專利名稱：電解鋁SO₂、CO₂及含氟煙氣循環(huán)利用生產(chǎn)冰晶石的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金廢氣處理的方法，特別是電解鋁行業(yè)S02、CO2及含氟煙氣處理方 法，屬于節(jié)能減排與環(huán)境保護領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在電解鋁生產(chǎn)過程中，由于碳素陽極與氧化鋁在冰晶石熔體中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)， 會產(chǎn)生一定數(shù)量的S02、C02及含氟、含Al2O3粉塵的煙氣，這些含氟的有毒有害煙氣會對人體 健康造成危害、對環(huán)境造成污染。隨著國家電解鋁行業(yè)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的進一步提高，電解鋁so2、 CO2及含氟煙氣治理變得日益迫切，而目前已有技術(shù)不能對含S02、0)2及含氟、含Al2O3粉塵 的煙氣進行高效治理，使得電解鋁行業(yè)難以更健康而可持續(xù)地發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種電解鋁S02、CO2及含氟煙氣循環(huán)利用生產(chǎn)冰晶石的方法，有效解 決電解鋁廠含S02、0)2以及含氟及Al2O3粉塵煙氣高標(biāo)準(zhǔn)排放問題，使工業(yè)廢氣中的有害成 分得到有效利用，實現(xiàn)資源及環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)一種電解鋁S02、CO2及含氟煙氣循環(huán)利用生產(chǎn)冰 晶石的方法，其特征在于利用含Na0H5-60%的水溶液密閉循環(huán)吸收電解鋁生產(chǎn)過程中產(chǎn) 生的含S02、C02、HF及Al2O3粉塵的煙氣，吸收至溶液pH值達到7-12后排出，吸收后液中的 NaF與々1(0!1)3在20-901反應(yīng)1_8小時，然后經(jīng)常規(guī)方式冷卻結(jié)晶、沉降、過濾、干燥后得 到電解鋁生產(chǎn)用冰晶石，濾液經(jīng)1-3倍Na離子量的石灰乳置換過濾，置換過濾后的石膏渣 外銷，濾液中的NaOH再生循環(huán)回用。所述密閉循環(huán)吸收采用逆流吸收方式，分二段進行，第一段吸收液采用第二段循 環(huán)吸收至PH值達到7-12接近飽和的循環(huán)吸收液，用內(nèi)循環(huán)式吸收設(shè)備實現(xiàn)對煙氣中熱能 和顆粒狀氧化鋁的回收利用，以及飽和吸收液的閃蒸快速過飽和結(jié)晶，吸收后液中氟化鈉 與氫氧化鋁在10-90°C反應(yīng)1-6小時合成冰晶石結(jié)晶液排出，經(jīng)冷卻結(jié)晶、沉降、過濾、干燥 后得到電解鋁生產(chǎn)用冰晶石；濾液經(jīng)石灰乳置換再生為NaOH溶液循環(huán)回用，置換過濾后的 石膏渣作為副產(chǎn)品外銷；第二段采用外循環(huán)式吸收設(shè)備實現(xiàn)對電解鋁行業(yè)低濃度S02、CO2 及含氟煙氣循環(huán)吸收，使煙氣治理達標(biāo)后外排，滿足電解鋁行業(yè)新的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)及更高環(huán)保 要求；溶液循環(huán)吸收至PH值達到7-12后返回第一段作為吸收液使用。本發(fā)明所述方法適宜對電解鋁生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含S02100-600mg/Nm3、含 C0280 00-150 00mg/Nm3、含 HF 2-200mg/Nm3 和含 Al20320_200mg/Nm3 的煙氣進行堿液高效吸 收治理。所述冰晶石是指電解鋁生產(chǎn)過程中所使用的電解質(zhì)主要成分六氟鋁酸鈉Na3AlF6 或氟鋁酸鈉AlF3 · NaF。所述石灰乳是指含Ca (OH) 2的礦物質(zhì)乳液。所述石膏渣為含有CaS03、CaSO4和CaCO3的沉淀濾渣。
本發(fā)明利用含NaOH堿溶液循環(huán)吸收S02、CO2, HF、Al2O3煙氣，吸收容量大，使煙氣 達標(biāo)外排；利用煙氣余熱進行反應(yīng)合成及閃蒸快速過飽和結(jié)晶，設(shè)備不易結(jié)垢。循環(huán)吸收、 沉淀結(jié)晶后的濾液經(jīng)石灰乳置換，可使Na離子再生回用，運行費用低，實現(xiàn)對電解鋁行業(yè) 低濃度S02、CO2及含氟煙氣進行高效治理、吸收后液中氟化鈉及氫氧化鋁的有效利用，使氟 化物、氧化鋁成為冰晶石回收利用的目的。
具體實施例方式實施例1取含NaOH 30%的水溶液IOm3吸收電解鋁生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含SA250mg/Nm3、含 C0280 00mg/Nm3、含HF 5mg/Nm3、含Al20350mg/Nm3的煙氣，密閉循環(huán)吸收至溶液達到pH7后排 出，吸收后液中氟化鈉與氫氧化鋁在60°C反應(yīng)2小時，此時的飽和溶液經(jīng)常規(guī)方式冷卻結(jié) 晶、沉降、過濾、干燥后得到電解鋁生產(chǎn)用冰晶石回收利用，濾液中加入2倍Na離子量的石 灰乳使Na離子置換再生為NaOH溶液回用，置換過濾后的石膏作為副產(chǎn)品渣外銷。實施例2取含NaOH 40%的堿水溶液IOOm3吸收電解鋁生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含SA300mg/Nm3、 含C0210000mg/Nm3、含HF25mg/Nm3、含Al20380mg/Nm3的煙氣，密閉循環(huán)吸收至溶液pH8后排 出，吸收后液中氟化鈉與氫氧化鋁在30°C反應(yīng)4小時，此時的飽和溶液經(jīng)常規(guī)方式冷卻結(jié) 晶、沉降、過濾、干燥后得到電解鋁生產(chǎn)用冰晶石回收利用，濾液加入3倍Na離子量的石灰 乳使Na離子置換再生為NaOH溶液回用，置換過濾后的石膏渣作為副產(chǎn)品外銷。實施例3取含NaOH 50 %的水溶液500m3吸收電解鋁生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含S02450mg/Nm3、 含C0212000mg/Nm3、含HF 50mg/Nm3、含Al203150mg/Nm3的煙氣，密閉循環(huán)吸收至溶液pH9后 排出，吸收后液中氟化鈉與氫氧化鋁在80°C反應(yīng)6小時，飽和溶液經(jīng)常規(guī)方式冷卻結(jié)晶、沉 降、過濾、干燥后得到電解鋁生產(chǎn)用冰晶石回收利用，濾液加入2. 5倍Na離子量的石灰乳使 Na離子置換再生為NaOH溶液回用，置換過濾后的石膏渣作為副產(chǎn)品外銷。
權(quán)利要求
1.電解鋁so2、CO2及含氟煙氣循環(huán)利用生產(chǎn)冰晶石的方法，其特征在于利用含 Na0H5-60%的堿水溶液密閉循環(huán)吸收電解鋁生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含S02、C02、HF及Al2O3粉塵 的煙氣，吸收至溶液PH值達到7-12后排出，吸收后液中的氟化鈉NaF與氫氧化鋁Al (OH)3 在20-90°C反應(yīng)1-8小時，然后經(jīng)常規(guī)方式冷卻結(jié)晶、沉降、過濾、干燥后得到電解鋁生產(chǎn)用 冰晶石，濾液經(jīng)1-3倍Na離子量的石灰乳置換過濾，置換過濾后的石膏渣外銷，濾液中的 NaOH再生循環(huán)回用。
2.如權(quán)利要求1所述的循環(huán)利用生產(chǎn)冰晶石的方法，其特征在于所述堿水溶液密閉 循環(huán)吸收分二段進行，第一段吸收液采用第二段循環(huán)吸收至PH值達到7-12接近飽和的 循環(huán)吸收液，用內(nèi)循環(huán)式吸收設(shè)備實現(xiàn)對煙氣中熱能和顆粒狀氧化鋁的回收利用，以及飽 和吸收液的閃蒸快速過飽和結(jié)晶，第二段采用外循環(huán)式吸收設(shè)備實現(xiàn)對電解鋁行業(yè)低濃度 SO2, CO2及含氟煙氣循環(huán)吸收，使煙氣治理達標(biāo)后外排，溶液循環(huán)吸收至PH值達到7-12后 返回第一段作為吸收液使用。
3.如權(quán)利要求1所述的循環(huán)利用生產(chǎn)冰晶石的方法，其特征在于所述電解鋁生 產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含S02、C02、HF及Al2O3粉塵的煙氣，是指電解鋁生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含 S02100-600mg/Nm3、含 C0280 00_15000mg/Nm3、含 HF 2_200mg/Nm3 和含 Al20320_200mg/Nm3 的 煙氣。
4.如權(quán)利要求1所述的循環(huán)利用生產(chǎn)冰晶石的方法，其特征在于所述冰晶石是指電 解鋁生產(chǎn)過程中所使用的電解質(zhì)主要成分六氟鋁酸鈉Na3AlF6或氟鋁酸鈉AlF3 · NaF。
5.如權(quán)利要求1所述的循環(huán)利用生產(chǎn)冰晶石的方法，其特征在于所述石灰乳是指含 Ca(OH)2的乳液。
6.如權(quán)利要求1所述的循環(huán)利用生產(chǎn)冰晶石的方法，其特征在于所述石膏渣為含有 CaS03、CaSO4 和 CaCO3 的沉淀濾S。
全文摘要
一種電解鋁SO2、CO2及含氟煙氣循環(huán)利用生產(chǎn)冰晶石的方法，利用含NaOH5-60％的水溶液密閉循環(huán)吸收電解鋁生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含SO2、CO2、HF及Al2O3粉塵的煙氣；利用內(nèi)循環(huán)式吸收設(shè)備實現(xiàn)對煙氣中熱能和顆粒狀氧化鋁的回收利用，以及飽和吸收液的閃蒸快速過飽和結(jié)晶；吸收至溶液pH值達到7-12后排出，吸收后液中的NaF與Al(OH)3在20-90℃反應(yīng)1-8小時，然后經(jīng)常規(guī)方式冷卻結(jié)晶、沉降、過濾、干燥后得到電解鋁生產(chǎn)用冰晶石，濾液經(jīng)1-3倍Na離子量的石灰乳置換過濾，置換過濾后的石膏渣外銷，濾液中的NaOH再生循環(huán)回用。
文檔編號B01D53/68GK102080235SQ20101056047
公開日2011年6月1日 申請日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者何艷明, 劉維維, 張春萬, 李曉陽, 楊萬章, 楊鋼, 欒景麗, 歐根能, 蘇其軍, 謝剛, 陶輝旺 申請人:昆明冶金研究院