杨 强
（长沙有冶金设计研究院有限公司，湖南 长沙 410000）
摘 要：随着国内外铜冶炼企业的增加，市场竞争愈趋激烈，冶炼企业如何降低加工成本成了企业最核心的问题，低能耗指标是生产企业最核心的竞争力，而节能技术的应用则成为企业节能降耗的一把“尖刀”。本文简述了国内某铜冶炼企业的节能技术应用，阐述了节能技术投入的必要性。希望可以在以后的发展中，为火法冶炼企业提供一点新的思路。 关键词：铜冶炼；节能技术；应用研究
引言：随着社会的发展，市场对铜金属的需求量也在不断增长，近几年国内应势新增的铜冶炼规模高达100万吨以上（东南铜业、赤峰云铜、金剑铜业等均为近两年新建），而这些新建的大规模铜冶炼企业均是以火法冶炼的方式炼铜。分析火法冶炼、电解、公辅设施等生产过程中每一种介质能源的流向及损耗，是企业采取节能降耗方式的源头。本文以国内某铜冶炼厂的节能技术应用实例来进行说明。
1某铜冶炼企业节能技术应用实例
目前火法冶炼主要分为闪速熔炼和熔池熔炼两种，而熔池熔炼又有多种工艺，该企业属于后者，采用的是双侧吹熔炼—顶吹吹炼—回转式阳极炉精炼工艺，该工艺拥有原料适应性强、能耗低、烟尘率低、作业率高、环保好等优点。因为是新建项目，因此节能技术均可体现在设计方案中，主要在以下六个方面。
1.1环集风循环利用作为二次风来源
在铜的火法冶炼过程中，熔炼炉的冰铜溜槽、渣溜槽、渣包及吹炼炉的粗铜溜槽等均会产生大量的环集烟气，因环集烟气中含有较高浓度的逸散SO2，因此不能直接进行无组织排放，常规设计是通过环集风机收集后，采取布袋除尘、碱喷淋等方式将SO2补集至溶液中，再通过环保烟囱进行达标排放。
在设计阶段，通过精准核算，选择合适风量、压头的引风机，将熔炼、吹炼两台炉窑的环集风通过环集风机收集后作为熔炼炉的工艺二次风鼓入炉体内，实现了节能减排。首先，按计算的环集风量需要设计两套30000m3/h的烟气处理系统，如此设计则省去了环集风处理设施，节约了场地和投资。其次，采用的环集风为热风，作为二次风鼓入熔炼炉，有利于熔炼炉单质硫的二次燃烧。从能量守恒定律出发，减少了能量的损失。
1.2吹炼渣风淬技术的应用
吹炼炉的炉渣因含铜较高，设计为返回熔炼炉回收金属铜。最常见的出渣的形式分别是放干渣和水淬渣，本项目采用新兴的风淬渣技术，设计时充分考虑了工艺流程的优化和地域的特点。企业所处地区缺水较为严重，因此节水成了该企业重点考虑的因素之一。
风淬采用制氧站深冷空分车间产出的成本较低且实际需求用量不大的氮气作为气源，和高压水管一起设置在渣溜槽底部，放渣瞬间将渣粒化成细小的颗粒，循环水作为冷却介质通过回水池重复利用。若选择水淬方式，则需要增加土建投资，建设水淬池、回水池等，且该企业所处地区缺水、干燥，水量蒸发快，选择水淬势必增加用水量，同时，冬季气温较低时会导致此区域水雾茫茫，人员无法进行作业。若选择放干渣，需要将干渣破碎至30mm大小，因此需要增加干渣的冷却和破碎场地，增加大量的渣包投资。综上，采用风淬技术节约了建设投资和运营费用。但是该技术的缺点在于，出渣完成后需要将渣房内的氮气置换后才可进行出渣作业，否则存在人员窒息的风险。
1.3回转式阳极炉的稀氧燃烧技术及透气砖系统的应用
传统的烧嘴为提高助燃风压力需使用90kw的助燃风机，并需要在煤气燃烧的同时向内喷射柴油进行燃烧，稍有不慎便会导致大量的水凝和焦油积累在管道中，尤其是管道弯头处[1]。此外，传统烧嘴孔隙大，煤气量大但压力低，因此在生产过程中极易堵塞。烧嘴堵塞是造成煤气量供给不足的主要原因。生产中必须经常对管道进行清理，清理过程繁琐且存在安全隐患。同时，由于助燃气中约70%的氮气需要随废气排出，过程中会带走大量的热能[2]。
在稀氧燃烧[3]嘴取代传统烧嘴后，以天然气为主要能源，使用98%以上的富氧助燃。这项技术不但降低了煤气燃烧的安全隐患，而且操作简单，使单位时间内粗铜处理能力翻番。该技术的应用降低了作业成本、提高了效率，升温速度快，且有利于渣的清理，减少了渣的回炉处理，有效解决了烟尘不达标排放的问题。
1.4新型闭式干式冷却塔的应用
熔炼炉、吹炼炉、回转式阳极炉等总用水量为4742m3/h，选择6台800m3/h的闭式干式冷却塔，循环水回水自流进入循环回水池，通过回水泵扬送至闭式干式冷却塔，冷却后利用余压送至800m3高位水塔，再利用压差自流进入各设备。
针对循环用水量最大且对水质要求较高的炉子循环水，采用了闭式冷却塔，补水量仅为0.1～0.2%，远低于开式冷却塔的1.2～2%，同时节约了地下水池的费用和后期泵的运行费用。
熔炼余热锅炉、吹炼余热锅炉生产的中压饱和蒸汽（5.0MPa）经过硫酸主转化一段的过热器过热后（3.82MPa，450℃），用于硫酸工段SO2风机、分配风机和制氧站空压机驱动。其中SO2风机和制氧空压机配置全凝式汽轮机组，分配风机配备置背压式汽轮机组，背压蒸汽（0.686MPa，264℃）汇
入厂区低压蒸汽管网。而当蒸汽不足以驱动设备时，可通过电机驱动；当蒸汽富裕时，多余部分减温减压后（0.6MPa，320℃）汇入厂区低压蒸汽管网供全厂低压蒸汽用户使用。
冷凝水回收装置干吸热回收装置生产的低压饱和蒸汽（0.8MPa），经过过热后（0.6MPa，320℃），送入厂区低压蒸汽管网，多余的低压蒸汽全部用于冷凝发电。余热发电站设置2套发电机组，年发电量约0.41亿度。
1.6硫酸系统低温位热回收系统的应用
来自转化工段的含S03气体先在蒸汽喷射系统中与喷入的低压蒸汽混合部分吸收S03，再经热回收塔吸收两级吸收后，经塔顶除雾器去除酸雾后返回转化工段。高温吸收段通过大幅度提高循环酸温度，以蒸汽发生器代替酸冷却器产生低压蒸汽，并在蒸汽发生器出口设置了蒸发器给水加热器、低压冷凝水加热器、中压冷凝水加热器，以进一步利用低温回收装置产酸的热量，提高热回收率。
低温段喷淋酸来自二吸酸冷器出口，用于减少高温塔出口气体的温度和酸雾含量。低温热装置产酸管道分别送至干燥酸循环槽和二吸酸循环槽。界区外送入的脱盐水或冷凝水经脱盐水加热器加热后送入除氧器，去除溶解氯，给水出除氧器，一部分经喷射水泵送混合器调节循环酸浓，另一部分经低压给水泵加压后送蒸发器给水加热器预热最后送蒸发器产生低压蒸汽。整个系统热利用率非常高。
结束语：该企业凭借上述多种节能措施和丰富的生产经验，在过去2年内的生产中，各项指标均已处于
国内领先地位。但是，铜冶炼企业的节能技术发展还任重道远，作为高污染、高能耗的企业，需要从源头不断探索新技术、研发新装备，在工艺生产的每一个环节都有节能优化的空间，企业必须“拘小节”，将节能优化思想贯彻到员工的思维中去。本文从国内某铜冶炼企业几个方面节能技术的应用，进行了详细的设计，使企业的节能效益显著，为铜冶炼企业甚至其他冶炼生产型企业提供了一些思路。
参考文献：
[1]江磊. 铜冶炼企业物流、能流、价值流协同优化研究[D].昆明
理工大学，2018.
[2]周俊. 铜冶炼工艺技术的进展与我国铜冶炼厂的技术升级[J]. 有
金属（冶炼部分），2019（08）：1-10.
[3]黄永峰，陈延进，王彤，等.稀氧燃烧技术的开发与应用[J].有
金属（冶炼部分），2011（2）：9-11.
作者简介：
杨强（1991-），男，籍贯：湖南长沙，学历：研究生，职称：中级工程师，研究方向：铜冶炼、铜烟尘、阳极泥处理。
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