電解鋁生產與大氣環境保護——電解煙氣凈化效率的提高

王少東

(中電投 寧夏能源鋁業公司股份分公司,寧夏 青銅峽 751603)

電解鋁生產與大氣環境保護
——電解煙氣凈化效率的提高

王少東

(中電投 寧夏能源鋁業公司股份分公司,寧夏 青銅峽 751603)

以青銅峽鋁業集團鋁電解煙氣凈化系統為例,分析了鋁電解生產中有害煙氣產生的機理及其危害,闡述了有效提高煙氣凈化效率的措施.

鋁電解企業在生產過程中產生大量的含氟煙氣,其凈化處理是鋁電解企業的重要環保課題.鋁電解煙氣干法吸附凈化技術能夠以較低的反應段固氣比獲得較高的氟凈化效率.使長期困擾我國鋁電解工業的煙氣污染問題基本得到解決.

1 鋁電解生產煙氣的產生與危害

1.1 鋁電解生產中有害煙氣的產生機理

在氧化鋁電解生產過程中,會產生大量有毒、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的揮發份等:

預焙槽與早期鋁電解槽煙氣排放對比情況見表1.

表1 電解鋁產生的污染物數量 (kg/t-Al)

1.2 鋁電解生產中有害煙氣的危害

在人、動、植物體內都含有一定量的氟,但含氟量超過一定限度時,就會對人體健康及動、植物生長造成極大危害.

(1)過量的氟會在人體中富集,從而對人體的健康產生嚴重危害.如患骨硬化、骨質增生、斑狀齒、氣管炎、支氣管炎等疾病.

(2)動物通過空氣、飲水和鮮、干飼料,體內攝入過量的氟,影響動物的生長發育,使動物牙齒磨損加速,患“長牙病”骨骼脫鈣,骨質疏松膨大,骨頭失去光滑光澤,變得粗糙多孔.

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

鋁電解系列生產排氟量相當可觀,如不進行有效的凈化回收,會對大氣環境產生極大的破壞,以每噸鋁氟化氫排量為 8kg計算,則

由于鋁電解煙氣對人類身體健康和農、林、牧、魚產業都造成危害.因此,必須進一步提高鋁電解煙氣的凈化回收效率,把有害氣體對環境的污染降到最低程度.

2 120 kA鋁電解干法凈化系統

2005年青鋁股份公司將 80 kA自培上插電解槽改造為 120 kA預培電解槽,采用干法凈化技術對電解生產過程中產生大量的含氟煙氣及粉塵進行凈化回收.

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原料氧化鋁作吸附劑,吸附電解煙氣中的氟化氫來完成的凈化過程.氧化鋁吸附氟化氫是由它的性質和吸附規律所決定的.干法凈化過程是通過吸附反應原理完成的.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.而氟化氫具有沸點高、化學活性強很容易被氧化鋁吸附的特點.吸附反應原理可表示為

2.2 120 kA鋁電解干法凈化系統簡介

青鋁股份公司 120 kA鋁電解干法凈化系統簡介如圖 1所示.

主除塵器采用 n-PLN-6和 n-PLN-3型號,主要技術參數見表 2.

圖 1 120 kA干法凈化系統簡圖

表 2 除塵器的主要技術參數(120 kA)

3 提高電解煙氣凈化效率的有效措施

(1)正確調整 VR I反應器壓縮空氣壓力,確保新鮮 Al2O3呈流態化狀態,從而保證 Al2O3對HF充分吸附.VR I反應器是將Al2O3經供料箱和流態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.因此在日常運行中需要經常檢查反應器內膽的完好情況,并適時根據料量調整風壓.

(2)確保煙道負壓,及時治理系統泄漏.保證電解槽罩密封,盡量減少開合.同時,密切注意負壓變化情況,保證煙氣輸送管路的密封和主排煙風機的運行狀況良好.

(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,同時控制煙氣溫度避免灼傷布袋,在日常巡檢除塵器布袋室時,發現有積料,立即更換破損布袋.

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

4 結 論

(1)電解鋁工業產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利用電解鋁原料—氧化鋁的吸附功能,可以對煙氣中的氟等有害雜質進行吸收和減排.

(3)通過對整個煙氣系統的整體分析,采取有效措施確保管路密封及各系統附件的出力,能有效提高除氟效率.

A

1671-6620(2010)S1-0143-02