葫芦岛有色顶吹连炼炉施工现场。刘希良 摄
近年来，我国连续炼铜技术和短流程技术快速发展，造锍熔炼在高富氧浓度、高铜锍品位、高温和高处理能力方面不断突破。在高质量发展要求和技术快速进步的背景下，中冶葫芦岛有色金属集团有限公司（以下简称葫芦岛有色）与中国恩菲工程技术有限公司（以下简称中国恩菲）合作，依托各自优势，经过不懈攻关，在世界首次实现了铜精矿富氧顶吹浸没熔炼工艺流程升级再造。目前，葫芦岛有色建设实施的新型双顶吹炼铜工艺替代转炉环保升级及节能降耗项目已全面达产达标，有力地推动了我国铜冶炼技术向更加低碳、绿色、环保的方向迈进。
锚定前沿
提前着手筹划粗铜冶炼工艺再造
葫芦岛有色原铜系统采用的是富氧顶吹浸没熔炼工艺。随着环保标准的不断升级，迫切需要解决铜锍吊运过程及转炉加料中存在的短板。葫芦岛有色在铜系统不断改进提升的基础上，对熔炼工艺过程、过程控制和主体装置进行系统性变革，缩短流程、降低能耗，实现连续炼铜，为企业后续发展闯出一条新路。
时光回到2022年。当时，中国恩菲项目高级工程师陆金忠一行到访葫芦岛有色进行技术交流。陆金忠向该公司董事长于洪详细介绍了酝酿多时的铜冶炼系统工艺改造设计思路。话题一打开，双方立即碰撞出思维的火花和心愿的共鸣。随后，葫芦岛有色组织班子成员、铜系统及相关部门技术人员，和中国恩菲团队一道，就项目的可行性进行了多次深度探讨、细致交流。葫芦岛有色领导班子听取了多方意见，经过研究一致认为；“面对无人走过的新路，必然存在着不确定性和风险。可这条路迟早要走，时间不等人，先行一步就占得先机。当机立断，第一个螃蟹咱们吃定了！”
自己建造
一支团队再次厚积薄发
决定，就是发出的军令。该项目得到了葫芦岛市委、市政府的高度重视和全力支持。葫芦岛市委书记杨军生、市长何志勇始终关心着项目建设，多次深入现场检查指导，了解企业所需，现场办公协调解决相关事宜。此次改造过程中，顶吹连炼系统由低温冶炼转变为中高温冶炼，设计提高富氧浓度、增加侧吹风、对熔炼主体装置做主要改进、设置虹吸排渣装置、铜锍虹吸排放、将侧吹枪作为主力供风装置、增设反应区水冷结构等改造内容。
通常来说，土建工程、钢结构工程、安装工程等工作，需要特种作业专业资质的由合作方、施工方来干。葫芦岛有色为抢抓进度，立足内部，项目“参战”团队提前准备，利用铜系统计划检修时机，对澳斯麦特炉进行了一系列改造，包括炉顶形状构造、加料设施的改变，增设侧吹枪、铜水套，使得放铜口、放渣口各行其道，对制酸系统进行了提质改造。同时，浇铸制作了铜水套等预制件，大大加快了工程整体进度。该公司工程组织模式更加优化，集中力量并肩作战更高效，在专业、特种设备“货比三家”择优采购的同时，一些非标设备、附属设施就利用现有材质制作安装。
面对顶吹炉这套全新的炉型，经多次实战历练的项目建设团队，根据图纸和工艺要求进行了自主研究建造。炉壳单片吊装重量大，组对要求精度高，不仅要确保每一个部件的安装间距，更要对弹簧预紧装置根据每个点位的不同受力逐一调整预紧尺寸。在纵横交错的钢结构之间，顶吹炉炉壳就像一座硕大的铜鼎惊艳呈现。砌砖作业旋即跟上，反拱底砌筑的方式和倒旋砌筑灰口厚度要求都是新的挑战。项目团队在昏暗近乎密闭的空间，借助吊车把各类耐火砖运送至炉内，机械无法助力的还要人工搬运。他们从加料口处进入，借助梯子，在照明设施和风车补送新风的辅助下，根据炉型、喷嘴、放铜口、放渣口结构，对砖体再次加工精雕细琢，使之紧密贴合炉衬，严格把控砌筑质量……在热火朝天的建设现场，参战人员以“夺山头、抢阵地”的拼搏冲锋，多点协同作战，对顶吹炉的全新安装砌筑工艺的挑战获得成功，大倾角皮带、溶剂加料系统、环集烟气收集系统、冷却水循环系统相继落成，电气设施、各类仪表也在现场各就各位。无论是大型设备的单体试车、联动试车，还是每一个气动阀、每一个温度点，每一个料位、液位的显示，都连接着电脑控制系统相对的“神经元”，都要确保灵敏灵活好用，可谓“偏毫厘不敢安，千万锤成一器”。
该项目的实施，也是葫芦岛有色混改以来，又一次厚积薄发，项目实现了比计划工期提前完工。通过自主制作安装，更为该公司日后投产运行以及冶炼系统维护提供了第一手详实可靠的依据。
勇闯关隘
探索搭建澳炉 顶吹熔炼炉
连炼新模式
从憧憬蓝图，到施工作战图，再到壮观实景图，顶吹连炼系统在原粗铜冶炼系统侧畔傲然挺立。但是，为这套新建的“身躯”赋予鲜活灵魂、注入强劲动力，可远远不简单。“澳斯麦特炉+顶吹熔炼炉”的粗铜冶炼模式属全球首例，这是对澳炉指标连续稳定持续运行的决定性突破。要让这个技术方案孵化成实实在在的好项目，在硬设施建立之后，更需要几番破茧成蝶内生动力的蜕变。新顶吹连炼系统需要根据炉渣含铜量的情况对操作液面、操作温度、排放制度、顶枪和侧枪配合制度进行优化，以取得最佳的冶炼指标。工艺调整仍然是一场难啃的攻坚战。项目团队全体员工没有一丝一毫放松，这里的节奏比正常生产还要紧张忙碌。
新生事物从无到有总要经过一番艰辛曲折，葫芦岛有色精锐力量接续鏖战，中国恩菲团队驻厂共同奋战。改造后的澳炉，放铜口、放渣口位置都发生了变化，要在炉体内部加深熔池深度、提高铜、渣沉降分离效果，既要合理控制炉温，又要给造熔池摸索出合适的时间。于洪带头，班子成员分班值守，24小时盯在现场，在灼热的出铜口、放渣口、溜槽等重点部位仔细观察实时运行动态，随即拿起记录纸，在上面画出示意图，围着炉体反复观察，找出最合适的沉降分离时间，想办法利用铜、渣分层的特点将铜放出来。当澳炉里的冰铜顺着新砌的溜槽导流至顶吹炉，意味着新工艺运行迈出了第一步。
然而，冰铜从顶吹炉的再次提纯结果，并不尽如人意。由于在试生产初期，炉子处于逐渐蓄热状态，铜锍在顶吹炉里的反应情况，铜、渣分离效果和预期存在差距，在放渣、放铜操作中易出现凝结现象。“万一渣子‘抱死’放不出来，导致炉子停下来，这损失可就太大了。”陆金忠从技术层面分析后，提出了“一定要把炉子激活，继续‘加大火候’，趁热打铁把渣口化开。”不过，这是一个没有任何先例可借鉴的攻坚课题，一时间没人敢操作，担心炉温太高导致发生预想不到的结果。葫芦岛有色和中国恩菲双方再次沟通探讨后认为，这个方法在理论上行得通，“作战”方向是对的，只待实践验证。
火力再度全开。顶吹炉内的粗铜就像冰水混合物一样“僵持”着，操作人员给炉体加大送风量、送氧量，化开成铜液；抱着烧氧管，在放铜口、渣口处继续烧氧、化渣，钎子一次次地探寻合适位置，打掉坚硬顽固的粗铜凝块，当铜熔化成水，铜口化开，炉内的铜水流向铜包，映红了在场所有人的脸庞，连日作战布满血丝的眼睛顿时生出神采，焦灼的心里豁然开朗起来，“我们又成功闯过了一大关，攻坚战胜利在望。”
面对试生产阶段还可能遇到的问题，葫芦岛有色抓紧利用好这段宝贵时机，就像新车刚上路一样，不断磨合，把之前没有预料到的难点、堵点一一攻克，为顺利投产积累宝贵经验。工艺调整期间，该公司班子成员持续跟班作业，团队员工连续一个多月坚守现场，不讲条件、不辞辛苦，主动放弃了与家人团聚，探亲休假一再延迟……不仅是主工艺指标要在遵循生产规律的前提下摸索总结，就连用来堵铜口的泥土种类、堵泥的方法和搅拌次数、成品泥块含水量控制在多少，都要在实践中反复探索和调整。
一鼓作气
精雕细琢顶吹连炼系统精彩频现
随着新工艺的逐步打通，铜液奔涌在龙年春天的暖意中，葫芦岛有色项目团队从连续作战的紧绷情绪中逐步舒缓，但作战士气一直高涨。随着创新改造的逐一实施，澳炉至顶吹连炼系统不断发生令人惊喜的变化。
改造后的澳炉产出的冰铜品位达到了68%~75%，实现了高品位铜锍冶炼高温操作，降低了炉渣黏度，提高了铜锍品位，可以将吹炼造渣期过剩的化学反应热前移至熔炼炉。此外，在高富氧浓度条件下，能够更充分地利用化学反应热，降低熔炼过程的能耗。提高冶炼温度降低炉渣黏度后，可改善铜锍和炉渣的分离条件，使炉渣含铜量大幅降低，并实现了将炉渣和铜锍直接由熔炼炉分别排放，取消沉降电炉工序，解决了铜锍吊运带来的低空污染问题，以及转炉吹炼漏风造成的烟气量大、烟气SO2浓度低、烟气系统不稳定和环境烟气量大等问题，沉降电炉停运每小时即可节电3200千瓦时。铜锍通过虹吸排放，由流槽流入多枪顶吹吹炼炉，实现连续吹炼操作，稳定烟气量和提高烟气SO2浓度，减少环境烟气量，降低劳动强度。此外，对放渣口的改造，生产中可以根据渣口放渣情况，送风量、送水量可分别通过阀门进行调节，通过合理控制水量，完善水淬系统的整体排水功能，将炉渣安全击散，并直接配料进澳炉再次熔炼，减少了以前需要对炉渣进行再次选矿的过程。增设的电动开关、开门方式的变化，以及渣仓墙体防护装置，都进一步增强了设施的安全性，利于岗位操作的便捷。
新的工艺流程，一举消除了转炉频繁启炉、冰铜吊运包频繁倒运困扰，极大地避免了热量损失和烟气无组织排放，环保效益、节能效益再次实现质的飞跃，二氧化硫每年减排167.45吨，氮氧化物每年减排22.67吨，吨铜加工费直降400多元。项目现场干净整洁，不仅缩短了冶炼流程，提高了冶炼效率，稳定的烟气量为后续制酸系统运行创造了条件。此外，实现了冶炼企业与居民区的卫生防护距离由800米缩短至200米。粗铜冶炼作业自动化程度也有了质的提高。葫芦岛有色项目团队从实践中产生的新想法不断闪现，在打通工艺流程的基础上，新点子不断被激活，岗位员工在实际操作中有着和以往截然不同的体会：“我们可以根据铜锍品质自动计算出配比，来料多少，溶剂加多少、风量氧量配比等一系列参数和操作条件的确定更加精确。”
此次改造，将顶吹炉的6杆吹炼枪由普通的白钢材质换成更耐高温、耐腐蚀、耐氧化的合金材料。对比工艺调整之初，大大降低了喷枪本身的消耗，延长了运行寿命，减少了换枪频率，利于工艺操作指标稳定。对放铜口及天然气管路的改进，更便于生产操作，还加装了烟罩系统和移动拉门，更有效地避免了烟气外溢。每次放铜、放渣时，铜液如岩浆、炉渣如火瀑布奔涌而出，岗位员工在现场操作的环境有了本质提升；随着残极等冷料加入口增加皮带和溶剂料斗，不仅提高了作业效率，职工的劳动强度也进一步减轻。
一腔热忱
再接再厉优化工艺再攀新高
随着在实战中学习锻炼的工艺操作不断完善，取得的效果不断接近预期，一路勇闯关隘，攻坚克难，勇往直前的项目团队信心满满，动力满满，对后续项目不断优化提升。
与葫芦岛有色队伍共同奋战的中国恩菲团队，在葫芦岛有色的工作历程告一段落。临行之际，中国恩菲项目人员表示，葫芦岛有色领导的气魄、智慧、担当和对冶炼工艺的深度理解，为“澳炉+顶吹熔炼”方案提供了良好的孵化示范基地。对澳炉的一系列改造、澳炉炉期的延长为项目的实施创造了先决条件，看准、看到前景好的项目拍板就干，灵活高效组织实施，专心致志做项目，推动了我国铜冶炼行业的进步。
葫芦岛有色回顾与中国恩菲的良好合作，这段共同作战的历程令人难忘。改造项目是该公司高质量发展的重要载体和关键支撑，葫芦岛有色将再度挖掘提升增效空间，持续放大粗铜冶炼模式的首例优势，让优质的项目成为企业高质量发展以及地方经济发展的重要引擎。葫芦岛有色将继续勇毅前行，勇攀高峰，接续书写铜冶炼工艺新的传奇。
