圖：液態(tài)側(cè)吹還原爐

圖：底吹熔煉煙氣處理系統(tǒng)

圖：越南大龍銅冶煉廠底吹熔煉主廠房外景

　　鉛是我們每天幾乎都在接觸的金屬，因?yàn)樗罅窟\(yùn)用于汽車的鉛蓄電池。然而鉛也是國家一級污染物，在所有已知毒性物質(zhì)中，書上記載最多的是鉛。鉛冶煉的環(huán)保問題，在有色金屬中也最為突出。
　　“傳統(tǒng)的鉛冶煉技術(shù)對冶煉過程中產(chǎn)生的二氧化硫和粉塵的污染，沒有有效的解決辦法，這是全世界有色冶煉行業(yè)面臨的普遍難題。我公司從1985年開始，就著手解決這個環(huán)保問題，通過科技部立項(xiàng)投資撥款，探索用氧氣底吹熔煉技術(shù)，替代傳統(tǒng)的燒結(jié)工藝。”中國工程設(shè)計(jì)大師蔣繼穆說起這項(xiàng)技術(shù)，話就收不住了。

　　優(yōu)勢
　　徹底解決二氧化硫和粉塵污染問題
　　采用氧氣底吹熔煉技術(shù)煉鉛，不會產(chǎn)生粉塵，可以捕捉到99.7%的硫，96%能夠用于生產(chǎn)硫酸。這樣的數(shù)據(jù)，意味著鉛冶煉中的環(huán)保問題得到了根治。
　　國外的煉鉛工藝，主要有QSL法、基夫賽特法、卡爾多法和頂吹熔煉等，我國自主研發(fā)的技術(shù)，獨(dú)到之處在哪兒？
　　“主要是思路上的區(qū)別。”蔣繼穆介紹說，“國外主要是用一個爐子一步煉鉛，而我們用兩個爐子兩步煉鉛，更符合反應(yīng)機(jī)理，環(huán)保而經(jīng)濟(jì)。”
　　在煉鉛過程中，硫化鉛首先要經(jīng)氧化形成氧化鉛，再通過碳還原成金屬鉛。“氧化僅需1050℃，而還原需要1250℃，一步煉鉛都需提高爐溫到1250℃，增加了能耗，另一方面受到氧化反應(yīng)氣氛的影響，鉛的還原也不徹底。其次，煙氣合并制酸不僅加大酸廠投資和動力消耗，尤其加大了含硫尾氣的排放量，增加了二氧化硫的排放總量，對環(huán)保減排不利。”
　　中國恩菲工程技術(shù)有限公司教授級高級工程師王忠實(shí)，從事重金屬冶煉工作已近50年，也是最早參與氧氣底吹熔煉技術(shù)研發(fā)的專家之一。“由于用底吹熔煉替代了燒結(jié)，粉塵彌散點(diǎn)少，原來的無組織排放得到了有效控制。最難得的是，熔煉過程中物料硫、鐵本身會產(chǎn)生熱量，熔煉完全不需要燃料，實(shí)現(xiàn)了自熱熔煉，相繼發(fā)展的熔融高鉛渣還原熔煉實(shí)現(xiàn)了無焦還原。”
　　“我們在大家公認(rèn)的技術(shù)難題上，處理得比較好。”氧氣底吹熔煉技術(shù)開發(fā)和推廣項(xiàng)目組設(shè)計(jì)經(jīng)理索云峰自信地說。
　　氧氣底吹熔煉技術(shù)不僅在鉛冶煉行業(yè)中得到了普遍認(rèn)可和廣泛應(yīng)用，而且在煉銅行業(yè)中也得到了推廣。

　　進(jìn)展
　　向理論最低能耗值發(fā)起挑戰(zhàn)
　　第一代氧氣底吹熔煉技術(shù)發(fā)明后，在推廣應(yīng)用的過程可謂步履維艱，直到2002年才投產(chǎn)。這時的蔣繼穆雖已年過花甲，但他的眼光卻已經(jīng)瞄準(zhǔn)了技術(shù)升級。“我不但不欣賞燒結(jié)機(jī)，鼓風(fēng)爐也不欣賞。”看似輕描淡寫的一個“不欣賞”，拉開了節(jié)能降耗技術(shù)更新的帷幕。
　　傳統(tǒng)的工藝流程，生產(chǎn)一噸鉛需要630公斤標(biāo)準(zhǔn)煤；第一代用于煉鉛的技術(shù)將底吹熔煉和鼓風(fēng)爐結(jié)合，把煤耗降低到360公斤；第二代技術(shù)用液態(tài)側(cè)吹還原爐取代了鼓風(fēng)爐，煤耗又降低到240公斤，實(shí)現(xiàn)了無焦還原煉鉛；第三代技術(shù)采用的是底吹熔融電熱還原方法，已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化試驗(yàn)階段；這當(dāng)中，將嘗試電熱焦炭直接還原，不用鼓風(fēng)送氧，這樣耗煤量將接近理論值。
　　“也就是化學(xué)方程式算出來需要多少就是多少嗎？”記者不禁問道。
　　“嗯，這樣意味著排除掉所有干擾因素。如果能實(shí)現(xiàn)，這種方法所能達(dá)到的指標(biāo)，很難有其他辦法再超過它了！”
　　不僅如此，在新升級的技術(shù)中，經(jīng)常與鉛伴生的鋅也與鉛同步得到了還原，初試結(jié)果爐渣中鋅含量從12%下降到0.28%。這樣一來，用于處理爐渣的煙化爐也可以取消，而常規(guī)情況下煙化爐處理一噸爐渣還需要280公斤標(biāo)準(zhǔn)煤。
　　底吹熔煉技術(shù)在用于銅冶煉時也取得了超出預(yù)期的好結(jié)果，是世界上爐料不用干燥，唯一能實(shí)現(xiàn)自熱熔煉的技術(shù)，粗銅單位能耗處世界最低并具有極高的熔煉強(qiáng)度。一位銅冶煉廠老廠長以“其它銅冶煉爐上看不到頂，橫看不到邊，底吹熔煉爐一目了然”，來形容底吹熔煉爐之高效、設(shè)備體積之小。
　　目前正在研發(fā)底吹銅冶煉的連續(xù)吹煉技術(shù)與裝備，可替代轉(zhuǎn)爐，根治轉(zhuǎn)爐吹煉帶來的低空污染問題，該技術(shù)已獲專利，并得到國家863計(jì)劃立項(xiàng)支持，已在實(shí)施中。

　　提升
　　技術(shù)日趨完善 適應(yīng)性不斷增強(qiáng)
　　底吹熔煉中的關(guān)鍵部件是氧槍，“煉銅時，頂吹的氧槍壽命大概是15天，側(cè)吹一般不超過3個月，而底吹可以達(dá)到半年以上。”底吹熔煉使得氧槍的壽命得到了明顯提升。
　　為什么會有這樣大的區(qū)別？
　　在辦公室內(nèi)，蔣繼穆拿出一只打火機(jī)，分別向記者演示了火苗向上、向下以及橫向燃燒時的情況，“你看，是不是火苗向上，也就是底吹時，對打火機(jī)傷害最小，氧槍也是這個道理。”
　　除此之外，底吹熔煉技術(shù)對原料的適應(yīng)性很強(qiáng)，不僅應(yīng)用于鉛精礦的冶煉，還能處理鋅浸出渣和二次鉛物料，包括蓄電池鉛膏，還可以處理含貴金屬及含銅的各種雜料，同時對原料條件要求也不高，很受用戶的歡迎。
　　索云峰說：“與底吹熔煉技術(shù)相比，國外的一些工藝要求原料需經(jīng)深度干燥，含水量不能超過1%。底吹熔煉無論是用于煉鉛，或是煉銅，原料均不用特別干燥，不用加任何燃料。
　　他還談到，我國再生鉛產(chǎn)量不高，約占總鉛量的30%，而在美國，再生鉛產(chǎn)量占到70%。底吹熔煉技術(shù)處理鉛膏，除鉛外還可以綜合回收鉛膏中的硫，因此應(yīng)用前景廣泛。據(jù)了解，8年時間，全國已有16家煉鉛廠采用了氧氣底吹熔煉技術(shù)投入工業(yè)生產(chǎn)，還有15家正在建設(shè)。一向以要求嚴(yán)格著稱的印度人，也放心地選擇了這項(xiàng)技術(shù)，即將投產(chǎn)。澳大利亞也已經(jīng)運(yùn)來物料進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)備引進(jìn)該技術(shù)，改造皮里港鉛廠。此外，底吹煉銅在國內(nèi)已投產(chǎn)3家，在越南投產(chǎn)1家，正在設(shè)計(jì)的還有4家。
　　采訪當(dāng)日，氧氣底吹熔煉技術(shù)開發(fā)和推廣項(xiàng)目組項(xiàng)目經(jīng)理姚霞剛剛從工程現(xiàn)場回到北京。“現(xiàn)在不是我們拿著技術(shù)跑市場，可以說是市場搶技術(shù)。和傳統(tǒng)技術(shù)相比，一個8—10萬噸的煉鉛廠目前每年大概能多獲利2000萬元；和國外技術(shù)相比，投資可節(jié)約30%。”
　　

       選擇
　　技術(shù)研發(fā)始終把產(chǎn)業(yè)化放在首位
　　“與大學(xué)、科研機(jī)構(gòu)不同，技術(shù)能否產(chǎn)業(yè)化，是我們設(shè)計(jì)單位搞研發(fā)時首要考慮的因素。”談到成功之道，蔣繼穆很有感觸，“這些年我們基本上是開發(fā)一個成一個，就是不僅看技術(shù)上能否解決新出現(xiàn)的工程問題，還要看經(jīng)濟(jì)上是不是可行。”
　　蔣繼穆舉例說，曾經(jīng)有一種工藝，添加銀離子可提高銅的浸出率。“這樣在經(jīng)濟(jì)上肯定不劃算啊，所以我們不采用。”雖然否定了這種思路，但他同時也得到了啟發(fā)：將含銀銅礦和不含銀銅礦合并處理，就能取得較好的效果。
　　“還有一次，有人建議在加壓硫酸浸取工藝中加入硝酸以提高浸出率?？扇绻性儆悬c(diǎn)氯離子，不就成王水了嗎？這樣任何材料都難以頂住，所以我們也不敢采用。”
　　正是由于在研發(fā)中始終考慮到產(chǎn)業(yè)化的需求，恩菲的氧氣底吹熔煉技術(shù)在工業(yè)化生產(chǎn)中迅速開花結(jié)果：山東東營一家冶煉廠，在投產(chǎn)48小時內(nèi)就達(dá)到了設(shè)計(jì)能力，目前世界上最大的煉鉛廠，豫光金鉛也是在采用該技術(shù)之后產(chǎn)生質(zhì)的變化，真正開始騰飛。
　　有色冶煉中最突出的鉛環(huán)保問題已經(jīng)被恩菲抹平，要環(huán)保還是要經(jīng)濟(jì)的兩難選擇也被恩菲化解。綠色冶煉的夢想，恩菲有信心實(shí)現(xiàn)。