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自主創新到底有多難

自主創新到底有多難

分類:
理念分享
作者:
來源:
發布時間:
2017/08/02
【摘要】:
《求是》雜志《小康》月刊記者 彭曌  青銅器的發明和使用,使銅成了我國古代文明的載體。而在現代工業中,銅工業是典型的資金密集型産業,其發展曆程與工業化進程息息相關。21世紀是自主創新風卷雲湧的時代,我國銅冶煉的自主創新技術則始于東營方圓。  我國銅加工工業在近幾年實現了快速發展,已成為全球最大的銅消費國、加工制造業基地和加工産品輸出國,在世界銅行業起着舉足輕重的作用。2004年,銅材産量已經超過美

《求是》雜志《小康》月刊

記者 彭曌

  青銅器的發明和使用, 使銅成了我國古代文明的載體。而在現代工業中, 銅工業是典型的資金密集型産業, 其發展曆程與工業化進程息息相關。21世紀是自主創新風卷雲湧的時代,我國銅冶煉的自主創新技術則始于東營方圓。

  我國銅加工工業在近幾年實現了快速發展,已成為全球最大的銅消費國、加工制造業基地和加工産品輸出國,在世界銅行業起着舉足輕重的作用。2004年,銅材産量已經超過美國,躍居世界第一。

  新中國成立後,銅工業獲得了迅速發展,50年代以來大力進行礦山建設,相繼建成銅陵、大冶、白銀等多個重點礦山;先後恢複和擴建了沈陽、上海、重慶冶煉廠新建了銅陵、白銀、大冶、雲南等大型冶煉廠,以及白銀、洛陽、沈陽蘇家屯加工廠;已經形成了一個完整的銅采、選、冶、加工生産體系。

  回顧建國以來的煉銅史,上世紀50年代沈冶是真吹爐,雲冶是電爐煉銅,冶金部組織幾大工廠一起試驗。60年代取消真吹爐,向鼓風爐過渡,全國搞密閉鼓風爐,在沈冶試驗成功。70年代鼓風爐和轉爐采用富氧熔煉,提高二氧化硫濃度,在銅陵試驗成功;70年代中在沈冶試驗幹法、濕法硫酸攻關成功,而後全國推廣應用,投資少,見效快,使精礦中的硫得到回收和利用。80年代仿瓦紐克夫爐搞成白銀爐,從此中國有了白銀爐煉銅法。90年代以引進國外先進技術為主,到了21世紀初期,終于綻放出一朵自主創新的工藝奇葩——由東營方圓有色金屬集團和中國有色工程設計研究總院共同研發的“氧氣底吹熔煉多金屬捕集技術”。

  【小知識】  陰極銅:将粗銅(含銅99%)預先制成厚闆作陽極,純銅制成薄片作陰極,以硫酸(H2SO4)和硫酸銅(CuSO4)的混和液作為電解液,通電後,銅從陽極溶解成銅離子(Cu2+)向陰極移動,到達陰極後獲得電子而在陰極析出純銅,即為陰極銅,亦稱電解銅。

  銅冶煉的困境

  東營方圓有色金屬集團是一家以陰極銅生産為主,集金銀等稀貴金屬的綜合提純、銅材加工于一體的民營企業。在崔志祥的帶領下,整個集團去年的銷售收入突破141億元,利稅達15億元。12年的風雨兼程,如今的方圓已是全國同行業六強、山東省百強以及全國500強企業。

  和同行業的其他企業一樣,方圓面臨的問題首先是我國礦産資源不足,進口依賴性強,這導緻企業生産成本很大程度受國際彙率及政府政策的影響。如果不走自主創新的道路,而是完全依靠引進,過度強調環保,花大量美元買專利,引進技術,造成投資大、流程長、成本高的困境。此外,粗銅冶煉能力也存在瓶頸,同國際上同類企業相比差距很大,在國際市場的競争中沒有話語權,因此進一步整合重組、做大做強銅企業的空間大、任務重。

  誠然,我國是世界銅冶煉産能第一大國。數據顯示,2009年底粗銅産能達310萬噸,占世界總産能的20%。事實上,我國企業采用的工藝技術和核心設備均從國外進口,耗資巨大。且在熔煉過程中每噸銅精礦還需配入4%至8%的碳質燃料。即便國際上先進的煉銅工藝,配煤率也要4.8%左右,由此産生的碳排放及其他污染物給環境帶來了嚴重影響。建國以來我國煉銅的生産工藝經曆了12次改革,但也沒能離開碳質做煉銅的燃料。

  如何擺脫碳質燃料,走出一條低碳經濟發展的新路子是崔志祥最關心的問題。他常挂在嘴邊的話就是“做企業的最大價值,最後還是要體現在對整個社會的貢獻上。隻要是利國利民的好事,我們就一定要去做。在确定好不好之前,我們也要勇于嘗試。”

  機會來了。2004年,由中國有色工程設計研究總院研究的“氧氣底吹熔煉多金屬捕集技術”四處找“婆家”進行進一步開發。此刻,如鷹一般敏銳的崔志祥大膽獵攫了這一商機,為日後方圓的崛起打下了基礎。

  自主創新曲折多

  “氧氣底吹”究竟是怎樣一種新工藝呢?

  目前國際國内的煉銅工藝大都采用“氧氣頂吹”或“氧氣側吹”。 含有鐵、硫的銅礦粉從爐頂入料口進入,由重力作用而下。為了給鐵、硫燃燒提供爐溫,需要大量供給氧氣。所謂“底吹”,是指供氧的氧槍位于爐底,氧氣朝上冒。這樣的好處是能讓氧氣與礦粉充分接觸,利于爐内氧氣、銅液、礦粉之間強對流傳熱,充分燃燒、反應,實現自熱熔煉。而“頂吹”、“側吹”時,氧氣僅能接觸氧槍周圍的礦粉,不利于礦粉充分反應。

  專家認為,“氧氣底吹”可以使煉銅“配煤率“降到零,真正實現節能減排。煉10萬噸銅需用約50萬噸礦粉,按國内平均配煤率算,使用新工藝每年能減少煤炭使用約3萬噸。此外,“氧氣底吹”還具有噪音低,車間操作環境更好的優點。底吹法用銅锍反複沖洗爐渣,更有利于貴金屬的捕集,比其它方法的捕集率可提高1-2% 。再者,有利于V族元素等伴生金屬揮發富集于煙塵中而易于綜合回收,如As的揮發率大于98%。與我國引進的澳斯麥特法、艾薩法、諾蘭達等熔煉工藝比,氧氣濃度更高,可達70%-80%,煙氣量更少,SO2濃度更大,硫酸廠規模更小,單位投資更少。

  這麼好的一項工藝技術,從研發到成熟運用卻經曆了頗多曲折。

  早在上世紀70年代末80年代初,美國和德國的教授就提出“氧氣底吹”的想法并做了試驗。當他們進行擴大試驗時發現大量的工程問題無法解決,于是隻能作罷。真正帶頭把這項技術成功研發出來的是一位叫蔣繼穆的專家,也這正是這個人後來和崔志祥一拍即合,使新技術得以成功運用到生産中。

  1991年,時任中國有色工程設計研究總院(原北京有色冶金設計研究總院)原副院長兼總工程師、全國工程設計大師蔣繼穆首先想到了用氧氣底吹技術試驗煉鉛,做完5000噸鉛冶煉試驗後,就用同樣的工藝和裝置試驗煉銅。當時使用的試驗爐料相當于生産3000噸銅的規模。

  半工業試驗成功并申請專利後,需要有銅廠投入生産使用。當時3個地方有意向嘗試新技術:四川綿陽、山西運城和江西弋陽。然而,綿陽要開發第一家,沒有這個膽量;運城因跟中條山搶資源導緻省裡不批準;弋陽和一個香港老闆合資,雙方談妥簽了合同,到快要做施工圖的時候卻發現香港老闆是騙子。3家雖都做過可行性研究報告,但均無果而終。

  為新技術找“婆家”的腳步并未因此停止。1992年山西中條山欲采用自主技術白銀煉銅專利建一個3.5萬噸的銅廠。做完可研報告後,經考察發現環保達不到要求。1994年經北京有色冶金設計研究總院推薦,業主改為購買水口山煉銅專利。但由3000噸規模一下擴大到3.5萬噸,研究院隻有七八成把握。因為可研規定,一般火法冶煉研究成果産業化擴大比不應超過10倍。做完初步設計後,廠領導同意投産,但研究院不敢拍胸脯。到了1996年,該廠新任領導對“中條山隻能消化吸收不能引進”的規定不滿,賭氣要引進國外技術而放棄底吹法。中條山這一卡,給之後的新技術推廣帶來了極為不利影響。

  轉眼數十載,這麼一項好工藝一直無人問津。煉銅新工藝要想實現産業化,規模生産試驗是必由之路,這必須要有廠家來承擔試驗風險。可是,為了規避風險,它們甯願花巨資購買國外技術,也不肯做第一個吃螃蟹的人。 

  修道十二年成正果

  “這是國營企業的特點,他們更傾向去投産别人已經試驗成功的東西。”崔志祥回憶起自己為什麼願意做這第一個吃螃蟹的人,會這樣解釋。“創新一定要解放思想,要敢于嘗試。就比如這個衣服,有時候就是要大膽的反着穿,也是一種新的穿法。”說罷崔志祥索性脫下外套反過來穿,一副無所畏懼又渴求真理的樣子。

  那是2004的時候,蔣繼穆仍在锲而不舍地四處推廣新技術,崔志祥的企業随着生産規模從年産1萬噸發展到18萬噸,原料供應日趨緊張。為解決這一問題,企業提出上銅冶煉項目的設想。在方圓公司首席專家、原沈陽冶煉廠總工程師申殿邦的大力推舉下,于是兩人一拍即合。

  方圓公司遂與中國有色工程設計研究總院達成協議,共同合作開發“吹氧造锍多金屬捕集技術”。2005年,生産總廠廠長、總工程師李維群陸續召集了湖北大冶的180多位退休的老專家幫助公司開始在4000餘畝的海灘上建設第三工業園,主體是10萬噸銅/年的 “吹氧造锍多金屬捕集技術”示範工程。2008年12月16日,在這些老專家的帶領下,使該項目順利投産,并在最短時間内實現了達産達标。建造這樣一個年産10萬噸的銅冶煉廠,投資7億多人民币,建設成本比引進國外技術建廠低50%。

  從年産3000噸粗銅的半工業化實驗,一下擴大到年産10萬噸的規模,弄不好數億元的投入就打水漂了。這是廣大員工都擔心的問題。事實上,經過近兩年的産業化運營,方圓運用氧氣底吹法已經成功實現了年處理礦料50萬噸,年産精銅10萬噸的生産目标。

  這意味着,從1991年開始研發至今的氧氣底吹無碳銅熔煉工藝獲得圓滿成功。方圓不僅點燃了我國冶金史上的這場技術革命,也在世界上綻放出一朵自主創新、節能減排的工藝奇葩。目前,國務院已将“吹氧造锍多金屬捕集工程技術”作為“促進産業振興的重點先進技術”列入國家科技支撐計劃。科技部正着手向全國推廣該工藝工程。

  正如中國有色金屬工業協會會長康義所說,我國有色金屬工業自建國以來建立了相對獨立完整的工業體系,實現了由小到大的曆史性跨越,經曆了國家由高度的計劃經濟體制到社會主義市場經濟體制的轉變,實現了有色金屬工業從産品短缺到現在有色金屬産品産量、消費量均居世界第一的轉變,從主要技術依靠進口到現在部分技術、高附加值産品出口的轉變,實現了從過去單一的國營經濟到現在以國營企業為主體、多種所有制企業共同發展的局面。有色行業,從一個小行業,發展成現在一個不可或缺的國民經濟的支柱産業,在國際同行業的地位日趨提高。