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2019年7月，世界首創全底吹連續煉銅新技術在內蒙古包頭華鼎銅業發展有限公司（以下簡稱“華鼎銅業”）落地，該項目是在傳統煉銅工藝PS轉爐舊生產線基礎上，利用氧氣底吹爐熔煉→氧氣底吹連續吹煉爐吹煉→底吹精煉爐精煉全底吹煉銅的工藝技術上進行改造的項目。項目的成功實施，在國內甚至世界銅冶煉行業引起了關注。時隔一年之后，記者就行業第一條利用底吹技術對PS轉爐改造的生產線運轉情況及新技術對環境保護起到的有效成果等方面采訪了華鼎銅業總經理袁俊智。

為了深入落實國家環保要求，2019年2月，華鼎銅業在前期打出一系列環保“組合拳”的基礎上，大刀闊斧地對PS轉爐舊生產線進行了改造，同年7月，全國乃至世界應用PS轉爐首創的“三連爐”一步煉銅改造項目成功在企業落地。一年多來，項目不僅圓滿實現了達產達標，而且通過比較，該企業在全底吹煉銅工藝技術投產之前，二氧化硫排放標準是150毫克/立方米；投產后，排放標準一直穩定在10毫克/立方米以內，遠遠低于國際標準的40倍，低于特排標準的10倍。通過了解，國家對二氧化硫排放標準是400毫克/立方米；“2+26”城市規定，特別排放限值為100毫克/立方米。雖然，該項標準不包括內蒙古自治區在內，但是，內蒙古地區自行要求特排限制標準。華鼎銅業更是肩負起綠色發展使命，銳意改革、不斷創新，最終形成了世界首條在PS轉爐基礎上進行全底吹全熱態連續煉銅改造的生產線，實現了環保特別排放限值的超低排放標準。

三連爐是一項怎樣的工藝技術

新上項目及老生產線

改造建設有何優勢和區別

采訪中，袁俊智言簡意賅地對三連爐工藝進行概述，三連爐顧名思義是煉銅過程中，對熔煉、吹煉、精煉3個爐子有效用流槽進行銜接，傳統工藝3個爐子為3段生產，沒有實現連續性一步煉銅。分開生產存在一些弊端，一是對環境產生污染，浪費能源，制約發展。因為老工藝在生產中仍然需要行車吊運包子，而包子在吊運過程中，由于煙氣逸散，無法收集，造成低空污染。二是因為包子熔體溫度過高，高空頻繁運行，存在較大安全隱患。三是間斷性生產，制酸系統的二氧化硫煙氣量及濃度時大時小，導致轉化吸收率低，尾氣排放指標及生產成本高且不穩定。而新技術最大的優勢是通過流槽將3個爐子連接起來，實現了連續性一步煉銅，不僅節能降耗，而且運行穩定，符合國家倡導的更高環保要求。

袁俊智告訴記者，所謂技術改造，多是指對原有生產設備生產能力進行改進升級提高，新上項目一般是指通過國家環評審核批準建設的項目。他解釋，新上項目資金投入較大，目前，由于環境及資源等各種因素制約，當下或將來，新上項目難度越來越大，而項目改造升級將會成為發展趨勢。另外，目前，全世界銅冶煉行業中，有近80%的企業依舊采用PS轉爐進行冶煉生產，轉爐生產由于能耗高、低空污染大等制約因素的存在，所以采用新技術破解資源環境制約瓶頸、走綠色發展之路是大勢所趨。還有近年來原料緊張，低品位原料充斥市場，加工費更是一路走低，面對眾多棘手難題，越來越多的企業為了尋求利潤增長點，在爐子吃雜能力上下功夫，求創新，絞盡腦汁想盡辦法降低成本。

在轉型升級中

華鼎銅業帶頭做了什么

在袁俊智看來，雖然當下采用PS轉爐仍然可以延續生產，但是難以發揮競爭優勢。他強調，工業企業的轉型升級，轉的不僅僅是生產環境，還有競爭環境。那么，怎樣才能帶動市場近80%的轉爐企業走上向環保創新要效益的發展之路，

這實際就是一次大考，想要交出滿意的答卷，需要行業企業帶頭和擔當，為了盡早讓綠色改造項目成為一面旗幟引領行業，拓展企業新的經濟增長點，及提升企業品牌效應等，華鼎銅業頭頂壓力和風險，在沒有任何經驗可借鑒的情況下挺身而出，成為第一家勇于探索科技創新的先行者。

袁俊智向記者簡單介紹了氧氣底吹技術的發展歷程。2012年，中國恩菲工程技術有限公司承擔國家“863”課題，研發氧氣底吹技術，該課題通過與行業企業理論實踐緊密對接，在大大小小無數次實驗的基礎上，2014年，底吹連續煉銅新工藝在有色行業研發成功，豫光集團應用該技術建成了第一條煉銅生產線，實現了安全、可靠、綠色、高效的生產模式。針對該項技術的成功應用，2016年，在河南省召開了技術產業化與應用科技成果評價會，評價委員會組長、中國工程院院士邱定蕃對該技術成果給予了高度評價：“連續煉銅技術是我國的重大創舉，困擾幾代人的銅冶煉低空污染問題被徹底解決，該技術擁有指標、裝備、自動化程度高等多項優勢，評價為最高等級的國際領先水平，希望底吹煉銅技術在世界發揚光大。”

近年來，通過發展實踐，該項擁有中國自主知識產權的工藝技術，已經成為具有世界競爭優勢的冶煉工藝之一，并在國內外十幾個新建項目和改造項目中成功應用，得益于此，華鼎銅業通過深入市場多方考察論證，并根據企業實際情況，與技術研發單位中國恩菲進行深入溝通，最終選擇該項技術進行改造升級并委托恩菲開展設計，而在眾多改造項目的建設方面，華鼎銅業可謂一枝獨秀，與行業其他改造項目最為不同的是，華鼎銅業是第一家在PS轉爐基礎上進行改造升級的企業，改造成功則意味著一是該企業將會成為一張亮麗的“創新名片”，引領更多目前采用PS轉爐生產的企業大膽實施節能技術的升級改造；二是成功的經驗，能為更多企業提供綠色系統的解決方案；三是好技術快速大規模的落地應用，不僅服務企業，造福行業，對綠色生態保護更是功在千秋。

華鼎銅業是一家怎樣的企業

延續這樣的思路，袁俊智清晰梳理了華鼎銅業多年來實施的一系列大大小小的創新之舉，而每一次改革，仿佛與上馬底吹技術有著千絲萬縷的聯系。成立于2003年的華鼎銅業，2004年12月建成了一套年產3萬噸粗銅、11.5萬噸硫酸密閉鼓風爐生產系統，由于產能落后、耗能高，勞動條件差，加之環保壓力大等因素，企業積極主動淘汰落后冶煉工藝，從2009年開始，華鼎銅業及早謀劃，走上了向環保要效益的改革之路，3個階段的升級改造，袁俊智向記者展示了一組組數據：第一階段，即2009年公司淘汰鼓風爐煉銅落后產能，建設符合國家產業政策的富氧熔池熔煉、轉爐吹煉、陽極爐火法精煉配套的10萬噸電解陰極銅和3萬噸銅桿等項目工程。那個時候，企業為了延伸產業鏈條，自我加壓向產業鏈深度發展要成果，3萬噸銅桿生產線，不僅提高了企業產品的經濟附加值和深加工能力，而且實現了生產足不出戶，真正做到了將污染點就地消化，實現了向節能要空間，促進了生態、經濟和社會的共同發展。用袁俊智的話來說：“團隊人馬每天深入現場，針對爐子對生態環境方面產生的突出短板，沉下身子較著勁兒從一個一個小問題進行改革，遇到問題不斷總結不斷排除，在反反復復中尋求突破，沒有人知道企業未來的發展模樣，大家始終相信走技術創新的道路不會錯。”

至第二階段，2016年華鼎銅業對冶煉主廠房增加了一臺Φ4.4×18m氧氣底吹熔煉爐，將原有Φ3.8×15m底吹熔煉爐升級改造為底吹連續吹煉爐用于銅锍吹煉，當時為了將熔煉爐產出的熱態銅锍通過流槽直接流入吹煉爐進行吹煉，兩臺爐子呈階梯狀巧妙布置，形成了富氧底吹熔煉+底吹連續吹煉+固定式反射陽極精煉的工藝，該作業組合更加凸顯節能和環保，一定意義上為上馬三連爐工藝技術的連續生產埋下了伏筆；當時華鼎銅業選擇底吹連續吹煉爐用于銅锍吹煉生產，可謂一場不小的考驗，因為當時在銅冶煉行業通過底吹爐生產的企業，沒有一家能實現全熱料流程生產，而要打破全熱料生產一直是華鼎人想要實現的目標，為了能夠做到更深層次保護資源和環境，在底吹技術上，華鼎銅業最大的優勢，一是因為袁俊智多年前在行業其他企業，對底吹爐操作有一定的駕馭能力，二是華鼎有一支敢于創新不畏艱辛的團隊，有了一定的技術保障。華鼎開始大膽布局，實施創新，實現了大氧槍生產及全熱料生產的有效突破，一些制約環境的瓶頸難題被打破，在點點滴滴的實踐中，華鼎銅業生產變清潔了，能耗降低了，很多流失在空氣中的酸霧被節能環保技術有效收集利用。

到第三階段，即2019年2月，為了實現底吹熔煉爐、底吹連續吹煉爐與底吹精煉爐三種底吹工藝完美結合及實現全熱料連續生產，向一步煉銅安全、節能、環保、高效要效益，華鼎銅業憑著多年對底吹技術的成功經驗，及秉持求新求變謀發展的態度，堅決淘汰了固定式反射陽極爐，將原有的兩臺（Φ3.6m×8.1m）PS轉爐升級改造為底吹回轉式陽極爐（Φ3.6m×10m），最終”打通了最后一公里“，實現了熔煉、吹煉、精煉三臺爐子錯層串聯，完善了熔煉爐產出的銅锍通過溜槽流入連續吹煉爐內進行吹煉，吹煉產出的粗銅通過溜槽流入底吹精煉爐進行火法精煉并澆鑄的三連爐全底吹連續煉銅生產工藝。綠色清潔的一步煉銅，保障了放渣過程安全高效，低空污染得到進一步完善，生產方式的改變使華鼎銅業最終向綠色化發展邁出了堅定的步伐。

通過10多年的不懈努力，華鼎銅業已經發展成為年原料處理能力75萬噸、硫酸60萬噸，及年處理50萬噸銅渣的生產能力，在配套3萬噸電解銅產業鏈的同時，帶動了重點產業10萬噸連鑄連軋銅拉絲生產線的高質量發展，其中高端產品已應用于航空航天和智能手機等產品中，實現年產值60億元，年利稅突破億元。

回憶創新過程的那些艱苦往事，袁俊智有些感慨，他說，為了啃下制約行業技術領域的一些“硬骨頭”，沒有捷徑可走，要想持續發展，必須不斷超越。就拿2016年企業選擇底吹連續吹煉技術對冶煉主廠房增加一臺Φ4.4×18m氧氣底吹熔煉爐，將原有Φ3.8×15m底吹熔煉爐升級改造為底吹連續吹煉爐用于銅锍吹煉進行技術改造作例子，改造之前，項目團隊吃了不少苦，為了打贏一系列有準備的攻堅戰，在時間緊任務重的關鍵時期，華鼎人提前布置線路，把阻擋改造進程的工作面面俱到不留死角；自項目落地之后，項目團隊為了利用大氧槍進行生產實踐，大伙兒在機器轟鳴爐火通紅的生產現場，個個精神飽滿，有使不完的勁，累了困了就地鋪個袋子倒頭就睡。

他們這么拼為了什么

原來，當時銅冶煉行業在設計方面，不論是熔煉爐、吹煉爐還是在連續底吹技術方面，一直遵循氧搶直徑宜小不宜大，通風面積宜小不宜大，氧槍支數宜多不宜少的設計理念，華鼎團隊為了打破固有思維，力爭采取大氧槍進行實踐應用，那些激情燃燒的日子，想要打開一扇成功的大門何其之難，剛開始爐子工作不到24小時，氧槍屢被燒損，造成爐子不能連續生產。困難面前，華鼎人不放棄，不氣餒，堅持大氧槍思路不變，測試方向不變，一次次實踐，一次次技術最大化對接，通過無數次的反復論證，找準了氧槍“平衡點”，最終自主創新的大氧槍生產，在行業里實現了突破引領，全熱料生產實現了有效突破；通過與設計需求進行比較，按10萬噸規模連續吹煉爐，氧槍需要9~10只，氧槍直徑為48毫米，送氧量在800立方米~1000立方米/只左右才能發揮實踐生產的作用，而華鼎銅業實現了將10只氧槍創新減少至3只大氧槍，氧槍的直徑設計為70多毫米，送氧量達4000立方米~6000立方米/只左右。

其次，在突破了大氧槍生產的同時，特別是當華鼎銅業選擇底吹連續吹煉技術實現了全熱料生產的那段時間，行業企業質疑聲音此起彼伏，雖說兩大突破點對于行業可謂利好不斷，但因為新工藝設計之初熱料生產理論不被實踐認可，只能采用冷料生產設計，而冷料工藝流程是將熔煉爐產生的冰銅冷卻成固體，進行機械破碎，再用鏟車將破碎的冰銅運到生產線通過皮帶加入爐子，在華鼎人看來，用冷料生產，難度小，風險小，能夠解決爐子的熱能平衡問題，可是吹煉爐的連續性沒有真正體現它的價值。華鼎人明白，要實現全熱料生產難度很大，100%熱料這一難關他們必須要跨越，那段時間，創新團隊在熔體的拋物線上進行攻關，一次次將數據推倒重來，通過團隊一個多月時間的反復摸索，流速難題被攻破，爐子曾經在短暫幾分鐘被沖漏的難題被攻克，最終生產工藝實現了全熱料生產，華鼎人在歡呼雀躍聲中奔走相告。

大氧槍及全熱流生產的有效突破，進一步提升了制約行業技術領域的科技進步，隨著全底吹技術首次在企業落地后，立足創新驅動的華鼎人不驕不躁，面對資源緊缺等難題，華鼎人開始在雜質脫除等方面做功課，通過大量查閱銅火法冶煉雜質脫除相關參考文獻和資料，對比自身企業產品化驗結果等，最終企業精煉爐采用底吹模式以及特殊造渣法，使得各雜質元素在精煉環節脫除效果顯著，脫除率Pb在70%~90%，As在50%~90%，Sb在50%~70%，Bi在30%~50%，較傳統方法提高80%左右，競爭力無疑更加凸顯。

如何讓行業共享改革發展成果

在底吹技術上啃下硬骨頭的華鼎人，一定意義上開啟了引領行業用新技術改造PS轉爐老生產線向環保要效益的新時代。

袁俊智表示，傳統工藝轉爐吹煉帶來的制約環節，目前已經通過封閉溜槽實現了全熱態生產，熔煉和吹煉過程物料轉移形成的低空污染得到了一定程度的改善，同時銅冶煉廢氣、環境煙氣和制酸尾氣全部經過動力波脫硫系統脫硫后達標排放；另外，企業生產廢水及生活污水經過處理后用于渣緩冷，全部實現不外排；尾渣等工業固體廢物全部暫存后外售綜合利用，中和渣等危險廢物全部外委安全處置或綜合利用。項目實施后，華鼎銅業大氣污染中的重金屬污染物排放量相對技改前有較大程度的減少。

當環保效益進一步體現時，華鼎銅業為了讓更多利用PS轉爐生產的銅冶煉企業對該項技術進行全方位認識和了解，在全底吹全熱態連續工藝煉銅技術創新答卷上，華鼎人交出了讓行業滿意的成績單。

一是打破了復雜礦料的制約性。該企業通過項目改造，解決了曾經生產中遇到高硫銅精礦、低硫銅精礦、氧化礦、金精礦、銀精礦、高砷礦、高硅礦、塊礦等品位較低礦料的復雜難題，新工藝吃雜能力強大，而且能將難除礦料中的銅、金、銀等有價金屬較高的回收利用。通過生產實踐，華鼎銅業在底吹連續吹煉過程中，利用吹煉富裕熱處理較高品位的冷雜銅，同時礦銅和冷銅比最高達到了1:1，真正解決了其他連續吹煉工藝冷銅無法加入或加入比例過低的難題，可降低成本10%~20%。

二是脫雜能力強。華鼎銅業實現了首次將底吹技術應用于回轉式精煉爐，代替了透氣磚，突破了傳統透氣磚精煉攪拌強度小、效率低、壽命低的難題；全底吹煉銅工藝中熔煉、吹煉和精煉所使用的氧槍，均采用底吹模式，華鼎銅業通過氧槍改良，并配入比例合適的氮氣、天然氣、氧氣和空氣等混合氣體，最終使冶煉渣通過激烈的機械攪拌，使雜質有效脫除和揮發。

在脫雜能力方面，袁俊智非常細致地將脫雜過程用數據進行了簡單的闡述，他說，底吹熔煉階段送入爐內的混氣氧濃在75%左右，壓力在0.4~0.7Mpa之間，而底吹連續吹煉階段送入爐內的混氣氧濃是25%~30%左右,壓力位于0.6~0.8Mpa之間，也就是說高氧勢熔液溶解需要更多的氧進行反應，氧氣直接或優先將Cu氧化成CuO2作為載體進行傳遞，正是因為底吹熔煉、底吹連續吹煉和底吹精煉所需的氣體都是從底部氧槍鼓入熔池內，通過熔體劇烈攪拌，使Pb、Zn、As、Sb、Bi這些非常難以除去的雜質，經過氧化后揮發至煙氣中，最終脫除效果非常顯著。

三是打破了傳統工藝在制酸過程中SO2時高時低難以持續平衡生產的難題。采用全底吹連續煉銅因為連續穩定的生產，使各爐產生的熱態熔體能夠有序從上一生產環節流入至下一生產環節，平穩連續生產能有效保障爐子的生產壽命；另外，高溫溶液全部采用溜槽進行輸送，輸送過程溜槽全封閉作業，徹底解決了低空煙氣的污染難題。同時，二氧化硫濃度和氣量因為具有連續性，保障了在同一環境下SO2濃度高及制酸平穩等。

與PS轉爐進行比較，煙氣量僅是轉爐的1/3，由于底吹熔煉富氧濃度可達75%，即使底吹連續進行吹煉作業，煙氣量仍處于穩定狀態，利于制酸；與國家排放標準進行比較，尾氣排放的SO2濃度達到10mg/m3以下，較國家超低排放標準100mg/m3低10倍多，特別是該工藝SO2發生率由0.4%降低至0.2%，一定程度上硫酸霧量的減少，杜絕了另行配置專業環集煙氣系統，最終實現成本和環保的雙贏。

尤其是，企業隨著冶煉規模和綜合盈利能力的不斷提高，在噸銅綜合能耗指標方面，按照國家標準規定，礦產陽極板綜合能耗標準已建企業能耗標準為340kg標煤，新建企業是220kg標煤，先進值為190kg標煤，而華鼎銅業在踐行高質量發展進程中，一步步向節能環保技術要效益，最終實現了噸銅能耗標準僅為106.490kg標煤。

目前，用數據說話展示作為的華鼎銅業，通過多年在技術領域的深耕細作摸爬滾打，企業先后獲得了“中國能源診斷和能源管理體系建設示范企業”“內蒙古自治區模范和諧勞動關系單位”“內蒙古自治區非公有制新型企業獎”“內蒙古自治區誠信企業”“包頭市知名商標”“包頭市安康杯優勝單位”“包頭市和稀土高新區非公有制經濟黨建工作先進企業”“稀土高新區五一勞動獎狀”等多項榮譽稱號，同時，該企業多個技術研發小組因為大膽創新，獲得國家發明專利2項、實用新型專利20多項，這些專利的應用使公司的發展駛上了“快速道”。

回首往昔，在創新中嘗到甜頭的華鼎人，目前從提高作業效率、降低系統能耗、改進氧槍結構及延長爐壽命等方方面面下功夫，找不足，用袁俊智的話說：“技術創新沒有終點，創新就是向一個又一個新起點不斷沖刺。作為生產企業要想創新引領，決不是一句簡單的口號，也不是簡單依靠一兩項關鍵技術就可以解決的問題，打好“組合拳”，讓產學研深度結合，最終使創新成為一項系統工程，在實踐中不斷提高，才是企業高質量持續發展的根本要素。”