【摘要】：隨著全球氣候變化問(wèn)題的日益嚴(yán)峻，節(jié)能減排已成為各國(guó)共同關(guān)注的焦點(diǎn)。在“一帶一路”背景下，各海外企業(yè)應(yīng)采取有效的管理實(shí)踐來(lái)實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約和溫室氣體排放的減少。以贊比亞謙比希銅冶煉公司節(jié)能減排降碳管理實(shí)踐為載體從生產(chǎn)技術(shù)節(jié)能、設(shè)備節(jié)能、工藝優(yōu)化節(jié)能及精益管理節(jié)能等方面進(jìn)行分析與總結(jié)，為海外同類型火法銅冶煉企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)提供借鑒和參考。
【關(guān)鍵詞】：贊比亞；銅冶煉；節(jié)能減排；環(huán)保；科技興安環(huán)
1、引言
贊比亞礦產(chǎn)資源非常豐富，有色金屬類礦藏有銅、鈷、鋅、鉛、鎳、鉑、錳、錫、鐵和黃金等。贊比亞被譽(yù)為“銅礦之國(guó)”，已探明銅儲(chǔ)量19億t［1］，約占世界銅總蘊(yùn)藏量的6%，贊比亞作為非洲最大的銅產(chǎn)國(guó)，其銅冶煉行業(yè)對(duì)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。然而，銅冶煉過(guò)程中的高能耗和高溫室氣體排放等問(wèn)題也對(duì)贊比亞的環(huán)境保護(hù)帶來(lái)了一定挑戰(zhàn)。近年來(lái)，隨著贊比亞節(jié)能環(huán)保法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善、要求的不斷提高，贊比亞各銅冶煉企業(yè)也在節(jié)能環(huán)保管理方面進(jìn)行了積極的實(shí)踐和探索，致力于實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的雙贏。
作為海外國(guó)有企業(yè)排頭兵、國(guó)資委標(biāo)桿企業(yè)［2］，近年來(lái)謙比希銅冶煉有限公司通過(guò)引進(jìn)先進(jìn)的冶煉技術(shù)和設(shè)備裝備、持續(xù)提升精益管理水平，進(jìn)一步提升了節(jié)能減排降碳績(jī)效、提高資源利用效率，為公司向綠色高質(zhì)量發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)保障。
2、現(xiàn)狀
謙比希銅冶煉有限公司位于贊比亞銅帶省卡魯魯西市，是迄今為止中國(guó)投資贊比亞的最大項(xiàng)目和中國(guó)投資海外最大的銅冶煉廠［3］。公司采用先進(jìn)的“艾薩爐富氧頂吹熔池熔煉→貧化電爐沉清分離→PS轉(zhuǎn)爐吹煉→回轉(zhuǎn)式陽(yáng)極爐精煉”工藝生產(chǎn)陽(yáng)極銅［4］；采用“兩轉(zhuǎn)兩吸”制酸工藝處理冶煉煙氣并生產(chǎn)硫酸。原設(shè)計(jì)產(chǎn)能分別為粗銅15萬(wàn)t/a、硫酸28萬(wàn)t/a；經(jīng)多次擴(kuò)建改造，目前公司已具備產(chǎn)陽(yáng)極銅25萬(wàn)t/a、硫酸68萬(wàn)t/a的生產(chǎn)規(guī)模。
銅冶煉綜合能耗的界定范圍標(biāo)準(zhǔn)通常遵循國(guó)際和國(guó)內(nèi)相關(guān)的能源管理標(biāo)準(zhǔn)。在國(guó)內(nèi)，銅冶煉企業(yè)的能耗統(tǒng)計(jì)通常按照《銅冶煉企業(yè)單位產(chǎn)品能源消耗限額》GB21248-2014標(biāo)準(zhǔn)之規(guī)定進(jìn)行核算。此外，根據(jù)冶煉規(guī)模和生產(chǎn)工藝流程各企業(yè)銅冶煉綜合能耗核算略有不同，但原料處理能耗、熔煉能耗及精煉能耗主流程主能耗是一樣的，公司銅綜合能耗的界定和以上標(biāo)準(zhǔn)基本一致，從銅精礦入倉(cāng)開始直至陽(yáng)極爐澆鑄成銅陽(yáng)極板為止，同時(shí)還包括了輔助生產(chǎn)能耗和管理與維護(hù)能耗等一切與銅精礦冶煉生產(chǎn)陽(yáng)極銅相關(guān)的主要和輔助工序能耗［5］。對(duì)照銅冶煉企業(yè)單位產(chǎn)品能源消耗限額標(biāo)準(zhǔn)，2023年公司產(chǎn)品綜合能耗為211kgce/t銅，低于標(biāo)準(zhǔn)中新建銅冶煉企業(yè)單位產(chǎn)品能耗準(zhǔn)入值220kgce/t銅，更低于贊比亞周邊同類型火法冶煉廠能耗值，若該能耗不包括鈷還原爐效果將更加顯著。
3、公司節(jié)能減排降碳管控措施
通過(guò)對(duì)謙比希銅冶煉有限公司綜合能耗的全要素分析，初步歸納了節(jié)能減排降碳四個(gè)方面的管控措施。
3.1技術(shù)節(jié)能方面
一是公司艾薩爐富氧頂吹熔池熔煉工藝技術(shù)從澳大利亞引進(jìn)，具有適應(yīng)能力強(qiáng)、高效節(jié)能、中國(guó)有良好的生產(chǎn)實(shí)踐、技術(shù)成熟可靠等特點(diǎn)，是先進(jìn)的、穩(wěn)定可靠的強(qiáng)化銅熔煉技術(shù)；二是公司回轉(zhuǎn)式陽(yáng)極爐選用國(guó)內(nèi)先進(jìn)的純氧燃燒技術(shù)，采用純氧保溫，大大減少煙氣帶走的熱量，與傳統(tǒng)空氣燃燒相比節(jié)能約50%以上；三是公司充分利用熔煉爐、吹煉爐的高溫?zé)煔庥酂幔O(shè)余熱鍋爐回收蒸汽，并建設(shè)了一套6300kWh的蒸汽汽輪發(fā)電機(jī)組，僅2023年該機(jī)組共發(fā)電量38180.30MWh，約占公司總用電量的11.71%，節(jié)約標(biāo)煤約0.47萬(wàn)t，減少大氣污染物二氧化碳排放約2.22萬(wàn)t。
3.2設(shè)備節(jié)能方面
一是公司原Ⅰ期A系列制氧系統(tǒng)設(shè)計(jì)產(chǎn)氧能力為8000Nm3/h，氧氣純度90%，經(jīng)多年使用該系統(tǒng)制氧能力逐年降低，至改造前僅能供出約5000Nm3/h、制氧電單耗0.95kWh/Nm3，遠(yuǎn)未到達(dá)設(shè)計(jì)0.6kWh/Nm3的標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)備能耗較高。為提升節(jié)能減排降碳效果，公司通過(guò)引入國(guó)內(nèi)先進(jìn)的VPSA徑向吸附塔三塔制氧工藝及高效的電機(jī)一拖二且不對(duì)稱負(fù)載傳動(dòng)技術(shù)［6］，在不影響生產(chǎn)的情況下，對(duì)現(xiàn)有1期A系統(tǒng)進(jìn)行異地升級(jí)改造，建設(shè)了一套8000Nm3/h制氧裝置。通過(guò)系統(tǒng)投用后實(shí)測(cè)，新制氧系統(tǒng)平均產(chǎn)氧量為9331.9Nm3/h，比設(shè)計(jì)值8000Nm3/h多出16.6%，平均純度90%，純氧電單耗為0.46kWh/Nm3比設(shè)計(jì)值低2.86%。新氧站全年按90%作業(yè)率計(jì)算，新制氧系統(tǒng)相比Ⅰ期8000Nm3/h系統(tǒng)，年節(jié)省用電約23310MWh，折算標(biāo)煤約0.29萬(wàn)t，減少大氣污染物二氧化碳排放約1.36萬(wàn)t；二是公司積極實(shí)施和應(yīng)用大功率設(shè)備變頻啟動(dòng)和調(diào)速技術(shù)，努力提高公司設(shè)備節(jié)能水平，截至2023年底，公司共實(shí)施了3臺(tái)套變頻調(diào)速改造，每年節(jié)省用電約553.64MWh。在目前贊比亞電價(jià)節(jié)節(jié)上漲的趨勢(shì)下，節(jié)能增效的收益將更加顯著。
3.3工藝優(yōu)化節(jié)能方面
一是公司以產(chǎn)供銷平衡計(jì)劃為主線，著力抓好了原料采購(gòu)和生產(chǎn)組織優(yōu)化、實(shí)踐從成分配料到物相配料的工藝配料優(yōu)化模式研究，充分利用原料自熱，降低燃煤和燃油消耗，通過(guò)合理配料，穩(wěn)定最佳冰銅品位控制，有效提高冶煉自熱水平，從源頭上降低能源消耗及溫室氣體污染物的排放；二是為進(jìn)一步提升公司節(jié)能減排降碳績(jī)效，2023年公司積極開展了為期三個(gè)月的轉(zhuǎn)爐渣緩冷+選礦回收銅工藝代替轉(zhuǎn)爐渣+還原電爐沉降貧化回收銅工藝技術(shù)攻關(guān)，截止目前全部工藝流程已打通，該技術(shù)攻關(guān)的成功預(yù)示著公司每年可節(jié)省用電約32000MkWh、折算標(biāo)煤約0.39萬(wàn)t，每年減少溫室氣體排放量約1.86萬(wàn)t。同時(shí)還規(guī)避了由于還原電爐生產(chǎn)煙氣逸散帶來(lái)的潛在環(huán)保問(wèn)題。
3.4精益管理節(jié)能方面
一是根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況，嚴(yán)格調(diào)配供氧、供風(fēng)及供水等設(shè)備運(yùn)行數(shù)量，避免由于輔助系統(tǒng)負(fù)荷與銅冶煉系統(tǒng)負(fù)荷不匹配而造成的電力浪費(fèi)；二是公司積極采用節(jié)能照明，在廠區(qū)內(nèi)使用LED照明或其他節(jié)能燈具，減少照明用電。同時(shí)，合理規(guī)劃照明布局，充分利用自然光，減少人工照明時(shí)間；三是持續(xù)開展中贊員工節(jié)能意識(shí)培訓(xùn)工作，通過(guò)培訓(xùn)讓員工了解節(jié)能的重要性和具體操作方法，鼓勵(lì)員工在日常工作中積極參與到節(jié)能活動(dòng)中來(lái)。
4、結(jié)論與展望
通過(guò)以上能耗管控措施的實(shí)施與驗(yàn)證，只要企業(yè)科學(xué)制定節(jié)能減排降碳實(shí)施方案并付諸行動(dòng)、持續(xù)改進(jìn)，企業(yè)是可以顯著降低能源消耗和減少環(huán)境污染的。同時(shí)，企業(yè)節(jié)能減排降碳的成果體現(xiàn)也是多方面的，節(jié)能減排不僅可降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，還增強(qiáng)了企業(yè)的社會(huì)責(zé)任感和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
展望未來(lái)，海外銅冶煉企業(yè)節(jié)能減排降碳工作勢(shì)必將成為企業(yè)自身“安全綠色高質(zhì)量發(fā)展”轉(zhuǎn)型的必經(jīng)之路。作為海外銅冶煉企業(yè)，公司節(jié)能減排降碳工作可考慮圍繞以下幾個(gè)方面推進(jìn)和實(shí)施：
一是優(yōu)化冶煉工藝：持續(xù)優(yōu)化改進(jìn)公司銅冶煉生產(chǎn)工藝，如采用轉(zhuǎn)爐渣緩冷+選礦回收銅工藝代替轉(zhuǎn)爐渣+還原電爐沉降貧化回收銅工藝等技術(shù)，不斷提高生產(chǎn)效率，減少能源消耗和污染物排放。
二是提高能源利用效率：通過(guò)采用高效的節(jié)能技術(shù)，比如硫酸制酸中低位余熱回收系統(tǒng)、能量回收裝置等，將制酸過(guò)程中產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)換為電能或用于其他生產(chǎn)環(huán)節(jié)，從而減少能源的總體消耗。
三是采用清潔能源：利用太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源替代部分電力能源，減少外部供電需求的同時(shí)減少溫室氣體排放。
四是實(shí)施廢氣治理：通過(guò)安裝除塵、脫硫、脫硝等污染控制設(shè)備，對(duì)冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行處理，減少有害物質(zhì)的排放。
五是固廢綜合利用：將冶煉產(chǎn)生的固體廢棄物進(jìn)行分類處理，實(shí)現(xiàn)資源的回收再利用，如探索將銅浮選尾礦、石膏用于建材生產(chǎn)等。
六是提升自動(dòng)化水平：深入推進(jìn)“科技興安環(huán)”項(xiàng)目落地，通過(guò)采用新技術(shù)、新裝備、新工藝和新材料的應(yīng)用，進(jìn)一步提升“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人、智能化無(wú)人”水平，提高公司生產(chǎn)效率，減少人為誤差和能源浪費(fèi)。
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