顶吹熔炼技术在云锡的应用与发展

兰 旭

(云南锡业集团(控股)有限责任公司， 云南 个旧 661000)

重金属

顶吹熔炼技术在云锡的应用与发展

兰 旭

(云南锡业集团(控股)有限责任公司， 云南 个旧 661000)

云锡在引进澳斯麦特顶吹熔炼技术的基础上，通过消化、吸收,进一步创新和发展了顶吹熔炼技术，并成功将该技术应用于锡冶炼、铜冶炼、铅冶炼。

顶吹熔炼技术； 锡冶炼； 铅冶炼； 铜冶炼； 创新发展

0 前言

顶吹熔炼技术是20世纪70年代Floyd博士在澳大利亚联邦科学工业研究院(CSIRO)工作期间发明的,最初命名为高温浸没燃烧法(HSC),后更名为Sirosmelt技术。1981年Floyd博士组建Ausmelt公司继续发展和完善该技术,并正式命名为Ausmelt技术,获专利技术转让权。

为加快推进云锡有色金属强化熔炼技术的开发与应用，推进有色冶炼科技进步，云锡于1999年引进了澳大利亚澳斯麦特公司的顶吹沉没熔炼技术，用于锡精矿的强化熔炼技术改造，项目于2002年4月建成投产。云锡通过引进、消化、吸收和自主创新相结合，进一步优化锡冶炼各项工艺参数，创新冶炼机理，改进完善设备设施，增加富氧系统，实现富氧强化供热还原熔炼，推动世界锡冶炼技术进入强化熔炼行列，形成了具有云锡特色的喷枪顶吹沉没熔炼技术。在此基础上，针对铅冶炼和铜冶炼的技术特点，对顶吹沉没熔炼技术进一步创新发展，成功将顶吹沉没熔炼技术推广运用于10万t/a铅冶炼项目和10万t/a铜冶炼项目，2010年7月建成了10万t/a铅冶炼项目，2012年3月建成了10万t/a铜冶炼项目，实现了云锡多金属顶吹沉没熔炼技术的产业化应用，并形成了云锡独有的多种有色金属喷枪顶吹沉没熔炼技术体系。

1 顶吹熔炼技术在云锡的创新和发展

1.1形成了独有的澳斯麦特炉-烟化炉炼锡工艺技术

(1)在澳斯麦特还原熔炼后加烟化炉挥发，形成了澳斯麦特炉还原熔炼- 烟化炉挥发两段熔炼工艺，取代国外的三段澳斯麦特炉熔炼工艺。澳斯麦特炉与烟化炉有机结合，有效地利用和发挥了澳斯麦特和烟化炉工艺各自的长处，弃渣含锡由国外的1.0%～1.5%，降低到云锡的0.1%，达到了理想的效果。

(2)对关键设备——喷枪进行创新性改进，并在炉子上部科学地加入二次燃烧风，既实现了燃料及冶炼可燃物在炉内的完全燃烧，有效利用了能源，又有效地加快了还原速度，从设备和操作上完善了澳斯麦特技术。

(3)发明了新的熔炼渣型，大幅度减少了熔剂用量，降低了渣率，从理论和实践上都促进了澳斯麦特技术的完善。

(4)自主开发了富氧供热还原熔炼技术，大幅度提高了生产效率和资源利用率。

(5)采用适应云锡原料的炼前处理工艺，只有云锡特色的炼前处理工艺解决了入炉物料含As、S、Fe高、含Sn低的问题。

(6)利用澳斯麦特炉余热发电，节约了能源，减少了热污染。

(7)研究开发了锡火法熔炼烟气低浓度SO2有机胺液吸收-解析制酸工艺，利用硫资源制取硫酸，减少了环境污染，尾气达到国家环保排放要求。

通过优化、完善和创新，云锡的锡直接回收率等各项技术经济指标保持着世界领先水平，物料适应性扩大，经济效益和社会效益明显。这既是云锡冶炼史上的重大突破和发展，也是对澳斯麦特强化熔炼技术的贡献和提高。其申请专利9项，已获授权6项，发表专著2本，论文多篇。锡冶炼项目获得省部级以上奖励4项。

1.2 形成了云锡“一炉三段”直接炼铅工艺技术

(1)开发了“一炉三段”直接炼铅工艺技术并实现了产业化应用。在一座冶金炉内完成了其他工艺需要多座冶金炉完成的硫化铅精矿氧化熔炼、高铅渣还原、锌渣烟化三个冶炼过程，形成了一套收尘系统分阶段分别收取高铅烟尘和高锌烟尘的关键技术。

(2)采用有机胺液吸收- 解析SO2技术，解决了“一炉三段”炼铅法中三种烟气SO2波动大，不适用于直接连续生产硫酸的技术难题，并且尾气达标排放。

(3)研发了新型夹套水冷炉壳，对耐火材料进行强制冷却保护，有效解决了不同温度的三个冶炼过程对耐火材料炉衬的腐蚀问题，延长了炉寿。

(4)开发了铅电解残极洗涤、阴极输送、阴极板洗涤和抽棒等具有自主知识产权的配套工艺技术，大幅提高了铅电解生产效率。

(5)开发了与本工艺相适应的工业自动化和信息化系统，对生产工艺过程全面自动控制，实现了集生产在线、视频监控、生产数据管理和自动化网络办公为一体的信息化管理。

铅项目申请专利8项，已获授权6项，研究成果获省部级科技奖励2项。

1.3 形成了云锡“双顶吹”炼铜技术

以澳斯麦特强化熔炼、永久不锈钢阴极电解精炼等技术为核心，通过集成创新与自主研发，形成了具有云锡特色的“双顶吹”炼铜技术。

(1)采用两座澳斯麦特顶吹炉，一座用于硫化铜精矿的富氧顶吹熔炼，产出铜锍和炉渣；另一座用于铜锍的富氧顶吹吹炼，使铜锍吹炼过程产生的二氧化硫更集中地产出和被收集用以制取硫酸，解决了传统工艺铜锍吹炼SO2低空污染问题。

(2)电解采用先进的永久不锈钢阴极电解技术，同时引进了先进的、自动化程度高的出装槽设备和技术、阴极铜自动剥片设备和技术等。

(3)采用先进的余热发电技术、废水处理技术、尾气制酸技术等，节能、环保和资源综合利用效果显著。

(4)自动化控制和监控非常完善，建成了工艺技术控制和操作、现场监控、保安监控、消防监控、生产调度和工业信息化管理等多功能为一体的自动化信息管理平台，实现了工业生产信息化和自动化。

2 顶吹熔炼技术在云锡的推广应用

2.1 锡冶炼系统

建成了云锡顶吹沉没熔炼炉锡精矿富氧熔炼系统，形成了年产7万t锡的生产能力，继续引领和代表当今世界锡冶炼技术的最高技术和装备水平。

在引进技术的基础上，不断地自主创新、消化吸收再创新，成功地开发了锡精矿富氧还原熔炼技术等一批具有自主知识产权的创新技术，锡冶炼产能从设计的2.5万t/a提高到目前的7万t/a，云锡成为了世界最大的锡冶炼生产基地，拥有世界一流的锡精矿顶吹沉没富氧强化还原熔炼、低锡物料及炉渣富氧烟化，以及以结晶机和真空炉为主的火法精炼相结合的高效先进锡冶炼工艺技术。锡金属综合回收率、资源综合利用率、环保达标排放率、能源消耗率等各项技术经济指标均处于世界领先水平。自2005年以来，云锡锡产品产量已经连续多年排名世界第一，形成了“世界锡业看中国、中国锡业看云锡”的格局。

2.2 铅冶炼系统

(1)建成了以顶吹炉“一炉三段一步炼铅”工艺技术为核心的年产电铅10万t和白银160 t及综合回收其他产品的铅冶炼系统。由于冶炼流程短，有效利用了高温熔体热能，粗铅冶炼综合能耗低于260 kgce/t粗铅，优于330 kgce/t粗铅的国际先进水平，远优于国家新建项目准入条件460 kgce/t粗铅的能耗水平。

(2)国内第一家在铅冶炼系统大规模使用有机胺液吸收- 解析工艺技术吸收冶炼工艺烟气中的非稳态SO2制取硫酸，解决了三段熔炼的烟气SO2平衡问题，实现了非稳态SO2稳定制取硫酸。硫利用率大于98.5%，排放尾气SO2浓度200mg/m3左右，远优于国家排放标准。

(3)开发了节能、高效的炉前粗铅精炼工艺技术，液态粗铅炉前直接脱杂一次浇铸阳极，节省了能源，减少了粗铅的重复铸锭熔化，简化了流程，降低了作业费用，提高了生产效率。

(4)充分利用冶金炉余热，配套建设了9 186 kW的余热发电系统，既实现了余热的充分利用，又减少了废热对环境的污染。

(5)使用先进水处理技术对生活废水和生产废水进行深度处理，处理后的水达到使用标准，全部回用。

云锡10万t/a铅冶炼系统技改扩建工程项目实施过程中，通过引进与自主创新相结合，建成了一座环保达标、清洁生产、符合国家节能减排和资源综合利用要求的世界一流的硫化铅精矿无污染强化熔炼工厂，整体技术处于世界先进水平，取得了明显的节能效果、环保效果和资源综合利用效果。

围绕项目实施，申报专利多项，目前已经获得发明专利授权1项，实用新型专利授权5项。“一炉三段”直接炼铅工艺技术获中国有色金属工业科学技术奖 一等奖。

2.3 铜冶炼系统

建成了以顶吹炉熔炼- 顶吹炉连续吹炼工艺技术为主线的年产10万t铜的冶炼系统。

顶吹熔炼技术创新工程在云锡10万t/a铜冶炼工程项目中实施，2012年3月建成了年产阴极铜10万t、副产硫酸44万t、金786 kg、银52 t，年销售收入约70～80亿元的铜冶炼项目。2012年4月试车，目前还在试生产中。项目采用两座澳斯麦特炉，一座用于硫化铜精矿的富氧顶吹熔炼，产出铜锍和炉渣；另一座用于铜锍的富氧顶吹吹炼，使铜锍吹炼过程中二氧化硫集中产出和收集，用以制取硫酸，解决了传统工艺铜锍吹炼SO2低空污染问题，以达到更理想的环保效果目的。电解采用先进的永久不锈钢阴极电键技术，取消了传统的始极片制作过程，引进了先进的出装槽设备和技术、阴极铜自动剥片设备和技术等自动化程度很高的先进技术。

项目采用了先进的余热发电技术、废水处理技术、尾气制酸技术等，达到了理想的节能效果、环保效果和资源综合利用效果。

3 结语

(1)云锡通过顶吹熔炼关键技术创新、系统集成创新、引进消化吸收再创新，逐步建立和完善了具有云锡特色的技术创新体系，形成了较强的持续创新能力和发展能力，解决了有色金属冶炼产业发展的共性技术、关键技术和配套技术，掌握了核心技术和自主知识产权。形成的产业关键技术及产品具有较强的国际竞争力，技术经济指标达到国内先进水平。

(2)云锡顶吹熔炼技术创新系统工程的实施，突破了有色金属冶金产业发展的富氧喷枪顶吹沉没熔炼共性技术和关键技术，针对锡、铅、铜冶炼的不同特点，开发了相应的配套技术，辐射和带动了有色金属冶金产业整体技术水平和国际竞争力的提升，使云锡在以锡为主发展有色金属产业板块，锡铜铅协调发展方面取得了重大突破，调整了云锡的产业结构。

(3)云锡顶吹熔炼技术创新系统工程10年来先后在云锡公司锡、铅、铜冶炼上成功实施和应用，建成了三个现代化的、工艺技术处于国际领先水平的顶吹熔炼工厂，带动了整体技术水平的提高和企业核心竞争力的显著增强，并在有色冶金行业的节能减排、环境友好和资源综合利用等方面起到了积极的示范作用，取得了显著的经济效益和社会效益。

总之，顶吹熔炼技术在云锡的应用和创新发展，对世界锡、铅、铜冶金行业的技术进步起到了积极的推动作用，是对世界有色金属冶金技术的重大贡献，具有显著地示范性和推广应用价值。

Applicationanddevelopmentoftop-blownsmeltingprocessinYunnanTinGroup

LAN Xu

On the basis of the introduction of Ausmelt top-blown smelting process into Yunnan Tin Group, the top-blown smelting process was further innovated and developed by means of digestion and absorption, and then the process has been successfully applied in tin, copper and lead smelting.

top-blown smelting process; tin smelting; lead smelting; copper smelting; innovation and development

兰 旭(1957—)，男，云南个旧人，正高级工程师，主要从事有色金属冶金技术及管理工作。

TF814； TF811； TF812

B