铝电解含氟烟气治理技术要点分析

郭福宝

（山西兆丰铝电有限责任公司电解铝分公司，山西　阳泉　０４５２０９）

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科学技术

铝电解含氟烟气治理技术要点分析

在电解铝过程中，会产生许多的含氟污染物，这些污染物有很强的危害性，必须加以治理。在下文中，笔者介绍了几种摘 要：

治理方法，对于一些铝电解过程中的主要元素进行了描述，说明了治理含氟烟气的重要意义，使大家对此有一个深入的了解。

电解铝；烟气；氟化物；治理技术关键词：

Ｘ７５６　　Ａ　　１１－５００４（２０１８）０５－０１５３－２中图分类号：文献标识码：文章编号：

在进行正常的工业生产过程中，经常会产生一些有毒有害

的颗粒或者气体，如果不对此加以治理的话，会给周围的居民带来较大损失，严重影响到了他们的身体健康，同时也危害了植物的健康和环境的清洁，产生许多不利影响，所以必须对此加以治理。电解铝会产生大量的粉尘、以及少量的SO2，耗费大量的能源，产生较大的污染。

我国的电解铝产业是一项非常重要的产业，一定时期内为我国的经济发展做出了促进，国家非常重视对含氟烟气的治理工作，所以应该从源头上控制污染物的产生，减少氟化物的产生，加强清洁开采，将铝电解产业发展成为一个环境友好型的产业，为我国的环境治理做出贡献。

1 铝电解含氟烟气的危害

铝电解产生的众多气体都有较大的毒性，其中的HF造成了严重的气态污染，以及成为我国重点管控对象。过去的事实证明，长期生活在HF超标的区域内，身体内的氟含量会急速增加，会引起骨质增生，肺气肿。粉尘也是一种常见的未然乌，一旦大量的粉尘进入人体的肺泡内，会给肺脏造成重大伤害，因为肺泡细胞是不可再生的，一旦得了尘肺病，肺功能会急速衰退，后期呼吸困难，非常痛苦。动物和人一样，如果摄入了大量的氟元素，身体就会产生不良反应。对于植物来说，氟元素也是一种恐怖元素，吸收了氟之后，严重的情况下，植物会大量死亡，农作物颗粒无收。含有氟元素的雨水危害比酸雨更大，会严重腐蚀金属结构的建筑物。

2 治理电解铝含氟烟气的两种方法

2.1 含氟烟气湿法净化

湿法净化是一种有效的治理技术，因为气态的氟化物在遇到水的情况下，很容易溶于水，通常使用Na2CO3溶液来溶解氟化物。然后再特定的情况下，氟化物会发生水化反应，结成晶体，通过一系列的回收技术之后，又形成了冰晶石，可以重新投入生产。这个方法具有的特点是，虽然操作过程非常的简单，但是净化过程会遭到腐蚀作用，产生第二次的污染。这种方法的除氟效率甚至高达85%。随着其他技术的发展，这种技术已经逐渐被淘汰，不太经常使用。2.2 含氟烟气干法净化

干法净化是二十一世纪以来就开始使用的一种方法，净化

收稿日期：

２０１８－０５作者简介：郭福宝，男，生于１９８０年，汉族，辽宁建平人，本科，冶金工程师，研究方向：有色金属。

过程是干燥的，所以名字叫干法净化，在这个过程中要使用固

体的吸附剂，将含氟烟气吸收，达到净化的目的。使用最多的固体吸附剂是Al2O3，它的活性非常强，能够吸收氟气体，在急速的状态下，可以在一秒之内完成吸收过程，吸收率可达90%~95%。在这个过程中，反应装置的作用不可忽视，要准备净化过的设备。

干法净化技术不仅治理效率很高，而且不会产生二次污染物，造作过程较为简单，也不会花费很多费用。预焙槽产生的烟气大部分都是使用该法治理的，利用了氧化铝的吸附作用，达到了净化效果。

3 关于含氟烟气干法净化技术的主要元素描述

上个世纪以来，氧化铝就被国际上广泛使用，用于吸附含氟气体。美国使用了A-398法，法国使用了彼施涅法，加拿大使用了阿尔肯法，可以说，净化技术已经登峰造极。一下详细介绍了干法净化方法。

3.1 干法净化的吸附反应原理

在干法净化中最重要的一种物质就是吸附剂，吸附剂能够对气体分子产生强大吸附作用，这是因为气体分子在这种情况下，会出现布朗运动，出现在固体表面。吸附过程也分为化学吸附和物理吸附，对于气体分子来说，它们的运动过程是无定向的，而且也没有极限性，只受到范德华力的作用，静态极化作用的吸附过程称为物理吸附。吸附剂表面有很多的活化能，气体分子和吸附剂表面的电子结合起来，形成了电子对，发生了化学作用，这种方法叫做化学吸附。物理吸附发生的时间较短，可以在一瞬间完成，化学吸附反应的时间较长。在电解铝含氟烟气治理过程中，通常使用氧化铝来吸附氟化氢，反应式为：Al2O3+6HF=2AlF3+3H2O3.2 吸附过程的简述

氧化铝在吸收氟化氢的时候发生的是化学吸附过程，但是其中也伴随着一些物理吸附。烟气中含有大量的氟化氢，氟化氢在气相中不断的扩散，和化氢气体接触了氧化铝的表面之后，受到了氧化铝表面原子力的作用，从而被吸附起来。氟化氢可以和氧化铝发生化学反应，形成一些化合物。在这个过程中，要保障气体的流动性，让二者充分接触，吸附效率就很高。可以依据这样的公式，V=K(HF)6

如果增加氟化氢的浓度，反应的程度会更加的剧烈。3.3 吸附的影响因素分析

吸附反应的过程也会受到多方面因素的影响。氧化铝固体在对氟化氢气体进行吸附的时候，氧化铝具有强极性和弱极性两种性质，在强极性的作用之下，氟化氢被吸收的效率很高。

（下转155页）

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S

2 实验论证分析

为保证本文提出的热力系统的抗干扰技术优化设计的有效性，进行实验论证，实验论证采用相同的外部环境，并且具有相同内部结构的热力系统进行自动化控制实验。为保证实验的严谨性，采用优化前的干扰技术与优化后的干扰技术进行对比实验论证对比，只改变热控系统运行过程中的电磁波波长，对两种系统的输出电压和输出电流的干扰波形进行统计与绘制。其实验论证结果如图1所示。

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长的形态相差较多，优化后的抗干扰技术具有明显的拦截优势。通过分析可知，本文提出的热控系统的抗干扰技术优化的有效性，可以提升热控系统的抗干扰性能，增强热控设备运行过程中的安全。

3 结语

本文对热控系统的抗干扰技术的优化方法进行分析与设计，在热控系统内部与外部分别设置干扰信号防护器与抑制设备，对热控设备运行中产生的内部干扰电磁波进行有效拦截，同时对外部干扰电磁波进行有效抑制，提升热控系统的稳定性。实验论证表明，本文设计的热控系统的抗干扰技术优化方法具备极高的有效性，可以大幅提升热控系统的抗干扰性。希望本文的研究能够为我国热控系统抗干扰能力的提升研究提供理论依据和参考。

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图1 实验论证结果曲线

根据对图1实验论证结果曲线的分析可知，两张系统的抗干扰性能大体趋势都是相同的，但优化后的热控系统对电磁波的拦截性能要好，其输出波长的频率与幅度较为平稳。而没有优化的抗干扰技术在拦截电磁波过程中，拦截性能不高，导致输出波形的趋势变化较为明显。特别当电输出电流为奇数时，干扰波（上接153页）

铝电解产生的烟气中，混有各种各样的气体，其中沸点最高的是氟化氢气体，所以氟化氢气体的吸附能力较差，更容易被其他物体所吸附。氟化氢分子也有极性，它的表面活性非常强，在一定的外界作用之下，可以很大程度的被氧化硫所吸附。3.4 吸附的反应装置VRI反应器

在一个完整的吸附装置中有许多的设备组成，有许多的反应器和试管，笔者了解到，在绝大部分的电解铝企业里，都会使用到VRI反应器。VRI反应器是一个非常有效的设备，它的严格按照气体的运动原理的设计的，氟化氢气体运动具有多点式锥形的特点，根据这种原理来制造了反应设备。它拥有一个圆筒形的外壳，其中的锥形筒是空心的，含有许多的流化元件。在化学反应过程中，要定量的在空心椎体内加入氧化铝反应料，使氧化铝慢慢的进入到烟气管道里，充分的与烟气接触并发生反应。连续的加入氧化铝，使二者要均匀的接触，缓缓的流过烟气。将VRI反应装置流化元件设置在底部，能够保护氧化铝机械减少破损。因为椎体的结构是流线型的，所以烟气在流动过程中，非常的流畅，不具有较多的阻力，减少了反应器发生的损失，能够有效的节约能源，减少污染。在椎体的周围，布置有许多的溢流孔，这样，氧化铝就呈现出一个非常规则的圆截面，均匀的分布在整修管道断面，能够与烟气进行充分的反应，保障了吸附过程的均匀。氧化铝与烟气并不十分激烈，所以氧化铝不会大面积的破损，

3.5 系统中应用了袋式除尘器

在治理含氟烟气的过程中，会应用到袋式除尘器。袋式除尘器能够起到非常好的作用，在含氟烟气被净化之后，将气体与固

态的氧化铝分离开来。最常见的有三种固气分离装置，它们都是袋式除尘器，分别为菱形，脉冲型，反吹风型。在烟气净化过程中不可缺少的就是除尘布袋中的除尘器，除尘器在其中起到关键作用。市场上广泛使用到有菱形大布袋和脉冲型大布袋，在电解铝企业内，使用最多的是菱形的大布袋，这种除尘器是一种核心设备，我们以LLZB-Ⅲ型为例来说明。LLZB-Ⅲ型除尘器具有非常新颖的结构，再过滤面积一定的情况下，它的体积较小，一次也不用投入太多资源，而且除氟的效率非常高。如果设备发生了故障，检修起来也非常方便。这种滤袋有很长的使用寿命。这种除尘器有非常合理的内部结构，气流在除尘器的内部涌动，但是分布过程非常的合理，不会对滤袋造成很大的损伤。滤袋的骨架是由特殊材料制成的，摩擦系数较小，使用寿命超过一年。使用这种方法可以很好的净化烟气，减少浮的排放量。

4 结语

使用干法净化的方法来治理电解铝含氟烟气有非常好的效果，不仅节省了投资，也降低了平时运行的费用，可以很好的处理含氟烟气。在处理过程中应该选择质量较好的氧化铝原料，加强系统管理，最终满足含氟烟气排放指标，减少污染物，构建一个生态和谐社会。

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