富氧底吹:中国有色冶金走上“无碳”之路
2010年05月07日 9:59 15922次浏览 来源: 人民日报海外版 分类: 新技术
4月7日消息 近来,山东省东营市迎来了一拨又一拨贵客。这些分别来自山西、云南、湖南、辽宁等地的考察团,身份和目的出奇一致:都是来自知名有色冶金企业的领导和专家,吸引他们前来的,同为东营市一家民营企业的炼铜新工艺。
“还提‘低碳’?落伍了!现在在有色冶金领域,连‘无碳’工艺都产业化了,还是咱中国的完全自主知识产权。”这是考察团在东营市听到最多、也最能勾起话题的一句话。
啥是“低碳”,啥是“无碳”?“无碳”又是在哪,如何实现的?
“碳”,指温室气体二氧化碳。“低碳”,指减排、少排二氧化碳。时下,尤其哥本哈根气候会议之后,“低碳”已成热词,“凡事必称低碳”。甚至,部分发达国家还拟征“碳关税”——对生产过程排碳较多的进口产品,课以重税。无论如何,低碳是时代要求,大势所趋,这就要求发展中国家引进或革新技术,减少排碳。
“无碳”是如何实现的?
“无碳”,是指二氧化碳排放量几乎为零。这可能吗?尤其还是在需要大量使用煤炭、工艺技术水平普遍落后于世界发达国家的中国有色冶金行业?
2009年初,黄河三角洲滨海城市山东东营,一家民营企业——主业炼铜、顺带炼金、银、铂、钯、硒等稀贵金属的山东方圆有色金属集团公司传出好消息:通过采用新工艺并不断革新,公司一期工程投产两个月后,炼铜“配煤率”降到了零,从而实现了“无碳”。这在中国有色企业里是首家。
所谓“配煤率”,是指炼铜时,矿粉里掺上一定比例的煤炭(或其他燃料)助燃,以利于矿粉充分燃烧、融化、出铜,否则温度上不去,达不到热平衡,炼不出铜。目前,我国有色冶金系统常用的熔炼炉配煤率为5%-7%,即100吨矿粉进去,需配上5-7吨煤。即便国际上先进的日本三菱法、加拿大诺兰达法等炼铜工艺,配煤率也要4.8%或3.4%。
煤一燃烧,自然排碳。要减少排碳,于有色冶金领域,首要是降低配煤率。“一开始,我们也没想到。”方圆公司董事长崔志祥介绍,起初,原中国有色工程设计院副院长、中国恩菲工程技术有限公司高级顾问专家、中国工程设计大师蒋继穆为方圆公司推介的新型冶炼工艺,初始配煤率为2.64%。“试运行和生产过程中,为让热损失最小,我们对炉内结构、渣口、烟道、加料、氧枪等进行严格细致的设计计算和实验论证,反复研究改造的过程中发现——不断减少用煤,也能完成熔炼。”方圆公司首席专家申殿邦说,当加料量为30吨/时,炉内可达到热平衡,实现完全自热熔炼,不用配煤。投产两个月后的2009年2月,这一重大科技突破,结束了熔池熔炼技术需要配煤的历史。
不配煤,炉温也能达到铜的熔点,不耽误冶炼,方圆公司的熔炼炉到底有何不同?
原来,方圆公司用的是“氧气底吹”炉。铜矿粉里,还含有铁、硫,为了使铁、硫燃烧提供炉温,需要大量供给氧气。所谓“底吹”,是指供氧的氧枪位于炉底,氧气朝上冒。相对而言,目前国际国内的炼铜工艺,大都采用“氧气顶吹”或“氧气侧吹”。矿粉从炉顶入料口进入,由重力作用而下——“底吹”的好处,是能让氧气与矿粉充分接触,利于炉内氧气、铜液、矿粉之间强对流传热,充分燃烧、反应,实现自热熔炼。而“顶吹”、“侧吹”时,氧气仅能接触氧枪周围的矿粉,不利于矿粉充分反应。
“氧气底吹”的冶炼方式,最早于2001年用于产业化炼铅。用于产业化炼铜,2008年投产的方圆公司一期工程则是首次。从顶吹、侧吹到底吹,仅是氧枪安放位置不同,难道别人就没想到?蒋继穆介绍,氧气底吹法炼铜最早由两位美国专家提出,上世纪70年代末80年代初做过实验,扩大实验时,因大量工程技术问题解决不了,宣告失败。
在中国有色金属冶炼领域,蒋继穆等专家1991年在湖南水口山做氧气底吹法炼铜实验,克服重重难题,获得成功,年产铜3000吨。自此,这项达到国际先进水平、具有自主知识产权的铜熔炼新工艺诞生。然而在半工业实验成功后,为工艺找“婆家”却费尽周折。国内新上项目一般5万吨以上,从年产3000吨粗铜的半工业实验扩大到年产5万吨,风险极大,一旦失败,将是数亿元的损失,谁也不愿冒风险,更愿意引进国外成熟工艺。直到2008年,方圆公司做了“第一个吃螃蟹的人”,大胆选用这项国产工艺,设计年产铜高达10万吨,并最终获得成功!
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