雙閃投資較雙底吹高12%。
　　雙閃能耗較雙底吹高52.1kgec/t銅。具體差異于下：
　　精礦蒸汽干燥電耗（利用自產(chǎn)蒸汽） 2.2kgce/t銅
　　銅锍粒化與干燥磨礦9.1kgce/t銅
　　熔劑制備與配料篩分12.5kgce/t銅
　　氧氣量大 3.9kgce/t銅
　　殘極處理14.9kgce/t銅
　　循環(huán)水系統(tǒng)（大于雙底吹） 5.9kgce/t銅
　　余熱少發(fā)電（煙氣量少加干燥用蒸汽） 17.0kgce/t銅
　　合計 65.5kgce/t銅
　　雙底吹較雙閃能耗高的環(huán)節(jié)有：
　　吹煉（加煤，13.5kg/t銅） 9.6kgce/t銅
　　供氧供氣壓力高多耗電 7.1kgce/t銅
　　粗銅含S高，精煉多耗能2.5kgce/t銅
　　煙氣量大，制酸多耗能 5.5kgce/t銅
　　渣含銅高選礦與渣精礦循環(huán)多耗電 1.4kgce/t銅
　　合計 26.1kgce/t銅
　　本文僅就硫化銅精礦當前應用最廣的幾種先進火法煉銅工藝談些個人觀點。
　　煉銅原料有氧化礦、硫化礦、二次銅物料等。銅的提取工藝粗算有20余種，是有色金屬中最多的。銅的現(xiàn)代熔煉工藝可歸為漂浮熔煉和熔池熔煉。漂浮熔煉包括閃速熔煉、Inco閃速熔煉、旋浮熔煉、contop（漩渦頂吹）等。
　　熔池熔煉可分為頂吹、側吹、底吹三種。頂吹有Ausmelt、ISA、kaldo、自熱熔煉、三菱等。側吹有白銀法、諾蘭達、特尼恩特、瓦紐柯夫、金峰爐等。底吹產(chǎn)業(yè)化不足10年，尚無分支。
　　銅的吹煉工藝，應用最廣的仍然是已有100多年生產(chǎn)經(jīng)歷的轉爐吹煉，就新開發(fā)的連續(xù)吹煉已產(chǎn)業(yè)化的有閃速吹煉、旋浮吹煉、Ausmelt頂吹吹煉、三菱頂吹吹煉、金峰頂吹吹煉、Kaldo頂吹吹煉、底吹吹煉等7種。
　?。ㄒ唬╆P于熔煉工藝的選擇
　　上世紀50年代前硫化銅精礦熔煉工藝離不開鼓風爐、電爐、反射爐等三大工藝，生產(chǎn)規(guī)模單系列均在50kt/a粗銅以下。從1949年芬蘭奧托昆普開發(fā)在Harjavalta建成第一座銅閃速熔煉爐起，經(jīng)歷了60多年的發(fā)展，其中20世紀70年代，日本對閃速熔煉作多項改革使之其技術已相當完備。尤其開發(fā)高富氧、中央噴咀等技術后，閃速爐產(chǎn)能大幅提高，單系列可高達450kt/a粗銅，勞動生產(chǎn)率高、煙氣SO2濃度高、制酸投資和成本低、硫回收率高、環(huán)保好，和傳統(tǒng)工藝比，單位能耗大幅度降低，維修工作量少，開工率高達95%，技術成熟可靠。因此上世紀下半葉，閃速熔煉技術在全球獲得快速推廣，共興建了50多座閃速爐，占世界礦銅產(chǎn)量近50%，是目前世界銅冶煉的主體工藝。尤其隨環(huán)保政策的日益嚴格，P-S轉爐吹煉SO2低空污染難以克服，21世紀這10多年中，我國興建了三座雙閃煉銅廠，總產(chǎn)能達1200kt/a電銅。雙閃工藝有效解決了P-S轉爐的低空污染，硫的捕集率>99.8%。產(chǎn)品成本與其他煉銅工藝比，具有顯著規(guī)模效益和競爭力，加上環(huán)保好，因此雙閃工藝受到我國投資者的青睞。但有個現(xiàn)象值得引起有色企業(yè)家注意：上世紀末至今，閃速熔煉技術在國外推廣應用有限，尤其是雙閃，除1995年在美國Kennecott Utah冶煉廠投產(chǎn)了一套年產(chǎn)銅26萬噸規(guī)模的雙閃外，近20年來國外沒有第二家再采用雙閃。這期間國外銅冶煉多采用熔池熔煉工藝：如ISA、Ausmelt、特尼恩特、瓦紐柯夫、三菱等煉銅工藝。
　　與國外同行討論上述現(xiàn)象時，他們較一致的說法是：閃速熔煉技術有它的短板即投資高、生產(chǎn)成本高。自熔池熔煉技術開發(fā)后，同等規(guī)模下其投資與生產(chǎn)成本比閃速熔煉更具優(yōu)勢。
　　為此恩菲就目前國內應用最多的閃速、頂吹、側吹、底吹四種熔煉工藝的基建投資、能源單耗、產(chǎn)品成本，進行了差異性比較（凡相同部分則不參與比較）。
　　比較結果，底吹熔煉的單位投資、能耗、成本最低，回收率最高。以閃速熔煉的單位投資最高。底吹熔煉是現(xiàn)有各工藝中唯一爐料不用干燥、不用外加任何燃料更為綠色的煉銅工藝。
　　閃速熔煉、三菱、kaldo、Contop、特尼恩特等煉銅工藝其爐料均需干燥細磨，ISA、Ausmelt、諾蘭達、白銀法、瓦紐科夫、金峰爐等爐料不經(jīng)干燥可直接入爐，但均需在爐料中配入2%~4%的燃料煤補熱。這是因為這些工藝多數(shù)供氧濃度低于底吹熔煉。其中閃速、瓦紐科夫、金峰爐等供氧濃度雖等于甚至高于底吹熔煉，因其爐體大部或全部由水冷原件組成，熔煉過程被冷卻水帶走大量反應熱。有的需以煤控制渣中Fe3O4含量，防止泡沫渣跑爐事故發(fā)生。
　　從熔煉過程的反應機理看，其余所有熔煉工藝均是氧氣直接與硫化精礦進行氧化反應，氧勢較高，渣中鐵多為Fe3O4。只有底吹熔煉工藝，其氧首先氧化銅锍，銅锍作為氧的載體參與精礦的氧化反應，氧勢相對較低，渣中鐵多為FeO。渣的熔點與粘度較低，不易形成泡沫渣。底吹熔煉據(jù)此可以采用高鐵渣型，F(xiàn)e:SiO2控制在1.8～2.2之間。而其他工藝Fe：SiO2一般均在1.2～1.6之間。故處理同種精礦時底吹工藝的熔劑率最低，所需熔劑量最少，單位產(chǎn)量處理的物料量最少、對應的能耗自然最少。由于渣率最低，隨尾渣損失的銅最少，熔煉回收率自然最高。這是底吹工藝優(yōu)越于其他所有煉銅工藝最本質的原因。
　?。ǘ╆P于吹煉工藝的選擇
　　前面提到銅的吹煉工藝世界上應用最廣的仍然是已有100多年生產(chǎn)經(jīng)歷的轉爐吹煉，也是我國當前粗銅吹煉的主體工藝。
　　眾所周知轉爐吹煉有三大缺點：一是銅锍在車間內倒運產(chǎn)生SO2低空污染治理難度大；二是轉爐間斷作業(yè)，煙氣SO2濃度波動大，對制酸不利；三是間斷作業(yè)使轉爐爐襯熱振頻繁壽命短。但轉爐吹煉工藝技術成熟，粗銅脫雜效果好、質量高，并可搭配處理銅冷料，生產(chǎn)成本低，因而至今仍保持其主體工藝地位。
　　閃速與旋浮吹煉為我國第二大吹煉工藝。規(guī)模大，單系列已達400kt粗銅/a以上，勞動生產(chǎn)率高。煙氣連續(xù)穩(wěn)定，SO2濃度高，制酸成本低。但熱銅锍需經(jīng)水碎或?；笤俑稍?、細磨才能吹煉，拉長了吹煉的工藝流程。但熱銅锍冷卻后再吹煉加上不能搭配處理電解殘極等冷料，冷料需另設熔化爐處理。從熱能利用角度看，不盡合理。粗銅脫雜程度不如轉爐，吹煉成本在同一規(guī)模下是所有吹煉工藝中最高的。
　　Ausmelt頂吹吹煉在侯馬與云錫公司用于生產(chǎn)粗銅，規(guī)模分別為50kt/a、100kt/a粗銅，半連續(xù)作業(yè)，解決了煙氣SO2低空污染,環(huán)境好，可搭配處理冷料。但仍存在煙氣SO2波動，爐襯壽命不長等缺點；為控制泡沫渣，吹煉過程需加少量還原煤，控制渣中Fe3O4含量；單槍吹煉，爐內噴濺嚴重，渣銅分離不好，放渣前需停止噴吹讓渣銅沉清分離，因而吹煉周期相對較長,渣含銅高；單爐產(chǎn)能難以達到200kt粗銅/a以上。
　　Kaldo爐吹煉原用于煉鋼，金川開發(fā)后用于高鎳銅锍吹煉，解決轉爐吹煉因吹煉渣含鎳高在轉爐內結渣難于排放的問題。其缺點與轉爐相同，且難以大型化。
　　臥式頂吹連續(xù)吹煉：含三菱與金峰頂吹吹煉爐。作業(yè)連續(xù)，三菱吹煉爐爐壽4年以上，克服了轉爐吹煉存在的三大缺點。直接吹煉熱銅锍，通過調控供氧濃度，可以不搭配或大量搭配處理含銅冷料，操作靈活。能充分利用銅锍顯熱與反應熱。供氣壓力低，約為150kPa。單爐產(chǎn)能已達到300kt粗銅/a，適度擴大至400kt～450kt粗銅/a,在工程上可以解決。除粗銅含硫高于轉爐吹煉外，是目前所有吹煉工藝中最靈活、最經(jīng)濟、最具發(fā)展?jié)摿Φ囊环N。
　　底吹連續(xù)吹煉：是我國新近開發(fā)的吹煉新工藝，已在河南豫光和山東方圓兩廠投入運行，產(chǎn)能分別為年產(chǎn)粗銅100kt和200kt。為侯馬設計了年產(chǎn)粗銅300kt的底吹吹煉工藝。該技術連續(xù)作業(yè)，克服了轉爐吹煉的三大缺點，豫光第一爐期吹煉爐壽大于16個月，可以吹?；罄溷~锍，也可直接吹熱銅锍或冷熱銅锍按各種比例組合吹煉。吹煉冷銅锍時，?；喜挥酶稍铩⒓毮?，較閃速吹煉流程短、成本低。直接吹煉熱銅锍有大量富余熱可供利用，在有大量二次銅料作冷卻劑時最經(jīng)濟。由于底吹吹煉供氧壓力高達0.8～1.2MPa，若靠降低氧濃來保持熱平衡，則增大供氣量，因而增大供氣的動能消耗，這一點不如臥式頂吹吹煉那么靈活。其爐壽，目前也還達不到4年左右的臥式頂吹爐水平，年作業(yè)率也就低于臥式頂吹吹煉。筆者認為，現(xiàn)階段對新建企業(yè)最佳煉銅工藝，以底吹熔煉-臥式頂吹吹煉工藝組合最經(jīng)濟、節(jié)能、環(huán)保。
　?。ㄈ┠芎呐c成本計算值比較
　　最近有3個項目都是年產(chǎn)金屬銅400kt。在可研報告中就雙閃工藝、雙底吹工藝、底吹熔煉-臥式頂吹吹煉三種工藝進行比較得知：單位銅的能耗與成本，底吹熔煉-臥式頂吹吹煉工藝能耗、加工費最低，雙閃能耗與加工費最高。因雙閃多了精礦干燥、銅锍?；c干燥細磨、熔劑制備（石英、石灰石干燥磨礦）等工序。另外閃吹不能搭配處理電解殘極和冷銅雜料。這些物料需另設阿薩柯爐或NGL爐等化料裝置，因而增加投資、人工、能耗、成本。
　　以年處理160萬t含銅25.4%的精礦、產(chǎn)電銅400kt/a為計算基礎。
　　兩者相消雙閃噸銅能耗高于雙底吹39.4kgce/t銅。
　　另外，雙閃每年多消耗新水356t,多消耗石英石72000t,多消耗石灰石粉54000t。
　　底吹熔煉-臥式頂吹吹煉工藝，與雙底吹比較投資基本相同（指直接吹煉熱銅锍），因頂吹吹煉供氣壓力僅150kPa，噸陽極銅能耗較底吹低4kgce。但頂吹吹煉爐水冷元件多于底吹，增加循環(huán)冷卻水電耗1.4kgce，綜合后頂吹能耗低2.6kgce/t銅。
　　陽極銅加工費雙閃最高，較雙底吹高344元/t，以底吹熔煉-臥式頂吹吹煉最低，較雙底吹還低36元/t，較雙閃低380元/t。能耗較雙閃低42kgce/t銅。
　　在加工費中，人工費用隨規(guī)模大小的影響相當可觀。如國內年產(chǎn)400kt銅的雙閃冶煉廠，員工最少的為900人左右（大公司下屬冶煉廠含公司部分員工）；100kt/a的熔池熔煉煉銅廠，員工最少的為750人左右（亦為大公司下屬冶煉廠含公司部分員工）。以當前工廠職工平均年薪6萬元計，400kt規(guī)模的人工費僅135元/t銅，而100kt規(guī)模的達450元/t銅，兩者相差315元/t銅。
　　雙閃工藝比雙底吹工藝多精礦干燥、銅锍?；?、磨碎等近20個工序，勞動定員也多出近100人。
　　可說明兩點：
　　1.國內熔池熔煉小型銅廠在承擔如此高額人工費的前提下仍能生存，能與超大規(guī)模雙閃竟爭，正好說明其技術先進，能耗與人工以外的其他加工費遠低于雙閃。
　　2.國外勞動生產(chǎn)率遠高于國內，如美國Utah冶煉廠原用3臺諾蘭達爐、7臺轉爐、3臺陽極爐，共13臺爐子操作，全廠僅有員工630人，改為雙閃后為4臺爐子操作，員工330人，可見其規(guī)模效益不如國內明顯。加工費用高的技術，如雙閃，自然不被投資者看好。自Utah冶煉廠后，雙閃技術再無國外廠家問津。
　?。ㄋ模┕S生產(chǎn)實際參數(shù)比較
　　對國內現(xiàn)有煉銅工藝：頂吹-轉爐、雙頂吹、閃速-轉爐、雙閃、底吹-轉爐、雙底吹、底吹-旋浮吹煉、白銀爐-轉爐、金峰爐-轉爐、金峰爐-臥式頂吹等工藝每噸陽極銅能耗與加工費進行了粗淺調查（相關數(shù)據(jù)由各廠家的技術部的朋友口頭提供，非各廠的技術及財務報表）。由于各廠家規(guī)模不同、精礦品位不同，地區(qū)燃料、熔劑、勞動力價位不同，另外有的熔煉精礦同時附帶處理廢雜銅，再者廠家的計算方法也不規(guī)范。同種工藝造成同規(guī)模廠家間的相關數(shù)據(jù)差異很大。例如同為年產(chǎn)400kt銅的三個雙閃廠，噸陽極銅能耗，最大相差達60kgce。加工成本最高與最低的相差460元/t。這樣大的差距可能與是否將殘極循環(huán)量計入陽極銅產(chǎn)量有關（殘極率達15%～17%）。由于提供加工費的各個廠家都強調數(shù)據(jù)的保密性，故只提供相關差異值，不涉及各個廠家的具體加工成本。
　　經(jīng)咨詢，比較同為400kt/a的閃速-轉爐與雙閃工藝的加工費，閃速-轉爐吹煉噸銅成本較雙閃低約200元。但雙閃煙氣SO2濃度高，氣量小，制酸成本低20元/t酸，按噸銅產(chǎn)4t酸計，可抵消80元，噸銅加工費還是轉爐吹煉低120元左右。這與轉爐吹煉沒有銅锍?；到y(tǒng)并可直接處理殘級等因素有關。這大概又是國外不再選用雙閃的又一重要原因。
　　頂吹-轉爐有5家，產(chǎn)能從100kt/a至300kt/a電銅不等。噸陽極銅加工費最大相差360元，規(guī)模大的成本最低，明顯體現(xiàn)了規(guī)模效益；雙頂吹兩家，規(guī)模分別為年產(chǎn)50kt和100kt銅。噸陽極銅成本相差420元，規(guī)模大有勞動力成本優(yōu)勢。同為100kt粗銅/a的頂吹-轉爐與雙頂吹比，陽極銅加工費轉爐略占優(yōu)勢，相差無幾、大體持平。
　　產(chǎn)銅300kt/a規(guī)模的頂吹熔煉-轉爐吹煉較400kt/a規(guī)模的閃速熔煉-轉爐吹煉噸陽極銅高85元，較雙閃平均值低35元。
　　100kt/a規(guī)模的底吹-轉爐煉銅廠噸銅工廠成本，較該企業(yè)的50kt/a雙頂吹的煉銅廠低800元。故該企業(yè)決定將雙頂吹改造為年產(chǎn)電銅300kt的雙底吹煉銅廠。設計的噸銅成本可再降低430元。
　　白銀爐、頂吹和金峰側吹爐熔煉加轉爐吹煉，年產(chǎn)銅100kt規(guī)模的五個廠，陽極銅加工成本受原料品位影響較大，品位相近的加工相差無幾，從技術與能耗看這三種工藝無大差別，但與已投產(chǎn)的三個100kt/a底吹熔煉-轉爐吹煉的工廠比，噸陽極銅平均高186元。這與底吹不耗煤、少耗氧、無電爐沉清分離渣與銅锍有關（某廠沉清電爐噸渣電耗82.64度，加工費58.92元/t渣）。
　　由于沒有收集到側吹熔煉-臥式頂吹（100kt/a電銅規(guī)模）的加工費資料，無法與同規(guī)模的雙底吹進行生產(chǎn)實際數(shù)據(jù)比較。但從前述年產(chǎn)100kt電銅的頂、側、底吹熔煉-轉爐吹煉的8個廠比較可知，底吹較側吹噸陽極銅加工費低186元，在前面還提到底吹吹煉供氧壓力高，較臥式頂吹成本高36元/t，可知雙底吹較側吹-臥式頂吹吹煉噸銅成本低150元。若采用底吹-臥式頂吹吹煉工藝噸銅成本較頂吹或側吹熔煉配轉爐吹煉的186元肯定更低。因為臥式頂吹吹煉煙氣連續(xù)穩(wěn)定，SO2濃度高于轉爐煙氣，制酸成本較低。另外環(huán)保脫硫的煙氣總量也遠低于轉爐吹煉。但未收集到具體生產(chǎn)數(shù)據(jù)。
　　另外從某廠收集到的資料證明精礦品位對加工費影響很大：如某廠底吹熔煉搭配處理金精礦，入爐料含銅12.8%。噸陽極銅成本較其他工廠的平均值就高出近一倍。
　　遺憾的是年處理1500kt精礦的底吹熔煉-旋浮吹煉的企業(yè)投產(chǎn)時間短，數(shù)據(jù)未能收集到，沒法參與比較。
　?。ㄎ澹┱雇?br />　　底吹煉銅能耗低、投資省、環(huán)保好、回收率高、生產(chǎn)成本低，以其強大的競爭力，得到快速推廣應用。從2007年，不到9年時間已有11條生產(chǎn)線投產(chǎn)運行。是否有短板？今后如何發(fā)展？
　　1.盡管底吹單系列規(guī)模已達年處理精礦1500kt，視不同品位年產(chǎn)銅在300kt～400kt之間?？梢钥紤]將單系列產(chǎn)能擴大至年處理精礦3000kt。年產(chǎn)600kt～800kt金屬銅，從工程角度看是完全可行的，將規(guī)模效益提高一倍，可進一步降低生產(chǎn)成本。
　　2.現(xiàn)有渣選礦占地面積大，投資相對較多，開發(fā)電熱天然氣還原或電熱造锍熔煉生產(chǎn)低品位銅锍、將棄渣銅控制在0.3%以內。讓工廠配置更緊湊，并可解決渣精礦循環(huán)量較大的額外增加電耗的問題。
　　但目前絕大多數(shù)銅廠包括以前用電爐貧化的閃速熔煉渣，均已改為渣選礦。因渣選礦回收率高，棄渣含銅均低于0.35%，個別好的可低至0.19%，且加工費不高，有廠家為75元/t渣。對于底吹熔煉，生產(chǎn)高品位銅锍，更需要渣精礦做冷卻劑。尤其處理高鐵高硫銅精礦，更需大量渣精礦來維持熱平衡。此時需進一步降低渣精礦品位，增大返渣率才能維持熱平衡。這樣棄渣品位更低，銅回收率更高、更經(jīng)濟。
　　3.開發(fā)底吹熔煉至陽極澆鑄生產(chǎn)全流程的專家系統(tǒng)，實現(xiàn)全過程自控，大幅度提高勞動生產(chǎn)率。
　　4.盡管取消加料口下部氧氣噴槍后，加料口粘結問題已大為緩解，開發(fā)的自動清理機械手已能替代人工清理，還待進一步改進完善以求實現(xiàn)全自動清理。亦可考慮開發(fā)立式螺旋密封加料、防止加料口負壓漏風降溫，從機理上消除產(chǎn)生粘結的條件。
　　以上觀點純屬筆者一已之見，錯誤之處歡迎同行爭議與批駁。此文旨在拋磚，以便引玉，力求在同行中取得大家認同的一致結果，為銅冶煉企業(yè)提供最佳工藝，為我國銅冶煉工業(yè)取得一流的經(jīng)濟和社會效益，為新常態(tài)下的經(jīng)濟增長提供支撐。