雙閃投資較雙底吹高12%。
　　雙閃能耗較雙底吹高52.1kgec/t銅。具體差異于下：
　　精礦蒸汽干燥電耗（利用自產(chǎn)蒸汽） 2.2kgce/t銅
　　銅锍?；c干燥磨礦9.1kgce/t銅
　　熔劑制備與配料篩分12.5kgce/t銅
　　氧氣量大 3.9kgce/t銅
　　殘極處理14.9kgce/t銅
　　循環(huán)水系統(tǒng)（大于雙底吹） 5.9kgce/t銅
　　余熱少發(fā)電（煙氣量少加干燥用蒸汽） 17.0kgce/t銅
　　合計 65.5kgce/t銅
　　雙底吹較雙閃能耗高的環(huán)節(jié)有：
　　吹煉（加煤，13.5kg/t銅） 9.6kgce/t銅
　　供氧供氣壓力高多耗電 7.1kgce/t銅
　　粗銅含S高，精煉多耗能2.5kgce/t銅
　　煙氣量大，制酸多耗能 5.5kgce/t銅
　　渣含銅高選礦與渣精礦循環(huán)多耗電 1.4kgce/t銅
　　合計 26.1kgce/t銅
　　本文僅就硫化銅精礦當(dāng)前應(yīng)用最廣的幾種先進火法煉銅工藝談些個人觀點。
　　煉銅原料有氧化礦、硫化礦、二次銅物料等。銅的提取工藝粗算有20余種，是有色金屬中最多的。銅的現(xiàn)代熔煉工藝可歸為漂浮熔煉和熔池熔煉。漂浮熔煉包括閃速熔煉、Inco閃速熔煉、旋浮熔煉、contop（漩渦頂吹）等。
　　熔池熔煉可分為頂吹、側(cè)吹、底吹三種。頂吹有Ausmelt、ISA、kaldo、自熱熔煉、三菱等。側(cè)吹有白銀法、諾蘭達、特尼恩特、瓦紐柯夫、金峰爐等。底吹產(chǎn)業(yè)化不足10年，尚無分支。
　　銅的吹煉工藝，應(yīng)用最廣的仍然是已有100多年生產(chǎn)經(jīng)歷的轉(zhuǎn)爐吹煉，就新開發(fā)的連續(xù)吹煉已產(chǎn)業(yè)化的有閃速吹煉、旋浮吹煉、Ausmelt頂吹吹煉、三菱頂吹吹煉、金峰頂吹吹煉、Kaldo頂吹吹煉、底吹吹煉等7種。
　　（一）關(guān)于熔煉工藝的選擇
　　上世紀50年代前硫化銅精礦熔煉工藝離不開鼓風(fēng)爐、電爐、反射爐等三大工藝，生產(chǎn)規(guī)模單系列均在50kt/a粗銅以下。從1949年芬蘭奧托昆普開發(fā)在Harjavalta建成第一座銅閃速熔煉爐起，經(jīng)歷了60多年的發(fā)展，其中20世紀70年代，日本對閃速熔煉作多項改革使之其技術(shù)已相當(dāng)完備。尤其開發(fā)高富氧、中央噴咀等技術(shù)后，閃速爐產(chǎn)能大幅提高，單系列可高達450kt/a粗銅，勞動生產(chǎn)率高、煙氣SO2濃度高、制酸投資和成本低、硫回收率高、環(huán)保好，和傳統(tǒng)工藝比，單位能耗大幅度降低，維修工作量少，開工率高達95%，技術(shù)成熟可靠。因此上世紀下半葉，閃速熔煉技術(shù)在全球獲得快速推廣，共興建了50多座閃速爐，占世界礦銅產(chǎn)量近50%，是目前世界銅冶煉的主體工藝。尤其隨環(huán)保政策的日益嚴格，P-S轉(zhuǎn)爐吹煉SO2低空污染難以克服，21世紀這10多年中，我國興建了三座雙閃煉銅廠，總產(chǎn)能達1200kt/a電銅。雙閃工藝有效解決了P-S轉(zhuǎn)爐的低空污染，硫的捕集率>99.8%。產(chǎn)品成本與其他煉銅工藝比，具有顯著規(guī)模效益和競爭力，加上環(huán)保好，因此雙閃工藝受到我國投資者的青睞。但有個現(xiàn)象值得引起有色企業(yè)家注意：上世紀末至今，閃速熔煉技術(shù)在國外推廣應(yīng)用有限，尤其是雙閃，除1995年在美國Kennecott Utah冶煉廠投產(chǎn)了一套年產(chǎn)銅26萬噸規(guī)模的雙閃外，近20年來國外沒有第二家再采用雙閃。這期間國外銅冶煉多采用熔池熔煉工藝：如ISA、Ausmelt、特尼恩特、瓦紐柯夫、三菱等煉銅工藝。
　　與國外同行討論上述現(xiàn)象時，他們較一致的說法是：閃速熔煉技術(shù)有它的短板即投資高、生產(chǎn)成本高。自熔池熔煉技術(shù)開發(fā)后，同等規(guī)模下其投資與生產(chǎn)成本比閃速熔煉更具優(yōu)勢。
　　為此恩菲就目前國內(nèi)應(yīng)用最多的閃速、頂吹、側(cè)吹、底吹四種熔煉工藝的基建投資、能源單耗、產(chǎn)品成本，進行了差異性比較（凡相同部分則不參與比較）。
　　比較結(jié)果，底吹熔煉的單位投資、能耗、成本最低，回收率最高。以閃速熔煉的單位投資最高。底吹熔煉是現(xiàn)有各工藝中唯一爐料不用干燥、不用外加任何燃料更為綠色的煉銅工藝。
　　閃速熔煉、三菱、kaldo、Contop、特尼恩特等煉銅工藝其爐料均需干燥細磨，ISA、Ausmelt、諾蘭達、白銀法、瓦紐科夫、金峰爐等爐料不經(jīng)干燥可直接入爐，但均需在爐料中配入2%~4%的燃料煤補熱。這是因為這些工藝多數(shù)供氧濃度低于底吹熔煉。其中閃速、瓦紐科夫、金峰爐等供氧濃度雖等于甚至高于底吹熔煉，因其爐體大部或全部由水冷原件組成，熔煉過程被冷卻水帶走大量反應(yīng)熱。有的需以煤控制渣中Fe3O4含量，防止泡沫渣跑爐事故發(fā)生。
　　從熔煉過程的反應(yīng)機理看，其余所有熔煉工藝均是氧氣直接與硫化精礦進行氧化反應(yīng)，氧勢較高，渣中鐵多為Fe3O4。只有底吹熔煉工藝，其氧首先氧化銅锍，銅锍作為氧的載體參與精礦的氧化反應(yīng)，氧勢相對較低，渣中鐵多為FeO。渣的熔點與粘度較低，不易形成泡沫渣。底吹熔煉據(jù)此可以采用高鐵渣型，F(xiàn)e:SiO2控制在1.8～2.2之間。而其他工藝Fe：SiO2一般均在1.2～1.6之間。故處理同種精礦時底吹工藝的熔劑率最低，所需熔劑量最少，單位產(chǎn)量處理的物料量最少、對應(yīng)的能耗自然最少。由于渣率最低，隨尾渣損失的銅最少，熔煉回收率自然最高。這是底吹工藝優(yōu)越于其他所有煉銅工藝最本質(zhì)的原因。
　?。ǘ╆P(guān)于吹煉工藝的選擇
　　前面提到銅的吹煉工藝世界上應(yīng)用最廣的仍然是已有100多年生產(chǎn)經(jīng)歷的轉(zhuǎn)爐吹煉，也是我國當(dāng)前粗銅吹煉的主體工藝。
　　眾所周知轉(zhuǎn)爐吹煉有三大缺點：一是銅锍在車間內(nèi)倒運產(chǎn)生SO2低空污染治理難度大；二是轉(zhuǎn)爐間斷作業(yè)，煙氣SO2濃度波動大，對制酸不利；三是間斷作業(yè)使轉(zhuǎn)爐爐襯熱振頻繁壽命短。但轉(zhuǎn)爐吹煉工藝技術(shù)成熟，粗銅脫雜效果好、質(zhì)量高，并可搭配處理銅冷料，生產(chǎn)成本低，因而至今仍保持其主體工藝地位。
　　閃速與旋浮吹煉為我國第二大吹煉工藝。規(guī)模大，單系列已達400kt粗銅/a以上，勞動生產(chǎn)率高。煙氣連續(xù)穩(wěn)定，SO2濃度高，制酸成本低。但熱銅锍需經(jīng)水碎或粒化后再干燥、細磨才能吹煉，拉長了吹煉的工藝流程。但熱銅锍冷卻后再吹煉加上不能搭配處理電解殘極等冷料，冷料需另設(shè)熔化爐處理。從熱能利用角度看，不盡合理。粗銅脫雜程度不如轉(zhuǎn)爐，吹煉成本在同一規(guī)模下是所有吹煉工藝中最高的。
　　Ausmelt頂吹吹煉在侯馬與云錫公司用于生產(chǎn)粗銅，規(guī)模分別為50kt/a、100kt/a粗銅，半連續(xù)作業(yè)，解決了煙氣SO2低空污染,環(huán)境好，可搭配處理冷料。但仍存在煙氣SO2波動，爐襯壽命不長等缺點；為控制泡沫渣，吹煉過程需加少量還原煤，控制渣中Fe3O4含量；單槍吹煉，爐內(nèi)噴濺嚴重，渣銅分離不好，放渣前需停止噴吹讓渣銅沉清分離，因而吹煉周期相對較長,渣含銅高；單爐產(chǎn)能難以達到200kt粗銅/a以上。
　　Kaldo爐吹煉原用于煉鋼，金川開發(fā)后用于高鎳銅锍吹煉，解決轉(zhuǎn)爐吹煉因吹煉渣含鎳高在轉(zhuǎn)爐內(nèi)結(jié)渣難于排放的問題。其缺點與轉(zhuǎn)爐相同，且難以大型化。
　　臥式頂吹連續(xù)吹煉：含三菱與金峰頂吹吹煉爐。作業(yè)連續(xù)，三菱吹煉爐爐壽4年以上，克服了轉(zhuǎn)爐吹煉存在的三大缺點。直接吹煉熱銅锍，通過調(diào)控供氧濃度，可以不搭配或大量搭配處理含銅冷料，操作靈活。能充分利用銅锍顯熱與反應(yīng)熱。供氣壓力低，約為150kPa。單爐產(chǎn)能已達到300kt粗銅/a，適度擴大至400kt～450kt粗銅/a,在工程上可以解決。除粗銅含硫高于轉(zhuǎn)爐吹煉外，是目前所有吹煉工藝中最靈活、最經(jīng)濟、最具發(fā)展?jié)摿Φ囊环N。
　　底吹連續(xù)吹煉：是我國新近開發(fā)的吹煉新工藝，已在河南豫光和山東方圓兩廠投入運行，產(chǎn)能分別為年產(chǎn)粗銅100kt和200kt。為侯馬設(shè)計了年產(chǎn)粗銅300kt的底吹吹煉工藝。該技術(shù)連續(xù)作業(yè)，克服了轉(zhuǎn)爐吹煉的三大缺點，豫光第一爐期吹煉爐壽大于16個月，可以吹?；罄溷~锍，也可直接吹熱銅锍或冷熱銅锍按各種比例組合吹煉。吹煉冷銅锍時，?；喜挥酶稍?、細磨，較閃速吹煉流程短、成本低。直接吹煉熱銅锍有大量富余熱可供利用，在有大量二次銅料作冷卻劑時最經(jīng)濟。由于底吹吹煉供氧壓力高達0.8～1.2MPa，若靠降低氧濃來保持熱平衡，則增大供氣量，因而增大供氣的動能消耗，這一點不如臥式頂吹吹煉那么靈活。其爐壽，目前也還達不到4年左右的臥式頂吹爐水平，年作業(yè)率也就低于臥式頂吹吹煉。筆者認為，現(xiàn)階段對新建企業(yè)最佳煉銅工藝，以底吹熔煉-臥式頂吹吹煉工藝組合最經(jīng)濟、節(jié)能、環(huán)保。
　　（三）能耗與成本計算值比較
　　最近有3個項目都是年產(chǎn)金屬銅400kt。在可研報告中就雙閃工藝、雙底吹工藝、底吹熔煉-臥式頂吹吹煉三種工藝進行比較得知：單位銅的能耗與成本，底吹熔煉-臥式頂吹吹煉工藝能耗、加工費最低，雙閃能耗與加工費最高。因雙閃多了精礦干燥、銅锍粒化與干燥細磨、熔劑制備（石英、石灰石干燥磨礦）等工序。另外閃吹不能搭配處理電解殘極和冷銅雜料。這些物料需另設(shè)阿薩柯爐或NGL爐等化料裝置，因而增加投資、人工、能耗、成本。
　　以年處理160萬t含銅25.4%的精礦、產(chǎn)電銅400kt/a為計算基礎(chǔ)。
　　兩者相消雙閃噸銅能耗高于雙底吹39.4kgce/t銅。
　　另外，雙閃每年多消耗新水356t,多消耗石英石72000t,多消耗石灰石粉54000t。
　　底吹熔煉-臥式頂吹吹煉工藝，與雙底吹比較投資基本相同（指直接吹煉熱銅锍），因頂吹吹煉供氣壓力僅150kPa，噸陽極銅能耗較底吹低4kgce。但頂吹吹煉爐水冷元件多于底吹，增加循環(huán)冷卻水電耗1.4kgce，綜合后頂吹能耗低2.6kgce/t銅。
　　陽極銅加工費雙閃最高，較雙底吹高344元/t，以底吹熔煉-臥式頂吹吹煉最低，較雙底吹還低36元/t，較雙閃低380元/t。能耗較雙閃低42kgce/t銅。
　　在加工費中，人工費用隨規(guī)模大小的影響相當(dāng)可觀。如國內(nèi)年產(chǎn)400kt銅的雙閃冶煉廠，員工最少的為900人左右（大公司下屬冶煉廠含公司部分員工）；100kt/a的熔池熔煉煉銅廠，員工最少的為750人左右（亦為大公司下屬冶煉廠含公司部分員工）。以當(dāng)前工廠職工平均年薪6萬元計，400kt規(guī)模的人工費僅135元/t銅，而100kt規(guī)模的達450元/t銅，兩者相差315元/t銅。
　　雙閃工藝比雙底吹工藝多精礦干燥、銅锍?；?、磨碎等近20個工序，勞動定員也多出近100人。
　　可說明兩點：
　　1.國內(nèi)熔池熔煉小型銅廠在承擔(dān)如此高額人工費的前提下仍能生存，能與超大規(guī)模雙閃竟?fàn)帲谜f明其技術(shù)先進，能耗與人工以外的其他加工費遠低于雙閃。
　　2.國外勞動生產(chǎn)率遠高于國內(nèi)，如美國Utah冶煉廠原用3臺諾蘭達爐、7臺轉(zhuǎn)爐、3臺陽極爐，共13臺爐子操作，全廠僅有員工630人，改為雙閃后為4臺爐子操作，員工330人，可見其規(guī)模效益不如國內(nèi)明顯。加工費用高的技術(shù)，如雙閃，自然不被投資者看好。自Utah冶煉廠后，雙閃技術(shù)再無國外廠家問津。
　?。ㄋ模┕S生產(chǎn)實際參數(shù)比較
　　對國內(nèi)現(xiàn)有煉銅工藝：頂吹-轉(zhuǎn)爐、雙頂吹、閃速-轉(zhuǎn)爐、雙閃、底吹-轉(zhuǎn)爐、雙底吹、底吹-旋浮吹煉、白銀爐-轉(zhuǎn)爐、金峰爐-轉(zhuǎn)爐、金峰爐-臥式頂吹等工藝每噸陽極銅能耗與加工費進行了粗淺調(diào)查（相關(guān)數(shù)據(jù)由各廠家的技術(shù)部的朋友口頭提供，非各廠的技術(shù)及財務(wù)報表）。由于各廠家規(guī)模不同、精礦品位不同，地區(qū)燃料、熔劑、勞動力價位不同，另外有的熔煉精礦同時附帶處理廢雜銅，再者廠家的計算方法也不規(guī)范。同種工藝造成同規(guī)模廠家間的相關(guān)數(shù)據(jù)差異很大。例如同為年產(chǎn)400kt銅的三個雙閃廠，噸陽極銅能耗，最大相差達60kgce。加工成本最高與最低的相差460元/t。這樣大的差距可能與是否將殘極循環(huán)量計入陽極銅產(chǎn)量有關(guān)（殘極率達15%～17%）。由于提供加工費的各個廠家都強調(diào)數(shù)據(jù)的保密性，故只提供相關(guān)差異值，不涉及各個廠家的具體加工成本。
　　經(jīng)咨詢，比較同為400kt/a的閃速-轉(zhuǎn)爐與雙閃工藝的加工費，閃速-轉(zhuǎn)爐吹煉噸銅成本較雙閃低約200元。但雙閃煙氣SO2濃度高，氣量小，制酸成本低20元/t酸，按噸銅產(chǎn)4t酸計，可抵消80元，噸銅加工費還是轉(zhuǎn)爐吹煉低120元左右。這與轉(zhuǎn)爐吹煉沒有銅锍?；到y(tǒng)并可直接處理殘級等因素有關(guān)。這大概又是國外不再選用雙閃的又一重要原因。
　　頂吹-轉(zhuǎn)爐有5家，產(chǎn)能從100kt/a至300kt/a電銅不等。噸陽極銅加工費最大相差360元，規(guī)模大的成本最低，明顯體現(xiàn)了規(guī)模效益；雙頂吹兩家，規(guī)模分別為年產(chǎn)50kt和100kt銅。噸陽極銅成本相差420元，規(guī)模大有勞動力成本優(yōu)勢。同為100kt粗銅/a的頂吹-轉(zhuǎn)爐與雙頂吹比，陽極銅加工費轉(zhuǎn)爐略占優(yōu)勢，相差無幾、大體持平。
　　產(chǎn)銅300kt/a規(guī)模的頂吹熔煉-轉(zhuǎn)爐吹煉較400kt/a規(guī)模的閃速熔煉-轉(zhuǎn)爐吹煉噸陽極銅高85元，較雙閃平均值低35元。
　　100kt/a規(guī)模的底吹-轉(zhuǎn)爐煉銅廠噸銅工廠成本，較該企業(yè)的50kt/a雙頂吹的煉銅廠低800元。故該企業(yè)決定將雙頂吹改造為年產(chǎn)電銅300kt的雙底吹煉銅廠。設(shè)計的噸銅成本可再降低430元。
　　白銀爐、頂吹和金峰側(cè)吹爐熔煉加轉(zhuǎn)爐吹煉，年產(chǎn)銅100kt規(guī)模的五個廠，陽極銅加工成本受原料品位影響較大，品位相近的加工相差無幾，從技術(shù)與能耗看這三種工藝無大差別，但與已投產(chǎn)的三個100kt/a底吹熔煉-轉(zhuǎn)爐吹煉的工廠比，噸陽極銅平均高186元。這與底吹不耗煤、少耗氧、無電爐沉清分離渣與銅锍有關(guān)（某廠沉清電爐噸渣電耗82.64度，加工費58.92元/t渣）。
　　由于沒有收集到側(cè)吹熔煉-臥式頂吹（100kt/a電銅規(guī)模）的加工費資料，無法與同規(guī)模的雙底吹進行生產(chǎn)實際數(shù)據(jù)比較。但從前述年產(chǎn)100kt電銅的頂、側(cè)、底吹熔煉-轉(zhuǎn)爐吹煉的8個廠比較可知，底吹較側(cè)吹噸陽極銅加工費低186元，在前面還提到底吹吹煉供氧壓力高，較臥式頂吹成本高36元/t，可知雙底吹較側(cè)吹-臥式頂吹吹煉噸銅成本低150元。若采用底吹-臥式頂吹吹煉工藝噸銅成本較頂吹或側(cè)吹熔煉配轉(zhuǎn)爐吹煉的186元肯定更低。因為臥式頂吹吹煉煙氣連續(xù)穩(wěn)定，SO2濃度高于轉(zhuǎn)爐煙氣，制酸成本較低。另外環(huán)保脫硫的煙氣總量也遠低于轉(zhuǎn)爐吹煉。但未收集到具體生產(chǎn)數(shù)據(jù)。
　　另外從某廠收集到的資料證明精礦品位對加工費影響很大：如某廠底吹熔煉搭配處理金精礦，入爐料含銅12.8%。噸陽極銅成本較其他工廠的平均值就高出近一倍。
　　遺憾的是年處理1500kt精礦的底吹熔煉-旋浮吹煉的企業(yè)投產(chǎn)時間短，數(shù)據(jù)未能收集到，沒法參與比較。
　?。ㄎ澹┱雇?br />　　底吹煉銅能耗低、投資省、環(huán)保好、回收率高、生產(chǎn)成本低，以其強大的競爭力，得到快速推廣應(yīng)用。從2007年，不到9年時間已有11條生產(chǎn)線投產(chǎn)運行。是否有短板？今后如何發(fā)展？
　　1.盡管底吹單系列規(guī)模已達年處理精礦1500kt，視不同品位年產(chǎn)銅在300kt～400kt之間。可以考慮將單系列產(chǎn)能擴大至年處理精礦3000kt。年產(chǎn)600kt～800kt金屬銅，從工程角度看是完全可行的，將規(guī)模效益提高一倍，可進一步降低生產(chǎn)成本。
　　2.現(xiàn)有渣選礦占地面積大，投資相對較多，開發(fā)電熱天然氣還原或電熱造锍熔煉生產(chǎn)低品位銅锍、將棄渣銅控制在0.3%以內(nèi)。讓工廠配置更緊湊，并可解決渣精礦循環(huán)量較大的額外增加電耗的問題。
　　但目前絕大多數(shù)銅廠包括以前用電爐貧化的閃速熔煉渣，均已改為渣選礦。因渣選礦回收率高，棄渣含銅均低于0.35%，個別好的可低至0.19%，且加工費不高，有廠家為75元/t渣。對于底吹熔煉，生產(chǎn)高品位銅锍，更需要渣精礦做冷卻劑。尤其處理高鐵高硫銅精礦，更需大量渣精礦來維持熱平衡。此時需進一步降低渣精礦品位，增大返渣率才能維持熱平衡。這樣棄渣品位更低，銅回收率更高、更經(jīng)濟。
　　3.開發(fā)底吹熔煉至陽極澆鑄生產(chǎn)全流程的專家系統(tǒng)，實現(xiàn)全過程自控，大幅度提高勞動生產(chǎn)率。
　　4.盡管取消加料口下部氧氣噴槍后，加料口粘結(jié)問題已大為緩解，開發(fā)的自動清理機械手已能替代人工清理，還待進一步改進完善以求實現(xiàn)全自動清理。亦可考慮開發(fā)立式螺旋密封加料、防止加料口負壓漏風(fēng)降溫，從機理上消除產(chǎn)生粘結(jié)的條件。
　　以上觀點純屬筆者一已之見，錯誤之處歡迎同行爭議與批駁。此文旨在拋磚，以便引玉，力求在同行中取得大家認同的一致結(jié)果，為銅冶煉企業(yè)提供最佳工藝，為我國銅冶煉工業(yè)取得一流的經(jīng)濟和社會效益，為新常態(tài)下的經(jīng)濟增長提供支撐。