一冶的铜是这样炼出来的_铜吹炼技术的进展
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一冶的铜是这样炼出来的□ 刘英刚
一冶，系铜陵有色公司第一冶炼厂的简称，是新中国的第一个冶炼厂。第一冶炼厂（原名铜官山冶炼厂）建于新中国成立初期。当时国家的经济建设即将开始，朝鲜战争已经打响，所有这些，都需要铜，而建厂的条件极不成熟：机械设备制造能力极低，设计机构还未组建，资金短缺等等。
1950年华东工业部组建铜官山工程处，并抽调以喇华佩为首的几位工程技术人员，于1951年5月1日开始，借助一本外文炼铜教科书进行设计。根据铜矿资源少，资金又困难等情况，采用烧结机——鼓风炉——转炉生产流程。实践证明，这些冶炼设备能够较好地适应提高生产能力的需要。鼓风炉可以沿长度增加水套，扩大炉床面积，烧结机和转炉都可延长或增加台数。在一冶投产后的三十多年中，随着铜山、狮子山、凤凰山等矿山的陆续投产，铜原料不断增多，鼓风炉纵向水套的块数由最初的4块逐步增加至6块、7块、10块，而炉床面积则由原来的3.6平方米逐步加大至5.4平方米、6.4平方米及10.5平方米。烧结机由最初的一台8.5平方米增加至两台16平方米。转炉的公称能力也经历过5吨、8吨、15吨，而且其台数由2台增加至5台。
对一冶的建设,铜官山工程处采用三自（自行设计、自行制造设备、自行施工）、三边（边设计、边施工、边生产）的措施，缩短建设周期。第一冶炼厂自1951年5月1日开始设计，投入330万元，仅用两年的时间便获得最终产品，于1953年5月1日产出第一炉粗铜。
不可否认，由于建设期间条件较差，装备水平低，机械化程度不高，因而劳动强度比较高，劳动条件也很差。
烧结机的生产是人工抬料、拌料、进料、布料，烧结块的运输全部是人夹手推，工人在火花四溅、硫烟滚滚的烧结机尾部将装满火红冒烟烧结块的元宝车推到堆场，再用大铁钳将火红的烧结块夹下来成堆（因烧结机在鼓风炉开炉前几个月便开车生产）。为了改变这种恶劣条件，一年后，国家批准《改善烟害工程》，建一个地下大矿仓，烧结块的运输实行了机械化，但劳动条件没有改善，烟、尘依旧。后来被丁系珪所设计的振动运输筛分机所取代。
鼓风炉的加料，采用元宝型铁轮小车，装料和倒料都由人工推车来回奔跑，顶着炉子喷出来的火花、浓烟，推车倒料，既笨重又不安全，到六十年代才改为电动加料车加料。鼓风炉的焦炭、转炉渣都由人工装车，尔后由人工推进车间，用罐笼提升矿车，再由人工推车将料分别倒入料仓。直到1967年，才改为电铲装料，箕斗提升机上矿，平地的运输则采用电机车牵引，全部实现机械化。
在一冶建成的这座鼓风炉，炉顶两边敞开（供加料用），特称敞开式鼓风炉。鼓风炉要求块状的炉料，但生产中往往有部分碎料混杂其中，尽管整个炉壁都是厚钢板做成的水冷钢套，还是经常结炉块，特别是在铜精矿直接投入鼓风炉后，加速了炉块的形成，而且更难以打掉。在一次打炉块后，尹夏植对工人说：“现在国家急需要铜，而烧结机生产能力太小，不够我们鼓风炉吃，工段研究了一下，决定在我们这里直接处理铜精矿，但炉块长得快又难打掉，大家有什么办法？”“只要能多产铜，我们累点也高兴，我们有的是力气！”工人们异口同声。多么感人的豪言壮语。通常早、晚班在接班后都要稍为处理一下，而中班则经常要来一个打炉块大战。打炉块的钢钎都是几十公斤的大钢轨钎（用钢轨做成），比较重的需要两个人抬起来往结块处冲击，然后是挥起重磅鎯头瞄准轨道钎猛打，一次打不掉，再来一次。这根钎子打弯了再换另一根。每处理完一次炉块，加料台上总要躺着4~6根打弯了的钢轨钎。当处理大炉块时，楼下前床、风口的工人还上楼助战，即使如此，往往也要几十分钟才能结束战斗。此时参战者脸上的汗水像倾盆大雨，哗哗流下，从鼓风炉流出来的何止是冰铜？！
“中班打炉块”这个未行文的规定，是我们首届领导班子中尹夏植和我商定的，主要考虑到中班我们都在班，有问题可以及时解决，而锻工间也有人上班，打弯了的钎子有人修。初期，尹夏植和我经常到加料组督战。我们先到楼下了解风口情况，然后上楼。中班上班以后，我们先和班长交换意见，然后降低风压，把料面降下去，露出炉块，尽快处理。鼓风炉很快就涌现出一批打炉块的好手，沙德文就是其中之一，他身体并不那么结实，但他容不得炉块，一上班就枪先抓着长钎子，冒着烟火，猫着腰探查炉况，一旦发现炉块，便快速抱起轨道钎往长炉块处冲击，组长胡式宽挥起鎯头猛打，高个子王世必眼看组长累了上前换下他，他居高临下连打几锤才解决问题。这种情景我见过多次。尹夏植和我主要掌握料面深度，控制打炉块的时间，提醒别打坏水套等。并不是每天的中班都要大打炉块，特别是后来班组长都有一定经验以后，我和尹夏植就不需天天守在加料台上。不过，工段办公室距车间很近，我们一听到打炉块的“当当”声，就放下手中工作登上加料台。
鼓风炉的风口比较好管理，劳动强度也不高。不过，如果炉况不好，甚至出了故障，也会有一些麻烦。1987年7月份一冶新建的鼓风炉开炉不顺利，导致风口灌渣，难以打通，结果还调来转炉风口工助战。
前床是一个出渣、放冰铜的地方，它们的温度一般都在1000℃以上，要慎重对待，高温冰铜遇水还会爆炸（一冶第一次开炉没有成功，冰铜从炉后排出口流出遇到潮湿的砂土引起爆炸）。一冶从前床放冰铜的方式，最初是采用虹吸法。设有小前床，将冰铜由虹吸口引入小前床，从上边流槽放出。这种方法的主要缺点是冰铜的放出速度较慢，而且如果管理不好，小前床会冻结。1953年初，由喇华佩主持的鼓风炉第二次开炉遭受失败就是因为小前床冻结。不久，修改前床结构，去掉小前床，改为从前床下边的铜口放冰铜。去掉小前床后，使整个前床的结构较为结实、合理。从下边放冰铜时，由于前床内融体压力大，冰铜放出的速度也就快得多，因而也就具有一定危险性，炉前工即使穿着厚厚的帆布工作服，仍有不少人留下被高温冰铜烫伤的伤疤。经研究，从前床下边铜口放冰铜之前必需做好准备工作，坚持三个四：锥形泥巴团四个，四把工具（两把梅花枪、一把扁头钢钎、一把二齿耙），四个人。四个人各执一种工具。放冰铜时，当第一堵手没有完全堵好而还有少量冰铜泄露时，手执二齿耙的人应迅速用二齿耙出力冲击一下，如还有冰铜漏出，则干脆撤离，由握扁头钎的人将粘在铜口周围的泥巴铲除干净，再由第二堵手或第一堵手堵第二次。在1953年冰铜第一次从前床下边铜口放出而被尹夏植顺利堵住，并在尹夏植的传帮带下，出现了大批堵铜口好手。根据尹夏植的经验，堵铜口时不要直对铜口冲上去，应对准铜口上边缘，当触到该处后用力往下一捺，即可堵住。我按照他的经验试了一下，没有成功，主要是捺的力量太小。一冶自此以后，从前床下边铜口放冰铜的作业走上了正轨。不过，到了1958年，一桩死伤多人的不幸而悲惨的事故发生了，最惨痛的是三班炉前组长马宝生，他正在前床旁边放冰铜。他因疏忽未堵住铜口，急呼行车工把包子放下来，行车工慌忙中忽略了行车的小钩，他匆匆把冰铜包放落下来时，正好被这小钩挂住，这样一来，就像给转炉进料那样，在马宝生头顶上满满一包冰铜朝他身上浇下来，马宝生连喊叫一声都来不及！烫得面目全非！悲惨死去！有了这个惨痛教训，鼓风炉再也不敢从前床下边铜口放冰铜了。在转炉工段干活的工人，其劳动强度也不低。风口工用力迅速频繁地捅风口（慢了铜水就要灌进风口），时间长了手都抬不起来。1970年，技师邹文祥发明的捅风眼机试验成功，到1980年，4台15吨转炉都配备了捅风眼机，使风口工都得到解脱。不过，这种机动捅风眼机太笨重，后被风动的捅风眼机所取代。炉前工打炉口时，站在温度达几百度的转炉前操作，总是满身大汗。后来采用行车大钩吊炉口（先用行车吊空包子撞击炉口块，使出现裂纹），炉前工才轻松了。最苦的还是浇铸工，整个浇铸作业都靠人工完成。出铜时，液体粗铜经流槽流入安装在小车上容量约1000公斤的小铜包，铜水装满后，由工人推到浇铸场进行浇铸。高温而又不断冒烟的铜水把人的脸烤得红通通，鼻子呛得鼻涕直淌。1958年初我在转炉工段劳动了一个多月，干的就是浇铸粗铜，深有体会。浇铸成的铜块（每块约30公斤）由人工撬入冷却池，冷却后搬上平板车并推到200米以外的堆场堆成粗铜垛。可喜的是，到1966年，直线型粗铜浇铸机投入使用，从此不再需要人工浇铸粗铜了。
铜精矿中约含有三分之一的硫，冶炼过程中都几乎氧化为二氧化硫进入烟气，如不妥善回收，必然污染环境。冶炼烟气的利用，在一冶初建时并未考虑，烧结机、鼓风炉和转炉的烟气全部由110米高的烟囱排入大气。直到1956年8月，国家计划委员会下文要一冶筹建硫酸车间，原料以烧结机烟气为主，并用沸腾炉焙烧硫精矿产生的烟气补充，生产规模为12万吨。该工程于1957年底开始动工，1960年7月建成进行试生产，只用沸腾炉烟气生产稀酸。直到1966年4月，一冶2号烧结机经返烟提浓的烟气才正式通入塔式法制酸系统制酸。但因烧结机返烟作业劳动条件太差，烟气中单体硫高，气量波动又大，使硝酸单耗大为增加，难以维持生产，烧结机的烟气无法利用，又只好排空。
白银、沈阳、大冶等冶炼厂转炉烟气制酸车间的相继投产，以及国家对环境保护的要求日益严格，坚定了一冶利用冶炼烟气制酸的决心。1970年，一冶自筹资金，由胡兆民领头进行转炉烟气制酸车间的设计。该制酸系统于1972年元月投产。由于烧结机、鼓风炉的脱硫率比较高，鼓风炉产出的冰铜品位高达40%以上，转炉烟气量少，产酸量低，投产后的前三年，硫酸年产量一直徘徊在1万吨的水平，全厂硫的利用率（指铜精矿至硫酸）仅在20%左右。一冶根据转炉生产能力较大的情况，增加鼓风炉直接处理的铜精矿量，降低冰铜品位，使较多的硫进入冰铜；同时对制酸系统进行改造，到1977年硫酸产量已突破3万吨，硫利用率也提高到40%左右。
1985年底至1986年初，有色公司在第二冶炼厂（即金昌冶炼厂）所进行的密闭鼓风炉富氧熔炼取得很大成功，为一冶的进一步改造提供了依据。1986年7月，一冶开始进行大规模的技术改造，将一座10.5平方米的敞开式鼓风炉及两台16平方米的烧结机拆除，新建一座12.6平方米的密闭鼓风炉,于1987年7月投产,从此一冶的冶炼烟气都可用以制酸。
一冶的原料是粉状的铜精矿，生产过程产生的返料如烧结机的返粉等，其它如各种熔剂、返料等，一般是块状，但搬运过程也会形成一些碎料，特别是烧结块。处理这样的物料，应该安装一些必需的收尘设备。然而一冶初期只安装一些收集粗颗粒的收尘器，如沉降室及效率不高的机械收尘器，放灰的装置也比较简陋，放灰时总有灰尘飞扬。后来在鼓风炉收尘系统增建了电收尘器，但因烟气温度太低，送不上电，只能当作沉降室用。
一冶建厂初期，由于烟气排空，未回收利用，形成“烟害”；而因收尘设备不完善，造成“尘害”，加上冶炼厂固有的“高温”（烧结机炉料在焙烧烧结过程中，炉温可达1100℃左右，不过，由于敞开作业，料面温度低些；鼓风炉内风口上方温度在1300℃以上，产出的冰铜、炉渣，其温度都不低于1100℃；转炉内的温度也常达到1200℃。），就是一冶的“三害”。
一冶初期生产中，每到稻穗扬花时，农民便到厂里来索赔。实际上，大烟囱还把灰尘带上高空，撒在冶炼厂周围。一冶生产的原料铜精矿中，除铜、硫、铁三大元素外，还伴生着十多种金属和非金属元素，如砷、铅、镉等等，它们在冶炼工艺过程中被氧化成具有一定毒性的物质进入灰尘，对环境造成严重污染。根据测定，一冶不少员工及附近居民的指甲、头发含铅很高，新民大队的蔬菜，特别是空心菜及一冶附近池塘里的藕，也含较多的有毒性物质。可幸的是未发现中毒者。
其实，受“三害”最为严重的还是一冶的员工，特别是一线的工人。他们不怕烟呛、尘染、高温烤，兢兢业业，出色地完成各项工作。一冶坚持自力更生，投产后除最初的《改造烟害工程》由北京有色设计院设计外，其他各次改扩建都由本厂自行设计（当设计工作量过大时，才找公司支援，如黄秉谷、杨如发等都曾到一冶参战）、实施。根据铜原料来源的增长情况，一冶适时扩大生产，1976年粗铜年产量突破4万吨，比投产时的2000吨增长20倍。许多技术经济指标如鼓风炉的床能力、焦率、渣含铜，转炉的炉寿命等，都是很先进的。一冶投产不久，转炉工人很快就能准确判断冰铜吹炼过程中造渣期的结束，根据对吹炼第二周期末喷出的火花粗细状态的判断，生产出含铜99%以上的优质粗铜。
由于一冶辉煌的成就，特别是独一无二的转炉，国内外许多冶炼生产人员纷纷到一冶来实习、取经，一冶也输送技术骨干支援其他冶炼厂，如转炉的吴身玉到白银冶炼厂，鼓风炉的叶如海则前往大冶冶炼厂等。
从1963至1965年，先后对各生产工段的收尘装置进行改造，安装了高效旋风收尘器并将收集下来的烟尘采用真空负压输送，最后用布袋收尘器收下，减少了烟尘的污染。
为了减少烟害，1972年元月，转炉烟气制酸系统投产。1985年一冶开始进行的铜工艺技术改造工程，将敞开式鼓风炉改造为密闭鼓风炉并采用富氧熔炼，提高烟气中二氧化硫浓度，适于制酸。这样，一冶的冶炼烟气便全部都可以回收，结束了大烟囱冒烟38年的历史。不过，由于生产工艺落后，基础设施太差，尽管进行了多次技术改造，仍未能从根本上解决污染环境问题，而铜陵地区早已被国务院列为2000年长江流域限期治污地区之一。因此，有色公司痛下决心，停产转产。
一冶于2007年11月12日上午，转炉浇铸了最后一炉铜水。12月28日冶炼、制酸两座高烟囱同时爆破，宣告正式停产。一冶建厂56年累计生产粗铜115.45万吨。
现在，由一冶转产的稀贵金属分公司，正在以拼搏向上、奋发有为的精神，努力建设成为体制新、技术新、机制活、效率高、效益好、无污染的全新现代化企业。
1997年以改造一冶为名而新建的金隆铜业公司，采用闪速熔炼工艺。闪速熔炼是近代世界上有色冶金领域内崛起的一项新型强化熔炼技术。由于它具有能解决烟害、燃料消耗低、生产能力大、综合利用好、自动化程度高、对原料适应性强等优点，被炼铜工作者重视而广泛采用。到1997年底，全世界已建成闪速炉39座（包括金隆铜业公司在内）。
金隆工程设计、制造立足国内，关键技术和设备从国外引进，装备水平及自动化程度都很高，生产规模为电铜10万吨，耗资20多亿元。所有这些与一冶比起来，真有天壤之别。
该工程于1993年7月1日破土动工，1996年年底基本建成，1997年4月投产，11月进入正常生产，各项指标基本达到设计水平。1998年全年的硫利用率就高达95.15%，消除环境污染的目标已经达到，社会效益显著。
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