[叶国华]试论熔炼炉节能减排改造的必要性.docVIP

试论熔炼炉节能减排改造的必要性试论熔炼炉节能减排改造的必要性叶 国 华（大冶有色金属有限公司生产管理部，湖北 黄石，435005）摘要：由于现有诺兰达炉单开生产组织困难、炉渣贫化效果不理想、金属回收率低、能耗高、低空污染较严重、劳动条件差等问题，难以满足国家日益苛刻的环保要求，也影响了企业经济效益，因此，对铜熔炼系统进行改造势在必行。 关键词：铜冶炼改造节能减排一、铜冶炼业发展的的趋势 纵观近几十年铜冶炼企业的发展轨迹，可以总结出铜冶炼发展的趋势如下。 （一）规模化及技术密集型趋势 现代化铜冶炼厂年生产能力一般在2040万吨之间，采用集约化经营，加之采用先进的生产设备和生产工艺，因此生产效率高、生产成本控制在12001300美元/吨铜。 与传统铜冶炼相比，现代铜冶炼还具备技术密集型特征，采用先进的生产设备，如闪速炉、诺兰达炉、三菱炉、艾萨炉、奥斯麦特熔炼炉等，自动化程度高，普遍采用计算机在线控制，实现无公害生产。近年来，随着铜冶炼的迅猛发展，精矿日趋贫乏，铜冶炼生产原料中复杂矿和低品位矿比重增加，因此对铜冶炼技术也提出新的要求。 （二）资源综合利用及环境保护趋势 成为世界一流的现代化铜冶炼厂必须要通过技术进步，使废渣、废水、废气减量化，并最大程度地回收贵金属、稀散金属及其它有价元素，做到变废为宝、变害为利、提高效益、保护环境。充分利用冶炼过程中产生的热能，用于生产蒸汽和发电等，使综合能耗降低。最大限度节约用水，并在冶炼过程中尽量使用循环水，回水利用率超过80%，从而减少废水量、处理量和排放量。环境友好型的绿色现代化铜冶炼厂是国际化大型铜企业的重要组成部分。 二、同行企业间的竞争挑战 目前国内大型铜冶炼企业主要有云南铜业、江西铜业、大冶有色金属公司等，大冶有色金属公司面临着各大型企业之间激烈竞争的局面，走可持续发展道路已刻不容缓。 云南铜业股份有限公司云铜富氧顶吹熔池炼铜技术(艾萨法)首次在中国成功实现工业化应用，使云铜集团的粗铜年产能力提高66%，粗铜工艺能耗降至0.430t标煤/吨铜，大大低于全国铜冶炼的平均能耗水平。 江西铜业股份有限公司是中国最大的铜产品生产基地，拥有国内同行业最多的铜及伴生、共生的矿产资源，全国已开采的5大铜矿山均为集团所有，原料自给率在中国铜行业名列前茅。 大冶有色金属公司要在这样的发展环境下立足，面对的挑战非常之大。大冶有色金属公司如何积极面对竞争，力争进入国家铜业排行前列是个艰巨的任务。 三、熔炼炉节能减排改造 熔炼炉是整个铜冶炼过程最主要的设备之一，熔炼工序是铜冶炼的第一道重要工序，通过熔炼使铜精矿转化为铜锍（俗称冰铜），熔炼水平的高低，决定了冰铜品位的高低及其组成的合理，从而为后续工序提供良好基础。因此，熔炼炉的改造十分重要。 大冶有色金属公司冶炼厂现有的熔炼系统是由诺兰达炉配贫化炉系统构成，目前生产粗铜能力可以达到18.5万t/a阳极铜规模。诺兰达炉从1997年投产至今已运行了10余年，生产实践表明诺兰达炉熔炼对原料的成分要求比较高，较难适应大冶有色金属公司原料来源较复杂、混合精矿成分波动较大的实际情况。从而造成生产组织困难、炉渣贫化效果不理想、金属回收率低等问题。 为提高企业在市场上的竞争力，大冶有色金属公司在发展规划中提出争取在2010年达到3040万t/a阴极铜，金属回收率指标、消耗指标及环保指标达到国际先进水平。因此，只有选择高产能环保型的铜冶炼工艺对现有系统进行技术改造，才能实现公司发展规划的目标。 通过采用富氧顶吹熔炼技术对熔炼炉的改造，可以达到如下目标： 1、工艺达到国际先进水平 大冶有色金属公司目前的熔炼过程，采用了熔池熔炼法（诺兰达炉1台）配1台渣贫化炉。从工艺来看，贫化炉耗能高且对环境污染严重，诺兰达炉对原料的适应性不强。采用富氧顶吹熔炼技术进行改造，由于其强化熔池熔炼技术特征，熔炼能力强，产能大（诺兰达炉3050t/m2d，富氧顶吹熔炼技术314 t/m2d），原料适应性强，能耗小，烟气中二氧化硫浓度高，因而利于制酸。从实践过程来看，国内同行已有多家（侯马、铜陵、金昌、云铜）引进，成效显著。 2、方便管理 用一台炉（富氧顶吹熔炼炉）代替两台炉（诺兰达炉配贫化炉），生产员工和管理员工人数可以削减，管理更为方便。 3、大大提高节能效果 贫化炉的工作原理决定了其耗能特点。这是大冶有色金属公司在此工序耗费大量洗精煤的原因。比较得出：吨铜的燃料消耗，诺兰达法3.4GJ，富氧顶吹熔炼技术1.5GJ。从热平衡分析，贫化炉燃料燃烧占炉子热收入总量高达79%，诺兰达法燃料燃烧占炉子热收入总量仅为23%，富氧顶吹熔炼技术14%。项目实施前后的技术指标变化也充分证明了这点。项目实施前，粗铜综合能耗610kgce/t，实施后为319.98kgce/t，节能效果十分明显。 4、大大优化环境指标 （1）二氧化硫排放大大减少：贫化炉由于硫没有充分的释放，烟气中的二氧化硫浓度较低（1%左右），难以用经济的办法回收二氧化硫，从而造成环境污染。通过改造，富氧顶吹熔炼技术使得熔炼炉的烟气二氧化硫浓度大大提高（18%左右），从而通过制酸工艺，使之能得到有效治理和利用。全厂硫利用率可达到95%以上，硫实收率96.5%，硫捕集率98.6%，均高于国家所要求的硫回收利用水平。全厂改造前SO2排放总量为20500t/a，改造后全厂SO2总排放量减少为4074t/a，如图11所示。每年减少SO2排放总量16426t，满足地 方排放总量的要求和环保排放标准。 图11熔炼炉改造前后的SO2排放总量对比（2）废渣废料少：物料转运站和熔炼炉配料系统分别设除尘系统一个，除尘效率均在99.9%以上，均符合大气污染物综合排放标准中的标准限值（粉尘浓度120mg/m3，排放量3.5kg/h）要求；熔炼炉排放烟气经过电收尘器收尘后，收下的烟尘返回熔炼配料系统；新设计的沉降电炉产生的烟气经旋风收尘器收尘后尾气中含尘60mg/m3,送环保烟囱直接排放。排放烟气中烟尘浓度100mg/m3，SO2850mg/m3，满足工业炉窑大气污染物排放标准中二级标准的要求；富氧顶吹熔炼炉渣尾矿量590333.4t/a，属无害固体废物，外销用于筑路及建筑材料的原料。锅炉煤灰渣量8100t/a，属无害固体废物，可作建筑材料外销或设渣场堆存。 （3）废水排放及处理达标：改造工程增加总用水量168401m3/d,其中新水量7190m3/d，生活用水量50m3/d，循环水量161161m3/d，水的重复利用率大于95%，满足国家铜冶炼行业准入条件中规定的水循环利用率大于95%的要求；项目新增总排水量为1105m3/d，其中：一般生产废水599m3/d，污酸及酸性废水456m3/d，生活污水50m3/d。 综合可归纳总结出项目主要目标如表12所示。 表12 熔炼炉采用富氧顶吹熔炼技术改造后指标床能率 粗铜综合能耗 SO2排放总量烟气SO2浓度粗铜冶炼回