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摘要：在电解铝厂的生产过程中，氟化盐作为铝电解的溶剂并且是电解铝不可或缺的成分之一，而高温使氟化盐与水发生水解反应后产生的氟化氢气体，是电解铝过程中产生的主要污染物。目前，预焙槽在生产过程中的吨铝排氟量一般为16～15kg。从电解槽排出的如此大量的含氟烟气对人体健康、车间环境和周围大气质量，都有着极大地危害，因此，国家规定了严格的排放标准，这些烟气必须经过治理才能排放。目前，国内外均采用干法净化技术来治理电解槽排出的含氟烟气，利用氧化铝吸附烟气中的氟化氢，净化烟气中的有害物，控制氟化物排放量，以达到国家环保排放标准，减少对周围环境的污染。
关键词：干法净化；湿法净化
前言
采用氧化铝吸附含有氟化氢烟气的干法净化技术，是一种高效、经济、先进、成熟的烟气净化技术，目前在世界上广泛应用于电解铝厂的电解槽含氟烟气的治理（尤其是采用预焙槽的电解铝厂）。近年来，国内外的各种电解烟气净化技术虽然不尽相同，但是其基本原理和流程却差别不大。
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-氧化铝溶体为电解质，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，由于氧化铝含税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：
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。在两种产物排放量取决于阳极效应的频率，阳极效应延续时间。
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说明：类别1代表侧插槽；类别2代表上插槽；类别3代表预焙槽
2 铝电解烟气净化主要有湿法净化和干法净化回收两种。
2.1 干法。
用氧化铝作为吸附剂，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。Al2O3吸附HF是由它们的性质和吸附规律决定的，我国于1977年4月开始试验这一技术，现在已经掌握了工艺流程和技术条件控制等问题，干法净化流程包括电解槽集气、烟气净化与气固分离、新鲜氧化铝供给、载氟氧化铝回收四部分。
（a）电解槽集气
电解槽散发的烟气呈无组织扩散状态，为了有效的控制污染，必须对电解槽进行密封。收集到的烟气通过电解槽的排烟支管汇总到电解厂房排烟总管，然后送往净化系统集中处理。
（b）烟气净化与气固分离
将吸附剂氧化铝粉加入烟气中，并使之与烟气充分接触而吸附烟气中的HF。本工程采用（VRI反应器、文丘里反应器、烟道反应器、沸腾床反应器）来完成吸附反应。电解车间所需的氧化铝100%通过净化系统。
吸附后的氧化铝为载氟氧化铝，载氟氧化铝与烟气的分离是由具有最严格控制指标的袋式除尘器来完成的。分离下来的载氟氧化铝，一部分作为循环氧化铝继续参与吸附反应，另外一部分（相当于新鲜氧化铝的加入量）由氧化铝输送系统送入载氟氧化铝料仓供电解使用。
（c）氧化铝输送
氧化铝输送主要是为了解决氧化铝加入和载氟氧化铝返回问题，新鲜氧化铝定量的从新鲜氧化铝滤料仓排出，经水平风动溜槽分别供给进入到各个VRI反应器中
3 湿法
3.1 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，最终并生成冰晶石，然后返回到电解生产使用。其主要反应是：
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，Al（OH）3量按理论计算值加入，冰晶石合成时间16-48小时（以烟气中酸性气体而定）.
3.2 湿法净化系统
电解槽烟气经槽集气罩密封收集经过排烟支管汇集到电解厂房侧面总管中，再由引风机送到洗涤塔内，由循环泵将洗涤液达到洗涤塔上部，经喷咀喷淋，与烟气充分接触使烟气中的HF等酸性气体被吸收，同时，烟气中的粉尘沥青挥发等有害物质也被洗涤下去。洗涤后的烟气经气水分离器除去雾沫后排入大气。洗涤液再循环洗涤过程中消耗的碱由回收部及时供给补充。当洗涤液在循环洗涤过程中消耗的碱由回收部及时供给补充。当洗涤液中的NaF浓度达到20~25g/l时，进行冰晶石合成。冰晶石过滤烘干后返回到电解生产使用。
湿法净化原理及参数控制
3.3 湿法净化主要设备
湿法净化系统的主要设备有：引风机；洗涤塔（塔体内包括喷淋装置）；泵；各种溶液槽；自动板框过滤机；烘干回转窑等。
3.4 湿法净化工艺的净化效率
气氟93%；固氟85%；粉尘80%；沥青挥发物42%
4 结语
电解烟气净化系统对降低电解生产成本和保护生态环境具有重要意义，随着国家生态文明建设的不断加强，对净化系统运行的要求也越来越严格。在生产运行中，一方面要不断提稿烟气净化回收效率，不断降低排空气体中粉尘、氟化物浓度，另一方面要不断改进系统运行模式，对现有设备进行挖潜改造，尽可能的降低生产运行成本，实现系统节能高效运行。
参考文献
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[3]李贺松，唐骞，黄涌波.铝电解槽关键极节能技术研究[J].中铝公司广西分公司电解厂.
论文作者:刘朋涛,刘凌刚
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第20期
论文发表时间:2017/12/26
标签：烟气论文; 氧化铝论文; 电解槽论文; 湿法论文; 阳极论文; 洗涤液论文; 冰晶石论文; 《建筑学研究前沿》2017年第20期论文;