金隆铜业有限公司是我国自行设计、建造的第一座闪速炼铜冶炼厂，采用奥托昆普中央喷射扩散型（CJD型）精矿喷嘴，于1997年4月一次投产成功。主工艺采用常温富氧闪速熔炼、PS转炉吹炼、回转式阳极炉精炼、大极板电解精炼、烟气动力波洗涤净化、两转两吸制酸工艺。设计规模为年产高纯阴极铜10万t、硫酸37万t以及金银和冶炼副产品。
1999～2001年，在充分挖掘主体设备潜力的基础上，改造薄弱或不适应的环节和设备，将生产规模提高到150kt/a阴极铜。2005年3月1日至4月10日，停炉41天，首次对闪速炉进行冷修改造，使改造后的闪速炉矿铜能力超过300kt/a阴极铜。鉴于其它配套工序还没改造完，冷修结束后，闪速炉投产的装入量，暂时满足210kt/a阴极铜的能力。
投产9年来，经过不断地设备改造和技术进步推动金隆炼铜技术不断向前发展。阴极铜产品质量2000年通过LME注册，各项技术指标已达到甚至超过设计水平。
1主要设备改造
1.1闪速炉系统
1.1.1气流干燥系统
（1）振动筛：原气流干燥系统设计能力70t/h2001年5月年修期间将振动筛原聚氨脂筛网改为Φ8mm的圆不锈钢纺织网，筛网支撑结构由平面支撑改为弧形支撑；加大轴承径向游隙，降低轴承摩擦力矩，提高轴承寿命；2003年修在振动筛料斗增加高分子聚乙烯衬板，解决了料斗结料问题。
（2）热风炉：2000年5月，我们对夹套式热风炉进行改造，将热风炉原设计稀释风由前端切向引入夹套，经过夹套从炉膛后部的12个风口吹出，改向为从夹套后部引入，经过夹套后从热风炉前端吹入炉膛，以降低炉膛温度；同时，将终点气固比由每kg干矿1.2m3。改造后，热风炉炉膛温度可稳定控制在950℃以下，干燥窑入口烟气温度可提高至580℃，吨干矿干燥油耗也因此降低0.5～1kg。
（3）回转干燥窑：2000年5月和2001年5月的年修，分2次将回转干燥窑内扬板长度由2m增加到9m，干燥窑园筒仍保持Φ1.85×12m，使回转干燥热容量系数由 1465kJ/（m3·h·℃）增加到1773kJ/（m3·h·℃），最大可达2 632 kJ/（m3·h·℃）；2005年利用闪速炉冷修机会，增大回转干燥窑电机功率，以提高干燥窑的转速。
气流干燥经过改造后，干燥系统能力由70t/h增大到120t/h，收到了明显的改造效果。
1.1.2闪速炉
（1）精矿喷嘴：金隆闪速炉采用的是中央喷射型精矿喷嘴，原设计精矿喷嘴有2个下料管，每台埋刮板给料机给一个下料管供料，由于两台埋刮板机是独立控制给料，容易造成布料不均，反应状况不好，闪速炉下生料。为了提高精矿喷嘴性能，1999年大修时，将精矿下料管由对称式改为十字交叉式，即由原来2支下料管改为4支下料管，每台埋刮板机同时平均给对称的2支下料管供料。改造后喷嘴实际装入量高于设计值，下料对称均匀，精矿反应效果改善，闪速炉炉况良好，特别是当一台埋刮机故障被迫单边作业时，生产仍能够长时间连续运行。
2005年闪速炉冷修更换新的精矿喷嘴，新精矿喷嘴仍使用奥托昆普中央喷射扩散型，和旧精矿喷嘴比较，新喷嘴结构、性能参数有较大改进，最大装入量油原来的86t/h提高到200t/h；下料溜槽增加2台振动给料器，取消喷嘴振打装置；工艺空气采用自动调速，分布板由风冷改为水冷。
（2）反应塔：反应塔顶原设计为拱顶结构，中间以3圈水冷H梁为骨架砌砖而成。1998年6月开始，因反应塔顶部过热，中内环H梁水冷铜管相继漏水，H梁被烧坏。为此，金隆利用2000年5月份大修，热态下将反塔拱顶改造成吊挂平顶，这属世界首次，该结构运行至今稳定。2005年3月冷修时，反应塔顶再次改造，仍采用平顶吊挂形式，改造后的反应塔顶3个氧油烧嘴孔由原来的预制块改成铜水套，精矿喷嘴周围也增加铜水套，保护耐火砖不受烧损。吊挂形式也进行改变，由原来的砖内吊挂改成砖外吊挂，以防吊挂片的高温熔断、腐蚀。
原反应塔塔壁上部5圈20根冷却铜管漏水数量较多，2005年改造时，不再使用铜管，而是改为16块”┫”型铜水套；原反应塔裙部是由48根铜管和捣打料组成，由于铜管漏水频率较大，本次改造为46块锯齿形水套。
原反应塔筒体直径不5m，矿铜能力能够达到300kt/a，但反应塔热负荷高达2 113MJ/（m3·h），闪速炉没有富余能力，一旦生产出现不均衡或由于其它工序原因造成闪速炉作业率降低，产量就难以保证。此次反应塔改造，冷却元件的结构形式、规格、数量、分布等进行了重新优化设计，反应塔直径由5m扩大到5.53m。反应塔铜水平水套由7层每层24块改为13层（其中上部12层，每层23块，下部一层46块水平水套）。
改造后的反应塔，极大地提高了冷却强度，减少了耐火材料的冲刷，对炉体保护起到积极的作用，同时避免了铜管漏水时查漏的难判断和打水压的费时而影响生产。
（3）沉淀池：由于生产能力增加，要求沉淀池储存冰铜能力也相应增加，以满足转炉冰铜量的需求。此次改造，把沉淀池渣线区上移100mm，同时沉淀池侧墙耐火砖按外倾斜10（°）设计砌筑，使沉淀池渣线区面积由原来的142 m2增加到150 m2，冰铜储存能力增加了90t左右。因渣线区耐火砖消耗较多，最薄处不足200mm，此次沉淀池四周侧墙耐火砖进行更换，同时，在R/S下部沉淀池区域增加一层倾斜水套，其它区域增加2层水平水套，以保护炉体，满足热负荷增大的要求。原沉淀池顶三角区的4根中圈H型水冷梁和4根外圈H型水冷梁的8根铜管全部烧坏，此8根H型梁全部更换，三角区耐火砖同时全部更换。
（4）上升烟道改造：原先的上升烟道顶设计有5根H型梁，在使用过程中，靠废热锅炉侧的2根已烧损，15根铜管已漏水7根；上升烟道顶部耐火砖烧损严重，东西两侧墙和三面基墙耐火砖砖衬变薄，烧嘴区外壳钢板发红；上升烟道和沉淀池连接部14根铜管已漏水3根。因此，对上升烟道顶部5根H型梁和耐火砖全部更换，同时东西两侧墙和三面基墙耐火砖也更换，东侧墙增加到3层水平水套，沉淀池连接部改用15块锯齿型水套。
1.2 转炉系统
金隆有3台PS转炉，原设计尺寸为Φ4m×10.7m，能力为160t/炉，两端采用平形封头。为了提高生产能力，从1998年开始，分别将每台转炉平形封头改为球形封头并进行加长改造，同时更换了与之配套的驱动装置和转炉送风机。改造后，转炉尺寸为Φ4m×13.6m，风眼59个，能力230t/炉，转炉送风机能力由36 000 m3/h提到4500 m3/h。此外，经过多次试验，转炉风口砖材质由原来的电熔再结合镁铬砖改为现在的半再结合镁铬砖，提高了转炉生产能力和炉寿命。
1.3阳极炉系统
阳极炉原设计为Φ4.3m×10.4m，平形端头，能力为300t/炉，2001年对阳极炉进行加长改造，并将平形端头改为球形端头，改造后，阳极炉尺寸为Φ4.3m×13m，能力为450t/炉，是目前中国最大的回转式阳极炉。此外，将阳极炉炉口盖由液压式改为卷扬式，耐火材料由电熔镁铬砖改为半再结合镁铬砖和直接结合镁铬砖，炉寿命达18个月。
1.4硫酸系统
1.4.1换热器改造
转化系统有4台传统的光管式换热器，2000年因换热能力不足，将IV热交换器改造为空心环缩放管式换热器，这种换热器的特点是将折流板改为空心环网状板，将光列管改为缩放管，其优点是传热系数高、阻力小以及不易结垢，该换热器运行至今效果良好，没有结垢堵塞变形情况，结构完好如初。
1.4.2干吸、转化工序
2005年新增一套制酸装置，仍采用一级干燥、二级吸收、循环酸泵后冷却与接触转化工艺。
新增一套转化装置，仍采用四段“3+1”式双接触工艺。新增二氧化硫鼓风机1台，采用前置导向叶片自动控制装置调节风量。新增转化器材质采用不锈钢，全部选用进口触媒；转化工序设置了由不锈钢波纹补偿器、弹簧座及拉杆组成的柔性管系。
1.4.3废酸、废水处理
将现有的分步硫化改为3个系列并联的一步硫化，砷压滤机板框采用SMO材质，以增加废酸处理能力。
随着生产能力的扩大，全厂需要处理的废水增加250m3d。废水处理工艺为先硫化后石膏、再处理排放，现有石膏及中和设备各2套。新增1套石膏制造设施。
全厂增加生产外排水量1500 m3d。增加部分排水支管，现有厂区排水系统及3个总排出口，可以满足扩建后新增生产外排废水量的要求。
1.5电解系统
对老系统硅整流器进行更换，铜母排截面电流密度提高至1.2A/mm2，通过提高电流密度增加产量，为了使电铜产量达到210kt/a阴极铜的能力，2004年生产系统新增144个生产槽。
1.6辅助设施
1.6.1制氧站
金隆原设计1套10 000 m3/h深冷制氧机组，满足年产100kt/a电铜的闪速炉，2001年，增加一套3200 m3/h VPSA制氧机满足年产150kt/a电铜的闪速炉的要求，2005年新增加一套 3500 m3/h VPSA制氧机满足年产210kt/a电铜的闪速炉的要求。
1.6.2循环水系统
①闪速炉循环水：原设计供水能力914 m3/h，采用机械通风冷却塔循环供水工艺。2005年增加能力为1300t/h的冷水泵和能力为600t/h的热水泵各3台，保证炉体冷却水循环的要求；增加600t高位水塔一座，事故时可供水30min；增加一台能力1000 m3/h的冷却塔后，使供水能力达到2040 m3/h；更换一台能力为2700t/h的事故柴油泵，保证全厂事故总用水量2640t/h。
②水淬渣循环水：新增1台循环水泵。
③硫酸循环水：现有硫酸循环水设计供水能力6192 m3/h，设置的6台1000 m3/h冷却塔钢支架腐蚀严重，喷头效果不佳。将现有的6台冷却塔就地更换为6台1500 m3/h冷却塔。
④阳极炉工段循环水：阳极炉循环水原设计供水能力380 m3/h，更换冷热水泵，使循环供水能达到550 m3/h。
⑤制氧站循环水：将原泵房内3台循环泵的叶轮、电机更换，同时增加1台200 m3/h冷却塔，并改造部分管线，使循环水供水能力达到1100 m3/h，以满足3台制氧机的要求。
⑥动力中心循环水：动力中心循环水实际生产供水量350 m3/h，210kt/a扩建后，存在夏季冷却塔能力不足，冷却水温降达不到要求，为此，增设1台3500 m3/h冷却塔。
⑦电解循环水：现有循环水系统新增1台200 m3/h冷却塔。
1.7尾气脱硫
金隆硫酸尾气排放SO2浓度268×10 m-6，低于现行国家标准，但公司考虑到可持续发展以及SO2排放总量的控制，并保证烟气条件异常波动以及开停车不对环境造成负面影响，2002年新增了硫酸尾气脱硫装置，其工艺为石灰法（钙法）和烧碱法（钠法）并用流程，脱硫效率达95％～98％，脱硫后的最终排放尾气SO2浓度基本保证在100×10-6以下，最低能达10×10-6以下。
2005年对熔炼系统环境集烟管道进行改造，新增一台3.8 m3/h环境集烟风机，将环境烟气按SO2浓度高低不同分为两部分，SO2浓度高的环境烟气增设一套镁法脱硫装置，将低空烟气收集处理，使排放烟气SO2浓度低于100×10-6。
2主要技术进步
2.1熔炼系统
2.1.1闪速炉仿真及操作优化
2001年同中南大学合作，联合对闪速炉仿真及操作优化课题进行研究，重点对闪速炉温度场、流场、浓度场和释热场进行耦合仿真，并结合生产实践，提出了“三集中”（高温集中、氧量集中、颗粒群浓度集中）理论，根据“三集中”理论，金隆摸索出了精矿喷嘴最佳的工艺风氧浓、中央氧量、分散风量等控制参数。通过操作优化，精矿喷嘴能力提高了一倍以上，闪速炉炉况稳定正常，烟尘率已降到了5％以下。
2.1.2转炉富氧吹炼
转炉吹炼原设计为空气吹炼，为了缩短吹炼时间，提高转炉生产能力，投产半年后，利用制氧站富余氧气，引进转炉进行富氧吹炼，S期富氧浓度25％，B期富氧浓度23％，富氧后，吹炼时间每炉缩短了40min，并保证了无冷料积压。
2.1.3火法精炼工艺
在阳极炉工艺改进上，金隆进行了大量试验研究工作，如浅氧化浅还原试验、氮气代替空气氧化试验、直接喷氮法试验、无氧化试验、无氧化混合气还原试验等等，经过2年多不断试验研究，打破了铜火法精炼传统的氧化还原法，首创了铜火法精炼新工艺。实现新工艺后生产效率大大提高，LPG单耗明显降低。此外，由于新工艺大幅度提高了阳极炉生产能力，使现有的2台阳极炉基本能力满足金隆今后30万t扩产改造需求。
2.2硫酸系统
2.2.1酸管道的阳极保护
金隆原循环酸管线分别采用了钢衬聚四氟乙烯管道和低铬铸铁管，这种管线自运行后，泄漏故障率较高，不仅时常造成全厂停产，而且对人身和设备安全构成极大威胁。为此，1999年开始，利用2年时间将所有循环酸管道改为阳极保护不锈钢管道，改造后，从未出现过因管道漏酸引起系统停车事故。经测试，经阳极保护的316L不锈钢的腐蚀速率小于0.05mm/a。
2.2.2更换新型触媒
2002年将转化器四段上层原使用的LP-110型触媒更换为丹麦托普索开发的高钒含铯的VK69型触媒，更换量约53m3，VK69触媒形状为9mm雏菊形，具有较大的比表面和空隙率，这种触媒优点是可以提高SO2转化率。
2.3电解系统
2.3.1种板系统改造
2000年以前，金隆所产始极片边缘不齐，单重均匀性差，厚薄不均严重，加工后悬垂度在10～12mm，严重制约电流密度的提高和电铜质量的改善，通过增大种板阳极、橡胶包边改为三菱夹条包边，调整种板阳极周期化整为零等一系列改进，种板始极片质量有了明显改善，始极片成片率由96％提高到98.5％，加工后悬垂度也相应提高到8～10mm，为生产系统提高电流密度提供了保证。
2.3.2生产系统改进
为稳定电铜质量，主要做了以下几种改进：（1）引入新型添加剂阿维通替代干络素；（2）取消电解液和上清液过滤；（3）添加剂由高位槽加入改为低位槽加入；（4）阳极炉加Pb，使阳极板含Pb控制在（300～800）×10-6；（5）槽头设立流量控制阀，解决了电解槽流量不均偏差大问题；（6）每周进行霍耳试验，以此调整添加剂配比。
通过改进，电流密度由设计的240A/m2提高到290 A/m2，电铜产量由10万t提高到16万t，电铜合格品率和优质品率皆达99％以上。
3结束语
经过几年来不断设备改造、技术进步和自主创新，加上金隆高效管理模式和日益提高的操作管理水平，金隆生产一直处于安全稳定顺行状态，生产能力和各项主要技术经济指标逐年上升，给企业带来了可观的经济效益、环境效益以及社会效益。2005年闪速炉改造，是金隆公司承前启后的一项工程，为公司的远景规划、进一步发展和提升公司的市场竞争能力，奠定了坚实的基础。
