再生铜冶炼系统工艺与智能装备开发及应用-中国有色金属工业协会

再生铜冶炼系统工艺与智能装备开发及应用

推荐单位：中国有色金属工业协会

推荐奖种：科技进步奖

推荐单位意见：

该项目开发了高、低品位再生铜冶炼成套工艺及装备，解决了传统技术污染严重、效率低、能耗高及引进技术费用高昂的问题，开发了再生铜永久阴极电解工艺及智能成套装备，突破了国外的专利封锁，实现了全部设备的国产化，形成了完全具有自主知识产权的行业主导技术，解决了行业发展中的关键问题。

项目经过了三年以上工业化应用，经济和社会效益显著，在行业内形成了良好的示范效应，提升了行业的整体技术水平，具有广阔的推广应用前景，为我国再生铜工业和循环经济的发展做出了重大贡献。对照国家科学技术进步奖授奖条件，推荐该项目为国家科技进步奖一等奖。

项目简介：

该项目属于有色金属冶金技术领域。

《国家中长期科技发展规划纲要》明确指出要大力开发重污染行业清洁生产集成技术，强化废弃物减量化、资源化利用与安全处置，加强发展循环经济的共性技术研究，并将“综合治污与废弃物循环利用”作为优先主题。作为重要的战略金属，铜的再生在我国循环经济的发展中占有举足轻重的意义。然而我国的再生铜利用率远低于世界先进水平，其根本原因在于缺乏自主的先进的工艺和装备，世界先进技术普遍被国外垄断，引进费用高、限制条件苛刻，国内技术普遍存在能耗高、效率低、环境污染严重等问题，已成为我国铜行业亟待解决重大共性问题。

该项目通过基础理论研究、计算机仿真优化、工业设计及生产过程优化，开发出具有国际领先水平的再生铜冶炼系统工艺及装备，实现了复杂再生铜物料高效、低耗、安全、环保回收，显著提高了再生铜处理的技术水平，主要技术内容包括：

1、开发了高、低品位再生铜冶炼成套工艺及装备，解决了传统技术污染严重、效率低、能耗高及引进技术费用高昂的问题：(1)国际首创NGL炉冶炼废杂铜成套工艺及装备，实现了高品位再生铜高效、低耗、环保、安全冶炼；(2)开发了低品位再生铜顶吹转炉工艺，实现了低品位废杂铜处理技术和装备的国产化；

2、开发了再生铜永久阴极电解工艺及智能成套装备，突破了国外的专利封锁，实现了全部设备的国产化；(1)国际首创矢量化剥片技术及装备，提高了装备的生产能力，降低了能耗；(2)国际首创高效智能双通道阳极铣耳的技术及装备，解决了阳极耳铣削深度难于控制、铣削噪声大等问题，有效提高了机组的运行速度和生产能力；(3)优化了铜电解专用吊具，实现了电解专用吊车吊具位置智能修正及自动精确定位作业；(4)优化了铜电解残极洗涤机组。

与国外先进技术相比：NGL炉工艺原料入炉品位低9%，综合能耗低40%，排放的烟气量少近60%，但是工厂投资减少40%，而且操作简单，环保优良；低品位顶吹转炉工艺入炉原料品位可降

低到35-45%，产出的弃渣含铜小于1%，节能18%以上；阴极剥片机组生产能力高18%，阳极机组板面整形效果更好、铣耳噪音低29%，残极机组生产能力高20%。

该项目获中国发明专利9项，其中“阴极板剥片设备”还获得了美国、加拿大、俄罗斯、日本、欧洲授权，“一种电解用阳极机组的布置方法”还获得了日本、欧洲授权，，获实用新型专利19项，软件著作权7项，主编国家标准1部；项目成果获中国有色金属工业科学技术一等奖3项，江西省科技进步二等奖1项，国家优秀专利奖2项。

项目成果在两个国家级矿产基地工业化应用，近三年累计新增销售收入280多亿元，经济效益显著。项目技术在行业内多家单位得到推广应用，经济和社会效益显著。

该项目相关技术成果对提高我国有色金属工业核心竞争力和循环经济水平，推动再生铜冶炼企业技术升级、节能降耗、安全环保、智能制造等具有重要意义。

客观评价：

1、技术创新程度与技术指标的先进程度

该项目以开发再生铜冶炼系统工艺和智能装备为目的，通过联合技术攻关，成功开发了高品位再生铜NGL炉冶炼新工艺及装备、低品位再生铜顶吹转炉工艺及装备、铜永久阴极电解工艺及智能装备、铜电解系统集成技术，打通了从再生铜原料到最终产品的完整产业链。项目获得多项自主知识产权，并获得多项国内外专利授权，在再生铜冶炼领域取得重大技术创新。

与国外引进的倾动炉技术相比，NGL炉原料适应性强，综合能耗低，排放的烟气量少近60%，投资减少40%，且操作简单，环保优良，显示出突出的优越性；与国外引进的卡尔多炉技术相比，顶吹转炉工艺处理量大，对原料的品位要求低，且综合能耗低；与国外的电解设备相比，该项目开发的专用装备主要技术指标优于国外同类设备。综上所述，该项目技术经济指标达到或优于国内外同类技术水平。

该项目科技查新结果表明：国内外中英文检索文献均未见与本项目相同的NGL炉高效安全冶炼相关的侧开门大型回转式炉体结构、烟气卷吸供热燃烧技术、氮气微搅动技术、二噁英抑制技术等，未见与本项目相同的低品位再生铜顶吹转炉冶炼相关的顶吹转炉炉体结构、天然气喷枪及控制系统、顶吹转炉余热锅炉、顶吹转炉炉体驱动控制系统，也未见与本项目相同的再生铜高效节能电解智能装备和铜电解智能装备自动化控制系统。

项目成果经过中国有色金属工业协会组织的专家评价，综合评价结论为项目整体技术达到国际领先水平。

2、项目获国内外重要科技奖励、工程奖励情况

(1) “NGL炉冶炼废杂铜成套工艺及设备”项目获2014年中国有色金属工业科学技术一等奖。

(2) “大型电解铜高效节能减排成套智能装备的研发及产业化”项目获2015年中国有色金属工业科学技术一等奖。

(3) “铜电解永久阴极剥片机组（发明）”项目获2014年中国有色金属工业科学技术一等奖。

(4) “永久阴极铜电解重大智能成套装备的研制及产业化”项目获2014年江西省科技进步二等奖。

(5) “一种采用氮气搅拌和富氧气体精炼再生铜的工艺及其设备”获第十六届中国专利优秀奖。

(6) “阴极板剥片设备”获第十七届中国专利优秀奖。

(7) “顶吹转炉处理低品位杂铜系统研发”项目获2013年广西梧州市科技进步一等奖。

(8) “梧州年产30万吨再生铜冶炼工程”项目获2014年中国优秀工程总承包金钥匙奖。

(9) “广西有色再生金属有限公司梧州年产30万吨再生铜冶炼工程”项目获2013年部级优秀工程设计一等奖。

(10) “永久阴极剥片机组”获国家重点新产品称号。

(11) “梧州年产30万吨再生铜冶炼工程可行性研究报告”项目获2010年江西省优秀工程咨询成果一等奖。

推广应用情况：

该项目成果已在国内两个国家级“城市矿产基地”的大型再生铜处理企业进行工业化应用，建设了示范工程。2009年11月项目成果首先应用于山东金升有色集团20万吨再生铜冶炼厂，2010年9月又应用于广西梧州再生金属有限公司30万吨再生铜冶炼厂，生产实践表明：项目技术指标先进、能耗低、安全、环保效果好，为企业创造了显著的经济效益。

项目所开发的NGL炉、顶吹转炉成套工艺和装备由于其在再生铜处理方面的先进性，国家工业和信息化产业部在2014年发布的《铜冶炼行业规范条件》中已将NGL炉工艺确定为处理废杂铜首选工艺，有色金属工业“十二五”《有色金属工业新技术推广指南》将NGL炉、旋转顶吹炉工艺确定为处理废杂铜推广的工艺和装备。

主要完成人情况：

主要完成单位及创新推广贡献：

1、中国瑞林工程技术有限公司：

中国瑞林工程技术有限公司（简称中国瑞林）作为本项目的牵头单位，主持或参与研发了项目所涉及的各项研究内容，对本项目的技术创新做出了重要贡献。中国瑞林与江西瑞林装备有限公司、江西理工大学共同开发了NGL炉、顶吹转炉冶炼废杂铜工艺及成套装备；中国瑞林与江西瑞林装备有限公司共同开发了再生铜永久阴极电解工艺及成套智能装备；中国瑞林与山东金升共同完成了项目的产业化实施工作。

2、江西瑞林装备有限公司：

江西瑞林装备有限公司是“再生铜智能专用装备”的主要研制和推广单位。通过自行设计与制造，实现了研究成果的国产化和产业化。

(1) 创新研发了插刀旋转剥片、单动多压头板面整形、快调铣耳厚度的铣耳定位、智能集成检测系统等多项发明和实用新型专利技术，并采用环保节能措施，解决了快速要求下的低噪音铣耳、残极板合理回用等技术难题，提高了自动化程度和生产效率。

(2) 采用双面轧纹连续校正技术、增加次品和废料的合理处置和综合利用等功能，对机组不断进行完善，实现了生产线功能和结构的创新，在保证产品质量的同时，可提高生产能力，降低生产成本和能耗。

3、山东金升有色集团有限公司：

山东金升有色集团有限公司参与了总体技术方案的制定和部分专项技术攻关，为主进行了生产工艺参数优化研究工作，并将项目成果应用于工程项目生产实践中，取得了显著的经济效益，为本项目成果在大型铜冶炼厂的推广应用起到了良好的示范作用。

4、江西理工大学：

在项目研究过程中主要承担并完成了以下工作：

(1) 在本项目实施过程中，学校组织相关科研人员，成立“NGL铜冶金炉数值仿真研究”课题组，全力支持该项目的研发工作。

(2)“NGL铜冶金炉数值仿真研究”项目组，克服初期种种困难，针对中国瑞林工程技术有限公司自主研究设计的250吨NGL炉预混燃烧熔化作业、氧化还原侧吹作业过程，分别开展了炉内最高液位、最大燃料量工况下的温度场分布仿真和氧化还原作业过程流场及介质分布仿真等研究工作，为该炉型产业化推广应用，提供了进一步优化设计的指导和依据。

5、江西瑞林电气自动化有限公司：

负责本项目电气及自动化系统开发与实施。

完成人合作关系说明：

由中国瑞林工程技术有限公司，江西瑞林装备有限公司，山东金升有色集团有限公司，江西理工大学，江西瑞林电气自动化有限公司合作完成的“再生铜冶炼系统工艺与智能装备开发及应用”项目申报2017年度国家科技进步奖，现对完成人合作关系说明如下：

1、2009年3月4日，中国瑞林工程技术有限公司与江西铜业集团公司、江西理工大学共同申报了江西省科技基础条件平台建设项目“国家铜冶炼及加工工程技术中心”，成立了项目组，共同开发出“NGL炉精炼废杂铜工艺技术和装备”、“高纯阴极铜电解成套装备”等，为本项目创新点1、2作出重要贡献。

2、2012年3月7日，中国瑞林工程技术有限公司与江西瑞林装备有限公司共同申报了江西省优势科技创新团队项目“清洁节能再生铜精炼新技术研究与成套装备研发”，组建了包括邓爱民、姚素平、袁剑平、刘文彬、谢建荣在内的研发团队，开展了NGL炉计算机仿真、工艺优化及再生铜电解装备优化等多项研发内容，为本项目创新点1、2作出重要贡献。

3、2009年11月26日，中国瑞林工程技术有限公司与山东金升有色集团有限公司签订了“再生铜回收、加工产业化（一期工程）”设计合同，开始进行项目的工程设计工作，在整个项目的合作过程中，双方人员对工艺和装备进行了研讨和优化，使得项目投产后取得了先进的技术指标，并取得了显著的经济效益，为本项目创新点1、2作出重要贡献。

完成人合作关系情况详见下表。