大型铜闪速冶炼系统节能关键技术的研发与应用

大型铜闪速冶炼系统节能关键技术的研发与应用
项目名称：大型铜闪速冶炼系统节能关键技术的研发与应用
完成单位：铜陵有色金属集团股份有限公司，合肥金星机电科技发展有限公司，中南大
学，厦门大学
完成人：周俊、姚俊峰、陈卓、徐勇、宋彦坡、王守全、臧轲轲、肖华兵、朱壮志、胡子豪
推荐奖种：安徽省科技进步奖
项目简介：
本项目属于有色金属冶金学科领域。

铜陵有色金属集团股份有限公司“铜冶炼工艺
技术升级改造项目”是安徽省“861”重点工程。

项目采用先进的闪速熔炼-闪速吹炼（“双
闪”）工艺处理铜精矿，是国内自行设计建设、世界上单套系统产能最大的铜冶炼工程。

自建设之初起，项目组克服诸多技术挑战，从工艺理论、设备研发、生产优化等多方面
开展研究工作，相继开发应用了高产能低能耗闪速熔炼技术、大型电解槽极板短路在线
监测及分析技术、闪速炼铜企业能效在线分析与优化控制技术等闪速冶炼系统节能关键
技术，成功实现了“双闪”系统年产40万吨阴极铜的高产、稳定、高效以及低能耗、
无污染运行。

项目主要研究内容及创新点如下。

1. 研发了高产能低能耗闪速熔炼技术：提出了闪速熔炼过程的“多粒子多相熔合”、
“微熔池过程”以及烟尘形成过程等机理模型，奠定了闪速熔炼优化运行、节能降耗的
理论基础；开发应用了高性能倍通量扰动预混型精矿喷嘴、雾化动量熔体粒化及收集装
置等核心设备与工艺，实现了闪速炉在高投料量下的稳定高效、低能耗、无污染运行。

2. 开发应用了大型电解槽极板短路在线监测及分析技术：基于红外热成像、图像
处理等技术，开发应用了电解槽极板短路的自动识别与定位技术，实现了对电解槽故障
电极的自动快速检测与准确定位。

3. 研发了闪速炼铜企业能效在线分析与优化控制技术：开发了能效数据同步及云
分配存储优化方法，构建了闪速炼铜企业多层级多尺度能效评价指标及在线计算模型，
开发了以综合能耗最低为优化目标、关键工艺指标为约束的闪速熔炼、电解精炼等关键
过程的能效优化控制模型，开发了“闪速炼铜企业能效监测评估与优化控制系统”，首
次实现了炼铜企业全厂能耗的精细分析与优化控制。

项目研究获授权发明专利8项，软件著作权5项，编制企业标准1项，获安徽省新产品1项；发表学术论文8篇。

项目整体技术达到国际领先水平，主要能耗指标均达到或优于国际先进水平：闪速炉干矿投料量稳定达到275t/h以上，炉渣含铜低于1.5%，烟尘发生率低于4.5%，熔炼综合能耗34kgce/t-冰铜；电解电流效率99.7%，短路率低于0.02%，吨铜电耗325kwh；铜冶炼综合能耗201.85kgcet/t-阴极铜。

项目实施后，铜陵有色40万吨闪速炼铜工艺2015-2017年累计新增销售额36.64亿元，新增利润2.83亿元，节约成本5517万元，新增税收7.27亿元，经济效益显著。

项目相关技术已应用于广西金川有色金属有限公司、金隆铜业等，可推广应用于国内外新建铜冶炼厂、老厂改造及生产优化、节能改造项目，具有良好的示范作用。