一种氟化氢废气治理及资源化利用的方法及设备的制造方法

文档序号:9254744阅读:3045来源:国知局
一种氟化氢废气治理及资源化利用的方法及设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及工业生产领域,特别是涉及在工业生产中所产生的氟化氢废气的治理 及资源化利用,属于环保治理领域。
【背景技术】
[0002] 氟化氢气体是一种极强的腐蚀剂,有剧毒。它是无色的气体,在空气中,只要超 过3ppm就会产生刺激的味道。HF是具有强刺激性气味和强腐蚀性的有毒气体,它们对人 的危害要比SO 2气体大20倍左右。氟化物气体包括氟化氢(HF)、四氟化硅(SiF4)、硅氟酸 (H 2SiF6)等,是对作物毒性很强的大气污染物,其中氟化氢是排放量最大、毒性最强的氟化 物。含氟废气对人体的危害,有直接性感官刺激伤害,还有体内的积累性毒害,如侵入人体 的氟约有50%在牙齿、骨骼中沉积。高浓度含氟气体对人的呼吸道和眼睛黏膜有刺激损伤 作用,严重时可引起支气管炎、肺炎、肺水肿,发生呕吐、腹痛、腹泻等胃肠道疾患或中枢神 经系统中毒症状,甚至使人窒息死亡。生产氟及其化合物对从业者所致氟病,已列入中国 "职业病目录",属于法定的56种职业中毒疾患之一。因此,国家对职业接触氟及氟化物有 限制性规定:工作场所空气中所含HF的最高容许质量浓度为2 mg/m3 (按F计)。
[0003] 含氟废气的扩散、转移,包括夹杂在酸雨中的沉降,能形成对大气、水体、土壤的污 染,以及对建筑物、设备的腐蚀和臭氧层的破坏等,还对动植物造成危害,氟污染严重时可 致动物死亡、植物坏死。因此,工业生产所产生的含氟废气必须净化合格才能排放。
[0004] 氟化氢气体主要来自于化工、冶金、建材、热电、电解等行业,凡使用矿石中含有氟 的工厂都可排出氟化物,对含氟矿石在高温下的煅烧、熔融或化学反应过程,譬如用硫酸分 解磷矿粉会释放出HF气体,HF又与磷矿石中的二氧化硅反应释放出SiF 4气体。因此,电解 铝厂、水泥厂、火电厂、磷酸及磷肥厂等是含氟废气的主要来源。详见表1。
[0005] 表1含氟化氢废气的来源
对于氟化氢气体的处理,现有技术主要利用水吸收法、碱吸收法、吸附净化法。利用水 吸收法直接形成氢氟酸溶液,氢氟酸是一种强酸,因此对设备的腐蚀性严重。碱液吸收主要 是利用氢氧化钠、氨水等偏碱性液体对氟化氢气体进行吸收,吸收后溶液变为含氟的盐类 化合物,故对设备的腐蚀性降低了,但是吸收液成为了高盐废水,对高盐废水的处理主要采 用蒸发结晶,蒸发结晶的成本很高,企业一般无法承受。吸附净化法主要是利用活性炭、氧 化铝、硅藻土等物质进行吸附,主要利用吸附材料的比表面积进行吸附,这种技术只能处理 氟化氢浓度偏低的气体,对于高浓度的氟化氢气体将很快达到饱和而失去作用。

【发明内容】

[0006] 本
【发明内容】
针对现有氟化氢的处理技术的设备腐蚀、喷淋液二次污染、氟化氢浓 度限值等问题,公开了一种全新的氟化氢气体治理及资源化利用的方法。主要包括以下几 个步骤: (1) 利用风机将氟化氢气体进行收集集中,将风机出口接入到含有氢氧化锂吸收液的 喷淋塔,进行氟化氢废气的喷淋吸收; (2) 利用氢氧化锂吸收液将氟化氢气体充分吸收,发生的反应为:HF+LiOH - LiF + H20,监测喷淋吸收液的pH至反应完全; (3) 将反应完全的喷淋吸收液,加入氢氧化锂固体,搅拌,利用同离子效应将氟化锂析 出,固液分离,固体进行回收,液体再返回步骤(1)中循环使用。
[0007] 优选的,步骤(1)中氢氧化锂吸收液初始pH为11-14。
[0008] 优选的,步骤(2)中吸收液的pH在5-9范围即为反应完全。
[0009] 优选的,步骤(3)中,加入固体氢氧化锂的量为10-100g/L。
[0010] 本发明还涉及一种氟化氢废气治理及资源化利用的设备,包括风机、喷淋塔、集水 箱、结晶反应器和离心机,所述风机的出口与喷淋塔相连,所述喷淋塔底部连接有集水箱, 所述集水箱底部通过泵与喷淋塔顶部相连,所述泵还与结晶反应器相连,所述结晶反应器 与离心机相连,所述离心机的甩滤液与集水箱相连。
[0011] 所述喷淋塔内设有pH测定仪。
[0012] 所述收集池内设有pH测定仪。
[0013] 所述结晶反应器内设有pH测定仪。
[0014] 本发明创造性的公开了一种氟化氢气体的治理及资源化利用技术,本发明具有以 下优点: (1)氟化氢气体吸收效果显著提高。氟化氢废气是一种酸性废气,而吸收液始终保持强 碱性状态,对于氟化氢气体的吸收显著提高,大大降低了大气中氟化氢气体的含量。
[0015] (2)回收氟化锂盐。本发明中,氟化氢与氢氧化锂反应生成氟化锂,氟化锂的溶解 度很小,常温下为I. 6g/L,而氢氧化锂常温下的溶解度为126g/L,在吸收液中再补充氢氧 化锂后,根据同离子效应的原理,会析出氟化锂晶体。
[0016] (3)获得巨大的经济效益。氟化氢气体处理时加强环境保护的一项必须实施的工 程,需要投入大量财力。但是,本发明技术不仅可以经环保成本降低为零,还可以获得巨大 的经济效益。氢氧化锂的成本为45000元/吨,而氟化锂的售价为100000-120000元/吨, 投入氢氧化锂回收氟化锂可以获取每吨60000元的差价。本发明创造性将环保投入转变为 了盈利项目,意义重大。
【附图说明】
[0017] 图1为本发明所述的方法的中试试验流程图; 图2为氟化氢废气治理及资源化利用的设备的示意图; 其中风机、2喷淋塔、3集水箱、4结晶反应器、5离心机,6泵。
【具体实施方式】
[0018] 实施例1氟化锂析出小试实验 I. 1材料与方法 1. 1. 1实验设计 实验在南京格洛特环境工程股份有限公司的实验室内进行。在实验室中因为无法有氟 化氢废气的产生,因此我们根据氟化锂的溶解度配制了不同浓度的氟化锂母液,再加入氢 氧化锂固体时,观察晶体析出状态和晶体析出质量。氢氧化锂和氟化锂的溶解度如表2所 示,实验方案如表3所示。
[0019] 表2 LiOH和LiF的溶解度表(单位:g/100ml)_
I. 1. 2测定与分析 实验器材:pH测定仪、电子天平、磁力搅拌器、烧杯、滤纸 测定指标:PH,采用pH测定仪测定;氟化锂的量:天子天平称量;氢氧化锂加入量:电 子天平称量;晶体析出质量:电子天平称量; I. 1. 3数据分析 采用Word Office 2003软件和Excel软件对实验数据进行分析统计。
[0020] 1. 2结果与分析 在实验过程中,记录了每次加入氢氧化锂之后的晶体析出状态以及析出晶体的质量, 实验数据如表4所示。
[0021] 表4实验结果数据
由表3数据可以看出,当氟化锂的浓度越高时,在加入氢氧化锂时越容易析出氟化锂 晶体,当氟化锂浓度一定时,加入的氢氧化锂的量增加,其析出的浸提质量也越
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