為世界貢獻(xiàn)中國綠色冶煉方案——記中國恩菲側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉技術(shù)

說起有色礦冶行業(yè)的“國家隊(duì)”——中國恩菲工程技術(shù)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“中國恩菲”）的名號(hào)在有色金屬冶金行業(yè)算得上是如雷貫耳。作為世界500強(qiáng)中國五礦、中冶集團(tuán)的骨干子企業(yè)，中國恩菲不僅著力打造有色礦冶國家隊(duì)，還在高技術(shù)高質(zhì)量發(fā)展的道路上，爭(zhēng)當(dāng)綠色環(huán)保排頭兵、新興產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新者，致力于成為最值得信賴的國際化工程綜合服務(wù)商及能源環(huán)境發(fā)展商。

中國五礦總經(jīng)理、黨組副書記，中冶集團(tuán)暨中國中冶董事長國文清指出，要用獨(dú)占鰲頭的核心技術(shù)，持續(xù)不斷的革新能力和無可替代的全產(chǎn)業(yè)鏈整合優(yōu)勢(shì)，承擔(dān)起引領(lǐng)行業(yè)向更高水平發(fā)展的國家責(zé)任。恩菲人這樣要求自己，也是這樣行動(dòng)的。

65年來，一代又一代恩菲人薪火相傳，以創(chuàng)新為己任，為行業(yè)技術(shù)進(jìn)步不懈努力著，其專有的氧氣底吹(SKS)，側(cè)吹冶煉技術(shù)(SSC)，無可爭(zhēng)議地?fù)?dān)當(dāng)著行業(yè)技術(shù)領(lǐng)域“旗艦”的角色，引領(lǐng)著行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，這當(dāng)中，側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉技術(shù)更以其工藝先進(jìn)、環(huán)境友好，成為行業(yè)公認(rèn)的城市礦山處理首選技術(shù)。

開發(fā)城市里的礦山

隨著我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化和消費(fèi)的持續(xù)升級(jí)，廢鋼、廢有色金屬、廢棄電子產(chǎn)品、報(bào)廢汽車和機(jī)電設(shè)備等各種廢棄物每年以10%的平均速度增長，年產(chǎn)生量超過40億噸。很多廢棄物中既含鉛、汞、鎘等有毒有害物質(zhì)，也含有價(jià)金屬如金、銀、鉑等，處置得當(dāng)可變廢為寶，提煉一座優(yōu)質(zhì)的“城市礦產(chǎn)”。對(duì)于廢棄資源加以有效利用，可替代部分原生資源，減輕環(huán)境污染。2010年起，國家開展城市礦產(chǎn)示范基地建設(shè)，使再生資源的循環(huán)利用成為了新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。工業(yè)廢棄物處理行業(yè)對(duì)企業(yè)資質(zhì)要求嚴(yán)格，且技術(shù)要求、行業(yè)壁壘、管理水平“三高”，由于目前大多采用落后技術(shù)，新技術(shù)尚處在模仿歐美技術(shù)的初級(jí)階段，導(dǎo)致國內(nèi)工業(yè)處理能力低、利用率低，工業(yè)廢棄物及危廢處置能力嚴(yán)重不足，行業(yè)對(duì)自主技術(shù)需求十分迫切。

“騏驥一躍，不能十步；駑馬十駕，功在不舍。鍥而舍之，朽木不折；鍥而不舍，金石可鏤?！眹抑飨?xí)近平要求我國廣大科技工作者，要敢于擔(dān)當(dāng)、勇于超越、找準(zhǔn)方向、扭住不放，牢固樹立敢為天下先的志向和信心，敢于走別人沒有走過的路，在攻堅(jiān)克難中追求卓越，勇于創(chuàng)造引領(lǐng)世界潮流的科技成果。

中國恩菲在底吹煉鉛、煉銅技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)應(yīng)用方面，早已是行業(yè)的翹楚，“如何將深厚的技術(shù)積累進(jìn)一步激發(fā)出來，是代代恩菲人不斷鉆研探索的問題?！倍鞣迫巳缡钦f。結(jié)合自身有色冶煉行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，中國恩菲開展了多項(xiàng)專長技術(shù)的革新和新技術(shù)研發(fā)，已形成工業(yè)廢棄物領(lǐng)域國內(nèi)最完整的技術(shù)體系，覆蓋火法冶金、濕法冶金、稀有金屬冶金和環(huán)境治理等多專業(yè)多學(xué)科領(lǐng)域，為我國工業(yè)廢棄物綠色清潔處置領(lǐng)域的規(guī)?；l(fā)展，提供了能與國際先進(jìn)技術(shù)相媲美的技術(shù)支撐。這當(dāng)中，有中國恩菲自主開發(fā)、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的強(qiáng)化熔池熔煉冶金技術(shù)——側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉技術(shù)（Side-Submerged Combustion Smelting Process，SSC技術(shù)）。

經(jīng)過多年的實(shí)踐，SSC技術(shù)已發(fā)展為一種近似理想的熱技術(shù)系統(tǒng)。該技術(shù)是處理城市礦產(chǎn)廢舊鉛酸蓄電池、廢舊印刷電子線路板、二次鉛雜料、二次鋅雜料、銻塵、錫精礦及錫中礦等不發(fā)熱物料最先進(jìn)的冶煉工藝。未來，隨著有色行業(yè)有價(jià)金屬綜合回收需求的增加，以及側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉工藝所具有的浸沒燃燒直接給熔體內(nèi)部補(bǔ)熱、對(duì)不發(fā)熱物料熔化、還原以及爐渣貧化的獨(dú)特冶煉優(yōu)點(diǎn)，有色冶煉企業(yè)對(duì)側(cè)吹熔池熔煉技術(shù)的需求會(huì)日益增強(qiáng)。同時(shí)，隨著近年來中國“一帶一路”建設(shè)和推進(jìn)國際產(chǎn)能合作的推進(jìn)，側(cè)吹浸沒燃燒技術(shù)逐步推向海外市場(chǎng)，為世界貢獻(xiàn)中國綠色冶煉方案。

解密“最先進(jìn)的技術(shù)”

側(cè)吹浸沒燃燒熔煉技術(shù)滿足氧化、還原、吹煉、揮發(fā)等各類冶煉工藝的要求，并可采用不同的氧氣濃度和噴吹燃料實(shí)現(xiàn)最佳的“冶金過程熱平衡精確控制”。該技術(shù)是從設(shè)于熔煉爐側(cè)墻浸沒熔池的噴槍，直接將富氧空氣和燃料鼓入熔融熔體或爐渣中，加入熔池的物料由于受到鼓風(fēng)的強(qiáng)烈攪動(dòng)作用，快速浸沒于熔體之中，完成物理化學(xué)反應(yīng)的一種用于處理不發(fā)熱物料的強(qiáng)化熔池熔煉技術(shù)。

總體來看，側(cè)吹浸沒燃燒熔煉工藝在以下方面的優(yōu)勢(shì)非常顯著：

一是富氧濃度高、熱利用率高，噴槍壽命長。側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉工藝采用富氧熔煉，燃料及助燃?xì)鈬娙肴鄢夭⑷紵?，攪拌?qiáng)度大，傳質(zhì)傳熱快，熱利用率高，單位容積熱強(qiáng)度大。熔煉爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)余熱鍋爐回收余熱，產(chǎn)生的蒸汽可以得到充分利用。噴槍結(jié)構(gòu)和布置的優(yōu)化，提高了熔池?cái)噭?dòng)效率和反應(yīng)速度，提高了其他的燃燒效率，噴槍使用壽命超過6個(gè)月，真正實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)自動(dòng)化和改善職工勞動(dòng)環(huán)境。

二是作業(yè)率高，年作業(yè)時(shí)間可以達(dá)到300天~330天。由于側(cè)吹爐爐墻為二層結(jié)構(gòu)形式，耐火材料能夠起到隔熱作用，減少爐子熱損失，外層銅水套在爐墻上形成冷卻層，使?fàn)t墻耐火材料始終在低溫下工作。銅水套和內(nèi)襯的結(jié)構(gòu)有利于冷卻和刮渣，大大延長了爐子的壽命。

三是安全性好。爐墻采用二層結(jié)構(gòu)形式，內(nèi)層為耐火磚砌體，外層為銅水套鑲嵌耐火磚，能夠形成保護(hù)，從而確保爐體安全。

四是煙塵率低、環(huán)保好。相比于其他富氧側(cè)吹爐15%~20%的煙塵率，側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉爐避免了鼓動(dòng)大量空氣所造成的劇烈攪動(dòng)，用于液態(tài)鉛渣直接還原時(shí)煙塵率僅為7%。此外，該技術(shù)采用微負(fù)壓操作，無煙氣外逸；系統(tǒng)產(chǎn)生的煙塵密封輸送返回熔煉配料，無鉛塵彌散；熔煉爐放出口和熱物料輸送流槽均采用強(qiáng)化通風(fēng)，有效防止有害氣體擴(kuò)散，滿足崗位環(huán)境衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求。

五是有價(jià)金屬綜合回收率高、冶煉棄渣無害化。該工藝獨(dú)特的爐體結(jié)構(gòu)，使?fàn)t內(nèi)各熔池相分離效率高。金屬相位位于噴槍下層，基本處于靜止層，對(duì)金屬熔體和液態(tài)渣兩相澄清效果非常好，可通過金屬層的高度來調(diào)節(jié)分離效果。生產(chǎn)指標(biāo)表明，側(cè)吹浸沒燃燒熔池熔煉爐排出棄渣含鉛低于2%，屬于一般固體廢棄物，可直接作為建筑輔材外賣，變廢為寶。

應(yīng)用側(cè)吹浸沒燃燒技術(shù)的諸多領(lǐng)域之中，采用連續(xù)熔化還原技術(shù)處理再生鉛膏，是中國恩菲的一項(xiàng)針對(duì)城市礦產(chǎn)開發(fā)的技術(shù)創(chuàng)新，廢鉛蓄電池鉛膏連續(xù)熔池熔煉技術(shù)針對(duì)再生鉛膏等二次鉛資源進(jìn)行開發(fā)，低溫、連續(xù)、高效、清潔。2015年，該技術(shù)成果整體達(dá)到國際領(lǐng)先水平，并榮獲中國有色金屬工業(yè)部級(jí)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。這項(xiàng)技術(shù)有多神奇，下面的數(shù)據(jù)或許可以給你答案：鉛回收率＞98.5%；銻、錫回收率＞95%；硫利用率＞98.5%；棄渣含鉛＜2%，屬一般固廢；廢水循環(huán)利用率＞98.5%；冶煉廢氣排放量＜1000Nm3/t，硫＜50mg/Nm3，鉛＜0.2mg/Nm3；粒煤?jiǎn)魏?69kg/t;天然氣單耗50Nm3/t。

此外，針對(duì)我國每年近150萬噸的電子廢棄物，中國恩菲結(jié)合國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀及國外發(fā)展實(shí)際，提出了一種經(jīng)濟(jì)、安全、金屬回收率高的廢舊線路板回收工藝——廢舊線路板破碎分選-側(cè)吹浸沒火法熔煉-冶煉煙氣余熱回收、驟冷出PCDD&PCDF-冶煉金屬精煉分離技術(shù)，即SSC-WastePCB工藝。通過側(cè)吹浸沒燃燒綠色冶金技術(shù)的應(yīng)用，將會(huì)逐步解決我國危廢處置領(lǐng)域關(guān)鍵工藝流程綠色化程度不高的問題，做到了危廢處理的減量化、無害化和資源化，并形成民族危廢產(chǎn)業(yè)技術(shù)自主創(chuàng)新體系，將使我國廢舊線路板的綜合水平達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

“國家隊(duì)”的擔(dān)當(dāng)

隨著時(shí)代的發(fā)展，傳統(tǒng)的工藝已經(jīng)難以為繼。側(cè)吹浸沒燃燒熔煉技術(shù)的運(yùn)用是在其他熔池熔煉技術(shù)工業(yè)化生產(chǎn)的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來的一種新型熔池熔煉工藝。中國恩菲開發(fā)設(shè)計(jì)的第一座將側(cè)吹浸沒燃燒熔煉技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)的工業(yè)爐是熔融富鉛渣的還原熔煉爐，它是在我國實(shí)現(xiàn)了氧氣底吹煉鉛和富氧頂吹等熔池熔煉商業(yè)化生產(chǎn)的基礎(chǔ)上和需求中應(yīng)運(yùn)而生的，示范廠工業(yè)化生產(chǎn)和技術(shù)指標(biāo)的優(yōu)越使得該項(xiàng)技術(shù)得到了較快的推廣，改進(jìn)的裝置已推廣到其他行業(yè)。

20世紀(jì)末，我國冶煉技術(shù)比較落后，隨著產(chǎn)能的逐年增加和環(huán)保壓力的日趨嚴(yán)重，尤其是鉛冶煉一直采用傳統(tǒng)的燒結(jié)-鼓風(fēng)爐工藝，不僅能耗高，而且燒結(jié)煙氣中二氧化硫濃度低，直接排放嚴(yán)重污染環(huán)境。傳統(tǒng)工藝的裝備雖歷經(jīng)技術(shù)改造，但最終未能實(shí)現(xiàn)技術(shù)的突破。當(dāng)時(shí)鉛鋅領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)之中的豫光金鉛燒結(jié)煙氣采用非穩(wěn)態(tài)制酸，而株冶公司燒結(jié)機(jī)引進(jìn)托普索公司的WSA工藝制酸，但硫回收率都較低，且成本過高。除上述兩家企業(yè)外，其余鉛冶煉廠的煙氣仍采用空氣排放，低空二氧化硫、鉛塵彌散，嚴(yán)重制約了我國鉛冶煉行業(yè)的生存和發(fā)展。

為此，2000年初，原中國有色金屬工業(yè)總公司鉛鋅局多次召開技術(shù)討論會(huì)，提出了我國鉛冶煉技術(shù)發(fā)展“治本”思路，即用氧氣底吹或富氧頂吹技術(shù)改造我國傳統(tǒng)的煉鉛工藝。氧氣底吹熔煉-鼓風(fēng)爐還原煉鉛即SKS冶煉工藝，通過一院（中國恩菲）三企業(yè)合作協(xié)議，在以往多次工業(yè)性試驗(yàn)的基礎(chǔ)上完成了驗(yàn)證試驗(yàn)工作，為大規(guī)模工業(yè)化設(shè)計(jì)提供了技術(shù)支撐。經(jīng)河南豫光金鉛股份有限公司和池州兩鉛廠的建設(shè)、工程化裝備的研發(fā)，2002年順利實(shí)現(xiàn)了連續(xù)穩(wěn)定的生產(chǎn)，從而迅速地在國內(nèi)鉛冶煉企業(yè)中得到了推廣運(yùn)用。緊接著，云南馳宏鋅鍺股份有限公司曲靖鉛鋅廠采用富氧頂吹浸沒熔煉-鼓風(fēng)爐還原煉鉛工藝于2005年也實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，解決了煙氣中硫的回收并明顯改善了操作環(huán)境，克服了常見的燒結(jié)工藝危害，至此我國鉛冶煉行業(yè)實(shí)現(xiàn)了熔池氧化熔煉取代傳統(tǒng)的燒結(jié)工藝，步入了鉛冶煉技術(shù)改造的新階段。而上述兩種鉛冶煉工藝均采用高鉛渣鑄塊、冷卻、備料、進(jìn)鼓風(fēng)爐還原熔煉，尚存在熔融高鉛渣的熱量并未利用，鼓風(fēng)爐需要消耗昂貴的焦炭，能耗高、成本高、過程彌散點(diǎn)也較多，不利于環(huán)境治理等缺點(diǎn)。

中國恩菲為完善SKS工藝，提出了開發(fā)液態(tài)高鉛渣直接還原技術(shù)取代鑄塊鼓風(fēng)爐還原工藝，新技術(shù)得到了國家支持并確定為國家“十二五”期間重大產(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目，撥付了專項(xiàng)資金予以支持。該課題的研發(fā)進(jìn)一步達(dá)到了節(jié)能降耗、改善環(huán)境，實(shí)現(xiàn)低碳、低能耗、短流程的煉鉛工藝，提高了我國煉鉛的整體水平。側(cè)吹技術(shù)在應(yīng)用于熔煉高鉛渣直接還原工藝的前期，中國恩菲也曾對(duì)鋅浸出渣還原熔煉進(jìn)行相關(guān)技術(shù)工作研究，這些工作經(jīng)歷和成果對(duì)側(cè)吹浸沒燃燒熔煉的技術(shù)發(fā)展起到了很好的奠定作用。

不積跬步，無以至千里。在創(chuàng)新工藝的道路上，恩菲人以“國家隊(duì)”的擔(dān)當(dāng)，深入一線、精誠合作，用身體力行詮釋了“國家隊(duì)”的使命感，一步一個(gè)腳印地開創(chuàng)了側(cè)吹浸沒燃燒熔煉技術(shù)的新天地。

為世界貢獻(xiàn)中國綠色冶煉方案

（圖片素材來自網(wǎng)絡(luò)）