電解鋁生產(chǎn)與大氣環(huán)境保護(hù)——電解煙氣凈化效率的提高

王少東

(中電投 寧夏能源鋁業(yè)公司股份分公司,寧夏 青銅峽 751603)

電解鋁生產(chǎn)與大氣環(huán)境保護(hù)
——電解煙氣凈化效率的提高

王少東

(中電投 寧夏能源鋁業(yè)公司股份分公司,寧夏 青銅峽 751603)

以青銅峽鋁業(yè)集團(tuán)鋁電解煙氣凈化系統(tǒng)為例,分析了鋁電解生產(chǎn)中有害煙氣產(chǎn)生的機(jī)理及其危害,闡述了有效提高煙氣凈化效率的措施.

鋁電解企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的含氟煙氣,其凈化處理是鋁電解企業(yè)的重要環(huán)保課題.鋁電解煙氣干法吸附凈化技術(shù)能夠以較低的反應(yīng)段固氣比獲得較高的氟凈化效率.使長(zhǎng)期困擾我國(guó)鋁電解工業(yè)的煙氣污染問(wèn)題基本得到解決.

1 鋁電解生產(chǎn)煙氣的產(chǎn)生與危害

1.1 鋁電解生產(chǎn)中有害煙氣的產(chǎn)生機(jī)理

在氧化鋁電解生產(chǎn)過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生大量有毒、有害的煙氣.主要成分為:氟化氫、其余為二氧化碳、二氧化硫、四氟化硅、四氟化碳和極少量的固體物質(zhì)的揮發(fā)份等:

預(yù)焙槽與早期鋁電解槽煙氣排放對(duì)比情況見(jiàn)表1.

表1 電解鋁產(chǎn)生的污染物數(shù)量 (kg/t-Al)

1.2 鋁電解生產(chǎn)中有害煙氣的危害

在人、動(dòng)、植物體內(nèi)都含有一定量的氟,但含氟量超過(guò)一定限度時(shí),就會(huì)對(duì)人體健康及動(dòng)、植物生長(zhǎng)造成極大危害.

(1)過(guò)量的氟會(huì)在人體中富集,從而對(duì)人體的健康產(chǎn)生嚴(yán)重危害.如患骨硬化、骨質(zhì)增生、斑狀齒、氣管炎、支氣管炎等疾病.

(2)動(dòng)物通過(guò)空氣、飲水和鮮、干飼料,體內(nèi)攝入過(guò)量的氟,影響動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育,使動(dòng)物牙齒磨損加速,患“長(zhǎng)牙病”骨骼脫鈣,骨質(zhì)疏松膨大,骨頭失去光滑光澤,變得粗糙多孔.

(3)植物通過(guò)土壤、水和空氣吸收了過(guò)量的氟,嚴(yán)重的造成植物枯死,較輕的使植物葉子變黃或生成壞死斑,影響農(nóng)作物的生長(zhǎng),使之減產(chǎn)或顆粒不收.

鋁電解系列生產(chǎn)排氟量相當(dāng)可觀,如不進(jìn)行有效的凈化回收,會(huì)對(duì)大氣環(huán)境產(chǎn)生極大的破壞,以每噸鋁氟化氫排量為 8kg計(jì)算,則

由于鋁電解煙氣對(duì)人類身體健康和農(nóng)、林、牧、魚(yú)產(chǎn)業(yè)都造成危害.因此,必須進(jìn)一步提高鋁電解煙氣的凈化回收效率,把有害氣體對(duì)環(huán)境的污染降到最低程度.

2 120 kA鋁電解干法凈化系統(tǒng)

2005年青鋁股份公司將 80 kA自培上插電解槽改造為 120 kA預(yù)培電解槽,采用干法凈化技術(shù)對(duì)電解生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的含氟煙氣及粉塵進(jìn)行凈化回收.

2.1 電解煙氣干法凈化原理

電解煙氣干法凈化原理主要是利用電解生產(chǎn)原料氧化鋁作吸附劑,吸附電解煙氣中的氟化氫來(lái)完成的凈化過(guò)程.氧化鋁吸附氟化氫是由它的性質(zhì)和吸附規(guī)律所決定的.干法凈化過(guò)程是通過(guò)吸附反應(yīng)原理完成的.氧化鋁的孔隙較高,比表面積較大,屬兩性化合物,對(duì)酸性氣體(如氟化氫氣體)具有良好的吸附性.而氟化氫具有沸點(diǎn)高、化學(xué)活性強(qiáng)很容易被氧化鋁吸附的特點(diǎn).吸附反應(yīng)原理可表示為

2.2 120 kA鋁電解干法凈化系統(tǒng)簡(jiǎn)介

青鋁股份公司 120 kA鋁電解干法凈化系統(tǒng)簡(jiǎn)介如圖 1所示.

主除塵器采用 n-PLN-6和 n-PLN-3型號(hào),主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表 2.

圖 1 120 kA干法凈化系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

表 2 除塵器的主要技術(shù)參數(shù)(120 kA)

3 提高電解煙氣凈化效率的有效措施

(1)正確調(diào)整 VR I反應(yīng)器壓縮空氣壓力,確保新鮮 Al2O3呈流態(tài)化狀態(tài),從而保證 Al2O3對(duì)HF充分吸附.VR I反應(yīng)器是將Al2O3經(jīng)供料箱和流態(tài)化元件送入空心錐體并均勻噴射的裝置,使得氧化鋁與煙氣在直煙道充分接觸吸附.因此在日常運(yùn)行中需要經(jīng)常檢查反應(yīng)器內(nèi)膽的完好情況,并適時(shí)根據(jù)料量調(diào)整風(fēng)壓.

(2)確保煙道負(fù)壓,及時(shí)治理系統(tǒng)泄漏.保證電解槽罩密封,盡量減少開(kāi)合.同時(shí),密切注意負(fù)壓變化情況,保證煙氣輸送管路的密封和主排煙風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況良好.

(3)用針刺濾氣呢料為濾料的除塵器,提高除選塵效率.確定適宜的氣固比和布袋壓差,同時(shí)控制煙氣溫度避免灼傷布袋,在日常巡檢除塵器布袋室時(shí),發(fā)現(xiàn)有積料,立即更換破損布袋.

通過(guò)采取以上措施,120 kA電解系列排出煙氣含氟量一直保持在 1.8～3.8 mg/m3,僅為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 11 mg/m3的 16%～34%,凈化效果顯著.

4 結(jié) 論

(1)電解鋁工業(yè)產(chǎn)生的氟是一種非常有害的大氣污染物,必須采取有效措施加以去除.

(2)鋁電解煙氣干法凈化技術(shù)利用電解鋁原料—氧化鋁的吸附功能,可以對(duì)煙氣中的氟等有害雜質(zhì)進(jìn)行吸收和減排.

(3)通過(guò)對(duì)整個(gè)煙氣系統(tǒng)的整體分析,采取有效措施確保管路密封及各系統(tǒng)附件的出力,能有效提高除氟效率.

A

1671-6620(2010)S1-0143-02