Очистка газов при производстве алюминия
Из электролизных ванн выделяются в больших количествах газы (табл. 35.2), содержащие фтористый водород, сернистые соединения, смолистые погоны и пыль, которая состоит в основном из глинозема и криолита. В смолистых погонах содержится канцерогенное вещество бенз(а)пирен.
Таблиц а 35.2. Некоторые характеристики газов электролизных ванн
Тип электролизера | Удельный объем выделяющихся газов, м3/т | Удельный выход вредных веществ, кг/т | |||
фтористых соединений | сернистых соединений | смолистых погонов | пыли | ||
С боковым токоподводом С верхним токоподводом С обожженными анодами | 6,1·105 3,3·104 4,6·105 | 20,4 19,9 | 10,8 11,4 11,7 | 11,0 1,3 - |
Содержание примесей в газах характеризуется следующими данными, мг/м3:
HF | Пыль | Смолистые вещества | |
Электролизеры с самообжигающимися анодами: с верхним токоподводом . . . . . . . . . . . . . . . . . с боковым токоподводом . . . . . . . . . . . . . . . . . Электролизеры с обожженными анодами . . . . . . . . . | 200-300 15-25 10-25 | 200-500 100-200 100-200 | 20-50 10-20 - |
Дисперсный состав пыли после электролизных ванн приведен ниже:
Размер частиц, мкм | <2 | 2—5 | 5—10 | 10—20 | >20 |
Содержание1, % | 7/25 | 6/25 | 8/20 | 9/18 | 70/12 |
1 В числителе — для электролизеров с боковым токоподводом, в знаменателе — с верхним токоподводом. |
Ориентировочный химический состав пыли в случае самообжигающихся анодов, %: 10–25 Al2O3; 15,0 AlF3; 10,0 NaF; <3 Fe2O5; 0,7 SiO2; 10 C; 10-20 смолистых веществ; обожженных анодов, %: 50–60 Al2O3; 17 AlF3; 10 NaF; 0,2 Fe2O3; 2 SiO2; 13C.
Схемы очистки газов несколько отличаются друг от друга в зависимости от типа электролизера. При выборе системы газоочистки необходимо иметь в виду, что от одной электролизной ванны количество отсасываемого газа часто составляет несколько десятков тысяч кубических метров в час, а общее количество газов для крупного завода может составить несколько миллионов кубических метров в час.
Электролизеры с верхним токоподводом. Отбор газов производят через колокольный газосборник, работающий с недостаточной эффективностью (60—70 %). Смолистые вещества предварительно дожигаются с помощью специальных горелок (степень дожигания 50—95 %). Неуловленные газы выбрасываются через фонари зданий.
Для очистки газов обычно применяют двухступенчатую схему: двухпольный электрофильтр и скоростной полый скруббер с циклонным каплеуловителем (рис. 35.2,а). Скруббер работает со скоростью газа до 6—8 м/с и орошается содовым раствором (3—5 % Na2C03) с плотностью орошения до 35—40 м3/(м2·ч). Циклонные каплеуловители ограничивают капле- содержание в газах до 0,12 г/м3 при гидравлическом сопротивлении до 500 Па. Поглощение фтористого водорода в скруббере происходит по реакциям:
HF + Na2C03 = NaF + NaHC03; HF + NaHC03 = NaF + H20 + CO2.
Эффективность улавливания примесей по этой схеме составляет, %: 97—98 HF; 90—95 пыли; 60 смолы
Рис. 35.2. Схемы очистки газов при электролизе алюминия: 1 — электролизеры; 2 — электрофильтр; 3 — скоростной скруббер; 4 — каплеуловитель; 5 — вентилятор; 6 — дымовая труба; 7 — скруббер с плавающей насадкой.
Электролизеры с боковым токоподводом. Отбор газов через применяемые в этих электролизерах шторные укрытия позволяет повысить эффективность улавливания газов до 80—90 %. Для очистки газов применяют два варианта двухступенчатой схемы: первая аналогична уже описанной (см. рис. 35.2, а) с той разницей, что вместо циклонного чаще применяют жалюзийный сепаратор, позволяющий при меньшем гидравлическом сопротивлении (300 Па) получить меньшее остаточное каплесодержание (0,05 г/м3); вторая схема предусматривает установку скоростного полого скруббера и скруббера с плавающей насадкой (рис. 35.2,6). Эффективность улавливания примесей по второму варианту составляет 99,5 % HF и 92 % пыли.
Электролизеры с обожженными анодами. Газы этих электролизеров не содержат смолистых веществ. Применяемые в них створчатые укрытия позволяют улавливать газы с эффективностью 85—95 %. Очистку газов производят по двухступенчатой схеме: вертикальный электрофильтр и скоростной скруббер с жалюзийным каплеуловителем.
Общая эффективность улавливания равна 92 % пыли и 96—97 % HF.
Сухая сорбционная очистка газов. В последнее время все большее распространение получает сухая сорбционная очистка газов электролизеров от фтористого водорода с применением в качестве сорбента глинозема. По одному варианту газы от электролизеров пропускают через реактор с кипящим слоем глинозема, где улавливают фтористый водород и содержащую фтор пыль. Выносимую пыль улавливают в рукавном фильтре, расположенном в верхней части реактора. Температура подаваемого в реактор газа 110 °С, время нахождения глинозема в кипящем слое 1—1,75 ч, за которые содержание фтора в глиноземе повышается от 0,008 до 1,26 %. При скорости фильтрации 1,2 м/мин общее сопротивление аппарата составляет 5 кПа. Эффективность аппарата: 99,9 % HF и 98,2 % пыли. По второму варианту глинозем вдувают в газоход, в конце которого стоит рукавный фильтр, в котором происходит улавливание пыли и глинозема с поглощенным им фтористым водородом.
Очистка газов при переработке вторичного алюминиевого сырья. В качестве вторичного сырья используют алюминиевые стружку и лом. Технологический процесс переработки включает сушку алюминиевой стружки, плавку и рафинирование алюминиевого лома. Алюминиевую стружку, содержащую 5—30 % масла и влаги, сушат в барабанных сушилках. В отходящих газах сушилок содержатся пары масла, которые дожигают в специальных камерах. После дожигания и утилизации выделяющегося тепла газы с запыленностью 0,15—0,25 г/м3 удаляют через дымовую трубу. Алюминиевый лом плавят и рафинируют в отражательных или индукционных печах. Газы отражательных печей содержат пыль в виде солей NaCl и КСl и газообразные компоненты НС1 и S02. Очистку газов производят по двухступенчатой схеме: полый скруббер — скруббер Вентури с орошением обоих аппаратов содовым или известковым раствором.
Эффективность улавливания пыли и газообразных компонентов обычно составляет 95—98 %.
Дата добавления: 2021-07-22; просмотров: 399;