貢獻“銅冠”智慧 開拓“銅冠”新路

2020年01月03日 14:12 1062次瀏覽 來源:   分類: 科技創新

導讀: 貢獻“銅冠”智慧 開拓“銅冠”新路

 

——安徽銅陵有色銅冠冶化分公司打造有色循環經濟工業園發展紀實

 

被喻為“銅陵外灘”的濱江大道,江天一色,風景如畫。以安徽銅陵有色銅冠冶化分公司為代表的銅陵有色循環經濟工業園就坐落在附近,這里集聚了銅陵有色的化工、能源、冶煉、環保等產業,已成為有色公司乃至銅陵市經濟發展的新名片。

2003年下半年,亞洲最深的坑下銅礦——安徽銅陵有色冬瓜山銅礦投產在即,年產100萬噸左右的硫精礦如何有效處理?為解決硫鐵礦的出路和礦山發展問題,提高資源綜合利用率,銅陵有色公司開始考慮自主進行延伸加工,建設自己的硫鐵礦制酸系統和高含鐵硫酸燒渣循環發展之路。

2005年10月,銅陵市被列為首批國家循環經濟試點城市,銅陵有色公司同時被列為首批試點企業,而以硫鐵項目作為主體的銅陵有色循環經濟工業園正式開始組建,銅冠冶化分公司在有色循環經濟工業園中應運而生。

 

循環經濟工業園的由來

 

銅陵有色集團公司黨委委員、副總經理徐五七回想當時創業時場景,仍然感慨萬千。當時在整個華東地區,沒有大型的硫鐵礦制酸系統。國內硫鐵礦制酸系統中,最大的焙燒爐(沸騰爐)為60平方米,每年單臺這樣的爐子能消化的標礦大約在27萬噸左右。如果按此最大規格設計,冬瓜山銅礦項目配套將需要4套生產線。要想擴大單套系統的產能,首要問題是擴大沸騰爐、余熱鍋爐的能力,當時國內最大的沸騰爐為109平方米,是用于焙燒硫鋅礦的,焙燒硫鐵礦沒有經驗可循。怎么辦?而100萬噸的硫精礦焙燒后,至少會產生75萬噸左右的硫酸燒渣,這些硫酸燒渣粒度細、含硫量較高,不好銷售,如果不處理,不但會造成資源浪費,而且也會帶來二次污染,所以必須繼續進行延伸加工。

而在硫酸燒渣延伸加工方面,當時國內的硫酸燒渣受其鐵品位所限,所以只能用做水泥生產添加劑,或是用以生產鐵紅等,只有少部分經再選后能用做燒結球團原料。而根據冬瓜山硫精礦原料數據測算,生產硫酸后得到燒渣的鐵品位可以達到60%以上,是否可以直接用以生產燒結球團礦呢?

2003年底至2004年中大半年時間里,走訪了國內數十個同類生產廠家及相關科研單位、高校及設計院。經過認真考察交流,結合冬瓜山銅礦的投產進度計劃仔細論證后,最終項目方案是:建設規模為80萬噸/年的硫精礦制酸裝置(兩條生產線),分兩期進行,第一期年產40萬噸硫酸,第二期視冬瓜山銅礦達產情況而定;同時建設一條年產120萬噸氧化球團礦的“鏈篦機—回轉窯—環冷機”球團生產線,按50%鐵精礦配加50%硫酸燒渣作為原料進行生產。達產后每年可消耗60萬噸的硫酸燒渣,產出的球團能成為優質的煉鐵原料,可銷往國內各大鋼廠。這樣不但可以消化冬瓜山銅礦的硫精礦,同時也解決了硫酸燒渣的出路問題。

2004年6月,東華工程公司、南昌設計院、南化設計院等硫酸系統設計單位對每條40萬噸硫酸生產系統都同時做了兩種工藝方案,其一是采用一套沸騰爐及鍋爐配合一套轉化吸收系統。焙燒系統設備環節少,節省投資,節能降耗,但要面對140平方米沸騰爐,在國內外尚無先例,會存在一定的技術風險。第二套為“兩頭一尾”的形式,國內有成熟的設計及生產經驗,不存在任何技術風險,但設備環節多,投資會增加,同時生產操作麻煩,運行能耗也會增大。

到底選哪套方案呢?綜合考慮各方面優缺點后,大家傾向于第一套方案中“一頭一尾”的設計思路。當時大家想:“如果國內技術存在難度,可以尋求國際合作嘛!”

與當時世界上設計硫鐵礦制酸系統經驗最為豐富的公司——芬蘭奧托昆普技術公司(原德國魯奇公司)接觸交流后,確認了“一頭一尾”的設計方案。這樣選用第一套方案基本就確定下來了。

與之配套的球團項目也遇到了難題。首先是作為傳統的有色企業,在對球團這個黑色冶金行業還是比較陌生,當時安慶銅礦也有一條年產40萬噸的球團生產線,但這條生產線采用的是豎爐球團工藝。豎爐球團產品質量不均勻,而且對原料適應性較差,無法適用于硫酸燒渣球團的生產。所以選用的是當時新興的“鏈篦機—回轉窯—環冷機”球團生產工藝,這種工藝方式當時在國內雖然已非常成熟,但隔行如隔山。

由于受硫酸燒渣鐵品位所限,當時國內使用硫酸燒渣制球團只有一家小型試驗廠,采用豎爐工藝,硫酸燒渣作為二次原料在正常原料中配用比例也不能超過10%。

開弓沒有回頭箭。如何突破?2004年元月,公司找到在國內燒結球團工藝技術研究領域起步最早的高校中南大學,希望先在工藝技術上尋求到解決辦法,得知用高配比硫酸燒渣進行球團生產是基本可行的,但在項目設計前,必須要進行球團項目試驗研究。

2004年4月,完成了冬瓜山銅礦首采地段礦石小型驗證試驗,并在2005年第三季度開始取得第一批符合要求的硫精砂,于2006年2月份將硫精砂運到有色銅山銅礦硫酸廠進行工業焙燒。

硫精砂燒渣出來后,立即選取部分送往中南大學展開球團項目的試驗室試驗工作。又通過近兩個月的試驗探索,終于取得了硫酸燒渣生產鐵球團的各項關鍵工藝技術數據。試驗室研究首戰告捷,在高配比硫酸燒渣氧化球團生產技術開發與工業應用上有了新的突破。

接著就是與有實力的設計院合作,對球團項目進行可行性研究及工程設計。經過多方考察并多次商談后,最終選擇了中冶長天設計院。自此,球團項目前期籌備工作也算塵埃落定。2006年8月份,硫酸項目一期工程已正式開工建設,并歷時11個月,于2007年6月28日建成并投入試生產,創造了銅陵項目建設歷史上罕見的高效率和高速度,打破了國內行業同等生產規模項目建設周期最短的紀錄。

球團項目工程于2007年5月份正式開工建設,硫酸項目二期工程也于2008年6月份開工建設,并都按計劃順利竣工點火。一座現代化的循環經濟工業園就此形成。

 

經濟與社會效益凸顯

 

據悉,銅冠冶化分公司年產40萬噸硫酸一期這套現代化生產線,不僅擁有世界上最大的焙燒爐,生產工藝也達到世界先進水平,投產6個月實現了達產達標;采用同樣工藝技術的硫酸項目二期在2009年投產后一個月也實現了達產達標。

在這條循環經濟產業鏈上,產酸率可達97.3%以上,鐵綜合利用率達99.5%以上,余熱蒸汽除向金泰化工等企業供熱外,年發電量可達1億多千瓦時,解決了企業自身生產用電總量的50%,實現了硫、鐵資源的綜合利用。同時使得園區內上游生產的廢棄物成為下游生產的原材料,利用產業間的代謝和共生關系,使資源循環利用、能量梯級利用。

據銅冠冶化分公司經理左永偉介紹:“園區每年回收利用的半生硫鐵資源,相當于開發一座年產150萬噸的大型硫鐵礦山;熱能梯級利用相當于年節約9萬噸標準煤;二氧化硫轉化率提高至99.8%以上,每年可減排二氧化硫1260噸。”

據統計,自投產到2013年末,該公司累計生產硫酸404萬噸、球團552萬噸,實現總產值831635萬元、利潤51515萬元,循環經濟發展模式成為了全國的一個成功樣板。

循環經濟創造的效益和榮譽陸續吸引國家領導人以及省部委一些領導、國內一些社會團體、專家學者到循環經濟工業園進行視察、參觀。2009年7月4日,時任全國人大常委會委員長吳邦國同志到銅陵有色循環經濟工業園視察。

在聽取銅冠冶化分公司對硫鐵項目建設以及公司在做大做強化工產業、大力發展循環經濟、推動節能減排、實現低碳增長等方面情況匯報后。吳邦國對公司硫酸項目當年投產、當年達產、當年贏利3000多萬元,表現出濃厚的興趣,連聲說:“很是了不起。”

越是困難的時候越要想辦法。2013年以后,主產品價格持續走低,該公司積極應對原料和物資供應變化等不利因素,深化對標挖潛,強化風險防控,企業生產經營保持平穩的態勢。同時全面對標挖潛,全力開拓市場,盡力增收節支,不但保住了球團市場份額,而且集團公司礦山副產品得到了及時處理,保障了礦山的正常運轉,穩定了職工隊伍。2016年,硫酸加工費每噸204.01元,球團加工費每噸191.70元,實現公司三年來成本控制最好的目標。

只有干出來的精彩,沒有等出來的輝煌。2017年是該公司極不平凡和極具挑戰的一年。在市場不確定因素增多,困難和壓力疊加的情況下,該公司把提質轉型發展作為當時頭等大事。

針對硫精砂、高硫鐵品位整體下降且波動較大的客觀事實,該公司面對困難,主動出擊化解難題,深入推進全面預算管理,拓展車間個性化考核新模式,班組成本核算扎實開展。同時,針對原料對公司生產經營效益影響巨大,經過認真分析,摸索出一套生產效益測算數據模型,實現了經濟效益最大化。“在當時,公司就開始研究生產經營效益測算經濟模型,但主要體現在原料配比的經濟測算上,現在針對原料的不同品位進行分開測算,數據模型比以前更精細、更科學。”左永偉說。當年,公司全面遏制效益下滑趨勢,完成了集團公司下達的控虧任務,實現銷售收入7.74億元,同比增加32.17%。

不僅如此,該公司ERP系統數據效率得到提升,設備管理KPI指標持續改善,QC成果《降低球團脫硫系統胺液損失量》在首屆安徽省企業質量改進經典案例暨QC小組成果發表賽上榮獲二等獎,三標體系通過安徽方圓標志認證公司監督審核。

經過多年扭虧長跑,該公司2018年實現扭虧告捷,打破連續虧損的不利局面。全年實現銷售收入10.73億元,同比增加38.7%;實現賬面利潤2329萬元,較上年增利8618萬元。

 

科技創新引領行業未來

 

了解銅冠冶化分公司的人都說,公司的發展不僅是一部發展循環經濟的創業史,同時也是一部科技創新史。通過創新技術、創新驅動,為銅冠冶化分公司發展循環經濟打開了成功之門。

由于在與硫酸項目配套的球團項目上,該公司選用了當時新興的“鏈篦機—回轉窯—環冷機”球團生產工藝。這種工藝方式當時在國內雖然已非常成熟,但國內使用硫酸燒渣制球團的廠家其燒渣配比只在10%左右,按此配比難以有效利用和處理燒渣。

為提高燒渣利用率,該公司先后開展了“硫鐵礦燒渣生產球團的技術研究”“大型鏈篦機——回轉窯赤鐵礦氧化球團生產的關鍵技術開發和應用”“高配比硫酸燒渣氧化球團生產技術的開發與應用”等科研技術研究與攻關,并取得了累累碩果。其中,《大型鏈篦機——回轉窯赤鐵礦氧化球團生產的關鍵技術開發和應用》獲得了國家科技進步獎二等獎;球團項目——即高配比硫酸燒渣氧化球團生產技術的開發與應用項目獲得中冶集團科學技術獎特等獎;“硫酸燒渣氧化球團生產技術的開發與應用”項目獲安徽省科技進步三等獎,“超細磁黃鐵礦焙燒工藝技術及特大型裝備的開發與應用”獲2013年度銅陵市科技進步二等獎……這些技術創新研究與應用,使硫鐵礦燒渣在生產球團中配比平均達到了35%,最高達到50%,遠遠高于國內同行業,確保硫鐵礦燒渣得以充分轉化利用。

在生產關鍵技術上,銅冠冶化分公司填補了多項技術空白;同時,在國家對環保要求日趨嚴格情況下,仍然創造不凡業績。

原來,銅陵有色為了綜合利用二級單位礦山副產的高硫鐵礦物,采用“鏈篦機—回轉窯—環冷機”生產工藝制備鐵球團,處理高硫鐵礦物,焙燒球團產生煙氣的二氧化硫濃度達15000毫克每標準立方米。而這種煙氣若依靠常規的干法、半干法及濕法脫硫工藝,難以達到環保排放要求。若不能及時有效地解決煙氣脫硫難題,球團工程難以建設,礦山生產經營也將面臨困局。

“國內各種常規的脫硫工藝、技術均已成型,每種工藝均有一定的應用條件。針對高濃度二氧化硫煙氣的脫硫工藝,不僅要考慮脫硫效果、運行穩定性,同時也要考慮廢棄物的產出量、可利用難度與途徑,球團項目也不例外。”左永偉告訴記者,這類煙氣的有效處理也是冶金、化工、燃煤發電等領域的產業共性關鍵技術難題,已成為綠色制造、節能減排和產業升級亟待解決的重要技術瓶頸。

“由于鐵球團燒結行業煙氣成分復雜,煙氣治理全國當時還沒有成功先例。”球團車間副主任王天保說。為攻克煙氣處理這個重要技術瓶頸,該公司先后與銅陵有色設計研究院、合肥工業大學、南昌設計院等開展合作,從脫硫工藝、技術、工程裝置上著手攻克技術難關,解決了有機胺運行吸收、解吸二氧化硫的關鍵技術、關鍵設備和關鍵工藝。同時,球團尾氣脫硫系統整改升級項目于2014年10月底建成投產,脫硫效率達99%以上,確保了煙氣脫硫穩定、有效運行。“可再生胺脫硫劑開發與工業化應用關鍵技術”獲得省科技進步一等獎,《有機胺脫硫工業化關鍵技術、工藝集成研究與應用》成果獲得集團公司第五次科技大會特等獎。“公司球團尾氣脫硫技術已處于國內領先行列,將集團公司提出的球團尾氣脫硫要‘成為行業標桿’的要求變成了現實,該項目還被評為銅陵市節能減排精品示范項目,這是我們的驕傲。”銅冠冶化員工自豪地告訴筆者。2014年,公司被中華全國總工會、國家安全生產監督管理總局聯合授予“全國安康杯競賽優勝單位”榮譽稱號。

雖然攻克了脫硫技術難題,但胺液作為脫硫的重要試劑,由于當時從加拿大引進技術,采購胺液受到限制。為打破國外技術封鎖,在2007年項目建設之初,該公司就著手解決脫硫劑國產化難題。成立技術攻關領導小組,以胺液為突破口,加強與合肥工業大學進行產學研合作,從小試、中試、工業試驗,再到階段性試驗、應用型試驗,直至2014年,才真正實現國產化完全替代,一舉填補了生產工藝脫硫劑的國內空白。該項目的研發已于2008年申報了安徽省科技攻關專項計劃。

胺液國產化以后,不僅每噸減少差價一萬元左右,而且帶來了“多米諾效應”,樹脂價格下降50%,提高了占脫硫總成本一半以上的蒸汽效能,每年節約成本1500萬元左右。

中國工程院邱定蕃院士擔任組長的專家組評價認為:脫硫劑替代了進口產品,突破了國外進口產品的壟斷,自主研發的核心工藝與裝備填補了國內空白,對推動行業科技進步具有重要作用。

10年來,銅冠冶化分公司先后完成了安徽省國際科技合作計劃項目“銅礦伴生硫精砂高效焙燒技術研究”、安徽省科技攻關“銅礦伴生硫鐵資源高效利用關鍵技術研究與工業示范”等4項科研課題,目前正參加國家重點研發計劃1項;主持和參加制定5項國家標準;獲得11項發明專利授權。

 

綠水青山就是金山銀山

 

“我們做的這個項目,符合國家正在積極倡導的循環經濟理念,集團公司現有銅礦‘采——選——冶——加工’循環圈基礎,為有色構建以‘銅礦共伴生硫鐵資源綜合利用及產品延伸深加工’為主線的冶化循環經濟圈,無疑會創造良好的經濟效益、環境效益及社會效益!”徐五七說。

多年來,該公司自主研發的有機胺脫硫關鍵技術、核心裝備與集成工藝,實現了鐵球團燒結煙氣的二氧化硫資源化回收與高效協同控制集成示范工程,解決了銅陵有色礦山副產的殘次、低值高硫鐵礦物綜合利用的關鍵性障礙。成果在銅冠冶化分公司應用以來,新增銷售收入4.6億元。

同樣喜人的是可再生胺脫硫技術的應用,使燒渣焙燒制備鐵球團工藝中產生的二氧化硫直接回收利用,硫資源直接利用率高達98%以上,在彌補我國硫資源短缺的同時,為高含硫中低品位、低品位的低值硫鐵礦利用提供了一種有效的途徑。同時實現了大氣污染的源頭控制和協同治理,有效改善區域環境,提高人民健康水平,實現綠色發展。

近年來,該公司系統運行參數表明:排放尾氣中二氧化硫濃度可穩定低于100毫克每標準立方米,解吸運行的胺液中水分汽化率低于10%。已建成年產120萬噸鐵球團焙燒煙氣高濃度二氧化硫資源化回收工程,有效解決了選銅副產高硫鐵礦物的處理難題,脫硫后煙氣中二氧化硫濃度降至100毫克每標準立方米,產出二氧化硫全部用于生產硫酸,整體技術成果實現了工業化穩定運行。

“善弈者謀勢,不善弈者謀子。我們不能把目光僅僅停留在當前的層面,還要站在更高的層面來謀劃,千方百計提高循環經濟發展層次。”左永偉說,“完善循環經濟產業鏈,發揮資源最大效益,以調整礦物原料為基礎,拓展延伸產品,提高產品附加值。精制硫酸項目的建成,不僅能在一定程度上緩解公司硫酸銷售不暢的壓力,開辟硫酸新興市場,為精細化工及電子化學品行業生產提供原料。”

2017年6月,經過為期半年多的緊張建設,由銅陵有色合資建設的首期年產10萬噸精制硫酸成功問世,并已實現達產達標。

以前,該公司生產的工業硫酸主要應用于化肥生產、化工涂料等行業,近些年來,受硫酸市場行情持續低迷影響,曾經的工業硫酸市場已風光不在,由以前的“搶手貨”變成了“老大難”。

“銅冠冶化分公司硫鐵礦制酸所產出的硫酸,具有雜質少且品質好的優點,被下游用戶所青睞。同時,由于制取硫酸的煙氣中有害雜質低,充分利用現有制酸裝置,再增加專用的特殊工藝設備就可以用制酸系統中的三氧化硫氣體直接制取精制硫酸。”合作單位負責人介紹,精制硫酸市場價格不僅要高出普通工業硫酸許多,且市場上呈現供不應求的局面。產品被國內電池業巨頭天能、超威、南都等認可,廣泛應用于新能源汽車、電子行業、生物制劑及其他高科技行業。

憶往昔歲月崢嶸,展未來信心百倍。銅冠冶化分公司黨委書記王保華在公司2019年年初“兩會”上要求:“要以習近平生態文明思想為指導,牢固樹立‘綠水青山就是金山銀山’的發展理念,打造循環經濟升級版,推動銅冠冶化全面提升高質量發展”。今年以來,銅冠冶化分公司工作重點以科技創新和節能降耗為中心,重點關注環保技術應用和產品轉型升級,緊緊圍繞沿江1公里區域內化工企業綜合整治工作,積極開展科技攻關,實施科技改造項目建設。全年實施工程技改項目20余項,涉及到科技創新的工程應用項目14項、科研項目3項。依托技術成果轉化,加強二氧化硫煙氣和含鹽廢水綜合利用研究。結合企業綜合整治工作,持續延伸硫鐵礦循環經濟工業鏈關鍵技術的科研攻關,為公司持續發展提供科技支撐。

加快沿江1公里化工企業改造提升項目建設,該公司建立領導工作機制,推進項目例會制度,認真按照時間節點做好項目建設。同時,硫酸渣綜合利用項目、低品位硫酸渣提質試驗及銅鈷分選項目持續推進。初期雨水收集及污水處理、硫酸管架改造、1萬噸臨時堆場地面硬化、碼頭治理等環保項目已經完成,4萬噸全封閉式堆存庫和硫酸新增電除霧器建成并投入使用,不僅鞏固了公司安全環保穩定局面,還為全面實現超低排放夯實基礎。

惟創新者進,惟創新者強,惟創新者勝。勇于變革、敢于創新的銅冠冶化人緊跟時代發展步伐,從跨越到超越,先后獲得安徽省“五一”勞動獎狀及安徽省勞動競賽先進集體等榮譽;“銅冠”牌硫酸榮獲“安徽省著名商標”、“銅冠”牌鐵球團榮獲“安徽省名牌產品”稱號。無愧于被列為國家首批試點企業的榮光,體現應有的責任與擔當。

(夏富青  胡永斌)

責任編輯:李幼玲

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