专利名称：干湿法联合深度治理电解铝烟气新工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及电解铝生产中电解铝烟气治理使用的一种新工艺方法。
背景技术：
电解铝生产过程中，根据工艺要求在电解槽中加入氟化铝和冰晶
石(Na3AlF6)，因此，铝电解生产排放的废气中，除产生二氧化硫、 粉尘等污染物外，还会产生氟化物。依据回收工艺和所用设备来划分, 传统的电解铝烟气净化回收可分为干、湿两种方法。 1.湿法净化技术
湿法净化回收有多种方法，如用清水洗涤、碱水洗涤、海水洗涤 等。洗液再通过碱法、氨法和酸法流程加以回收。虽然电解钥烟气净 化最简单经济的方法是用水洗涤，但由于水溶解氟化氢后变为氢氟 酸，很容易腐蚀设备、且不易处理回收，所以多采用碱法净化回收。 通常用5%的纯碱溶液去洗涤烟气，溶液中的Na2C03与电解烟气中的HF、 S02反应，达到既回收HF又回收S02同时洗涤脱除粉尘的目的。其主要 反应式如下
HF + Na2C03 = NaF + NaHC03 HF + Na线=NaF + C02 + H20 S02 + Na2C03 = Na2S03 + C02 2Na2S03 + 02 = 2Na2S04 湿法吸收过程中，氟化氢与碳酸钠反应生成氟化钠。传统的湿法 系统，还需要另建一条冰晶石合成生产线，将NaF与销酸钠溶液反应 合成冰晶石。6NaF + 4Na线+ NaA102 = Na3AlF6 +4Na2C03 + 2H20 过去自焙槽电解生产中多采用湿法工艺，以处理解决电解烟气中
大量煤焦油的污染排放问题。随着自焙槽逐步全部改造为预焙槽，目
前几乎全部铝电解烟气治理均采用了干法净化工艺。 2.干法净化技术
.干法净化技术是指用某种特定的固体颗粒或粉状物料吸附气体 物质所进行的气体净化过程。铝电解含氟烟气的干法净化就是采用电 解用氧化铝吸附烟气中HF气体的净化过程。氧化铝可以作为吸附剂是
由于它的物理化学性质和吸附规律决定的。冶金级氧化铝根据焙烧状 况的不同，有多种晶体结构，主要有cc型、Y型及少量中间型。a型 氧化钼活性较差，Y型及少量中间型的氧化铝空隙率较高，比表面积 较大，化学活性高。由于氧化铝是一种典型的两性化合物，因此对酸 性气体有很好的吸附性。HF的负电性很大，极性相当强，很容易被 氧化铝吸附。干法除氟的吸附反应原理，可用如下化学反应式来表示 吸附 3A1203 + 6HF — 3(A1203 . 2HF)
转化 3(A1203 . 2HF) — 2A1F3+3H20 + 2A1203
总反应式A1203 + 6HF 一 2A1F3 + 3H20
传统的干法系统为了提高氟化物回收率，实现达标排放，往往需 要加大载氟氧化铝循环吸收量，由此造成氧化铝破碎严重，影响氧化 铝输送与加料，并且导致飞扬损失加剧。实际处理中氟化物回收率一 般在95%左右，很难达到设计要求的98%;同时由于袋式除尘阻力大， 因而动力消耗也较高。
目前国内外预焙槽电解铝烟气几乎全部采用氧化铝吸附加袋式 除尘的干法净化工艺。这种工艺存在运行费用高、不能脱除硫化物、 氧化铝破碎严重等缺点；由于氧化铝破碎严重还造成铝氧粉超浓相输 送时输送速度变慢、甚至堵塞输送溜槽，以致影响电解槽的正常加料。
发明内容
本发明要解决的问题是设计一种干湿法联合深度治理电解铝烟 气的新工艺，这种工艺能大大提高电解铝烟气净化率，解决S02污染 排放与氟化物回收利用的问题，从而，减少环境污染，降低运行成本。
本发明的工艺过程是这样的将各电解槽排出的烟气经支管汇 集到烟气总管后进入VIR反应器，在VIR反应器内与进入的新鲜氧化 铝粉充分接触，利用氧化铝吸附脱除烟气中70%-80%的氟化氢，吸氟 后的载氟氧化铝粉和烟气再进入静电除尘器进行气固分离，脱出大部 分氧化铝粉及其粉尘。静电除尘器分离下来的载氟氧化铝由物料提升 机送载氟氧化铝料仓，供电解生产使用；静电除尘后的废气经引风主 管进入湿法系统的吸收塔底部，在吸收塔与PH值为9-10的吸收液逆 流接触，进一步吸收脱除废气中的氧化铝粉及其粉尘、氟化氢以及二 氧化硫，净化后的尾气经烟囱排入大气；吸收液进入循环沉降池，沉 降分离氧化铝粉和氟化物冰晶石；吸收液通过补加碱性化合物循环使 用。
吸收液为氢氧化铝和纯碱的混合液，氟化氢和二氧化硫气体的量 为1: 1时，氢氧化铝与纯碱加入量的比例为0. 1~0. 2。
本发明的积极效果是将传统干法袋式除尘改为静电除尘，使干 法除尘的投资和整个环保系统运行费用明显降低；对干法净化后的烟 气用稀碱液进一步吸收脱除烟气中的氧化铝粉及其粉尘、氟化物，达 到深度治理的目的；同时吸收脱除了烟气中的S02,大大降低了电解 铝烟气污染物的排放量；通过干湿法治理技术的有机结合，实现了湿 法系统氟化物的直接合成冰晶石并进行回收，解决了过去湿法净化工 艺需要氟盐回收装置以及氟盐废液处理难的问题。
附图为本发明工艺的应用流程示意屈。
具体实施例方式
附图所示为本发明工艺技术的流程图，来自电解槽收集的电解烟
气进入废气烟道15，接着向上通过VRI反应器4，来自新鲜铝氧粉仓 1的新鲜氧化铝粉通过提升机8提升到小粉仓3，新鲜氧化铝粉从小 粉仓3流入到VRI反应器4进行吸附反应；然后进入静电除尘器5进 行气固分离，分离下来的载氟氧化铝粉到物料提升机9并提升到载氟 氧化铝粉仓2，从载氟氧化铝粉仓2即可去电解车间生产用；出静电 除尘器5的尾气通过引风机10进入吸收塔6的底部，在塔内与来自 沉淀池13、水泵14的含有氢氧化铝和纯碱的吸收液逆流接触，进一 步吸收脱除氟化物、氧化铝粉及其粉尘，同时脱除废气中的二氧化硫， 净化气经烟囱7排入大气，水溶液经洗涤塔6底部进入沉淀池13中， 沉淀物通过泵12进入压滤机11进行压滤，压滤的氧化铝粉及其粉尘 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 过补加氢氧化铝和纯碱循环使用。 具体工艺方法及工艺条件是
1. 各电解槽排出的有害气体由每台槽的烟气支管汇集经废气烟 道15进入VIR反应器4，在VIR反应器4内与进入的新鲜氧化铝粉充
分接触，烟气中的有害成份氟化氢与氧化铝发生吸附反应，脱除烟气 中约70%的氟化氢。其后烟气进入静电除尘器5进行气固分离，静电 除尘器5分离下来的载氟氧化铝由风动溜槽16、物料提升机9送入载 氟氧化铝料仓2,供电解生产使用。废气经引风主管进入湿法系统进 一步净化。
2. 来自干法系统的废气进入吸收塔6底部，与顶部喷淋下来的吸 收液逆流接触，将废气中氟化物、硫化物以及粉尘脱除到99. 5%以上。
喷淋洗涤过程中，烟气中的HF —部分与氢氧化铝反应，生成A1F3 反应； 一部分与Na2C03反应生成NaF, NaF进一步与吸收液中的A1F3
反应，生成溶解度很低的冰晶石(25。C时0. 042g/100g水、IO(TC时 0.135 g/100g水)在沉淀池13中沉淀下来，由此实现了冰晶石的直 接合成。
其反应方程式为3NaF + A1F3 = Na3AlF6
正常生产中通过控制吸收液的PH值来维持其吸收能力， 一般控 制其PH值9 10以保证净化效果；同时根据烟气中氟化氢和S02含量 控制氢氧化铝与纯碱加入比例，可维持循环吸收液中 一定的氟化钠浓 度，防止氟化钠析出进入氧化铝粉沉淀物料中。当干法净化脱除烟气 中约70%的氟化氢后，烟气中氟化氢和S02的量为大约为1: 1，氢氧 化铝与纯碱加入的量的比例应控制在0. 1 ~ 0. 2之间。
3. 进入吸收液中的氧化铝粉和氟化物冰晶石在沉淀池13中易于 沉淀分离，将沉淀物捞出烘干，即可直接回用。
4. 当沉淀池13中吸收液中的硫酸钠接近饱和时，对吸收液中的
硫酸钠结晶回收处理，回收生产工业级硫酸钠。
权利要求
1、干湿法联合深度治理电解铝烟气新工艺，其特征是将各电解槽烟气经支管汇集到废气烟道(15)后，进入VIR反应器(4)与新鲜氧化铝粉充分接触，利用氧化铝吸附脱除烟气中70-80％的氟化氢，吸氟后的载氟氧化铝粉和烟气再进入静电除尘器(5)进行气固分离，脱出大部分氧化铝粉及其粉尘；静电除尘器(5)分离下来的载氟氧化铝由物料提升机(9)送入载氟氧化铝料仓，供电解生产使用；静电除尘后的废气经引风主管进入湿法系统的吸收塔(6)底部，在吸收塔(6)内与PH值为9-10的吸收液逆流接触，进一步吸收脱除废气中的氧化铝粉、粉尘、氟化氢以及二氧化硫，净化后的尾气经烟囱排入大气；吸收液进入沉淀池(13)，沉降分离氧化铝粉和氟化物冰晶石；吸收液通过补加碱性化合物循环使用。
2、 根据权利要求1所述的干湿法联合深度治理电解销烟气新工 艺，其特征是吸收液为加有氢氧化铝的纯碱溶液，使湿法系统吸收 的氟化钠直接转化为冰晶石回收利用；当干法净化后烟气中氟化氢和 二氧化硫的量为l:l时，氢氧化锅与纯碱加入的量的比例为0. 1~0. 2。
全文摘要
一种干湿法联合深度治理电解铝烟气新工艺，其特征在于将各电解槽的烟气在VIR反应器与新鲜氧化铝粉充分接触，吸氟后的氧化铝粉和烟气进入静电除尘器，脱出大部分氧化铝粉及其粉尘，废气进入湿法系统的吸收塔，与吸收液逆流接触，脱除废气中的氧化铝粉、粉尘、氟化氢以及二氧化硫，净化后的尾气排入大气；该工艺将传统干法袋式除尘改为静电除尘，使干法除尘的投资和整个环保系统运行费用明显降低；再经湿法处理，达到深度治理的目的；同时吸收脱除了烟气中的SO<sub>2</sub>，大大降低了电解铝污染物的排放量；通过干湿法技术的有机结合，使湿法系统的氟化物直接合成冰晶石并进行回收，解决了过去湿法净化工艺需要氟盐回收装置以及氟盐废液处理难的问题。
文档编号B01D53/00GK101348924SQ200810141269
公开日2009年1月21日 申请日期2008年8月27日 优先权日2008年8月27日
发明者张传勇, 张孝义, 巍 李, 焦广乾, 王科学, 王首旗, 赵清宇, 郭海军, 闫青宇 申请人:商丘市丰源铝电有限责任公司