●背景
　　日前，由中国恩菲工程技术有限公司（以下简称“中国恩菲”）牵头，联合河南豫光金铅股份有限公司（以下简称“豫光金铅”）和山东方圆有色金属集团（以下简称“东营方圆”）组成的铜锍底吹连续吹炼联合开发团队在豫光金铅熔炼一分厂进行了铜锍底吹连续吹炼半工业试验，并取得圆满成功。
　　此次铜锍底吹连续吹炼半工业试验在Φ2.6米×4.6米底吹炉中进行，试验过程中对铜锍底吹连续吹炼工艺可行性、氧枪吹在粗铜层对耐火材料的侵蚀程度、氧枪保护气体、连续吹炼渣型等重要内容进行了考察，试验结果表明铜锍底吹连续吹炼工艺完全可行，氧枪吹在粗铜层能够形成蘑菇头对氧枪起到了很好的保护作用，熔池底部粗铜层内的氧化反应并未对炉底耐火材料产生明显的侵蚀，采用保护气体可实现对氧枪的有效保护。试验过程考察了三相熔池（粗铜相、白锍相和渣相）和两相熔池（粗铜相和渣相）对粗铜品质以及吹炼渣含铜的影响。试验过程中采用三相熔池时，粗铜含铜>98%，含硫0.7%~1.0%，渣含铜8%~12%，优于同为三相熔池的诺兰达铜锍吹炼对应指标；试验过程中采用两相熔池时，粗铜含铜大于98.5%（最高达到99.4%），含硫0.02%~0.2%，渣含铜18%~23%，，优于同为两相熔池的三菱法铜锍吹炼对应指标，两组数据指标表明铜锍底吹连续吹炼技术具有其独特的优势。通过对炉内耐火材料以及氧枪烧损情况的初步分析，底吹吹炼炉寿命可望达到一年以上，氧枪寿命可望达到一个月以上。
　　铜锍底吹连续吹炼半工业试验的成功标志着具有自主知识产权的连续炼铜工艺已经进入世界先进炼铜行列。随着半工业试验的成功，该技术的工业化试验开始启动，采用底吹连续炼铜技术的工业化示范项目的设计也已经展开。在未来的两年内，世界上第一条底吹连续炼铜生产线将建成投产，通过实际生产运行的验证、改进与提升，底吹连续炼铜这一全新的节能清洁冶炼技术将对世界铜冶炼技术的发展发挥重要的引领作用。试验成功后，本报记者就试验的相关情况对全国设计大师、中国铅锌行业冶炼大师、中国恩菲高级顾问专家、教授级高工蒋继穆进行了专访。

　　底吹炼铜能耗最低
　　记者：首先祝贺试验圆满成功，请您介绍一下此次试验的必要性和技术前瞻性。
　　蒋继穆：谢谢。从目前世界炼铜技术看，精矿熔炼工艺成熟可靠，环保效果好的工艺众多，而铜锍吹炼90%以上的产能仍沿用已有百年历史的P-S转炉吹炼技术。转炉吹炼存在液态铜锍倒运二氧化硫低空污染难以治理、间断作业、炉衬寿命短、送风时率低、耐火材料单耗高、烟气二氧化硫波动大、时断时续不利于制酸等严重缺点。上世纪五十年代起，我国和西方发达国家均开展了铜锍连续吹炼研究，以便克服转炉吹炼的缺点。但是，到目前为止，成功用于工业生产的仅有三菱法和双闪工艺实现了铜锍连吹，克服了转炉吹炼的上述问题。
　　三菱法采用电炉贫化炉渣、弃渣含铜达0.6%~0.8%，不适合铜资源紧缺的中国国情。双闪工艺中，铜锍需要水碎、干燥、细磨再吹炼。该工艺流程长，液态铜锍的物理热被浪费，残极等中间物料不能搭配处理，需另建熔化炉，另耗能源，从节能角度看不尽合理，但是冷锍吹炼有利于物料计量和过程控制，大幅降低了铜锍连吹的技术难度。因此，研发符合国情，能克服传统P-S转炉吹炼的弱点，在经济上更具优势的新的铜锍连吹工艺，是摆在我国有色冶金工作者面前的一个重大课题，也是一个技术难度很高的课题。
　　记者：和其他炼铜技术相比，铜锍底吹连续吹炼技术有哪些突出优势？
　　蒋继穆：底吹熔炼铜锍较世界各类铜熔炼技术具有更大优势，其反应机理不同于其他熔炼技术，精矿不是与氧直接反应，而是通过铜锍传递再参与反应，因此氧势低、渣含四氧化三铁低，故可以采用高铁硅比渣型，可大幅度降低熔剂量，加上高富氧，从而能实现精矿不经干燥、不加任何燃料的全自热熔炼，粗铜能耗降到世界最低。因此，中国恩菲申请了底吹连续炼铜专利，并于2010年获国家专利许可证。底吹连续吹炼铜锍技术，从反应机理看，应具有和底吹熔炼铜锍一样的优点，如热损失少、能耗低，反应强度大、设备尺寸小、投资省，连续作业、易于实现过程全自控、劳动生产率高，连续加料、二氧化硫烟气稳定、有利制酸，设备基本封闭、负压操作、作业环境优异等。与三菱连续炼铜相比，取消了贫化电炉，采用渣选矿工艺，弃渣含铜量由0.6%~0.8%降至0.3%~0.4%，且渣率低于三菱法（采用比三菱法更高的铁硅比渣型），因此，铜的回收率较三菱法高约1个百分点。
　　而和双闪连续吹炼工艺相比，如吹炼冷的水碎铜锍，底吹连续吹炼可取消闪速吹炼工序中冷铜锍干燥、磨矿工序，流程较短，投资较少。如底吹直接吹炼液态热铜锍，可进一步取消铜锍水水碎工序，流程更短，投资更省。尤为重要的是，直接吹炼液态热铜锍可充分利用铜锍的物理潜热在吹炼过程中附带处理电解残极和包子壳等冷杂料，甚至还能利用吹炼的富余热能附带处理部分再生废杂铜。不需要如双闪工艺那样另建熔炼设备来处理这些物料，故从热利用与投资角度看，优于双闪连续炼铜工艺。

　　研发和试验过程攻艰克难
　　记者：在研发和试验过程中一定遇到了很多问题。为了解决这些问题，您和您的研发团队付出了哪些努力？
　　蒋继穆：虽说底吹连续炼铜工艺具有前所未有的优越性，但是产业化前必须通过半工业及工业化试验，以解决工艺和工程上没有把握的问题。如工艺上是采用三相作业还是四相作业（四相即气相、渣相、铜锍相、粗铜相，三相中没有铜锍相，三相作业难度大，需要高精度的物料平衡技术。），三相作业与四相作业产品粗铜的质量如何，采用铁硅渣与铁钙渣吹炼对渣含铜、炉衬寿命、形成泡沫渣喷炉等安全因素有何不同影响等等。从工程角度，主要考察底吹氧枪置于粗铜液中的使用寿命，是否与熔炼一样，能形成铁氧化体磨菇头保护氧枪，延长氧枪寿命。吹炼温度高于熔炼，炉衬寿命如何。从操作角度，如何维持氧料平衡和热稳定性，保持稳定操作。从试验步骤上拟取先易后难，即先吹冷铜锍，后吹液态热铜锍。因为冷铜锍便于稳定连续计量配料、加料有利于稳定炉况。
　　中国恩菲为开展底吹连续吹炼试验，向国家申请立项，并获准国家“863”计划研发课题与经费支持。在落实研发单位过程中，中国恩菲历时多年，先后与多家企业商讨合作研发事宜以寻求合作伙伴，但是均因种种原因没有得偿所愿。直到今年年初，我根据豫光金铅有处理铅锍的底吹炉吹炼装置，且有将铅锍吹炼成粗铜的操作经验这一情况，建议由东营方圆提供高品位冷铜锍，在豫光金铅开展连续吹炼试验。这一建议得到了中国恩菲领导和总工程师尉克俭、冶金项目部主任李东波的认可，在他们和公司技术发展部的积极组织协调下，豫光金铅和东营方圆都给予了大力支持和协助，很快就万事俱备，仅用了一个月的时间，就顺利完成了第一阶段冷铜锍连续吹炼试验，试验达到了预定的目标，取得圆满成功。

　　试验结果令人放心
　　记者：请您介绍一下铜锍底吹连续吹炼的大致情况，通过试验得出了哪些结论？
　　蒋继穆：第一阶段冷铜锍吹炼试验证明，底吹的关键装置——氧枪能够适应在液态粗铜条件下的稳定作业，并可形成铁氧体磨菇头保护氧枪，氧枪使用周期在工业生产条件下可大于一个月，这为底吹连续炼铜的产业化创造了基本条件；试验连续运行一个月后检测底吹炉衬损耗情况令人乐观，专家预计炉衬寿命可达一年以上，较现有P-S转炉吹炼的炉衬寿命可延长3~4倍，可大幅度降低粗铜单位耐火材料消耗，为产业化经济运行取得了保证。以上两点是产业化最担心的工程问题，通过此次试验，取得了令人放心的结果。
　　在工艺上，三相操作所产粗铜质量，尤其是粗铜残硫优于三菱法（该试验粗铜含铜为98.5%~99.4%，残硫为0.2%~0.02%），这与理论分析一致，因为是底吹，与三菱法的顶吹相比较，粗铜的氧势更高，脱杂、脱硫效果自然更好。四相操作试验的产粗铜品质不如三菱法，但优于诺兰达连续炼铜的试验指标（试验粗铜含铜98%以上，残硫0.7%~1.0%），结论是，不管采用三相还是四相操作，均可产出满足精炼阳极铜的基本要求。
　　试验采用铁硅渣型可以满足工艺稳定操作运行，试验后期试验铁硅钙渣，渣含铜有明显下降趋势。由于实验室在Φ2.6米×4.6米的小型装置内进行的，炉渣无任何沉清区位，对渣含铜无法列入考核指标，只能看到某种趋势，如三相操作渣含铜高于四相操作，铁硅渣型含铜高于铁硅钙渣型。可惜受原料量所限，未能进行铁钙渣型试验。由于试验规模小，吹炼过程不能维持热平衡，需外补天然气和煤或焦，这不是产业化重点问题，随着吹炼规模大型化，外补热源自然取消。
　　记者：铜锍底吹连续吹炼成功之后，还有哪些需要继续关注或者进一步解决的问题？
　　蒋继穆：这次冷铜锍连续吹炼试验取得成功，意味着具备了进行冷铜锍底吹连续炼铜产业化设计的条件，但美中不足的是，与热的液态铜锍直接吹炼相比，不但损失了其物理热，还增加了铜锍水碎或无水粒化工序。在条件成熟时，将进一步开展热铜锍直接底吹的工业试验，达到不加任何燃料并采用冷的含铜物料维持热平衡，取得更低的单位粗铜能耗指标，并由四相作业过渡到三相作业，使其成为世界最先进的连续炼铜工艺。另外，可进一步考察渣型对渣含铜的影响，完成冷铜锍试验因规模小而无法完成的工作。
　　记者：从行业整体技术进步的角度来看，您如何评价这次试验成功的意义？
　　蒋继穆：此次试验可定位为“冷铜锍底吹连续吹炼半工业试验”，试验的圆满成功为冷铜锍底吹连续吹炼产业化设计提供了工艺和工程上的必备参数，为具有我国自主知识产权的底吹连续炼铜产业化成功应用迈出了宝贵第一步。而这一步，已经足以和双闪连续炼铜工艺相媲美，且冷铜锍不用干燥、细磨，同等规模下单位产品的投资、能耗、成本均可低于双闪工艺。