提高了鉛電解生產(chǎn)效率。

(5)開發(fā)了與本工藝相適應(yīng)的工業(yè)自動(dòng)化和信息化系統(tǒng)，對(duì)生產(chǎn)工藝過程全面自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)了集生產(chǎn)在線、視頻監(jiān)控、生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理和自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)辦公為一體的信息化管理。

鉛項(xiàng)目申請(qǐng)專利8項(xiàng)，已獲授權(quán)6項(xiàng)，研究成果獲省部級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)2項(xiàng)。

1.3 形成了云錫“雙頂吹”煉銅技術(shù)

以澳斯麥特強(qiáng)化熔煉、永久不銹鋼陰極電解精煉等技術(shù)為核心，通過集成創(chuàng)新與自主研發(fā)，形成了具有云錫特色的“雙頂吹”煉銅技術(shù)。

(1)采用兩座澳斯麥特頂吹爐，一座用于硫化銅精礦的富氧頂吹熔煉，產(chǎn)出銅锍和爐渣；另一座用于銅锍的富氧頂吹吹煉，使銅锍吹煉過程產(chǎn)生的二氧化硫更集中地產(chǎn)出和被收集用以制取硫酸，解決了傳統(tǒng)工藝銅锍吹煉SO2低空污染問題。

(2)電解采用先進(jìn)的永久不銹鋼陰極電解技術(shù)，同時(shí)引進(jìn)了先進(jìn)的、自動(dòng)化程度高的出裝槽設(shè)備和技術(shù)、陰極銅自動(dòng)剝片設(shè)備和技術(shù)等。

(3)采用先進(jìn)的余熱發(fā)電技術(shù)、廢水處理技術(shù)、尾氣制酸技術(shù)等，節(jié)能、環(huán)保和資源綜合利用效果顯著。

(4)自動(dòng)化控制和監(jiān)控非常完善，建成了工藝技術(shù)控制和操作、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、保安監(jiān)控、消防監(jiān)控、生產(chǎn)調(diào)度和工業(yè)信息化管理等多功能為一體的自動(dòng)化信息管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)信息化和自動(dòng)化。

2 頂吹熔煉技術(shù)在云錫的推廣應(yīng)用

2.1 錫冶煉系統(tǒng)

建成了云錫頂吹沉沒熔煉爐錫精礦富氧熔煉系統(tǒng)，形成了年產(chǎn)7萬t錫的生產(chǎn)能力，繼續(xù)引領(lǐng)和代表當(dāng)今世界錫冶煉技術(shù)的最高技術(shù)和裝備水平。

在引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，不斷地自主創(chuàng)新、消化吸收再創(chuàng)新，成功地開發(fā)了錫精礦富氧還原熔煉技術(shù)等一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新技術(shù)，錫冶煉產(chǎn)能從設(shè)計(jì)的2.5萬t/a提高到目前的7萬t/a，云錫成為了世界最大的錫冶煉生產(chǎn)基地，擁有世界一流的錫精礦頂吹沉沒富氧強(qiáng)化還原熔煉、低錫物料及爐渣富氧煙化，以及以結(jié)晶機(jī)和真空爐為主的火法精煉相結(jié)合的高效先進(jìn)錫冶煉工藝技術(shù)。錫金屬綜合回收率、資源綜合利用率、環(huán)保達(dá)標(biāo)排放率、能源消耗率等各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均處于世界領(lǐng)先水平。自2005年以來，云錫錫產(chǎn)品產(chǎn)量已經(jīng)連續(xù)多年排名世界第一，形成了“世界錫業(yè)看中國(guó)、中國(guó)錫業(yè)看云錫”的格局。

2.2 鉛冶煉系統(tǒng)

(1)建成了以頂吹爐“一爐三段一步煉鉛”工藝技術(shù)為核心的年產(chǎn)電鉛10萬t和白銀160 t及綜合回收其他產(chǎn)品的鉛冶煉系統(tǒng)。由于冶煉流程短，有效利用了高溫熔體熱能，粗鉛冶煉綜合能耗低于260 kgce/t粗鉛，優(yōu)于330 kgce/t粗鉛的國(guó)際先進(jìn)水平，遠(yuǎn)優(yōu)于國(guó)家新建項(xiàng)目準(zhǔn)入條件460 kgce/t粗鉛的能耗水平。

(2)國(guó)內(nèi)第一家在鉛冶煉系統(tǒng)大規(guī)模使用有機(jī)胺液吸收- 解析工藝技術(shù)吸收冶煉工藝煙氣中的非穩(wěn)態(tài)SO2制取硫酸，解決了三段熔煉的煙氣SO2平衡問題，實(shí)現(xiàn)了非穩(wěn)態(tài)SO2穩(wěn)定制取硫酸。硫利用率大于98.5%，排放尾氣SO2濃度200mg/m3左右，遠(yuǎn)優(yōu)于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。

(3)開發(fā)了節(jié)能、高效的爐前粗鉛精煉工藝技術(shù)，液態(tài)粗鉛爐前直接脫雜一次澆鑄陽極，節(jié)省了能源，減少了粗鉛的重復(fù)鑄錠熔化，簡(jiǎn)化了流程，降低了作業(yè)費(fèi)用，提高了生產(chǎn)效率。

(4)充分利用冶金爐余熱，配套建設(shè)了9 186 kW的余熱發(fā)電系統(tǒng)，既實(shí)現(xiàn)了余熱的充分利用，又減少了廢熱對(duì)環(huán)境的污染。

(5)使用先進(jìn)水處理技術(shù)對(duì)生活廢水和生產(chǎn)廢水進(jìn)行深度處理，處理后的水達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)，全部回用。

云錫10萬t/a鉛冶煉系統(tǒng)技改擴(kuò)建工程項(xiàng)目實(shí)施過程中，通過引進(jìn)與自主創(chuàng)新相結(jié)合，建成了一座環(huán)保達(dá)標(biāo)、清潔生產(chǎn)、符合國(guó)家節(jié)能減排和資源綜合利用要求的世界一流的硫化鉛精礦無污染強(qiáng)化熔煉工廠，整體技術(shù)處于世界先進(jìn)水平，取得了明顯的節(jié)能效果、環(huán)保效果和資源綜合利用效果。

圍繞項(xiàng)目實(shí)施，申報(bào)專利多項(xiàng)，目前已經(jīng)獲得發(fā)明專利授權(quán)1項(xiàng)，實(shí)用新型專利授權(quán)5項(xiàng)。“一爐三段”直接煉鉛工藝技術(shù)獲中國(guó)有色金屬工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng) 一等獎(jiǎng)。

2.3 銅冶煉系統(tǒng)

建成了以頂吹爐熔煉- 頂吹爐連續(xù)吹煉工藝技術(shù)為主線的年產(chǎn)10萬t銅的冶煉系統(tǒng)。

頂吹熔煉技術(shù)創(chuàng)新工程在云錫10萬t/a銅冶煉工程項(xiàng)目中實(shí)施，2012年3月建成了年產(chǎn)陰極銅10萬t、副產(chǎn)硫酸44萬t、金786 kg、銀52 t，年銷售收入約70～80億元的銅冶煉項(xiàng)目。2012年4月試車，目前還在試生產(chǎn)中。項(xiàng)目采用兩座澳斯麥特爐，一座用于硫化銅精礦的富氧頂吹熔煉，產(chǎn)出銅锍和爐渣；另一座用于銅锍的富氧頂吹吹煉，使銅锍吹煉過程中二氧化硫集中產(chǎn)出和收集，用以制取硫酸，解決了傳統(tǒng)工藝銅锍吹煉SO2低空污染問題，以達(dá)到更理想的環(huán)保效果目的。電解采用先進(jìn)的永久不銹鋼陰極電鍵技術(shù)，取消了傳統(tǒng)的始極片制作過程，引進(jìn)了先進(jìn)的出裝槽設(shè)備和技術(shù)、陰極銅自動(dòng)剝片設(shè)備和技術(shù)等自動(dòng)化程度很高的先進(jìn)技術(shù)。

項(xiàng)目采用了先進(jìn)的余熱發(fā)電技術(shù)、廢水處理技術(shù)、尾氣制酸技術(shù)等，達(dá)到了理想的節(jié)能效果、環(huán)保效果和資源綜合利用效果。

3 結(jié)語

(1)云錫通過頂吹熔煉關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新、系統(tǒng)集成創(chuàng)新、引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新，逐步建立和完善了具有云錫特色的技術(shù)創(chuàng)新體系，形成了較強(qiáng)的持續(xù)創(chuàng)新能力和發(fā)展能力，解決了有色金屬冶煉產(chǎn)業(yè)發(fā)展的共性技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)和配套技術(shù)，掌握了核心技術(shù)和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。形成的產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)品具有較強(qiáng)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。

(2)云錫頂吹熔煉技術(shù)創(chuàng)新系統(tǒng)工程的實(shí)施，突破了有色金屬冶金產(chǎn)業(yè)發(fā)展的富氧噴槍頂吹沉沒熔煉共性技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)，針對(duì)錫、鉛、銅冶煉的不同特點(diǎn)，開發(fā)了相應(yīng)的配套技術(shù)，輻射和帶動(dòng)了有色金屬冶金產(chǎn)業(yè)整體技術(shù)水平和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的提升，使云錫在以錫為主發(fā)展有色金屬產(chǎn)業(yè)板塊，錫銅鉛協(xié)調(diào)發(fā)展方面取得了重大突破，調(diào)整了云錫的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

(3)云錫頂吹熔煉技術(shù)創(chuàng)新系統(tǒng)工程10年來先后在云錫公司錫、鉛、銅冶煉上成功實(shí)施和應(yīng)用，建成了三個(gè)現(xiàn)代化的、工藝技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先水平的頂吹熔煉工廠，帶動(dòng)了整體技術(shù)水平的提高和企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的顯著增強(qiáng)，并在有色冶金行業(yè)的節(jié)能減排、環(huán)境友好和資源綜合利用等方面起到了積極的示范作用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

總之，頂吹熔煉技術(shù)在云錫的應(yīng)用和創(chuàng)新發(fā)展，對(duì)世界錫、鉛、銅冶金行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步起到了積極的推動(dòng)作用，是對(duì)世界有色金屬冶金技術(shù)的重大貢獻(xiàn)，具有顯著地示范性和推廣應(yīng)用價(jià)值。

Applicationanddevelopmentoftop-blownsmeltingprocessinYunnanTinGroup

LAN Xu

On the basis of the introduction of Ausmelt top-blown smelting process into Yunnan Tin Group, the top-blown smelting process was further innovated and developed by means of digestion and absorption, and then the process has been successfully applied in tin, copper and lead smelting.

top-blown smelting process; tin smelting; lead smelting; copper smelting; innovation and development

蘭 旭(1957—)，男，云南個(gè)舊人，正高級(jí)工程師，主要從事有色金屬冶金技術(shù)及管理工作。

TF814； TF811； TF812

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