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      低碳熔煉 直接還原:高效節(jié)能減排

      ——記中國恩菲工程技術(shù)有限公司氧氣底吹熔煉技術(shù)

      2011年03月11日 15:19 7365次瀏覽 來源:   分類: 鉛鋅資訊

      液態(tài)側(cè)吹還原爐

      圖:液態(tài)側(cè)吹還原爐

      底吹熔煉煙氣處理系統(tǒng)

      圖:底吹熔煉煙氣處理系統(tǒng)

       越南大龍銅冶煉廠底吹熔煉主廠房外景

      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)。

      責(zé)任編輯:安子

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