铝电解烟气净化提高载氟氧化铝氟含量的技术探讨

摘 要 铝电解烟气中的氟化氢是对人体和动植物有害的物质，必须净化回收烟气中的氟化物重新利用，以减少危害、减少铝电解生产过程氟化盐消耗。

关键词 铝电解；烟气净化；载氟氧化铝；氟含量

中图分类号TQ151 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）93-0188-02

铝电解在烟气的净化过程中，铝电解中的阳极与阴极分子产生电化学反应，导致铝电解中产生很多的粉尘与烟气。二氧化碳是铝电解烟气中的主要成分，一氧化碳在铝电解烟气中也占据着一定的分量，还有少量氟化氢和四氟化碳。烟气中的含氟吨铝排氟约为15-40 kg/t-Al，另外还有30-70 kg/t-Al的粉尘。该污染负荷占整个电解铝生产系统的99%以上。某铝电解企业自投产以来，铝电解烟气净化设备设施系统老化，集气效率和净化效率受到影响，导致净化效果差厂房作业环境差，电解工区氟化盐单耗指标完成困难较大，持续提高集气效率和净化效率，成为了铝电解企业生产发展过程中亟需解决的重要问题。

1铝电解烟气氟化物的吸附原理

电解烟气干法净化氟化物回收原理为：铝电解槽烟气的干法净化，用新鲜氧化铝作吸氟（F）剂。新鲜氧化铝化学吸附烟气中的氟化氢（HF），从而达到回收电解生产过程中释放的有害气体氟化氢（HF）。烟气中的固体粉尘和氟化物颗粒，连同载氟的氧化铝被布袋收尘器截留收集，返回到铝电解中的电解槽内，这一生产过程中的工艺流程：铝电解在电解槽内所产生出来的烟气氟化物，在铝电解净化系统的主要排烟机中，氟化物在负压力值的作用下，在经过电解槽内中的密闭解气系统的集成之后，氟化物穿过电解槽内的支烟管，汇集于电解槽中水平排烟的总体管道内，然后进入到地下的烟气管道中。铝电解中的烟气氟化物在经过地下的烟气管道时，在地下的烟气管道中与净化系统中相关装置中所排放出来的氧化铝相融合，从而导致铝电解烟气氟化物在烟气管道中产生吸附这一反应。

反应生成的载氟氧化铝返回电解槽循环使用，其反应式为：

铝电解中的烟气氟化物在与氧化铝融合之后，在吸附烟气中产生了HF气体，然后转换为载氟氧化铝，在除尘器中对其进行气体与固体的分离，载氟氧化物在被分离之后，通过风动溜槽这一器具进入到相关的气力提升机中，然后在气力提升机中对载氟氧化物进行储存，通过浓相输送系统将这些载氟氧化物提供给铝电解在生产过程中使用。

铝电解在对烟气进行净化的过程中，可以作为烟气中有害物质氟化氢（HF）吸附剂的最理想物质就是砂状形态的氧化铝。砂状氧化铝在对有害物质氟化氢进行吸附的过程中，主要是进行化学吸附，在对氟化氢进行吸附时，氧化铝的表面会产生单分子结构层的吸附化合物，氧化铝中的每一个分子在吸附过程中都会吸附二个两个有害物质氟化氢中的分子，氧化铝在对氟化氢进行吸附时的速度很快，在吸附中不易发生解析的现象，这是氧化铝在吸附氟化氢中的特点。

从物理学的角度看，氧化铝对氟化氢的化学吸附过程包括以下几个步骤：

1）HF在气相中扩散；

2）扩散的HF通过表面气膜到达氧化铅的表面；

3）氟化氢受到氧化铝表面原子中剩余吸附力的作用，而被吸附；

4）被吸附的HF与AL2O3发生化学反应，生成表面化合物ALF3，其反应式亦可以表示为：

（吸附）[2]

（3-1）

在较低的温度下，有利于上述反应向右侧推进，

2提高载氟氧化铝氟含量的控制措施

2.1提高集气效率

1） 加强对电解槽的密封管理，强化电解槽中密封的性能

在电解车间中进行电解槽作业时，要检查电解槽槽盖板是否在安放在相应的位置中，及时的发现槽盖板中存在的问题并解决相关的问题，相邻的槽盖板之间存在的缝隙要用相关的石棉布对缝隙进行密封，制定电解槽作业的操作制度，明确电解槽密封管理中的流程。

2）定期对电解槽集气罩、烟气管道内积料进行检查、清理

在电解槽作业的过程中，电解过程中产生的尘埃与烟气会进行到净化系统中，烟气与尘埃在经过净化系统中的烟气管道时，会沉积到烟气管道中，如果尘埃与烟气在烟气管道中堆积得过多，会造成烟气管道的堵塞，净化系统中的负压作用降低，影响净化系统注对于有害物质的收集。

3） 合理控制电解槽支烟管阀门的开启角度

在烟气的收集过程中，电解槽中的负压作用力需要符合电解槽中电解工艺的标准与要求，在电解槽中对烟气进行收集的过程中，要合理的控制电解槽中支烟气管道在阀门中的开启角度，这有利于每一台电解槽在烟气收集效率的提高，促进净化系统在集气这一方面的发展。

2.2 提升净化系统中的净化效率

1）净化调整负压平衡，杜绝泄露减少系统负压损失，改善布袋透气性

净化车间将加大电解槽支烟管阀门的调节力度，确保每台电解槽负压保持平衡，杜绝烟气的泄露，提高烟气回收利用率，提高载氟氧化铝含氟量。同时加强净化工的工作责任心，保证好氧化铝的正常均衡投料和载氟氧化铝的顺利返回，加大布袋除尘器清灰装置的检查力度，保证布袋处于较好的透气性。布袋班认真检查布袋损坏情况，及时更换破损布袋和破损密封条，并定期人工清理布袋上的挂料，以防止氧化铝的无组织排放，增加布袋透气性。

2）加强检查巡视袋滤室压差，及时修复破损布袋

每天对净化系统布袋除尘器的工作情况和清灰系统进行认真检查，发现布袋破损时应及时更换，并认真检查除尘器密封情况，防止氧化铝的泄露，要保证布袋除尘器在除尘中的高效率，确保净化系统中的清灰系统与布袋除尘器正常化工作，提升净化系统对于载氟烟气的净化效率。

3）定期检查烟道密封，杜绝风量空耗

定期的检查净化系统管道中密封的情况，及时的发现管道中存在的问题并且对其进行解决，避免净化系统管道的破裂而对风量造成严重的损失。管理净化系统中的工作人员，在电解厂房烟气每班至少巡视两次，仔细检查每一台电解槽的烟气状况，并根据烟气状况随时调整支烟管阀门，以确保电解槽集气效率的提高。

3结论

载氟氧化铝氟含量的高低是衡量烟气净化效率的重要指标，也代表着企业对污染源治理的重视程度和环保管理水平。

载氟氧化铝氟含量的高低，直接影响电解工区氟化盐消耗，在日常生产管理中应重视氟含量的监控、分析，对氟含量异常变化要及时分析、制定应对措施。

参考文献

[1]邱竹贤.预焙槽炼铝[M].冶金工业出版社，2005.

[2]刘业翔.现代铝电解[M].冶金工业出版社，2008.