铝电解烟气净化

80％。须二次净化(天窗与地面)旁插自焙槽采用全密闭的罩子，集气系
统可收集80～90％的污染物，氟的收集效率为86％。须二次净化(天窗 与地面)。 中间下料预焙槽，打壳下料不打开罩子集气效率为98％氟的捕集效率98 ％，因此可采用一次集气地面系统净化即可在标排放。
四、烟气净化方法

铝电解烟气净化工艺主要有湿法净化和干法净化回收两种。 (1)干法。用氧化铝作吸附剂，使之产生含氟氧化铝，直接返 回电解槽使用。此法多用于预焙槽和上插自焙槽，是一种较 新的方法。我国于1977年4月开始试验这一技术，现在已掌 握了工艺流程和技术条件控制等问题。 (2)湿法。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，制取冰晶石、氟化钠、氟化铝等。一般多用于制造冰 晶石。虽然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，最容易腐蚀设备，所以目前各 国多采用碱法净化回收。
2Na3AlF6+3H2O=2Al2O3+6NaF+6HF ↑
2AlF3+3H2O=Al2O3+6HF ↑ 2NaF+H2O=Na2O+2HF↑

1.2在发生阳极效应时，在高电压作用下析出的初 生态氟原子与阳极作用生成CF4： C+4〔F〕＝ CF4/C2F6。这二种产物排放量取决于阳极效应的频 率，阳极效应延续时间。
电解铝行业方面，严禁落后的自焙槽项目死灰复燃，报请核准的 电解铝淘汰落后生产能力置换项目及环保改造项目，必须采用 200KA及以上大型预焙槽工艺，并且力争在“十一五”末期电解 铝行业全部采用160KA以上大型预焙槽冶炼工艺。公告还禁止建 设10万吨/年以下的独立铝用碳素项目，对于没有自己碳素项目的 电解铝企业也将因为辅料短缺而陷入困境。在能源消耗方面，公 告规定新改造的电解铝生产能力综合交流电耗必须低于14300千瓦 时/吨铝，电流效率必须高于94%，并且要求阳极效应系数要小于 0.08个/槽日；现有的电解铝企业综合交流电耗应低于14450千瓦 时/吨铝，电流效率必须高于93%，并且要求十一五末现有电解铝 综合交流电耗达到新改造项目水平，这对电解铝企业的工艺水平 提出了更高的要求。
二、烟气净化产生的背景

1、电解铝生产中产生的有害气体成分 1.1 工业铝电解槽的冰晶石—氧化铝熔体为电解质，以碳 素材料为电极进行电解，在阴极上析出液态的金属铝，在 阳极上产生大量的CO2与CO气体，另外在阳极气体中还含 有氟化物：电解质蒸发，阳极气体带走氟化物固体颗粒， 由于氧化铝含水0.2%-0.5%，原料中的水分及大气水蒸气， 对固态氟化盐在高位（400-600度）条件下反应，生成HF 气体：

3、对废气治理的必要性
按照国家环保标准GB1297—1996《大气污染物综合排放 标准》的要求，必须对电解烟气加以治理，进行达标排放。
国家提高对电解铝行业准入的门槛，如：产能消耗（电
能）厂址外部环境、技术指标等进行限制。
强制对治理效果进行监测，定期复检、在线监测、环保
局设置终端监测等。
三、烟气收集系统

2)二次集气系统 由于一次集气系统的密闭程度不能达到100％，再加上还有大量的热从 电解槽散发出来，所以电解厂房内部必须有良好的通风，让外部的新鲜 空气通过墙壁上的百叶窗进入电解厂房，流经电解槽的操作地带，然后 上升至天窗。
边部加工预焙槽在阳极侧部和端部打壳和加料，槽上虽然有密闭罩，由
于打开罩子的次数多，故控制系统仅能收集80～90％的污染物。 上插自焙槽的裙式集气罩，可收集50～85％的污染物，氟的收集效率为
五、电解烟气干法净化工艺
1、干法净化原理： 干法净化就是以某种固体物质吸附另一种气体物质所完成的 净化过程。具有吸附作用的物质称吸附剂，被吸附的物质叫 吸附质。铝电解含氟烟气的干法净化是使用电解铝生产用的 Al2O3，做为吸附剂吸附烟气中的HF等大气污染物来完成对 烟气的净化。
Al2O3吸附HF是由它们的性质和吸附规律决定的。

1、集气系统 铝电解槽散发出来的烟气，由槽上集气罩收集下来的， 称为一次烟气；未经集气罩收集而直接进入电解厂房空气中 的烟气，称为二次烟气。一次烟气的体积较小，其中氟化物 浓渡较大；二次烟气的体积较大，其中氟化物浓渡较小。收 集一次烟气的设备系统，称为一次集气系统；收集二次烟气 的设备系统，称为二次集气系统。

湿法净化பைடு நூலகம்理及参数控制
湿法净化工艺的原理是用Na2CO3，NaOH的溶液与电解烟气中的HF反 应，最终生成冰晶石，然后返回到电解生产使用。其主要反应式如下： HF+Na2CO3=NaF+NaHCO3
HF+NaHCO3=NaF+CO2+H2O CO2+Na2CO3+H2O=2NaHCO3 SO2+Na2CO3=Na2SO3+CO2 NaOH+Al(OH)3=NaAlO2+2H2O 6NaF+NaAlO2+2CO2=Na2AlF6+2Na2CO3 洗涤液的pH值控制在8．5-10．5。 洗涤液吸收反应后的NaF浓度最终控制在20-25g／l。 NaOH的浓度在35％-45％范围内，过量值为1．2-1．3。
2、吸附规律
吸附为表面作用，吸附剂的比表面积越大其吸附能力 越强。吸附剂的比表面积的大小取决吸附剂的孔隙率的 大小及其颗粒的粗细。吸附质的沸点越高越易被吸附， 相反则难于被吸附。 HF的吸附一般分为物理吸附和化学吸附。产生物理吸 附的作用力为范德华力，产生化学吸附的作用力为化学 键力。物理吸附可以向化学吸附转化。

铝工业中氟化物对人体影响可分为两部分：对工人影响， 以及对居住在铝厂周围人群的危害。老式自焙槽铝厂的操 作工人在车间空气中氟化物浓度超过3mgF／m3空气时， 并未出现损坏性的变化，但有25％工人经X光检查发现他 们骨骼异常。

众所周知CO2被称为温室气体。而CF4／C2F6全氟乙烷使全 球变暖趋势分别是CO2的6500～9200倍，因此在电解铝 生产中应尽量减少阳极效应次数，法国彼施涅公司， 300kA预焙槽，基本达到无效应操作。
名称
固态氟 化物 8-11
HF 7-12
CF4 C2F6
CO2
CO 280330
SO2 7.9-15
数量
Kg/T-AL
0.1-0.2 9001000
电解槽烟气的粉尘和沥青挥发物含量（Kg/T-AL）
60 50 40 30 20 10 0 侧插槽 上插槽 预焙槽 沥青挥发物 粉尘


2、电解烟气的危害
弥漫在电解车间电解烟气，恶化劳动生产条件，严重影响 生产工人的身体健康，电解烟气不净化处理扩散到大气中， 对生态有一定的危害。 环保要求日益严格，世界各国都颁发了铝厂氟化物排放量 的法规。牧草和干草中含有过量氟化物对生畜有危害，特 别是那些工作和居住在排放源周围的人们，铝厂的污染是 一个严重的问题。多数氟化物毒性是由氟化物离子，而不 是由分子中所含其它元素来决定的，氟化钠比冰晶石和氟 化铝这些低水溶性物质毒性更大些。因某些情形下吸入的 含氟化物的粉尘已被证明跟吸入的相同浓度氟化氢气体在 生理上同样起作用。


氟化物离子是一种普通的细胞毒素。所以人体中所有的细 胞和器官系统都会受到影响。当氟化物进入人的肌体内时， 大部分氟化物便被胃肠道吸收，进入血液中。沉积于骨骼 的磷灰石无机物中。氟化物离子对钙和磷有很强的亲和力 是其沉积骨骼、牙齿、指甲和头发的硬组织中的原因。人 体中99％以上氟化物滞留在骨骼中。
项成本可以占到总成本的40%，因此改进电解槽设备降低
能耗，减少生产成本是企业间竞争的重点。电解铝生产中 会产生氟化物污染，随着国家对环境保护的重视，对电解 铝企业废物排放的指标也将越来越严格。
由于我国铝矿资源稀缺，目前自给率仅在40%左右，
而中国作为全球制造业中心，对于铝金属的需求在长期 来看还将保持高速增长，因此对于铝矿的控制也将是电 解铝企业竞争的重点。除了争夺国内的铝矿资源外，还 将积极的利用国外优质铝土矿资源。

氧化铝分粉状氧化铝和砂状氧化铝。 特性见下表：
真比重 比表面 g/cm3 积m3/g 安息角 （度） 38 0-20um 粒度 20-60um 大于 60um

粉状 氧化 铝 砂状 氧化 铝
3.88
20-35
3.59
90
35
18.1%
41.8%
40.1%

氧化铝的比表面积的大小，不仅影响氧化铝的熔解性能，而 且也影响对HF的吸附效率。氧化铝是一种多孔结构的物质， 具有很大的内表面积，这给吸附物和吸附剂之间提供了接触 机会。所以氧化铝的比表面积越大，接收吸附物的能力就越 大，吸附量也随比表面积的增加而增加。从上表中可以看出 砂状氧化铝的比表面积比粉状氧化铝的比表面积大的多，所 以砂状氧化铝是理想的吸附剂。国内几个氧化铝厂生产的氧 化铝都基本接近砂状氧化铝，所以都可以做为较好的吸附剂 使用。向铝电解烟气中投入的氧化铝数量称为气固比，在预 焙槽烟气净化回收系统中的气固比为35～55g／m3，在自焙 槽烟气净化回收系统中的气固比为45～80g／m3。

1)一次集气系统 三种槽型(预焙槽、上插槽和旁插槽)各有不同的一次集气 系统：预焙槽通常采用平板式罩子或圆弧式罩子使其密闭， 上插棒槽的一次集气系统是由安装在阳极下部周围的裙式 集气罩所构成，旁插槽通常是用槽罩或槽帘来使其密闭。
在这三种型式电解槽上，都有导气支管把罩子内的气体排送 入导气总管内，然后送一次净化系统(干法或湿法净化)一 次集气系统的密闭程度通常是75～98％。这就是说，还有 相当数量的烟气泄漏入厂房空气中，当然也有相当数量的 空气进入槽罩之内。中间点式下料预焙槽，设计的排烟风 量约为12万M3／tAl。
Al(OH)3量按理论计算值加入。