“無碳”是如何實現(xiàn)的？
　　“無碳”，是指二氧化碳排放量幾乎為零。這可能嗎？尤其還是在需要大量使用煤炭、工藝技術(shù)水平普遍落后于世界發(fā)達(dá)國家的中國有色冶金行業(yè)？
　　2009年初，黃河三角洲濱海城市山東東營，一家民營企業(yè)——主業(yè)煉銅、順帶煉金、銀、鉑、鈀、硒等稀貴金屬的山東方圓有色金屬集團(tuán)公司傳出好消息：通過采用新工藝并不斷革新，公司一期工程投產(chǎn)兩個月后，煉銅“配煤率”降到了零，從而實現(xiàn)了“無碳”。這在中國有色企業(yè)里是首家。
　　所謂“配煤率”，是指煉銅時，礦粉里摻上一定比例的煤炭（或其他燃料）助燃，以利于礦粉充分燃燒、融化、出銅，否則溫度上不去，達(dá)不到熱平衡，煉不出銅。目前，我國有色冶金系統(tǒng)常用的熔煉爐配煤率為5%-7%，即100噸礦粉進(jìn)去，需配上5-7噸煤。即便國際上先進(jìn)的日本三菱法、加拿大諾蘭達(dá)法等煉銅工藝，配煤率也要4.8%或3.4%。
　　煤一燃燒，自然排碳。要減少排碳，于有色冶金領(lǐng)域，首要是降低配煤率。“一開始，我們也沒想到。”方圓公司董事長崔志祥介紹，起初，原中國有色工程設(shè)計院副院長、中國恩菲工程技術(shù)有限公司高級顧問專家、中國工程設(shè)計大師蔣繼穆為方圓公司推介的新型冶煉工藝，初始配煤率為2.64%。“試運行和生產(chǎn)過程中，為讓熱損失最小，我們對爐內(nèi)結(jié)構(gòu)、渣口、煙道、加料、氧槍等進(jìn)行嚴(yán)格細(xì)致的設(shè)計計算和實驗論證，反復(fù)研究改造的過程中發(fā)現(xiàn)——不斷減少用煤，也能完成熔煉。”方圓公司首席專家申殿邦說，當(dāng)加料量為30噸/時，爐內(nèi)可達(dá)到熱平衡，實現(xiàn)完全自熱熔煉，不用配煤。投產(chǎn)兩個月后的2009年2月，這一重大科技突破，結(jié)束了熔池熔煉技術(shù)需要配煤的歷史。
　　不配煤，爐溫也能達(dá)到銅的熔點，不耽誤冶煉，方圓公司的熔煉爐到底有何不同？
　　原來，方圓公司用的是“氧氣底吹”爐。銅礦粉里，還含有鐵、硫，為了使鐵、硫燃燒提供爐溫，需要大量供給氧氣。所謂“底吹”，是指供氧的氧槍位于爐底，氧氣朝上冒。相對而言，目前國際國內(nèi)的煉銅工藝，大都采用“氧氣頂吹”或“氧氣側(cè)吹”。礦粉從爐頂入料口進(jìn)入，由重力作用而下——“底吹”的好處，是能讓氧氣與礦粉充分接觸，利于爐內(nèi)氧氣、銅液、礦粉之間強對流傳熱，充分燃燒、反應(yīng)，實現(xiàn)自熱熔煉。而“頂吹”、“側(cè)吹”時，氧氣僅能接觸氧槍周圍的礦粉，不利于礦粉充分反應(yīng)。
　　“氧氣底吹”的冶煉方式，最早于2001年用于產(chǎn)業(yè)化煉鉛。用于產(chǎn)業(yè)化煉銅，2008年投產(chǎn)的方圓公司一期工程則是首次。從頂吹、側(cè)吹到底吹，僅是氧槍安放位置不同，難道別人就沒想到？蔣繼穆介紹，氧氣底吹法煉銅最早由兩位美國專家提出，上世紀(jì)70年代末80年代初做過實驗，擴大實驗時，因大量工程技術(shù)問題解決不了，宣告失敗。
　　在中國有色金屬冶煉領(lǐng)域，蔣繼穆等專家1991年在湖南水口山做氧氣底吹法煉銅實驗，克服重重難題，獲得成功，年產(chǎn)銅3000噸。自此，這項達(dá)到國際先進(jìn)水平、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的銅熔煉新工藝誕生。然而在半工業(yè)實驗成功后，為工藝找“婆家”卻費盡周折。國內(nèi)新上項目一般5萬噸以上，從年產(chǎn)3000噸粗銅的半工業(yè)實驗擴大到年產(chǎn)5萬噸，風(fēng)險極大，一旦失敗，將是數(shù)億元的損失，誰也不愿冒風(fēng)險，更愿意引進(jìn)國外成熟工藝。直到2008年，方圓公司做了“第一個吃螃蟹的人”，大膽選用這項國產(chǎn)工藝，設(shè)計年產(chǎn)銅高達(dá)10萬噸，并最終獲得成功！

　　還具備哪些優(yōu)勢？
　　煉10萬噸銅需用約50萬噸礦粉，按國內(nèi)平均配煤率算，方圓公司一期工程每年能減少煤炭使用約3萬噸。
　　“省煤炭自然節(jié)約耗氧量，節(jié)省了部分造氧成本。”崔志祥說，無碳只是優(yōu)勢之一。據(jù)介紹，除不用配煤外，這項工藝還有噪音低、車間操作環(huán)境更好的優(yōu)勢。銅的回收率也提高到98.5%，此外還更利于銅礦中伴生的貴金屬的捕集，比其他方法捕集率高1%-2%，達(dá)到98%以上。根據(jù)其氧氣底吹、能捕集多金屬的特點，這項工藝被命名為“氧氣底吹熔煉多金屬捕集技術(shù)”。
　　配煤率為零，銅和貴金屬的回收率也得到提高，與此同時，能源消耗情況怎樣？“氧氣從底部送入，上升過程與爐料反應(yīng)，放出熱量，熱量是從內(nèi)部加熱熔體的，加上氧槍噴出的高速射流均勻攪拌，對流傳熱良好，熱效率極高。”申殿邦介紹，這種工藝應(yīng)用較高的氧氣濃度，離爐煙氣量少，爐襯無水冷壁冷卻，能源利用充分，能耗較低。數(shù)據(jù)顯示，平均冶煉1噸銅總的過程中，日本三菱法耗能16.2吉焦耳，諾蘭達(dá)法需14.3吉焦耳；而方圓公司只需要7.75吉焦耳，約是國際先進(jìn)水平的一半。
　　此外，氧氣底吹法煉銅，對原料適應(yīng)性強，對礦粉品位要求較低，能處理復(fù)雜礦料，并且“吃干榨盡”。而國外引進(jìn)工藝，除引進(jìn)費用高達(dá)上億美元外，大都原材料適應(yīng)能力差，對礦粉質(zhì)量要求較高，且難以實現(xiàn)多金屬的綜合提取。“現(xiàn)在，國際上低品位礦粉因需求量少，價格便宜，我們可以大量購進(jìn)，從而降低成本。再加上能提取金銀等貴金屬，運用這種技術(shù)，能提高資源利用率，增加企業(yè)經(jīng)濟效益。”崔志祥說。
　　“這種工藝還能大量節(jié)省氧槍成本。”崔志祥拿出一個打火機做比方。底吹方式，類似于正持打火機，火苗往上冒，外焰溫度高，直接與礦粉接觸；氧槍與溫度低的內(nèi)焰接觸，避免了高溫灼燒破壞。而頂吹方式，類似倒持打火機，高溫的外焰上飄，直接燒烤氧槍，“10天左右就要更換氧槍。換一次就停產(chǎn)一次，直接損失加上停產(chǎn)造成的間接損失，好比丟了一輛桑塔納的錢（10萬元左右）。”側(cè)吹與此類似。而采用底吹，“一年多過去了，現(xiàn)在氧槍還能用。”按10天節(jié)省一批氧槍算，一年節(jié)省30多輛桑塔納的錢。
　　鑒于“氧氣底吹熔煉多金屬捕集技術(shù)”的這些優(yōu)勢，這項技術(shù)作為“促進(jìn)產(chǎn)業(yè)振興的重點先進(jìn)技術(shù)”，已被列入“十一五”國家科技支撐計劃和有色金屬振興規(guī)劃重點關(guān)鍵技術(shù)?？萍疾空窒蛉珖茝V該工藝工程?！吨袊猩饘賵蟆返脑u選中，這項技術(shù)在方圓公司的產(chǎn)業(yè)化成功入選“2009年中國有色金屬行業(yè)十大新聞”。

　　推廣價值如何？
　　底吹工藝在方圓公司的產(chǎn)業(yè)化成功，引起了國內(nèi)外有色金屬領(lǐng)域的注意。
　　今年3月，山西中條山有色集團(tuán)有限公司專程到方圓公司考察“氧氣底吹熔煉多金屬捕集技術(shù)”，擬在新規(guī)劃的10萬噸項目中引進(jìn)這項技術(shù)。
　　迄今為止，對這項技術(shù)感興趣的企業(yè)已有近10家。除中條山集團(tuán)外，已經(jīng)采用該技術(shù)建成投產(chǎn)的，或者已經(jīng)去方圓公司參觀考察，并決定采用該工藝技術(shù)的企業(yè)有：越南煤炭礦業(yè)集團(tuán)、山東恒邦冶煉股份有限公司（此兩家企業(yè)均已投產(chǎn)）；包頭華鼎銅業(yè)發(fā)展有限公司、云南易門銅業(yè)、湖南水口山礦務(wù)局（計劃投產(chǎn)20萬噸）、四川康西銅業(yè)（計劃用于5萬噸改造）等。遼寧紅透山銅礦、山西侯馬冶煉廠等，也均對該工藝技術(shù)表示出極大的興趣。此外，方圓公司還計劃在秘魯、澳大利亞等國與當(dāng)?shù)氐V業(yè)巨頭合辦企業(yè)。
　　3月18日至19日，中國有色金屬工業(yè)協(xié)會二屆五次理事會在北京召開。“氧氣底吹熔煉多金屬捕集技術(shù)”引起與會專家學(xué)者關(guān)注。會上，中國有色金屬工業(yè)協(xié)會銅部副主任趙波說：“截至2009年底，我國落后銅冶煉產(chǎn)能還有30萬噸左右，能耗很高。它們普遍規(guī)模較小，以往普遍需要引進(jìn)國外技術(shù)來進(jìn)行產(chǎn)業(yè)改造?，F(xiàn)在，我國自主產(chǎn)權(quán)的‘氧氣底吹熔煉多金屬捕集技術(shù)’在山東東營成功投產(chǎn)，使此難題迎刃而解。”他認(rèn)為，該項工藝為淘汰落后產(chǎn)能、產(chǎn)業(yè)升級改造提供了價廉質(zhì)高的工藝選擇，使2011年底淘汰全部落后產(chǎn)能成為可能。
　　蔣繼穆介紹，我國煉銅工藝一直受制于人，目前我國常用的11種煉銅工藝技術(shù)，有10種來自國外。“我還想利用恩菲公司整體技術(shù)優(yōu)勢，與東營方圓公司一起開發(fā)好后續(xù)的冰銅連續(xù)吹煉工藝，將該技術(shù)進(jìn)一步完善提高，并將它推廣到全國乃至全世界，為中國有色金屬行業(yè)振興蹚出一條新路子。”蔣繼穆自信地說。
　　“如果目前所有的熔煉爐都能做到不配煤，我國有色系統(tǒng)的減碳目標(biāo)就能實現(xiàn)了。”申殿邦說。

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