【摘要】：随着全球气候变化问题的日益严峻，节能减排已成为各国共同关注的焦点。在“一带一路”背景下，各海外企业应采取有效的管理实践来实现能源的节约和温室气体排放的减少。以赞比亚谦比希铜冶炼公司节能减排降碳管理实践为载体从生产技术节能、设备节能、工艺优化节能及精益管理节能等方面进行分析与总结，为海外同类型火法铜冶炼企业生产运营提供借鉴和参考。
【关键词】：赞比亚；铜冶炼；节能减排；环保；科技兴安环
1、引言
赞比亚矿产资源非常丰富，有色金属类矿藏有铜、钴、锌、铅、镍、铂、锰、锡、铁和黄金等。赞比亚被誉为“铜矿之国”，已探明铜储量19亿t［1］，约占世界铜总蕴藏量的6%，赞比亚作为非洲最大的铜产国，其铜冶炼行业对国家的经济发展起到了至关重要的作用。然而，铜冶炼过程中的高能耗和高温室气体排放等问题也对赞比亚的环境保护带来了一定挑战。近年来，随着赞比亚节能环保法规和标准的不断完善、要求的不断提高，赞比亚各铜冶炼企业也在节能环保管理方面进行了积极的实践和探索，致力于实现经济发展与环境保护的双赢。
作为海外国有企业排头兵、国资委标杆企业［2］，近年来谦比希铜冶炼有限公司通过引进先进的冶炼技术和设备装备、持续提升精益管理水平，进一步提升了节能减排降碳绩效、提高资源利用效率，为公司向绿色高质量发展提供了坚实保障。
2、现状
谦比希铜冶炼有限公司位于赞比亚铜带省卡鲁鲁西市，是迄今为止中国投资赞比亚的最大项目和中国投资海外最大的铜冶炼厂［3］。公司采用先进的“艾萨炉富氧顶吹熔池熔炼→贫化电炉沉清分离→PS转炉吹炼→回转式阳极炉精炼”工艺生产阳极铜［4］；采用“两转两吸”制酸工艺处理冶炼烟气并生产硫酸。原设计产能分别为粗铜15万t/a、硫酸28万t/a；经多次扩建改造，目前公司已具备产阳极铜25万t/a、硫酸68万t/a的生产规模。
铜冶炼综合能耗的界定范围标准通常遵循国际和国内相关的能源管理标准。在国内，铜冶炼企业的能耗统计通常按照《铜冶炼企业单位产品能源消耗限额》GB21248-2014标准之规定进行核算。此外，根据冶炼规模和生产工艺流程各企业铜冶炼综合能耗核算略有不同，但原料处理能耗、熔炼能耗及精炼能耗主流程主能耗是一样的，公司铜综合能耗的界定和以上标准基本一致，从铜精矿入仓开始直至阳极炉浇铸成铜阳极板为止，同时还包括了辅助生产能耗和管理与维护能耗等一切与铜精矿冶炼生产阳极铜相关的主要和辅助工序能耗［5］。对照铜冶炼企业单位产品能源消耗限额标准，2023年公司产品综合能耗为211kgce/t铜，低于标准中新建铜冶炼企业单位产品能耗准入值220kgce/t铜，更低于赞比亚周边同类型火法冶炼厂能耗值，若该能耗不包括钴还原炉效果将更加显著。
3、公司节能减排降碳管控措施
通过对谦比希铜冶炼有限公司综合能耗的全要素分析，初步归纳了节能减排降碳四个方面的管控措施。
3.1技术节能方面
一是公司艾萨炉富氧顶吹熔池熔炼工艺技术从澳大利亚引进，具有适应能力强、高效节能、中国有良好的生产实践、技术成熟可靠等特点，是先进的、稳定可靠的强化铜熔炼技术；二是公司回转式阳极炉选用国内先进的纯氧燃烧技术，采用纯氧保温，大大减少烟气带走的热量，与传统空气燃烧相比节能约50%以上；三是公司充分利用熔炼炉、吹炼炉的高温烟气余热，设余热锅炉回收蒸汽，并建设了一套6300kWh的蒸汽汽轮发电机组，仅2023年该机组共发电量38180.30MWh，约占公司总用电量的11.71%，节约标煤约0.47万t，减少大气污染物二氧化碳排放约2.22万t。
3.2设备节能方面
一是公司原Ⅰ期A系列制氧系统设计产氧能力为8000Nm3/h，氧气纯度90%，经多年使用该系统制氧能力逐年降低，至改造前仅能供出约5000Nm3/h、制氧电单耗0.95kWh/Nm3，远未到达设计0.6kWh/Nm3的标准要求，设备能耗较高。为提升节能减排降碳效果，公司通过引入国内先进的VPSA径向吸附塔三塔制氧工艺及高效的电机一拖二且不对称负载传动技术［6］，在不影响生产的情况下，对现有1期A系统进行异地升级改造，建设了一套8000Nm3/h制氧装置。通过系统投用后实测，新制氧系统平均产氧量为9331.9Nm3/h，比设计值8000Nm3/h多出16.6%，平均纯度90%，纯氧电单耗为0.46kWh/Nm3比设计值低2.86%。新氧站全年按90%作业率计算，新制氧系统相比Ⅰ期8000Nm3/h系统，年节省用电约23310MWh，折算标煤约0.29万t，减少大气污染物二氧化碳排放约1.36万t；二是公司积极实施和应用大功率设备变频启动和调速技术，努力提高公司设备节能水平，截至2023年底，公司共实施了3台套变频调速改造，每年节省用电约553.64MWh。在目前赞比亚电价节节上涨的趋势下，节能增效的收益将更加显著。
3.3工艺优化节能方面
一是公司以产供销平衡计划为主线，着力抓好了原料采购和生产组织优化、实践从成分配料到物相配料的工艺配料优化模式研究，充分利用原料自热，降低燃煤和燃油消耗，通过合理配料，稳定最佳冰铜品位控制，有效提高冶炼自热水平，从源头上降低能源消耗及温室气体污染物的排放；二是为进一步提升公司节能减排降碳绩效，2023年公司积极开展了为期三个月的转炉渣缓冷+选矿回收铜工艺代替转炉渣+还原电炉沉降贫化回收铜工艺技术攻关，截止目前全部工艺流程已打通，该技术攻关的成功预示着公司每年可节省用电约32000MkWh、折算标煤约0.39万t，每年减少温室气体排放量约1.86万t。同时还规避了由于还原电炉生产烟气逸散带来的潜在环保问题。
3.4精益管理节能方面
一是根据生产实际情况，严格调配供氧、供风及供水等设备运行数量，避免由于辅助系统负荷与铜冶炼系统负荷不匹配而造成的电力浪费；二是公司积极采用节能照明，在厂区内使用LED照明或其他节能灯具，减少照明用电。同时，合理规划照明布局，充分利用自然光，减少人工照明时间；三是持续开展中赞员工节能意识培训工作，通过培训让员工了解节能的重要性和具体操作方法，鼓励员工在日常工作中积极参与到节能活动中来。
4、结论与展望
通过以上能耗管控措施的实施与验证，只要企业科学制定节能减排降碳实施方案并付诸行动、持续改进，企业是可以显著降低能源消耗和减少环境污染的。同时，企业节能减排降碳的成果体现也是多方面的，节能减排不仅可降低生产成本，提高经济效益，还增强了企业的社会责任感和市场竞争力。
展望未来，海外铜冶炼企业节能减排降碳工作势必将成为企业自身“安全绿色高质量发展”转型的必经之路。作为海外铜冶炼企业，公司节能减排降碳工作可考虑围绕以下几个方面推进和实施：
一是优化冶炼工艺：持续优化改进公司铜冶炼生产工艺，如采用转炉渣缓冷+选矿回收铜工艺代替转炉渣+还原电炉沉降贫化回收铜工艺等技术，不断提高生产效率，减少能源消耗和污染物排放。
二是提高能源利用效率：通过采用高效的节能技术，比如硫酸制酸中低位余热回收系统、能量回收装置等，将制酸过程中产生的热能转换为电能或用于其他生产环节，从而减少能源的总体消耗。
三是采用清洁能源：利用太阳能、风能等可再生能源替代部分电力能源，减少外部供电需求的同时减少温室气体排放。
四是实施废气治理：通过安装除尘、脱硫、脱硝等污染控制设备，对冶炼过程中产生的废气进行处理，减少有害物质的排放。
五是固废综合利用：将冶炼产生的固体废弃物进行分类处理，实现资源的回收再利用，如探索将铜浮选尾矿、石膏用于建材生产等。
六是提升自动化水平：深入推进“科技兴安环”项目落地，通过采用新技术、新装备、新工艺和新材料的应用，进一步提升“机械化换人、自动化减人、智能化无人”水平，提高公司生产效率，减少人为误差和能源浪费。
参考文献：
［1］赵琰.赞比亚矿产资源及矿业投资前景分析［J］.中国矿业，2007，16（12）：12-14.
［2］关于印发国有重点企业管理标杆创建行动标杆企业、标杆项目和标杆模式名单的通知［Z/OL］.http：//www.sasac.gov.cn/n2588030/n2588924/c19992915/content.html.
［3］国内冶金动态［J］.中国有色冶金，2009（6）：79-84.
［4］杨光彩，孔祥同.数字化盘点系统在铜冶炼厂的应用［J］.中国有色冶金，2020，49（6）：60-63，74.DOI：10.19612/j.cnki.cn11-5066/tf.2020.06.014.
［5］刘志宏.中国铜冶炼节能减排现状与发展［J］.有色金属科学与工程，2014（5）：1-12.
［6］任军祥，李云松，张雷.艾萨炉电收尘器除尘效率的改进及应用［J］.云南冶金，2020（2）：95-99.