據(jù)美國統(tǒng)計，在排出氟化物的各工業(yè)部門中，電解鋁占15.6%。含氟廢氣的治理目前主要有三類方法，即稀釋法、吸收法(濕法)、吸附法(干法)。其中，稀釋法就是向含氟氣體的廠房送新鮮空氣或?qū)⒑鷱U氣向高空排放進行自然稀釋：這種方法雖然投資和運行費用低廉，但不是一種根本的治理手段。根據(jù)國內(nèi)外有關(guān)資料介紹，綜合利用含氟廢氣的方法很多。
(1)含氟煙氣的濕法處理
目前國內(nèi)外由含氟廢氣制冰晶石達到含氟煙氣凈化的目的，主要是用氨或碳酸鈉分解氟硅酸鈉或氟硅酸制冰晶石的方法。
①氨法吸收制取冰晶石
用氨水作吸收液，吸收氟化氫和四氟化硅生成氟硅酸銨：
HF+NH3·H2O=NH4F+H2O (6-42)
2NH4F+SiF4+nH2O=(NH4)2SiF6+nH2O (6-43)
氟硅酸銨與氨水反應(yīng)生成氟化銨：
(NH4)2SiF6+4NH3·H2O+nH2O=-6NH4F+SiO2·nH2O (6-44)
若用水吸收得到氟硅酸，再與氨水反應(yīng)也可獲得氟化銨溶液：
H2SiF6+6NH3·H2O+nH2O=-6NH4F+SiO2·nH2O (6-45)
氟化銨溶液脫硅后與硫酸鋁反應(yīng)，生成銨冰晶石：
12NH4F+Al2(SO4)3=2(NH4)3AlF6+3(NH4)2SO4 (6-46)
再與硫酸鈉進行轉(zhuǎn)換反應(yīng)，得冰晶石和硫酸銨：
2(NH4)AlF6+3Na2SO4=2Na3AlF6+3(NH4)SO4 (6-47)
②NaCO吸收制取冰晶石
由電解槽密閉罩收集的煙氣用5%的純堿溶液吸收，反應(yīng)方程式為：
HF+Na2CO3=NaF+NaHCO3 (6-48)
同時煙氣中的二氧化碳與碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸氫鈉：
Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3 (6-49)
將含有氟化鈉和碳酸氫鈉的吸收液循環(huán)到一定濃度后與制備好的鋁酸鈉反應(yīng)生成冰晶石。
6NaF+NaAlO2+4NaHCO3=Na3AlF6+4Na2CO3+H2O (6-50)
對鋁聯(lián)合企業(yè)，鋁酸鈉可由氧化鋁廠供應(yīng)，否則要自行制備鋁酸鈉。所需原料是氫氧化鈉和氫氧化鋁，先將氫氧化鈉溶液加熱到90℃，邊攪拌邊加入氫氧化鋁，可制得鋁酸鈉溶液，反應(yīng)方程式為：
NaOH+Al(OH)3=NaAlO2+2H2O (6-51)
(2)含氟煙氣的干法處理
法國Pechincy公司的專利提出用活性氧化鋁吸附工業(yè)廢氣中的氟化氫可制得氟化鋁。該法提出在立式吸附塔中裝填粒度為3~12mm和比表面150~250m2/g 的活性氧化鋁，在323～373℃的操作溫度下，氣體由塔的下部進入，吸附劑層自下而上地移動，進行吸附脫氟化氫。我國電解行業(yè)以鋁電解生產(chǎn)的原料工業(yè)氧化鋁作吸附劑，其中γ-氧化鋁占40%~50%。它具有微細孔多、比表面積大、吸附能力強等特點。煙氣中的氟化氫與其中γ-型氧化鋁產(chǎn)生表面吸附反應(yīng)，生成氟和鋁的化合物。該法主要適用于預(yù)焙窯煙氣凈化。氧化鋁對HF的吸附主要是化學(xué)吸附，同時伴有物理吸附，吸附的結(jié)果是在氧化鋁表面上生成表面化合物。
Al2O3+6HF=2AlF3+H2O (6-52)
三氟化鋁經(jīng)袋式除塵器捕集分離后，送至電解槽使用。干法凈化效率高，流程簡單，無二次廢水污染。但要注意選擇好除塵設(shè)備及材質(zhì)。該技術(shù)采用新鮮氧化鋁作載體，用于吸附煙氣中的氟化物和粉塵，凈化后的煙氣達標排放，而氧化鋁作為鋁電解原料進入電解槽。凈化效果取決于凈化系統(tǒng)的設(shè)計以及氧化鋁質(zhì)量。
高效減排多氟化碳技術(shù)
降低陽極效應(yīng)系數(shù)和PFC(多氟化碳)排放量是鋁電解工業(yè)實現(xiàn)減排的主攻方向。表6-33列出了鋁電解PFC減排技術(shù)的發(fā)展方向和應(yīng)予開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)。鋁電解槽減排PFC的主要目標是減少陽極效應(yīng)系數(shù)、減少局部炭陽極瞬間過電壓。所采用的主要方法是提高鋁電解槽計算機控制水平、提高鋁電解槽內(nèi)的氧化鋁濃度的均勻性、快速熄滅陽極效應(yīng)。
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