[01227352]超强化旋浮铜冶炼和无氧化还原精炼工艺研发及产业化应用

闪速冶炼是世界先进、主流的铜冶炼工艺，但核心技术和关键设备长期被国外垄断，中国企业必须花费大量外汇购买技术和关键设备。随着铜冶炼向着更强化、节能、环保方向发展，闪速冶炼问题也暴露出来，如反应偏析、脱杂差、能耗高、强化冶炼困难等，制约着冶炼产能提高和可持续发展，目前单系统最大年产能30万吨。另外，粗铜火法精炼自问世以来，一直采用氧化还原精炼理论和工艺，效率低、能耗高、污染大。祥光铜业45万吨铜冶炼工程是山东省重点工程，面临引进闪速技术建两套系统或自主研发新技术的选择。 该项目通过开展理论研究、计算机仿真、关键设备研制、工业试验等，自主开发出一套完整的超强化、低能耗、环保好的铜熔炼、吹炼、精炼新工艺体系及核心装备。实现铜冶炼理论、工艺、装备的重大创新。提出“粒子碰撞”理论，开发出超强化旋浮熔炼和旋浮吹炼新工艺。创造性提出“粒子碰撞”理论，以此理论为基础，通过计算机仿真和工业试验，开发出世界首例具有自主知识产权的超强化旋浮熔炼和旋浮吹炼新工艺。实现了超强化、低能耗、环保好的现代铜冶炼目标。开发出超强化旋浮熔炼和旋浮吹炼工艺的核心装备。根据旋浮冶炼“碰撞、旋风、脉动、风内料外”技术特征，开发出能实现旋浮熔炼和旋浮吹炼工艺的核心设备——旋风喷嘴及与主工艺配套的辅助系统。创造性提出新火法精炼原理，开发出无氧化无还原火法精炼新工艺。通过热力学和动力学研究，创造性提出新火法精炼原理，开发出无氧化无还原火法精炼新工艺，取消了工业生产上氧化和还原作业过程，缩短了流程，节约了能源，彻底解决了传统火法精炼普遍存在的黑烟污染世界难题。开发出旋浮冶炼冶金数模，实现冶炼生产过程计算机在线控制。自主研发出旋浮冶金数学模型，以此冶金数模为基础，开发出旋浮冶炼生产过程计算机在线控制系统，实现了世界首例旋浮智能化冶炼和自热冶炼。项目技经指标：铜产能45万吨／年，能耗150Kgce/t，作业率98%，铜回收率98.4%，硫回收率99.2%，精炼时间小于1小时，还原天然气零消耗，主要技经指标优于世界先进的同类冶炼厂。项目在祥光铜业应用三年来，新增铜85万吨、酸260万吨，产值674亿元，利税80亿元，节省标煤13万吨，节省外汇3658万欧元，节省总投资21亿元。项目应用使祥光铜业一举成为目前世界上单系统产能最大、环保最好、最节能的先进铜冶炼厂，打破了国外对先进铜冶炼核心技术的长期垄断，使中国由技术引进国转为输出国，提升了中国在世界铜冶炼行业的竞争力和影响力。项目技术适用于铜、镍、铅、金等冶炼，推广应用前景广阔。目前已在两家大型铜冶炼厂应用，与国内外三家大企业签订了技术合作协议和设计合同。项目获授权发明专利11项（国际4项）、实用新型专利12项、软件著作权3项，编制国家标准2项，发表论文10余篇。通过了山东省科技厅组织的院士专家成果鉴定：整体技术国际领先水平。