專(zhuān)利名稱(chēng)：干濕法聯(lián)合深度治理電解鋁煙氣新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電解鋁生產(chǎn)中電解鋁煙氣治理使用的一種新工藝方法。
背景技術(shù)：
電解鋁生產(chǎn)過(guò)程中，根據(jù)工藝要求在電解槽中加入氟化鋁和冰晶
石(Na3AlF6)，因此，鋁電解生產(chǎn)排放的廢氣中，除產(chǎn)生二氧化硫、 粉塵等污染物外，還會(huì)產(chǎn)生氟化物。依據(jù)回收工藝和所用設(shè)備來(lái)劃分, 傳統(tǒng)的電解鋁煙氣凈化回收可分為干、濕兩種方法。 1.濕法凈化技術(shù)
濕法凈化回收有多種方法，如用清水洗滌、堿水洗滌、海水洗滌 等。洗液再通過(guò)堿法、氨法和酸法流程加以回收。雖然電解鑰煙氣凈 化最簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的方法是用水洗滌，但由于水溶解氟化氫后變?yōu)闅浞?酸，很容易腐蝕設(shè)備、且不易處理回收，所以多采用堿法凈化回收。 通常用5%的純堿溶液去洗滌煙氣，溶液中的Na2C03與電解煙氣中的HF、 S02反應(yīng)，達(dá)到既回收HF又回收S02同時(shí)洗滌脫除粉塵的目的。其主要 反應(yīng)式如下
HF + Na2C03 = NaF + NaHC03 HF + Na線=NaF + C02 + H20 S02 + Na2C03 = Na2S03 + C02 2Na2S03 + 02 = 2Na2S04 濕法吸收過(guò)程中，氟化氫與碳酸鈉反應(yīng)生成氟化鈉。傳統(tǒng)的濕法 系統(tǒng)，還需要另建一條冰晶石合成生產(chǎn)線，將NaF與銷(xiāo)酸鈉溶液反應(yīng) 合成冰晶石。6NaF + 4Na線+ NaA102 = Na3AlF6 +4Na2C03 + 2H20 過(guò)去自焙槽電解生產(chǎn)中多采用濕法工藝，以處理解決電解煙氣中
大量煤焦油的污染排放問(wèn)題。隨著自焙槽逐步全部改造為預(yù)焙槽，目
前幾乎全部鋁電解煙氣治理均采用了干法凈化工藝。 2.干法凈化技術(shù)
.干法凈化技術(shù)是指用某種特定的固體顆?；蚍蹱钗锪衔綒怏w 物質(zhì)所進(jìn)行的氣體凈化過(guò)程。鋁電解含氟煙氣的干法凈化就是采用電 解用氧化鋁吸附煙氣中HF氣體的凈化過(guò)程。氧化鋁可以作為吸附劑是
由于它的物理化學(xué)性質(zhì)和吸附規(guī)律決定的。冶金級(jí)氧化鋁根據(jù)焙燒狀 況的不同，有多種晶體結(jié)構(gòu)，主要有cc型、Y型及少量中間型。a型 氧化鉬活性較差，Y型及少量中間型的氧化鋁空隙率較高，比表面積 較大，化學(xué)活性高。由于氧化鋁是一種典型的兩性化合物，因此對(duì)酸 性氣體有很好的吸附性。HF的負(fù)電性很大，極性相當(dāng)強(qiáng)，很容易被 氧化鋁吸附。干法除氟的吸附反應(yīng)原理，可用如下化學(xué)反應(yīng)式來(lái)表示 吸附 3A1203 + 6HF — 3(A1203 . 2HF)
轉(zhuǎn)化 3(A1203 . 2HF) — 2A1F3+3H20 + 2A1203
總反應(yīng)式A1203 + 6HF 一 2A1F3 + 3H20
傳統(tǒng)的干法系統(tǒng)為了提高氟化物回收率，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，往往需 要加大載氟氧化鋁循環(huán)吸收量，由此造成氧化鋁破碎嚴(yán)重，影響氧化 鋁輸送與加料，并且導(dǎo)致飛揚(yáng)損失加劇。實(shí)際處理中氟化物回收率一 般在95%左右，很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求的98%;同時(shí)由于袋式除塵阻力大， 因而動(dòng)力消耗也較高。
目前國(guó)內(nèi)外預(yù)焙槽電解鋁煙氣幾乎全部采用氧化鋁吸附加袋式 除塵的干法凈化工藝。這種工藝存在運(yùn)行費(fèi)用高、不能脫除硫化物、 氧化鋁破碎嚴(yán)重等缺點(diǎn)；由于氧化鋁破碎嚴(yán)重還造成鋁氧粉超濃相輸 送時(shí)輸送速度變慢、甚至堵塞輸送溜槽，以致影響電解槽的正常加料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問(wèn)題是設(shè)計(jì)一種干濕法聯(lián)合深度治理電解鋁煙 氣的新工藝，這種工藝能大大提高電解鋁煙氣凈化率，解決S02污染 排放與氟化物回收利用的問(wèn)題，從而，減少環(huán)境污染，降低運(yùn)行成本。
本發(fā)明的工藝過(guò)程是這樣的將各電解槽排出的煙氣經(jīng)支管匯 集到煙氣總管后進(jìn)入VIR反應(yīng)器，在VIR反應(yīng)器內(nèi)與進(jìn)入的新鮮氧化 鋁粉充分接觸，利用氧化鋁吸附脫除煙氣中70%-80%的氟化氫，吸氟 后的載氟氧化鋁粉和煙氣再進(jìn)入靜電除塵器進(jìn)行氣固分離，脫出大部 分氧化鋁粉及其粉塵。靜電除塵器分離下來(lái)的載氟氧化鋁由物料提升 機(jī)送載氟氧化鋁料倉(cāng)，供電解生產(chǎn)使用；靜電除塵后的廢氣經(jīng)引風(fēng)主 管進(jìn)入濕法系統(tǒng)的吸收塔底部，在吸收塔與PH值為9-10的吸收液逆 流接觸，進(jìn)一步吸收脫除廢氣中的氧化鋁粉及其粉塵、氟化氫以及二 氧化硫，凈化后的尾氣經(jīng)煙囪排入大氣；吸收液進(jìn)入循環(huán)沉降池，沉 降分離氧化鋁粉和氟化物冰晶石；吸收液通過(guò)補(bǔ)加堿性化合物循環(huán)使 用。
吸收液為氫氧化鋁和純堿的混合液，氟化氫和二氧化硫氣體的量 為1: 1時(shí)，氫氧化鋁與純堿加入量的比例為0. 1~0. 2。
本發(fā)明的積極效果是將傳統(tǒng)干法袋式除塵改為靜電除塵，使干 法除塵的投資和整個(gè)環(huán)保系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用明顯降低；對(duì)干法凈化后的煙 氣用稀堿液進(jìn)一步吸收脫除煙氣中的氧化鋁粉及其粉塵、氟化物，達(dá) 到深度治理的目的；同時(shí)吸收脫除了煙氣中的S02,大大降低了電解 鋁煙氣污染物的排放量；通過(guò)干濕法治理技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了濕 法系統(tǒng)氟化物的直接合成冰晶石并進(jìn)行回收，解決了過(guò)去濕法凈化工 藝需要氟鹽回收裝置以及氟鹽廢液處理難的問(wèn)題。


附圖為本發(fā)明工藝的應(yīng)用流程示意屈。
具體實(shí)施例方式
附圖所示為本發(fā)明工藝技術(shù)的流程圖，來(lái)自電解槽收集的電解煙
氣進(jìn)入廢氣煙道15，接著向上通過(guò)VRI反應(yīng)器4，來(lái)自新鮮鋁氧粉倉(cāng) 1的新鮮氧化鋁粉通過(guò)提升機(jī)8提升到小粉倉(cāng)3，新鮮氧化鋁粉從小 粉倉(cāng)3流入到VRI反應(yīng)器4進(jìn)行吸附反應(yīng)；然后進(jìn)入靜電除塵器5進(jìn) 行氣固分離，分離下來(lái)的載氟氧化鋁粉到物料提升機(jī)9并提升到載氟 氧化鋁粉倉(cāng)2，從載氟氧化鋁粉倉(cāng)2即可去電解車(chē)間生產(chǎn)用；出靜電 除塵器5的尾氣通過(guò)引風(fēng)機(jī)10進(jìn)入吸收塔6的底部，在塔內(nèi)與來(lái)自 沉淀池13、水泵14的含有氫氧化鋁和純堿的吸收液逆流接觸，進(jìn)一 步吸收脫除氟化物、氧化鋁粉及其粉塵，同時(shí)脫除廢氣中的二氧化硫， 凈化氣經(jīng)煙囪7排入大氣，水溶液經(jīng)洗滌塔6底部進(jìn)入沉淀池13中， 沉淀物通過(guò)泵12進(jìn)入壓濾機(jī)11進(jìn)行壓濾，壓濾的氧化鋁粉及其粉塵 和氟化物出料千燥回用。水溶液回沉淀池13,沉淀池13的水溶液通 過(guò)補(bǔ)加氫氧化鋁和純堿循環(huán)使用。 具體工藝方法及工藝條件是
1. 各電解槽排出的有害氣體由每臺(tái)槽的煙氣支管匯集經(jīng)廢氣煙 道15進(jìn)入VIR反應(yīng)器4，在VIR反應(yīng)器4內(nèi)與進(jìn)入的新鮮氧化鋁粉充
分接觸，煙氣中的有害成份氟化氫與氧化鋁發(fā)生吸附反應(yīng)，脫除煙氣 中約70%的氟化氫。其后煙氣進(jìn)入靜電除塵器5進(jìn)行氣固分離，靜電 除塵器5分離下來(lái)的載氟氧化鋁由風(fēng)動(dòng)溜槽16、物料提升機(jī)9送入載 氟氧化鋁料倉(cāng)2,供電解生產(chǎn)使用。廢氣經(jīng)引風(fēng)主管進(jìn)入濕法系統(tǒng)進(jìn) 一步凈化。
2. 來(lái)自干法系統(tǒng)的廢氣進(jìn)入吸收塔6底部，與頂部噴淋下來(lái)的吸 收液逆流接觸，將廢氣中氟化物、硫化物以及粉塵脫除到99. 5%以上。
噴淋洗滌過(guò)程中，煙氣中的HF —部分與氫氧化鋁反應(yīng)，生成A1F3 反應(yīng)； 一部分與Na2C03反應(yīng)生成NaF, NaF進(jìn)一步與吸收液中的A1F3
反應(yīng)，生成溶解度很低的冰晶石(25。C時(shí)0. 042g/100g水、IO(TC時(shí) 0.135 g/100g水)在沉淀池13中沉淀下來(lái)，由此實(shí)現(xiàn)了冰晶石的直 接合成。
其反應(yīng)方程式為3NaF + A1F3 = Na3AlF6
正常生產(chǎn)中通過(guò)控制吸收液的PH值來(lái)維持其吸收能力， 一般控 制其PH值9 10以保證凈化效果；同時(shí)根據(jù)煙氣中氟化氫和S02含量 控制氫氧化鋁與純堿加入比例，可維持循環(huán)吸收液中 一定的氟化鈉濃 度，防止氟化鈉析出進(jìn)入氧化鋁粉沉淀物料中。當(dāng)干法凈化脫除煙氣 中約70%的氟化氫后，煙氣中氟化氫和S02的量為大約為1: 1，氫氧 化鋁與純堿加入的量的比例應(yīng)控制在0. 1 ~ 0. 2之間。
3. 進(jìn)入吸收液中的氧化鋁粉和氟化物冰晶石在沉淀池13中易于 沉淀分離，將沉淀物撈出烘干，即可直接回用。
4. 當(dāng)沉淀池13中吸收液中的硫酸鈉接近飽和時(shí)，對(duì)吸收液中的
硫酸鈉結(jié)晶回收處理，回收生產(chǎn)工業(yè)級(jí)硫酸鈉。
權(quán)利要求
1、干濕法聯(lián)合深度治理電解鋁煙氣新工藝，其特征是將各電解槽煙氣經(jīng)支管匯集到廢氣煙道(15)后，進(jìn)入VIR反應(yīng)器(4)與新鮮氧化鋁粉充分接觸，利用氧化鋁吸附脫除煙氣中70-80％的氟化氫，吸氟后的載氟氧化鋁粉和煙氣再進(jìn)入靜電除塵器(5)進(jìn)行氣固分離，脫出大部分氧化鋁粉及其粉塵；靜電除塵器(5)分離下來(lái)的載氟氧化鋁由物料提升機(jī)(9)送入載氟氧化鋁料倉(cāng)，供電解生產(chǎn)使用；靜電除塵后的廢氣經(jīng)引風(fēng)主管進(jìn)入濕法系統(tǒng)的吸收塔(6)底部，在吸收塔(6)內(nèi)與PH值為9-10的吸收液逆流接觸，進(jìn)一步吸收脫除廢氣中的氧化鋁粉、粉塵、氟化氫以及二氧化硫，凈化后的尾氣經(jīng)煙囪排入大氣；吸收液進(jìn)入沉淀池(13)，沉降分離氧化鋁粉和氟化物冰晶石；吸收液通過(guò)補(bǔ)加堿性化合物循環(huán)使用。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的干濕法聯(lián)合深度治理電解銷(xiāo)煙氣新工 藝，其特征是吸收液為加有氫氧化鋁的純堿溶液，使?jié)穹ㄏ到y(tǒng)吸收 的氟化鈉直接轉(zhuǎn)化為冰晶石回收利用；當(dāng)干法凈化后煙氣中氟化氫和 二氧化硫的量為l:l時(shí)，氫氧化鍋與純堿加入的量的比例為0. 1~0. 2。
全文摘要
一種干濕法聯(lián)合深度治理電解鋁煙氣新工藝，其特征在于將各電解槽的煙氣在VIR反應(yīng)器與新鮮氧化鋁粉充分接觸，吸氟后的氧化鋁粉和煙氣進(jìn)入靜電除塵器，脫出大部分氧化鋁粉及其粉塵，廢氣進(jìn)入濕法系統(tǒng)的吸收塔，與吸收液逆流接觸，脫除廢氣中的氧化鋁粉、粉塵、氟化氫以及二氧化硫，凈化后的尾氣排入大氣；該工藝將傳統(tǒng)干法袋式除塵改為靜電除塵，使干法除塵的投資和整個(gè)環(huán)保系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用明顯降低；再經(jīng)濕法處理，達(dá)到深度治理的目的；同時(shí)吸收脫除了煙氣中的SO₂，大大降低了電解鋁污染物的排放量；通過(guò)干濕法技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，使?jié)穹ㄏ到y(tǒng)的氟化物直接合成冰晶石并進(jìn)行回收，解決了過(guò)去濕法凈化工藝需要氟鹽回收裝置以及氟鹽廢液處理難的問(wèn)題。
文檔編號(hào)B01D53/00GK101348924SQ200810141269
公開(kāi)日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2008年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月27日
發(fā)明者張傳勇, 張孝義, 巍 李, 焦廣乾, 王科學(xué), 王首旗, 趙清宇, 郭海軍, 閆青宇 申請(qǐng)人:商丘市豐源鋁電有限責(zé)任公司