电解铝SO₂、CO₂及含氟烟气循环利用生产冰晶石的方法

专利名称：电解铝SO₂、CO₂及含氟烟气循环利用生产冰晶石的方法
技术领域：
本发明涉及冶金废气处理的方法，特别是电解铝行业S02、CO2及含氟烟气处理方 法，属于节能减排与环境保护领域。
背景技术：
在电解铝生产过程中，由于碳素阳极与氧化铝在冰晶石熔体中发生电化学反应， 会产生一定数量的S02、C02及含氟、含Al2O3粉尘的烟气，这些含氟的有毒有害烟气会对人体 健康造成危害、对环境造成污染。随着国家电解铝行业环保标准的进一步提高，电解铝so2、 CO2及含氟烟气治理变得日益迫切，而目前已有技术不能对含S02、0)2及含氟、含Al2O3粉尘 的烟气进行高效治理，使得电解铝行业难以更健康而可持续地发展。

发明内容
本发明提供一种电解铝S02、CO2及含氟烟气循环利用生产冰晶石的方法，有效解 决电解铝厂含S02、0)2以及含氟及Al2O3粉尘烟气高标准排放问题，使工业废气中的有害成 分得到有效利用，实现资源及环境的可持续发展。本发明通过如下技术方案实现一种电解铝S02、CO2及含氟烟气循环利用生产冰 晶石的方法，其特征在于利用含Na0H5-60%的水溶液密闭循环吸收电解铝生产过程中产 生的含S02、C02、HF及Al2O3粉尘的烟气，吸收至溶液pH值达到7-12后排出，吸收后液中的 NaF与々1(0!1)3在20-901反应1_8小时，然后经常规方式冷却结晶、沉降、过滤、干燥后得 到电解铝生产用冰晶石，滤液经1-3倍Na离子量的石灰乳置换过滤，置换过滤后的石膏渣 外销，滤液中的NaOH再生循环回用。所述密闭循环吸收采用逆流吸收方式，分二段进行，第一段吸收液采用第二段循 环吸收至PH值达到7-12接近饱和的循环吸收液，用内循环式吸收设备实现对烟气中热能 和颗粒状氧化铝的回收利用，以及饱和吸收液的闪蒸快速过饱和结晶，吸收后液中氟化钠 与氢氧化铝在10-90°C反应1-6小时合成冰晶石结晶液排出，经冷却结晶、沉降、过滤、干燥 后得到电解铝生产用冰晶石；滤液经石灰乳置换再生为NaOH溶液循环回用，置换过滤后的 石膏渣作为副产品外销；第二段采用外循环式吸收设备实现对电解铝行业低浓度S02、CO2 及含氟烟气循环吸收，使烟气治理达标后外排，满足电解铝行业新的环保标准及更高环保 要求；溶液循环吸收至PH值达到7-12后返回第一段作为吸收液使用。本发明所述方法适宜对电解铝生产过程中产生的含S02100-600mg/Nm3、含 C0280 00-150 00mg/Nm3、含 HF 2-200mg/Nm3 和含 Al20320_200mg/Nm3 的烟气进行碱液高效吸 收治理。所述冰晶石是指电解铝生产过程中所使用的电解质主要成分六氟铝酸钠Na3AlF6 或氟铝酸钠AlF3 · NaF。所述石灰乳是指含Ca (OH) 2的矿物质乳液。所述石膏渣为含有CaS03、CaSO4和CaCO3的沉淀滤渣。
本发明利用含NaOH碱溶液循环吸收S02、CO2, HF、Al2O3烟气，吸收容量大，使烟气 达标外排；利用烟气余热进行反应合成及闪蒸快速过饱和结晶，设备不易结垢。循环吸收、 沉淀结晶后的滤液经石灰乳置换，可使Na离子再生回用，运行费用低，实现对电解铝行业 低浓度S02、CO2及含氟烟气进行高效治理、吸收后液中氟化钠及氢氧化铝的有效利用，使氟 化物、氧化铝成为冰晶石回收利用的目的。
具体实施例方式实施例1取含NaOH 30%的水溶液IOm3吸收电解铝生产过程中产生的含SA250mg/Nm3、含 C0280 00mg/Nm3、含HF 5mg/Nm3、含Al20350mg/Nm3的烟气，密闭循环吸收至溶液达到pH7后排 出，吸收后液中氟化钠与氢氧化铝在60°C反应2小时，此时的饱和溶液经常规方式冷却结 晶、沉降、过滤、干燥后得到电解铝生产用冰晶石回收利用，滤液中加入2倍Na离子量的石 灰乳使Na离子置换再生为NaOH溶液回用，置换过滤后的石膏作为副产品渣外销。实施例2取含NaOH 40%的碱水溶液IOOm3吸收电解铝生产过程中产生的含SA300mg/Nm3、 含C0210000mg/Nm3、含HF25mg/Nm3、含Al20380mg/Nm3的烟气，密闭循环吸收至溶液pH8后排 出，吸收后液中氟化钠与氢氧化铝在30°C反应4小时，此时的饱和溶液经常规方式冷却结 晶、沉降、过滤、干燥后得到电解铝生产用冰晶石回收利用，滤液加入3倍Na离子量的石灰 乳使Na离子置换再生为NaOH溶液回用，置换过滤后的石膏渣作为副产品外销。实施例3取含NaOH 50 %的水溶液500m3吸收电解铝生产过程中产生的含S02450mg/Nm3、 含C0212000mg/Nm3、含HF 50mg/Nm3、含Al203150mg/Nm3的烟气，密闭循环吸收至溶液pH9后 排出，吸收后液中氟化钠与氢氧化铝在80°C反应6小时，饱和溶液经常规方式冷却结晶、沉 降、过滤、干燥后得到电解铝生产用冰晶石回收利用，滤液加入2. 5倍Na离子量的石灰乳使 Na离子置换再生为NaOH溶液回用，置换过滤后的石膏渣作为副产品外销。
权利要求
1.电解铝so2、CO2及含氟烟气循环利用生产冰晶石的方法，其特征在于利用含 Na0H5-60%的碱水溶液密闭循环吸收电解铝生产过程中产生的含S02、C02、HF及Al2O3粉尘 的烟气，吸收至溶液PH值达到7-12后排出，吸收后液中的氟化钠NaF与氢氧化铝Al (OH)3 在20-90°C反应1-8小时，然后经常规方式冷却结晶、沉降、过滤、干燥后得到电解铝生产用 冰晶石，滤液经1-3倍Na离子量的石灰乳置换过滤，置换过滤后的石膏渣外销，滤液中的 NaOH再生循环回用。
2.如权利要求1所述的循环利用生产冰晶石的方法，其特征在于所述碱水溶液密闭 循环吸收分二段进行，第一段吸收液采用第二段循环吸收至PH值达到7-12接近饱和的 循环吸收液，用内循环式吸收设备实现对烟气中热能和颗粒状氧化铝的回收利用，以及饱 和吸收液的闪蒸快速过饱和结晶，第二段采用外循环式吸收设备实现对电解铝行业低浓度 SO2, CO2及含氟烟气循环吸收，使烟气治理达标后外排，溶液循环吸收至PH值达到7-12后 返回第一段作为吸收液使用。
3.如权利要求1所述的循环利用生产冰晶石的方法，其特征在于所述电解铝生 产过程中产生的含S02、C02、HF及Al2O3粉尘的烟气，是指电解铝生产过程中产生的含 S02100-600mg/Nm3、含 C0280 00_15000mg/Nm3、含 HF 2_200mg/Nm3 和含 Al20320_200mg/Nm3 的 烟气。
4.如权利要求1所述的循环利用生产冰晶石的方法，其特征在于所述冰晶石是指电 解铝生产过程中所使用的电解质主要成分六氟铝酸钠Na3AlF6或氟铝酸钠AlF3 · NaF。
5.如权利要求1所述的循环利用生产冰晶石的方法，其特征在于所述石灰乳是指含 Ca(OH)2的乳液。
6.如权利要求1所述的循环利用生产冰晶石的方法，其特征在于所述石膏渣为含有 CaS03、CaSO4 和 CaCO3 的沉淀滤S。
全文摘要
一种电解铝SO2、CO2及含氟烟气循环利用生产冰晶石的方法，利用含NaOH5-60％的水溶液密闭循环吸收电解铝生产过程中产生的含SO2、CO2、HF及Al2O3粉尘的烟气；利用内循环式吸收设备实现对烟气中热能和颗粒状氧化铝的回收利用，以及饱和吸收液的闪蒸快速过饱和结晶；吸收至溶液pH值达到7-12后排出，吸收后液中的NaF与Al(OH)3在20-90℃反应1-8小时，然后经常规方式冷却结晶、沉降、过滤、干燥后得到电解铝生产用冰晶石，滤液经1-3倍Na离子量的石灰乳置换过滤，置换过滤后的石膏渣外销，滤液中的NaOH再生循环回用。
文档编号B01D53/68GK102080235SQ20101056047
公开日2011年6月1日 申请日期2010年11月26日 优先权日2010年11月26日
发明者何艳明, 刘维维, 张春万, 李晓阳, 杨万章, 杨钢, 栾景丽, 欧根能, 苏其军, 谢刚, 陶辉旺 申请人:昆明冶金研究院