孟可心

陽谷祥光銅業(yè)有限公司是世界單系統(tǒng)產(chǎn)能最大的銅冶煉廠，位于中國首家銅產(chǎn)業(yè)國家級生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)—陽谷祥光生態(tài)工業(yè)園，成立于2005年1月，注冊資本47.3億元。現(xiàn)已形成年產(chǎn)礦產(chǎn)陰極銅50萬噸、黃金20噸、白銀600噸、硫酸170萬噸和稀貴稀散金屬1000噸的生產(chǎn)能力。祥光銅業(yè)產(chǎn)品“祥光陰極銅”、“XIANGGUANG”牌銀錠分別在倫敦金屬交易所（LEM）和上海期貨交易所（SHFE）成功注冊。

陽谷祥光銅業(yè)作為高新技術(shù)企業(yè)，建設(shè)有國家級企業(yè)技術(shù)中心、山東省銅冶煉及稀散金屬提取工程技術(shù)研究中心、山東省銅冶煉清潔生產(chǎn)與綜合利用工程實驗室等創(chuàng)新平臺。通過自主創(chuàng)新形成了擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的銅冶煉及綜合回收核心技術(shù)的工藝體系，采用工藝：超強化旋浮熔煉和旋浮吹煉工藝、冰銅吹煉渣無水?；夹g(shù)、粗銅自氧化還原精煉技術(shù)、高濃度煙氣（SO2濃度18%）轉(zhuǎn)化制酸技術(shù)、電解平行流技術(shù)。在世界上第一個實現(xiàn)了超強化旋浮銅冶煉的智能冶煉和自熱冶煉，標志著中國銅冶煉技術(shù)及裝備進入了世界先進水平，已由技術(shù)引進轉(zhuǎn)向技術(shù)輸出。

近年來，祥光銅業(yè)先后承擔了國家國際科技合作項目、國家發(fā)改委重點節(jié)能技術(shù)專項等20余項國家、省、市級大型科研課題，授權(quán)專利100余項，其中國際發(fā)明40項，參與制定國家、行業(yè)標準50余項。多項科技成果通過山東省科技廳或中國有色金屬工業(yè)協(xié)會組織的專家評價，評價結(jié)論：整體技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平。先后獲國家科技進步二等獎1項、中國專利金獎1項、山東省技術(shù)發(fā)明一等獎1項、山東省科技進步一等獎1項、山東省科技進步二等獎1項、中國有色金屬工業(yè)科學技術(shù)獎10項、國家發(fā)明專利優(yōu)秀獎1項、山東省發(fā)明專利一等獎2項?！靶°~冶煉”納入工信部《銅冶煉行業(yè)規(guī)范條件》，“粗銅自氧化還原精煉技術(shù)”和“平行流電解技術(shù)”被國家發(fā)改委列入《國家重點節(jié)能低碳技術(shù)推廣目錄》，屬于國家產(chǎn)業(yè)和環(huán)保政策重點鼓勵推廣的高效、節(jié)能、環(huán)保的清潔生產(chǎn)技術(shù)，作為新建和改擴建企業(yè)優(yōu)先選擇工藝。

陽谷祥光銅業(yè)以其良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益，被工信部、財政部、科技部列為國家資源節(jié)約型、環(huán)境友好型第一批試點企業(yè)，被環(huán)保部授予國家環(huán)境友好工程，被工信部評為首批“綠色工廠”。

一、旋浮銅冶煉技術(shù)簡介

銅是國民經(jīng)濟發(fā)展和國防工業(yè)的重要戰(zhàn)略材料，中國是銅冶煉大國，連續(xù)十六年保持銅產(chǎn)量世界第一，占世界銅產(chǎn)量35%?，F(xiàn)有銅冶煉工藝存在的共性問題是能耗高、污染大、效率低，如何利用高新技術(shù)改造傳統(tǒng)高耗能、高污染行業(yè)，滿足國家對節(jié)能、環(huán)保、資源利用的高標準要求，是有色行業(yè)轉(zhuǎn)型升級可持續(xù)發(fā)展的重大需求。

陽谷祥光銅業(yè)全面分析研究了國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)和設(shè)備，確定了自主研發(fā)新技術(shù)的思路和總體方案，通過開展工藝理論研究、計算機仿真、關(guān)鍵設(shè)備研制、工業(yè)試驗、工程設(shè)計等，自主開發(fā)出節(jié)能高效清潔環(huán)保旋浮銅冶煉工藝體系及核心裝備，實現(xiàn)了銅冶煉理論、工藝、裝備的重大創(chuàng)新，打破了國外對先進銅冶煉技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備的長期壟斷，提升了我國銅冶煉的核心競爭力。

旋浮銅冶煉工藝節(jié)能原理是通過采用物料顆粒碰撞反應機理，反應機理分為兩部分，一是反應塔上部的氧氣和物料顆粒間的反應，以熔煉為例，主要反應：2CuFeS2 + O2 → 2FeS + Cu2S + SO2 ；2FeS + 3O2 →2FeO + 2SO2；6FeO +O2→2Fe3O4（過氧化）；2Cu2S + 3O2 →2Cu2O（過氧化）+2SO2；二是反應塔下部過氧化顆粒和欠氧化顆粒間的碰撞反應，主要反應：3Fe3O4 +FeS→10FeO+SO2；Cu2O+FeS→FeO+ Cu2S；2FeO+SiO2→Fe2SiO4。傳統(tǒng)冶煉只有第一部分反應機理，沒有第二部分反應機理，因而反應不完全。旋浮冶煉的碰撞反應機理確保整個熔煉和吹煉過程在各種工藝條件下都能反應充分完全。

技術(shù)特征：

（一）采用龍卷風旋流分散物料，強化氣?；旌?/p>

旋浮冶煉對物料的分散模擬自然界龍卷風高速旋轉(zhuǎn)具有極強擴散和卷吸能力的原理，顆粒呈倒龍卷風的旋流狀態(tài)分布在反應塔中央，增強了旋流的擴散和卷吸能力，氣?；旌虾?，大大增加物料顆粒碰撞，提高氧利用率，降低生料及煙塵發(fā)生率，減少二次處理用能。

（二）采用“風內(nèi)料外”的環(huán)狀布料形式，強化傳質(zhì)傳熱，提高余熱回收

旋浮冶煉的顆粒原料在工藝風外環(huán)，增加了顆粒群和工藝風的接觸面積，傳質(zhì)傳熱和反應效率增加；顆粒與高溫回流氣直接接觸，去除了工藝風對顆粒群的風幕作用，顆粒著火點溫度能夠迅速達到，加速了顆粒與氣體間、顆粒與顆粒間的反應。

二、開發(fā)出旋浮冶煉工藝的核心裝備、旋浮冶金數(shù)模

根據(jù)旋浮冶煉“碰撞、旋風、脈動、風內(nèi)料外”技術(shù)特征，通過建立旋浮冶煉數(shù)值仿真模型，獲得氣相溫度分布、流線、不同粒徑顆粒軌跡、溫度變化等信息，以仿真結(jié)果為基礎(chǔ)，經(jīng)研制多個噴嘴樣機和進行工業(yè)試驗，開發(fā)出具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的脈動旋流型噴嘴，克服中央擴散型噴嘴氣?；旌喜?、粒子碰撞少、反應偏析、熱損失大等問題，能較好實現(xiàn)超強化、低能耗的冶煉目標。

針對冶煉爐構(gòu)建了多元多次金屬平衡方程和熱平衡方程，并結(jié)合前饋反饋控制策略，融合統(tǒng)計仿真模型，自主研發(fā)出旋浮冶金控制數(shù)學模型，以此冶金數(shù)模為基礎(chǔ)，開發(fā)出旋浮冶煉生產(chǎn)過程計算機在線控制系統(tǒng)。首次在旋浮銅冶煉生產(chǎn)系統(tǒng)上投入運行，使得在不同工藝條件下計算出最佳工藝控制參數(shù)，對生產(chǎn)過程進行實時控制，在線率99.5%以上，控制精度98%以上，確保了大規(guī)模冶煉工業(yè)生產(chǎn)的高效和穩(wěn)定，實現(xiàn)了旋浮智能化冶煉和自熱冶煉。

三、旋浮鋼冶煉技術(shù)的應用

2009年5月，陽谷祥光銅業(yè)有限公司應用“陽谷祥光旋浮銅冶煉工藝”技術(shù)，生產(chǎn)實踐表明，祥光銅業(yè)的熔煉爐和吹煉爐運行穩(wěn)定，在處理高雜質(zhì)銅精礦時工廠依然穩(wěn)定地生產(chǎn)出合格粗銅，年節(jié)能量好于預期值，主要技術(shù)經(jīng)濟指標達到國際領(lǐng)先水平。平均節(jié)能能力為0.19tce/tCu，碳減排能力為0.31tCO2/tCu。為公司帶來重大的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。

河南中原黃金冶煉廠有限責任公司整體搬遷升級改造項目應用“陽谷祥光旋浮銅冶煉工藝”技術(shù)成果。平均節(jié)能能力達到0.186tce/tCu，碳減排能力達到0.3tCO2/tCu。以年產(chǎn)10萬噸陰極銅計，年節(jié)約費用3636萬元。

目前，陽谷祥光旋浮銅冶煉工藝已在陽谷祥光銅業(yè)有限公司、中國黃金集團—河南中原黃金冶煉廠和中鋁東南銅業(yè)有限公司推廣應用；在肯尼科特公司招標中評選為首選技術(shù)。隨著該技術(shù)的深入推廣和應用，將為有色行業(yè)供給側(cè)改革轉(zhuǎn)型升級可持續(xù)發(fā)展起到積極的推動作用。