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[摘 要]电解铝行业是高能耗高污染行业，铝电解烟气干法净化是铝电解烟气净化最有效的方法，因此研究铝电解烟气干法净化技术，提高净化系统的运行效果是解决该行业污染问题的主要途径。文章介绍了电解铝烟气的产生及成分，研究了干法净化技术的工艺原理、工作流程等，并提出了一些关于烟气净化系统的优化方案。
[关键词]电解铝；干法净化技术；优化
中图分类号：TE365 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）36-0188-01
引言
现在的电解铝行业干法净化技术已经到了普及的程度，大型预焙槽的普及应用为干法净化技术的应用创造了很好的条件。经分析认为预焙槽含氟烟气的治理，更适合于采用干法净化技术。但是干法净化效率如何达到最优状态是当前我国大多数生产企业需要关注的问题，各企业仍需要对烟气干法净化技术进行优化。
1 铝电解烟气简介
1.1铝电解烟气的产生
在400～600℃温度下，氧化铝中仍可含有0.2%～0.5%的水分。电解铝生产过程中，高温条件下氟化盐与水发生水解反应后产生的氟化氢气体是电解铝过程中产生的主要污染物。铝电解时散发主要的氟化物有：第一，熔融电解质蒸气，主要是Na3AlF6、NaAlF4和AlF3。在低于920℃时，Na3AlF6分解成亚冰晶石（NaAlF4）与AlF3；第二，气态氟化物，主要是HF，因为在原料中含有水分，或电解液暴露面与空气中水分发生下述反应：2Na3AlF6+3H2O=Al2O3+6NaF+6HF↑，2AlF3+3H2O=Al2O3+6HF↑；第三，在接近发生阳极效应时，产生CF4与C2F6，含量占1.5%～2%，在阳极效应时高达20%～40%；第四，向电解槽加入氟化盐时产生粉尘进入烟气。
1.2 电解铝烟气的成分
实验证明电解铝散发的主要污染物是氟化物及少量的SO2和碳氢化合物，其次是一些氧化铝粉尘。而铝电解槽排放的氟化物有两种形态：一种是气态氟化物，它是由氟化盐水解产生的，主要是HF气体；其次是CF4，SiF4；另一种是固态氟化物，它包括电解质挥发、氟化铝升华的凝聚物和含氟粉尘，每生产1t铝约排氟16～20kg。铝电解烟气的成分、含量及沸点如表1所示。
2 干法净化技术的原理与流程
2.1 干法净化技术的原理
干法净化主要是利用Al2O3活性强的特点来完成对氟的吸附，氧化铝吸附HF以化学吸附为主，物理吸附次之，化学吸附后，每个氧化铝分子吸附2个HF分子，生成吸附化合物，在湍流状态下，只需1s左右即可完成对氟的吸附过程。方程式表示如下：
Al2O3+6HF→2AlF3+3H2O
在电解铝行业内，多数铝厂都采用了VRI反应器。VRI反应器根据气体流动的多点式锥形运动原理而设计的，是目前吸附装置中各方面性能较先进的一种理想反应装置。
2.2 干法净化的工艺流程
烟气从每台电解槽的排烟支管直接汇集到厂房外侧的排烟总管当中，汇集来的烟气会直接性的分配到每一台除尘器的烟管当中，然后再VRI反应器当中加入适量的氧化铝以及循环氧化铝，使其与烟气展开吸附反应，之后再将其送入到带式除尘器当中完成气固分离环节，净化之后的烟气会排放到烟囱当中，而分离之后的氧化铝会输送到沸腾床的内部，一部分的氧化铝会经过循环溜槽之后继续的进入到VIR反应器当中发挥其吸附作用，而另外一部分氧化铝则会在返回料溢流口的作用下排出除尘器，从风动溜槽直接送到气力提升机当中，提升机将其提升到氧化铝的贮仓之内，之后再通过嘲弄相输送系统将其输送到电解槽的上料箱当中，这样就可以在企业生产中积蓄得以使用。
3 烟气净化技術改进优化措施
3.1 对电解槽集气罩进行改进
电解槽内部集气罩设计一般为底面三角形的长方型箱体，侧部开有集气孔，打壳下料箱贯穿上下，三角底部两个打壳下料箱间开有排料口。具体的技术改进包括：第一，设计排料孔的尺寸时充分考虑氧化铝安息角，但排料孔不能设置过大，否则将会对集气罩的气流均布产生影响；第二，有针对性地加大此处集气孔径，有效抑制氟化物无组织排放；第三，提高槽盖板、和槽上部结构的密封性，重新设计盖板的盖放角度、提高制作精度、边缘安装石棉布密封条、槽上部打壳气缸四周用异型砖密封、导杆四周缝隙用石棉布密封，将电解槽的缝隙面积控制在0.2～0.3m2。
3.2 对电解净化系统氟吸附反应进行改进
电解生产过程中气氟是氟化盐类在电解温度下水解产生的，水解作用的水分来源有原料带入的水分、空气中的水分、炭氢化和物燃烧产生的水分。由净化系统试验测试表明：气氟浓度为50mg/Ndm3时，通过增大氧化铝在净化系统的循环次数，氧化铝循环四次，使固气比达到70～80g/m3，对气氟的净化效率可达98%。反应管路总长38m，采用两次投料（载氟料投料点在前，新鲜料投料在后）两段吸附反应法，烟气中氧化铝总固气比低于30g/m3对气氟的净化效率也可达98%。
3.3 对物料输送系统技术进行优化
使用气力提升装置对物料进行提升，可实现自动化供料，减少人工操作工作量。利用可编程控制器可以达到自动控制的目的，输送自动化程度高，系统运行可靠，且输送提升量大，可达24～60t/h的输送能力。在物料输送长距离输送过程中采用浓相输送，浓相输送是一种适合于干燥细小的固体颗粒及粉状物体的输送技术，具备技术先进，运行可靠、具有自疏通功能、管道磨损小、输送距離长、自动化程度高、提升能力强，能耗小的优点。输送系统大致可分为供料系统和转运系统，其主要设备由料仓、压力容器、输送管道、各种电控元件、压缩空气管网等组成。
3.4 对预分离脉冲式布袋除尘器进行改进
传统的脉冲袋式除尘器和菱形布袋除尘器存在着内部气流分布不均、脉冲气流喷吹不均、除尘器负荷偏大、过滤净化效果不佳等问题。为此SAMI研制开发的预分离形式的除尘器不但起到气固分离的作用，而且还能有效增加氟化氢和氧化铝颗粒的接触时间，提高反应效率。除尘器中的预分离结构，还能有效减少到达滤袋上氧化铝颗粒的数量，减少滤袋负荷，延长除尘器滤袋使用寿命，降低维护成本。同时除尘器脉冲阀系统喷吹距离长、垂直偏差小，喷吹效果好。总之，除尘器在内部结构、滤料、脉冲清灰等硬件及工作状态控制等上的独特设计保证了除尘效率高达99.9%以上，滤料使用寿命达3年以上。
结束语
铝电解生产过程中，烟气的净化处理是非常重要的一个内容，它会直接影响到铝电解生产过程中所产生的环保性，干法净化技术是当前铝电解烟气净化过程中非常常见的一种方法，这种方法在应用的过程中具有非常显著的效果，因此也逐渐的受到了人们的关注和重视，它对于企业的健康发展有着十分重要的作用。
参考文献
[1] 李振宇.干法净化技术在铝电解烟气治理中的应用[J].湖南有色金属，2010，01：40-44.
[2] 王立颖，李云清，陈延军.优化电解铝烟气干法净化技术[J].材料与冶金学报，2010，S1：73-76.
[关键词]电解铝；干法净化技术；优化
中图分类号：TE365 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）36-0188-01
引言
现在的电解铝行业干法净化技术已经到了普及的程度，大型预焙槽的普及应用为干法净化技术的应用创造了很好的条件。经分析认为预焙槽含氟烟气的治理，更适合于采用干法净化技术。但是干法净化效率如何达到最优状态是当前我国大多数生产企业需要关注的问题，各企业仍需要对烟气干法净化技术进行优化。
1 铝电解烟气简介
1.1铝电解烟气的产生
在400～600℃温度下，氧化铝中仍可含有0.2%～0.5%的水分。电解铝生产过程中，高温条件下氟化盐与水发生水解反应后产生的氟化氢气体是电解铝过程中产生的主要污染物。铝电解时散发主要的氟化物有：第一，熔融电解质蒸气，主要是Na3AlF6、NaAlF4和AlF3。在低于920℃时，Na3AlF6分解成亚冰晶石（NaAlF4）与AlF3；第二，气态氟化物，主要是HF，因为在原料中含有水分，或电解液暴露面与空气中水分发生下述反应：2Na3AlF6+3H2O=Al2O3+6NaF+6HF↑，2AlF3+3H2O=Al2O3+6HF↑；第三，在接近发生阳极效应时，产生CF4与C2F6，含量占1.5%～2%，在阳极效应时高达20%～40%；第四，向电解槽加入氟化盐时产生粉尘进入烟气。
1.2 电解铝烟气的成分
实验证明电解铝散发的主要污染物是氟化物及少量的SO2和碳氢化合物，其次是一些氧化铝粉尘。而铝电解槽排放的氟化物有两种形态：一种是气态氟化物，它是由氟化盐水解产生的，主要是HF气体；其次是CF4，SiF4；另一种是固态氟化物，它包括电解质挥发、氟化铝升华的凝聚物和含氟粉尘，每生产1t铝约排氟16～20kg。铝电解烟气的成分、含量及沸点如表1所示。
2 干法净化技术的原理与流程
2.1 干法净化技术的原理
干法净化主要是利用Al2O3活性强的特点来完成对氟的吸附，氧化铝吸附HF以化学吸附为主，物理吸附次之，化学吸附后，每个氧化铝分子吸附2个HF分子，生成吸附化合物，在湍流状态下，只需1s左右即可完成对氟的吸附过程。方程式表示如下：
Al2O3+6HF→2AlF3+3H2O
在电解铝行业内，多数铝厂都采用了VRI反应器。VRI反应器根据气体流动的多点式锥形运动原理而设计的，是目前吸附装置中各方面性能较先进的一种理想反应装置。
2.2 干法净化的工艺流程
烟气从每台电解槽的排烟支管直接汇集到厂房外侧的排烟总管当中，汇集来的烟气会直接性的分配到每一台除尘器的烟管当中，然后再VRI反应器当中加入适量的氧化铝以及循环氧化铝，使其与烟气展开吸附反应，之后再将其送入到带式除尘器当中完成气固分离环节，净化之后的烟气会排放到烟囱当中，而分离之后的氧化铝会输送到沸腾床的内部，一部分的氧化铝会经过循环溜槽之后继续的进入到VIR反应器当中发挥其吸附作用，而另外一部分氧化铝则会在返回料溢流口的作用下排出除尘器，从风动溜槽直接送到气力提升机当中，提升机将其提升到氧化铝的贮仓之内，之后再通过嘲弄相输送系统将其输送到电解槽的上料箱当中，这样就可以在企业生产中积蓄得以使用。
3 烟气净化技術改进优化措施
3.1 对电解槽集气罩进行改进
电解槽内部集气罩设计一般为底面三角形的长方型箱体，侧部开有集气孔，打壳下料箱贯穿上下，三角底部两个打壳下料箱间开有排料口。具体的技术改进包括：第一，设计排料孔的尺寸时充分考虑氧化铝安息角，但排料孔不能设置过大，否则将会对集气罩的气流均布产生影响；第二，有针对性地加大此处集气孔径，有效抑制氟化物无组织排放；第三，提高槽盖板、和槽上部结构的密封性，重新设计盖板的盖放角度、提高制作精度、边缘安装石棉布密封条、槽上部打壳气缸四周用异型砖密封、导杆四周缝隙用石棉布密封，将电解槽的缝隙面积控制在0.2～0.3m2。
3.2 对电解净化系统氟吸附反应进行改进
电解生产过程中气氟是氟化盐类在电解温度下水解产生的，水解作用的水分来源有原料带入的水分、空气中的水分、炭氢化和物燃烧产生的水分。由净化系统试验测试表明：气氟浓度为50mg/Ndm3时，通过增大氧化铝在净化系统的循环次数，氧化铝循环四次，使固气比达到70～80g/m3，对气氟的净化效率可达98%。反应管路总长38m，采用两次投料（载氟料投料点在前，新鲜料投料在后）两段吸附反应法，烟气中氧化铝总固气比低于30g/m3对气氟的净化效率也可达98%。
3.3 对物料输送系统技术进行优化
使用气力提升装置对物料进行提升，可实现自动化供料，减少人工操作工作量。利用可编程控制器可以达到自动控制的目的，输送自动化程度高，系统运行可靠，且输送提升量大，可达24～60t/h的输送能力。在物料输送长距离输送过程中采用浓相输送，浓相输送是一种适合于干燥细小的固体颗粒及粉状物体的输送技术，具备技术先进，运行可靠、具有自疏通功能、管道磨损小、输送距離长、自动化程度高、提升能力强，能耗小的优点。输送系统大致可分为供料系统和转运系统，其主要设备由料仓、压力容器、输送管道、各种电控元件、压缩空气管网等组成。
3.4 对预分离脉冲式布袋除尘器进行改进
传统的脉冲袋式除尘器和菱形布袋除尘器存在着内部气流分布不均、脉冲气流喷吹不均、除尘器负荷偏大、过滤净化效果不佳等问题。为此SAMI研制开发的预分离形式的除尘器不但起到气固分离的作用，而且还能有效增加氟化氢和氧化铝颗粒的接触时间，提高反应效率。除尘器中的预分离结构，还能有效减少到达滤袋上氧化铝颗粒的数量，减少滤袋负荷，延长除尘器滤袋使用寿命，降低维护成本。同时除尘器脉冲阀系统喷吹距离长、垂直偏差小，喷吹效果好。总之，除尘器在内部结构、滤料、脉冲清灰等硬件及工作状态控制等上的独特设计保证了除尘效率高达99.9%以上，滤料使用寿命达3年以上。
结束语
铝电解生产过程中，烟气的净化处理是非常重要的一个内容，它会直接影响到铝电解生产过程中所产生的环保性，干法净化技术是当前铝电解烟气净化过程中非常常见的一种方法，这种方法在应用的过程中具有非常显著的效果，因此也逐渐的受到了人们的关注和重视，它对于企业的健康发展有着十分重要的作用。
参考文献
[1] 李振宇.干法净化技术在铝电解烟气治理中的应用[J].湖南有色金属，2010，01：40-44.
[2] 王立颖，李云清，陈延军.优化电解铝烟气干法净化技术[J].材料与冶金学报，2010，S1：73-76.