[發明專利]一種鋁電解生產過程中無組織排放含氟氣體的治理方法

有效

• 申請號: 201711202781.2
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN107983128B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 張廷安;劉燕;張偉光;曹雪嬌;豆志河;呂國志
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B01D53/78
• 分類號: B01D53/78;B01D53/68;C01F7/54
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

一種鋁電解生產過程中無組織排放含氟氣體的治理方法，按以下步驟進行：(1)在鋁電解廠排放天窗處設置多層交錯排列的噴頭，通過噴頭噴淋堿性偏鋁酸鈉溶液，堿性偏鋁酸鈉溶液吸收無組織排放含氟氣體后形成含冰晶石的吸收液，氣態氟化氫與堿性偏鋁酸鈉生成冰晶石；(2)含冰晶石的吸收液經過收集后過濾，固相為冰晶石；濾液加入偏鋁酸鈉循環使用；(3)洗滌氣體經除霧后排入大氣。本發明的方法具有過程簡單、操作方便、能耗小、污染物脫除效果好等優點。

技術領域

本發明屬于工業廢氣治理技術領域，特別涉及一種鋁電解生產過程中無組織排放含氟氣體的治理方法。

背景技術

鋁電解過程中，釋放的大氣污染物主要包括氟化物(HF、CF₄、C₂F₆等)，SO₂及氣體顆粒等，其中危害最大的是氟化物。根據目前電解工藝特點，任何一種電解槽的密閉罩都不能做到完全封閉，在陽極更換和出鋁過程中總會有一部分氣體散發于車間，經廠房天窗無組織排入大氣，稱為無組織排放含氟氣體，就排煙中氟化物的數量而言，天窗無組織的排放量比有組織干法凈化后從煙囪排放的量還大，是造成周邊環境質量超標的主要原因。

鋁電解車間天窗排出的無組織煙氣，由于煙氣量大，其污染治理受到諸多因素的限制。目前對于鋁電解無組織排放煙氣主要采用濕法凈化脫除工藝。濕法工藝主要利用氣態氟化氫具有極易被水或堿溶液吸收的特點，對煙氣進行噴淋洗滌。洗滌劑可以是清水、石灰乳、氨水、碳酸氫鈉以及堿溶液等。清水洗滌由于所得產物氫氟酸腐蝕性較強，對設備造成腐蝕性較大。石灰乳洗滌雖然最經濟，但得到的產品為氟化鈣渣，實際上不能有效回收氟化鹽。因此，目前對于鋁電解無組織天窗排放氣體的凈化處理主要采用堿法洗滌工藝。堿法采用氫氧化鈉或碳酸氫鈉溶液吸收后，HF轉化為NaF，而SO₂轉化為Na₂SO₃，pH值控制在6.0～7.0之間，可減輕對設備的腐蝕作用，但吸收液NaF濃度較低，后續回收過程復雜。

發明內容

針對鋁電解無組織排放含氟氣體凈化治理過程中存在的上述問題，本發明提供一種鋁電解生產過程中無組織排放含氟氣體的治理方法，通過將稀的堿性偏鋁酸鈉溶液以噴霧方式淋洗氣體，淋洗后氣體中的氟化氫與偏鋁酸鈉發生反應直接生成冰晶石，在降低污染的同時，使氟得到回收利用。

本發明的方法按以下步驟進行：

(1)在鋁電解廠排放天窗處設置多層交錯排列的噴頭，通過噴頭噴淋堿性偏鋁酸鈉溶液，堿性偏鋁酸鈉溶液吸收無組織排放含氟氣體后形成含冰晶石的吸收液，無組織排放含氟氣體中的氣態氟化氫與堿性偏鋁酸鈉反應生成冰晶石；所述的堿性偏鋁酸鈉溶液中Na₂O濃度為15.8～35.8g/L，Al₂O₃濃度為10.5～30.5g/L；堿性偏鋁酸鈉溶液的噴淋量的依據為：控制所吸收液中冰晶石占吸收液總重量的1～3％；

(2)在鋁電解廠排放天窗周邊的廠房房頂斜坡上設置管道，含冰晶石的吸收液沿廠房房頂斜坡管道匯流，經過收集后的吸收液過濾，過濾獲得的固相的主要成分為冰晶石；將過濾后獲得的濾液加入偏鋁酸鈉調整至Na₂O濃度為15.8～35.8g/L，Al₂O₃濃度為10.5～30.5g/L，作為堿性偏鋁酸鈉溶液，再通過噴頭噴淋，循環使用；

(3)無組織排放含氟氣體經過噴淋后形成洗滌氣體，經除霧裝置除霧后排入大氣。

上述方法中，步驟(1)中發生的反應的反應式為：

Al₂O₃·nNa₂O+(2n+6)HF→2(AlF₃·nNaF)↓+(n+3)H₂O。