含氟煙氣的干法凈化技術(shù),已在鋁工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用,其主要優(yōu)點是流程短,設(shè)備簡單,不受氣候變化的限制,不存在廢液處理問題
含氟煙氣的干法凈化技術(shù),已在鋁工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用,其主要優(yōu)點是流程短,設(shè)備簡單,不受氣候變化的限制,不存在廢液處理問題,凈化費用較低;使用鋁電解原料氧化鋁作吸附劑,除氟效率極高,達98%以上,捕集的氟化氫、冰晶石及氧化鋁粉塵等可直接隨同氧化鋁一起返回鋁電解槽中。其主要缺點是,隨煙氣帶出的鐵、硅等氣態(tài)化合物以及呈高度分散狀態(tài)的炭等,會富集在氧化鋁中而重新返回槽內(nèi),使產(chǎn)品質(zhì)量和電流效率稍受影響。
A氧化鋁吸附氟化氫的機理
A120在低溫下對HF具有良好的吸附性能,吸附時,首先在A1203表面進行化學(xué)吸附,每個AI203分子可結(jié)合兩個HF分子。
根據(jù)質(zhì)量作用定律,當(dāng)HF濃度增高時,反應(yīng)速度急劇增大。試驗表明,吸附反應(yīng)速度很快。氧化鋁與煙氣中氟化氫接觸后,反應(yīng)幾乎在0.1s內(nèi)即可完成。研究表明,A1203比表面積越大,吸附性能越好;Al23流動性越好,吸附反應(yīng)速度越大、系統(tǒng)阻力損失越小。因此,生產(chǎn)高質(zhì)量的砂狀氧化鋁顯得十分重要。
B吸附設(shè)備和凈化流程
鋁電解煙氣干法凈化的主要設(shè)備是反應(yīng)床,按物料在床內(nèi)的狀態(tài),可分為固定床、流化床和輸送床三類。
固定床設(shè)備是一種用于煙氣和靜止?fàn)顟B(tài)固體顆粒發(fā)生吸附反應(yīng)的設(shè)備,內(nèi)部設(shè)有氣體分布板,固體顆粒靜置其上,形成一定厚度的床層,煙氣自下經(jīng)氣體分布板均勻通過床層,進行吸附反應(yīng)。由于床層固體顆?;咎幱陟o止?fàn)顟B(tài),故氣流速度較小、擴散阻力較大、強化操作受到一定限制,且需定期更換吸附劑,使吸附過程中斷,需并聯(lián)數(shù)臺固定床工作才可保證吸附過程連續(xù)進行。采用此法進行鋁廠煙氣凈化時,因煙氣量大,床面面積要相當(dāng)大才行,因此至今尚未在工業(yè)上應(yīng)用。
隨著稀相流化床凈化流程的問世,使干法凈化技術(shù)向前推進一步。
輸送床實質(zhì)上就是具有一定長度的管段,稍微改變一下尺寸的排煙管代替輸送床,管段長度根據(jù)反應(yīng)過程所需時間和煙氣流速來確定。鋁電解槽煙氣經(jīng)排煙管達到吸附反應(yīng)管道的同時,向反應(yīng)管道加氧化鋁,使氣-固接觸并進行吸附反應(yīng)。煙氣在反應(yīng)管道內(nèi)的流速是,垂直管應(yīng)不小于10m/S,水平管應(yīng)不小于13m/s,以免物料沉積。氣-固兩相接觸時間一般大于Is。從反應(yīng)管道出來的氣流經(jīng)布袋收塵器或靜電收塵器進行氣-固分離,吸氟后的A1203循環(huán)與否、循環(huán)幾次,要根據(jù)A1203的性質(zhì)和熔化程度而定。
C含氟煙氣的濕法凈化與回收
目前工業(yè)上采用的濕法凈化回收工藝有堿法和酸法兩種,堿法是以堿性溶液為化學(xué)吸收劑,酸法是以水為吸收劑。煙氣中HF是水活性很強的氣體,無論水洗或堿洗都可達到很高的凈化效果。
(1)堿法。以5%左右的稀碳酸鈉溶液(或稀氫氧化鈉溶液)洗滌吸收煙氣中氟化氫等酸性氣體所得洗液反復(fù)循環(huán),送往合成冰晶石工序。
(2)酸法(清水洗滌法)。以清水或海水洗滌吸收煙氣中的HF等酸性氣體,制得含以上的氫氟酸溶液,再送去合成冰晶石或另做它用。