本發(fā)明屬于煙氣廢氣處理技術領域，特別涉及一種電解煙氣的吸收及后處理方法。

背景技術：

鋁是僅次于鋼鐵的現(xiàn)代工業(yè)基礎原材料，具有很高的可回收性能，是一種節(jié)能環(huán)保綠色材料。同時，鋁也是我國有色金屬工業(yè)貢獻率最高的產業(yè)之一，廣泛應用于建筑、包裝、交通運輸、電力、航空等領域，是國民經濟建設、國防科技事業(yè)、戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展必不可少的重要基礎原材料。當前隨著我國經濟發(fā)展步入新常態(tài)，其經濟增長方式已從傳統(tǒng)的要素驅動向以創(chuàng)新驅動方式為主的方向轉變。

現(xiàn)代鋁工業(yè)生產普遍采用冰晶石―熔鹽電解法。電解鋁在熔鹽電解槽中生成，以氧化鋁為原料，熔融的na3alf6―al2o3為電解質；采用炭素材料作為陽極，溶解在熔融氟化鹽電解質中的氧化鋁在直流電的作用下，在陰極上析出金屬鋁液。

電解生產過程中，氟化鋁、冰晶石等氟化鹽在高溫條件下熔融為電解質，氧化鋁熔于電解質，在直流電作用下，發(fā)生電化學反應，在陰極析出金屬鋁，電解質中的氟化物與原料和空氣中的水分反應生成hf，與碳、硫元素反應生成cf4、c2f6、so2等污染物從電解槽中散發(fā)出來，同時由于電解槽加工操作，造成氟化物粉塵揚散。這些氣態(tài)和固態(tài)氟化物大部分被電解槽集氣罩收集，進入煙氣凈化系統(tǒng)經處理達標后排入大氣，但有少部分在工藝操作時會通過電解槽上部結構縫隙散發(fā)到電解槽外，通過電解車間天窗無組織排放到室外，造成一定的環(huán)境污染。

技術實現(xiàn)要素：

針對電解槽車間天窗無組織排放的電解煙氣造成污染的問題，本發(fā)明提供一種電解煙氣的吸收及后處理方法，在降低污染物排放，減輕環(huán)境污染的同時，回收氟資源。

本發(fā)明的方法按以下步驟進行：

1、吸收液調配：配制質量濃度為0.1～42％的氫氧化鈉溶液作為吸收液，或者采用海水作為吸收液；

2、吸附：在電解車間通風器上設置噴頭，噴頭均勻分布，噴頭出口與通風器出口相對；通過噴頭向通風器內噴淋吸收液，吸收液與通風器內排放的煙氣混合反應后，經收集返回到水槽中，再重新用噴頭噴淋，直至吸收液飽和，形成飽和吸收液；混合過程中發(fā)生反應的反應式為：

naoh+hf→naf+h2o

和

2naoh+so2→na2so3+h2o；

3、除雜：在保留部分飽和吸收液的情況下，將其余飽和吸收液過濾分離出固體雜質，收集濾液；

4、除氟：向濾液中通入石灰乳，與濾液中氟化鈉進行反應，石灰乳的用量按石灰乳中的ca(oh)2與濾液中的naf完全反應為準，所依據的反應式為：

2naf+ca(oh)2→caf2↓+2naoh；

反應完畢后，通過脫水過濾機過濾分離獲得氟化鈣固相和含硫濾液；

5、除硫：向含硫濾液中通入石灰乳，對含硫濾液中的亞硫酸鈉進行吸收，石灰乳的用量按石灰乳中的ca(oh)2與濾液中的亞硫酸鈉完全反應為準，所依據的反應式為：

na2so3+ca(oh)2→caso3↓+2naoh；

反應完畢后，通過脫水過濾機過濾分離得到亞硫酸鈣固相和富含鈣離子溶液；

6、除鈣：將保留的部分飽和吸收液與富含鈣離子溶液混合，反應后形成氟化鈣沉淀，其中保留的部分飽和吸收液的量按其中的naf與富含鈣離子溶液中的ca(oh)2完全反應為準，所依據的反應式為：

2naf+ca(oh)2→caf2↓+2naoh；

再經過濾分離后獲得二次氟化鈣固相和除鈣溶液，除鈣溶液作為吸收液循環(huán)使用。

上述方法中，步驟2吸收液的噴淋量與煙氣的流量的比例按每升煙氣噴淋1～3m³吸收液。

上述方法中，步驟3分離的固體雜質主要成分為氧化鋁和氟化鋁，烘干去除水分后作為鋁電解原料使用。

上述方法中，步驟4獲得的氟化鈣固相、步驟5獲得的亞硫酸鈣固相和步驟6獲得的二次氟化鈣固相分別經烘干去除水分后，獲得氟化鈣和亞硫酸鈣。

上述的步驟6除鈣的目的是避免吸收液在噴頭處產生結疤。

上述的烘干去除水分是在100～120℃保溫1～2h。

本發(fā)明需要在電解車間天窗處設置噴頭進行吸收，采取相應的風險防范措施如下：

1、采用堿性吸收液對電解煙氣進行凈化洗滌，充分降低煙氣中的污染物濃度，有效控制電解鋁廠污染物總量，降低電解鋁行業(yè)污染物對于環(huán)境的影響；

2、噴淋的水量遠小于電解車間屋面排水系統(tǒng)設計最大排水量，相應的結構形式可以保證噴淋水不會進入電解車間內部。

本發(fā)明的方法與現(xiàn)有技術相比，該方法的特點是：

1、采用弱堿液吸收電解天窗煙氣新工藝，工藝流程主要采用調配、吸附、除雜、除氟、除硫等過程，吸附工段需要對電解天窗進行防腐處理，提供了一條經濟有效的技術途徑；

2、不僅可以有效的處理電解煙氣中污染物，還可以得到副產品，使其具有一定的經濟性；

3、副產品主要為氟化鈣，純度≥90％。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的電解煙氣的吸收及后處理方法流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例中的電解煙氣的吸收及后處理方法設備布置示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明實施例中采用的石灰乳為市購產品。

本發(fā)明實施例獲得的固體雜質中，氧化鋁和氟化鋁的含量占全部固體物料總重量≥95％。

本發(fā)明實施例中兩次獲得的氟化鈣的總純度≥90％。

本發(fā)明實施例中獲得的亞硫酸鈣純度≥90％。

本發(fā)明實施例中的煙氣為電解車間生產過程中產生的煙氣，其中的被回收的成分按重量百分比含hf10～20％，so210～16％，alf318～23％，al2o316～24％，na2alf628～33％，全部成分總和為百分百。

本發(fā)明實施例中保留部分飽和吸收液占全部飽和吸收液總重量的20～30％。

實施例1

流程如圖1所示，采用的設備布置方案如圖2所示；

1、吸收液調配：配制質量濃度為0.1％的氫氧化鈉溶液作為吸收液；

2、吸附：在電解車間通風器上設置噴頭，噴頭均勻分布，噴頭出口與通風器出口相對；通過噴頭向通風器內噴淋吸收液，吸收液與通風器內排放的煙氣混合后，經收集返回到水槽中，再重新用噴頭噴淋，直至吸收液飽和，形成飽和吸收液；吸收液的噴淋量與煙氣的流量的比例按每升煙氣噴淋3m³吸收液；

3、除雜：在保留部分飽和吸收液的情況下，將其余飽和吸收液過濾分離出固體雜質，收集濾液；固體雜質主要成分為氧化鋁和氟化鋁，烘干去除水分后作為鋁電解原料使用；

4、除氟：向濾液中通入石灰乳，對濾液中氟化鈉進行吸收，石灰乳的用量按石灰乳中的ca(oh)2與濾液中的naf完全反應為準；

反應完畢后，通過脫水過濾機過濾分離獲得氟化鈣固相和含硫濾液；

獲得的氟化鈣固相經烘干去除水分后，獲得氟化鈣；

5、除硫：向含硫濾液中通入石灰乳，對含硫濾液中的亞硫酸鈉進行吸收，石灰乳的用量按石灰乳中的ca(oh)2與濾液中的亞硫酸鈉完全反應為準；

反應完畢后，通過脫水過濾機過濾分離得到亞硫酸鈣固相和富含鈣離子溶液；

獲得的亞硫酸鈣固相經烘干去除水分后，獲得亞硫酸鈣；

6、除鈣：將保留的部分飽和吸收液與富含鈣離子溶液混合，反應后形成氟化鈣沉淀，其中保留的部分飽和吸收液的量按其中的naf與富含鈣離子溶液中的ca(oh)2完全反應為準；再經過濾分離后獲得二次氟化鈣固相和除鈣溶液，除鈣溶液作為吸收液循環(huán)使用；獲得二次氟化鈣固相經烘干去除水分后，獲得氟化鈣；其中除鈣的目的是避免吸收液在噴頭處產生結疤；

上述各步驟中的烘干去除水分是在100℃保溫2h。

實施例2

方法同實施例1，不同點在于：

(1)吸收液調配：配制質量濃度為10％的氫氧化鈉溶液作為吸收液；

(2)吸收液的噴淋量與煙氣的流量的比例按每升煙氣噴淋2m³吸收液；

(3)烘干去除水分是在120℃保溫1h。

實施例3

方法同實施例1，不同點在于：

(1)吸收液調配：配制質量濃度為42％的氫氧化鈉溶液作為吸收液；

(2)吸收液的噴淋量與煙氣的流量的比例按每升煙氣噴淋1m³吸收液；

(3)烘干去除水分是在110℃保溫1.5h。

實施例4

方法同實施例1，不同點在于：

(1)吸收液調配：配制質量濃度為5％的氫氧化鈉溶液作為吸收液；

(2)吸收液的噴淋量與煙氣的流量的比例按每升煙氣噴淋1m³吸收液；

(3)烘干去除水分是在105℃保溫2h。

實施例5

方法同實施例1，不同點在于：

(1)吸收液調配：采用海水作為吸收液；

(2)吸收液的噴淋量與煙氣的流量的比例按每升煙氣噴淋1m³吸收液；

(3)烘干去除水分是在115℃保溫1h。