特約記者 劉夢飛|文

氧氣底吹連續(xù)煉銅技術(shù)，從最初設(shè)想的提出，到研發(fā)課題的設(shè)立，從理論研究的開展，到半工業(yè)試驗的完成，從工業(yè)試驗的啟動，再到最終產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的成功，每一次突破，每一步邁進(jìn)，無不凝聚著中國恩菲工程技術(shù)有限公司銅锍連續(xù)吹煉工藝及裝備攻關(guān)團(tuán)隊的努力和心血。

2014年3月20日，中國冶金科工集團(tuán)有限公司（以下簡稱“中冶集團(tuán)”）子公司中國恩菲工程技術(shù)有限公司（以下簡稱“中國恩菲”）開發(fā)的世界上首條氧氣底吹連續(xù)煉銅工業(yè)化示范生產(chǎn)線全線拉通，產(chǎn)出第一批合格的陽極板。這意味著，中國恩菲發(fā)明的氧氣底吹連續(xù)煉銅技術(shù)取得產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的成功，自此，這項技術(shù)將在世界范圍內(nèi)邁開產(chǎn)業(yè)化推廣的腳步。

氧氣底吹熔煉爐示意圖

中控室

氧氣底吹連續(xù)煉銅技術(shù)，從最初設(shè)想的提出，到研發(fā)課題的設(shè)立，從理論研究的開展，到半工業(yè)試驗的完成，從工業(yè)試驗的啟動，再到最終產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的成功，每一次突破，每一步邁進(jìn)，無不凝聚著中國恩菲銅锍連續(xù)吹煉工藝及裝備攻關(guān)團(tuán)隊的努力和心血。這支團(tuán)隊，以行業(yè)內(nèi)德高望重的多位知名專家為指導(dǎo)，由20名“80后”青年設(shè)計師組成，是他們，勇?lián)蒲惺姑?，開拓創(chuàng)新，砥礪前行，為中國恩菲的歷史添加了濃墨重彩，為中國冶金史創(chuàng)造了新的奇跡。

肩負(fù)使命 勇挑行業(yè)重?fù)?dān)

氧氣底吹連續(xù)吹煉研發(fā)團(tuán)隊的成員包括冶煉工藝、工業(yè)爐和火法設(shè)備等多個專業(yè)，他們在中國恩菲、中冶集團(tuán)乃至國內(nèi)外有色冶煉行業(yè)都具有極高的知名度，而這，卻絕不僅源自氧氣底吹連續(xù)煉銅工藝成功實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化之后引發(fā)的業(yè)內(nèi)轟動。在此之前，氧氣底吹熔煉工藝的成功，已經(jīng)為他們贏得了關(guān)注和榮耀，更為今日的成就奠定了堅實的基礎(chǔ)。

2008年，中國恩菲發(fā)明的氧氣底吹熔煉工藝在越南生權(quán)大龍冶煉廠和山東方圓有色金屬有限公司成功投產(chǎn)，該工藝展現(xiàn)出的諸多優(yōu)越性，不僅得到了業(yè)主方的認(rèn)可，更匯聚了行業(yè)的目光。此后短短4～5年間，伴隨山東恒邦、包頭華鼎、垣曲冶煉廠等多個項目的先后投產(chǎn)以及近十個項目采用該工藝進(jìn)行設(shè)計，氧氣底吹煉銅工藝在國內(nèi)的工業(yè)化應(yīng)用已呈“遍地開花”之勢。

礦銅火法冶煉分熔煉、吹煉和精煉三個過程。熔煉技術(shù)的蓬勃發(fā)展，也使行業(yè)對先進(jìn)銅吹煉技術(shù)的需求更加強烈。當(dāng)今世界，85%以上的銅吹煉過程都采用PS轉(zhuǎn)爐，但其操作環(huán)境差、低空污染嚴(yán)重，煙氣處理系統(tǒng)投資大、運行費用高，爐齡短（先進(jìn)的3～6個月），耐材消耗高等問題，無法滿足冶煉行業(yè)對環(huán)保和生產(chǎn)操作自動化日益嚴(yán)格的需求，“開發(fā)出一套既能與氧氣底吹熔煉技術(shù)完美連接，又能完全取代PS轉(zhuǎn)爐的先進(jìn)銅吹煉技術(shù)”成為行業(yè)發(fā)展的要求和方向。

作為已有六十年有色冶煉研發(fā)應(yīng)用歷史的行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)，中國恩菲責(zé)無旁貸地?fù)?dān)起了這個責(zé)任。與其說是責(zé)任，或許也可以稱之為使命，為了不負(fù)使命，中國恩菲銅锍連續(xù)吹煉工藝及裝備攻關(guān)團(tuán)隊自創(chuàng)建伊始，就在公司總工程師、有色金屬行業(yè)設(shè)計大師尉克儉，高級顧問專家、全國勘察設(shè)計大師蔣繼穆的帶領(lǐng)下，這支以“80后”為“主力”的年輕隊伍，踏上了氧氣底吹連續(xù)煉銅工藝與裝備研究的攻關(guān)之路。

披荊斬棘 創(chuàng)新不曾言棄

研發(fā)之初，中國恩菲銅锍連續(xù)吹煉工藝及裝備攻關(guān)團(tuán)隊經(jīng)過縝密研究探討，提出了將底吹技術(shù)應(yīng)用到吹煉過程，與熔煉過程連續(xù)，形成氧氣底吹連續(xù)煉銅技術(shù)的想法，得到了公司領(lǐng)導(dǎo)和專家的支持。2006年，氧氣底吹連續(xù)煉銅技術(shù)專利成功申請，為氧氣底吹技術(shù)的研發(fā)之路奠定了堅實基礎(chǔ)。

但是，成功之路任重道遠(yuǎn)。盡管氧氣底吹冶煉技術(shù)在熔煉過程中展現(xiàn)了一系列優(yōu)越性，但放之吹煉，最初“所有人心里都沒底”，因為有諸多工程化問題亟待解決：

底吹連續(xù)吹煉是否經(jīng)濟(jì)可行、是否安全可靠、連續(xù)吹煉渣型如何選擇、底吹氣體富氧濃度如何控制、粗銅質(zhì)量如何保證、吹煉渣含銅如何控制、底吹氧槍和耐火材料的壽命問題、連續(xù)吹煉爐加料口黏接、吹煉爐處理殘極等，一個個技術(shù)難題當(dāng)前，壓力之大，前所未有。

今天，這些難題和疑問都已經(jīng)得到解決，但是回顧攻關(guān)之路，團(tuán)隊每個成員都感慨良多。

李兵和郝小紅都是在底吹連續(xù)吹煉技術(shù)研發(fā)過程中進(jìn)站的博士后，在公司專家和大師的指導(dǎo)下，他們見證并助力著技術(shù)不斷推進(jìn)和持續(xù)發(fā)展。

氧氣底吹連續(xù)吹煉研發(fā)過程中，雖然面對諸多問題和困難，但是大家都會以積極的心態(tài)，在交流和探討中共同面對。李兵2008年進(jìn)入恩菲工作，2009年參與連續(xù)吹煉技術(shù)的研發(fā)工作?；貞洰?dāng)時的情形，他說，“印象最深的一句話，是蔣繼穆大師說的‘心中無底辦法多’”。對于一個因素的確定，常常會設(shè)計眾多解決方案，最終實施方案再通過團(tuán)隊反復(fù)論證。郝小紅說，遇到疑惑向老同志請教，將過去的設(shè)計經(jīng)驗和研發(fā)試驗相結(jié)合，事半功倍。當(dāng)被問到是否有過遲疑的時候，他們搖搖頭，“尉克儉、蔣繼穆這樣的行業(yè)大師一直都堅定地前行，老專家們知無不言，我們年輕的團(tuán)隊怎么可以放棄？”

一直以來，氧氣底吹技術(shù)在中國冶煉行業(yè)被視為改變世界冶煉格局的重要技術(shù)成就，這是研發(fā)團(tuán)隊的科研理想，更是恩菲人的冶煉夢想。這夢想讓中國恩菲銅锍連續(xù)吹煉工藝及裝備攻關(guān)團(tuán)隊里年輕的科研工作者們，堅定信念，摸索前行，不曾退步，在無數(shù)次討論和溝通中，樹立了成功的信心和希望。

砥礪前行 攻克技術(shù)難關(guān)

創(chuàng)新的路上從不會一帆風(fēng)順，有創(chuàng)新必有質(zhì)疑，從設(shè)想的提出，到幾十次的反復(fù)論證，一個個問題接踵而至：比如，氧槍吹進(jìn)的氧氣首先和粗銅反應(yīng)，生成的氧化亞銅會侵蝕耐火材料，對氧槍的燒損程度無法預(yù)測，氧槍壽命無法保證；比如，在熱態(tài)銅锍計量方面，底吹連續(xù)吹煉所需的熱態(tài)銅锍通過流槽從熔煉爐進(jìn)入吹煉爐，相較于將熱態(tài)銅锍水碎后再干燥磨細(xì)的閃速吹煉，計量的準(zhǔn)確度和氧料比的控制都引發(fā)了擔(dān)憂；再如，采用傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐方法吹煉銅锍，靠熟練工人看火焰、靠取樣形態(tài)來判斷終點，但連續(xù)吹煉工藝的終點如何判斷？還有，底吹連續(xù)吹煉爐壽命能達(dá)到多少？連續(xù)吹煉的粗銅含硫量能否滿足傳統(tǒng)陽極爐作業(yè)要求？此外，既為創(chuàng)新，在理論研究和裝備開發(fā)方面，就少有資料可供參考，更別說可供借鑒的成功案例，而伴隨新工藝的開發(fā)，新的裝置問題也會出現(xiàn)，這些都給中國恩菲的科研團(tuán)隊帶來了巨大的挑戰(zhàn)。不過，在質(zhì)疑和阻力中，他們沒有畏懼、退縮，更不會動搖和放棄，昂揚的斗志支撐他們砥礪前行。

2009年，為加速推動氧氣底吹連續(xù)煉銅技術(shù)的研發(fā)，中國恩菲研發(fā)團(tuán)隊成功申報了國家“863”課題“氧氣底吹連續(xù)吹煉清潔生產(chǎn)工藝關(guān)鍵技術(shù)及裝備”，由尉克儉領(lǐng)銜組織實施，使這一研發(fā)攻關(guān)課題得到了國家層面的支持。

“863”課題的立項，使中國恩菲銅锍連續(xù)吹煉工藝及裝備攻關(guān)團(tuán)隊的成員們備受鼓舞。為了彌補設(shè)計經(jīng)驗的不足，這些年輕的“80后”都以極大的熱情和忘我的付出，熱情開足馬力高速的運轉(zhuǎn)，打響技術(shù)“攻堅戰(zhàn)”。

他們廣泛查閱相關(guān)工業(yè)生產(chǎn)資料，全面搜集國際前沿技術(shù)文獻(xiàn)，提出初步解決方案，團(tuán)隊內(nèi)部召開討論會的次數(shù)以百位計。夜深人靜的時候，他們辦公室的燈總是亮著，會議還在繼續(xù)，論證還沒結(jié)束，晝夜似乎也沒了分隔。

裝備研發(fā)過程中，工業(yè)爐專業(yè)及設(shè)備專業(yè)首先經(jīng)過核算提出幾種能完成工藝要求的初步方案，再對設(shè)備方案從動作設(shè)計、結(jié)構(gòu)形式、負(fù)荷計算等多方面進(jìn)行具體細(xì)化，而后優(yōu)勝劣汰，與多家生產(chǎn)廠家進(jìn)行技術(shù)交流，確保方案可行性，形成完整設(shè)計后，再與工藝專業(yè)共同比選，確定并優(yōu)化方案，進(jìn)行詳細(xì)施工圖設(shè)計……

“畏懼、退縮”這些詞匯并不在這批“80后”的字典里。挑戰(zhàn)反倒更加激發(fā)了他們的斗志。年輕的團(tuán)隊成員中，有的初為父母，有的剛剛成家，但為了項目進(jìn)展，他們沒有任何怨言，大家都放棄了陪伴愛人和孩子的時間，全身心投入到工作之中。家庭對于他們而言，不是壓力，而是支持，是更多的責(zé)任感和使命感所激發(fā)的堅定，這堅定讓他們在反復(fù)磨礪的過程中，綻放出青春的光芒。

理論支撐 謀求長遠(yuǎn)發(fā)展

任何創(chuàng)新都離不開理論的支撐，團(tuán)隊對此有著深刻的認(rèn)識。為了在理論上有更多突破，尉克儉和蔣繼穆全程指導(dǎo)李兵和郝小紅開展科研工作，充分利用公司博士后科研工作站的重要平臺。以此為基礎(chǔ)，攻關(guān)小組嘗試采用當(dāng)前國際上先進(jìn)的數(shù)值模擬研究方法對底吹爐內(nèi)熔體流場的影響因數(shù)進(jìn)行深入的理論研究，為底吹連續(xù)煉銅技術(shù)工業(yè)化的全球推廣奠定了理論基礎(chǔ)。

為了更透徹地解決模型規(guī)模大、氧氣噴出速度較高，工況復(fù)雜等一系列問題，攻關(guān)小組還專門設(shè)立了“氧氣底吹熔煉爐、氧氣底吹連續(xù)吹煉爐爐內(nèi)流場數(shù)值模擬”課題，通過查閱國際上相關(guān)研究方法的文獻(xiàn)，學(xué)習(xí)模擬軟件的使用方法，并與高校合作，搭建實驗平臺，深入開展研究。在實踐的基礎(chǔ)上，通過建立爐內(nèi)流場的物理模型及數(shù)學(xué)模型，更清晰地對氧槍吹氧過程熔池內(nèi)的氣液兩相流動過程進(jìn)行描述，從而對氣液混合及擴(kuò)散作用機理以及底吹氣體對熔池內(nèi)液體銅锍的攪拌作用機制進(jìn)行研究與分析。

此外，攻關(guān)小組還建立了冷態(tài)水模實驗臺以更準(zhǔn)確地進(jìn)行理論研究，借助“大比例尺”和“小比例尺”兩個水力模型實驗臺的實驗數(shù)據(jù)及工業(yè)現(xiàn)場收集回來的資料，不斷驗證數(shù)值模型的正確性。當(dāng)數(shù)據(jù)偏差較大時，再對模型進(jìn)行修正，如此反復(fù)，使最初的流體模型不斷逼近真實情況。完成了模型的建立后，對氧槍結(jié)構(gòu)、氧氣流量、壓力、濃度、氧槍間距布置等多因素進(jìn)行了模擬分析，取得了傳統(tǒng)方法無法做到的直觀、精確的結(jié)果，為氧氣底吹連續(xù)吹煉技術(shù)提供了強有力的支撐。

郝小紅說，參與實驗使她在設(shè)計工作和學(xué)科研究上得到很大提高，實驗與設(shè)計經(jīng)驗相結(jié)合，優(yōu)化的設(shè)計得以實現(xiàn)；實驗與博士后科研課題相結(jié)合，有利推動了科研成果實現(xiàn)。實際上，以此技術(shù)研發(fā)為基礎(chǔ)博士后課題，目前所取得的模擬技術(shù)成果已經(jīng)可以達(dá)到出站標(biāo)準(zhǔn)，但她還是提出延期的想法，就是希望能積累更多今后工程項目實際成果的支撐，“用模擬的結(jié)果對指導(dǎo)實踐，這才是理論研發(fā)最終目標(biāo)和價值的體現(xiàn)”，這是她的學(xué)業(yè)夢，與恩菲人的冶煉夢、恩菲夢緊密融為一體。

一線奮戰(zhàn) 實踐出真知

科研成果，只有經(jīng)過試驗的檢驗，才能談及產(chǎn)業(yè)化。在“863”課題推進(jìn)過程中，半工業(yè)試驗和工業(yè)試驗的過程，既是對理論和設(shè)想的驗證，更是對團(tuán)隊的鍛煉。

2012年5月～6月，銅锍連續(xù)吹煉工藝及裝備攻關(guān)團(tuán)隊赴河南豫光金鉛股份有限公司，開展冷態(tài)銅锍底吹連續(xù)吹煉半工業(yè)試驗。試驗歷時一個月，團(tuán)隊就在現(xiàn)場奮戰(zhàn)了30個晝夜。

為深入掌握試驗過程，確保試驗安全、順利地進(jìn)行，大家分成白班和夜班輪流堅守在現(xiàn)場。半工業(yè)試驗階段，各項配套輔助設(shè)施較為簡陋，基本是露天工作。5月的河南，白天熱、晚上冷，團(tuán)隊里卻沒有人抱怨，大家苦中作樂，笑稱“白天軸流風(fēng)機吹涼風(fēng)”，“晚上爐子、銅錠成暖寶”。深夜里，除了記錄各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)，大家披件大衣席地而坐，望著滿天繁星，心里倒生出幾分革命浪漫主義情懷。

正是半工業(yè)試驗的成功，奠定了研發(fā)團(tuán)隊和業(yè)內(nèi)對雙底吹連續(xù)煉銅的信心。2012年12月，團(tuán)隊又奔赴山東方圓有色金屬有限公司，參加熱態(tài)銅锍底吹連續(xù)吹煉工業(yè)試驗，繼續(xù)優(yōu)化工藝條件，研究工業(yè)化裝置。工業(yè)試驗期正值寒冷的冬季，工廠沒有采暖，大家仿佛在冰天雪地中進(jìn)行試驗，但這并沒有阻止他們的腳步?！耙徊慌驴?，二不怕累”的精神，現(xiàn)在還要加上“三不怕冷”，他們裹著厚厚的軍大衣，備著充足的板藍(lán)根，持續(xù)奮戰(zhàn)在現(xiàn)場一線，搜集了大量珍貴的一手資料。

努力必將得到回報。2013年10月，“863”課題“氧氣底吹連續(xù)吹煉清潔生產(chǎn)工藝關(guān)鍵技術(shù)及裝備”圓滿完成，全面通過國家科技部的驗收。

2014年2月～3月，氧氣底吹連續(xù)煉銅工藝及裝備產(chǎn)業(yè)化項目順利投產(chǎn)，這標(biāo)志著世界首座雙底吹連續(xù)煉銅生產(chǎn)線的誕生，更標(biāo)志著團(tuán)隊的努力終于開花結(jié)果。投產(chǎn)過程中，中國恩菲黨委書記、董事長陸志方親臨現(xiàn)場督導(dǎo)工作，尉克儉坐鎮(zhèn)指揮，跟項目團(tuán)隊一起“三班倒”；項目經(jīng)理顏杰和專業(yè)人員駐守現(xiàn)場，與業(yè)主齊心協(xié)力，廢寢忘食，攻堅克難，確保了氧氣底吹連續(xù)煉銅技術(shù)一次投產(chǎn)成功。

出料

成績永遠(yuǎn)只屬于過去，示范項目成功投產(chǎn)，團(tuán)隊也要向著更高的目標(biāo)邁進(jìn)：不斷提升和完善工藝技術(shù)及裝備，使之持續(xù)優(yōu)化。

今天，中國恩菲銅锍連續(xù)吹煉工藝及裝備攻關(guān)團(tuán)隊又踏上了新的征程，而以李兵、郝小紅、梁帥表、許欣、吳金財為代表的青年榜樣的青春朝氣和工作熱情，也深深感染著中國恩菲的每一位員工。只有創(chuàng)新，才能不被淘汰，只有持續(xù)創(chuàng)新，才能保持行業(yè)領(lǐng)軍地位，而這，也將成為榜樣的動力，激勵恩菲青年和每一個恩菲人邁向遠(yuǎn)方。