多孔氧化鋁高效凈化鋁電解含氟煙氣的新方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬工業(yè)煙氣凈化與環(huán)保領(lǐng)域，涉及一種多孔氧化鋁高效凈化鋁電解含氟煙氣新方法，同樣適用于其它含氟煙氣的凈化處理。
【背景技術(shù)】
[0002]電解法生產(chǎn)鋁已沿用一百多年，至今仍是一種主要的煉鋁方法。電解鋁工業(yè)排放的煙氣中含有毒氟化物，是電解鋁行業(yè)的特征污染物(據(jù)統(tǒng)計，在現(xiàn)行鋁工業(yè)中含氟煙氣的污染指數(shù)占全部鋁工業(yè)污染指數(shù)的73%以上)。氟化物在土壤、動植物和人體中有較為明顯的累積和毒害；世界各國都規(guī)定了相應的氟排放標準，并在積極謀求凈化煙氣中的特征污染物氟化氫的技術(shù)和手段。我國對電解鋁煙氣中氟排放控制也開始逐漸重視起來，氟化氫被列為國家重點監(jiān)控的氣態(tài)污染物之一；并于2010年10月I日開始實施新標準即《鋁工業(yè)污染物排放標準》(GB25465-2010)，該標準將鋁電解生產(chǎn)中的特征污染物氟化氫的排放指標降到3mg/m3 (N)，進一步提高了對氟化物限制排放的要求，而1996年頒布的《大氣污染物綜合排放標準》(GB16297-1996)中的二級標準限值要求是9mg/m3 (N)。
[0003]鋁電解含氟煙氣的凈化技術(shù)分濕法和干法兩種。(I)濕法吸收凈化技術(shù):是早期電解鋁行業(yè)普遍采用的方法，主要采用清水、海水、堿液等吸收電解鋁煙氣中的氟化氫，對煙氣進行洗滌，使氣相污染物轉(zhuǎn)入液相；將生成的氟化鈉再與鋁酸鈉溶液反應生成冰晶石，返回電解槽。但濕法工藝存在后續(xù)氟化物產(chǎn)物分離與利用困難、管道結(jié)晶易堵塞和設備腐蝕等問題；尤其是隨著鋁電解生產(chǎn)由自焙槽全部改造為預焙槽后，目前幾乎全部采用干法凈化工藝對電解煙氣進行凈化。(2)干法凈化技術(shù):活性氧化鋁對負電性很大的強酸性氟化氫有很好的吸附活性，且氧化鋁是鋁電解生產(chǎn)的主要原料，因而氧化鋁作為干法吸附劑是最合理的選擇，也是目前電解鋁工業(yè)普遍采用的干法吸附劑；吸附凈化過程的生成物氟化鋁及捕捉到的氟化物粉塵正是電解生產(chǎn)所需輔料，與剩余吸附劑氧化鋁一同返回電解槽供生產(chǎn)使用，整個凈化過程無廢棄物產(chǎn)生、吸附劑無需再生，且煙氣中的氟化物得到資源化、循環(huán)利用，是具綜合利用優(yōu)勢的凈化工藝。目前電解鋁行業(yè)含氟煙氣的干法凈化處理，主要采用冶金級氧化鋁(砂鋁)作為吸附劑；2010年前基本能解決鋁電解生產(chǎn)過程中電解槽的排氟污染問題；然而，隨著國家新標準《鋁工業(yè)污染物排放標準》(GB25465-2010)的頒布，對氟化氫的排放限制提出了更高要求，現(xiàn)有砂鋁凈化工藝已難以達到排放新標準。這對煙氣凈化工藝提出了更高要求，除了改造和提高凈化反應設備技術(shù)外，吸附劑氧化鋁的吸附凈化活性與效率的提高也是至關(guān)重要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種將多孔氧化鋁高效吸附劑應用于鋁電解含氟煙氣凈化的新方法。該方法能深度凈化鋁電解煙氣中的特征污染物氟化氫，解決現(xiàn)有凈化技術(shù)中氟化氫排放難以達到國家新標準《鋁工業(yè)污染物排放標準》(GB25465-2010)的難題。
[0005]本發(fā)明一種多孔氧化鋁高效凈化鋁電解含氟煙氣新方法的目的，是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的。
[0006]一種多孔氧化鋁高效凈化鋁電解含氟煙氣的新方法，其特征在于采用一定孔徑、粒度和比表面積的多孔氧化鋁作為吸附劑，在凈化反應器中與鋁電解含氟煙氣直接接觸一定時間后，吸附煙氣中的特征污染物氟化氫有害氣體，實現(xiàn)對煙氣的深度凈化處理；凈化過程生成的氟化鋁和未完全反應的吸附劑多孔氧化鋁可全部返回電解槽供生產(chǎn)使用，凈化后尾氣中的特征污染物氟化氫含量達到國家新標準《鋁工業(yè)污染物排放標準》(GB25465-2010)即低于 3mg/m3(N)、經(jīng)煙囪排空。
[0007]本發(fā)明一種多孔氧化鋁高效凈化鋁電解含氟煙氣的新方法，其特征在于所述多孔氧化鋁是微孔氧化鋁(孔徑<2nm)、介孔氧化鋁(2nm<孔徑< 50nm)或者大孔氧化鋁(孔徑>50nm)的一種或幾種。
[0008]本發(fā)明一種多孔氧化鋁高效凈化鋁電解含氟煙氣的新方法，其特征在于所述鋁電解煙氣是鋁電解槽產(chǎn)生的未經(jīng)凈化處理的一次煙氣或者是經(jīng)過初步凈化處理后但仍未達到排放標準的二次煙氣。
[0009]本發(fā)明一種多孔氧化鋁高效凈化鋁電解含氟煙氣的新方法，其特征在于所述反應器是固定床、移動床、流化床(含VRI反應器)或者沸騰床。
[0010]本發(fā)明一種多孔氧化鋁高效凈化鋁電解含氟煙氣的新方法，其特征在于此方法同樣適用于其它含氟煙氣的脫氟凈化處理。
[0011]本發(fā)明利用多孔氧化鋁高效凈化鋁電解含氟煙氣的優(yōu)點在于:與現(xiàn)有技術(shù)中普遍使用的砂鋁吸附劑相比，多孔氧化鋁具有可調(diào)控的多孔結(jié)構(gòu)、更大的比表面積、更多活性位以及更高含量的活性成份Y-Al2O3，對特征污染物氟化氫的吸附活性更高。因而，與現(xiàn)有砂鋁干法凈化技術(shù)相比，多孔氧化鋁對鋁電解含氟煙氣的凈化處理體現(xiàn)出更好的效果。通過本方法可以高效回收利用煙氣中的特征污染物氟化氫，處理后的尾氣達到國家現(xiàn)行新排放標準，解決鋁電解含氟煙氣難以徹底治理的環(huán)境污染問題，為鋁電解含氟煙氣的治理提供一種易于工業(yè)實施的新途徑，也為電解鋁企業(yè)帶來較好的經(jīng)濟和環(huán)境效益。
【附圖說明】
[0012]圖1實施例1介孔氧化鋁代表性樣品的小角XRD圖
[0013]圖2實施例1介孔氧化鋁代表性樣品的廣角XRD圖
[0014]圖3實施例1介孔氧化鋁代表性樣品的N2等溫吸附脫附曲線圖
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合具體的實施例進一步描述本發(fā)明的特征，但本發(fā)明并不局限于下述實施例。
[0016]實施例1
[0017]在流化床反應器中，用孔徑\為3.2nm、比表面積BET為253.3m2/g、平均粒度D50為54 μ m的介孔氧化鋁作為吸附劑，與氟化氫濃度為40.2mg/m3 (N)的鋁電解含氟煙氣直接接觸、進行脫氟凈化處理；反應溫度為100°C，煙氣流速為1.8m/so通過加拿大Unisearch公司生產(chǎn)的LasIRTM-RB210-HF激光分析儀對凈化前后的鋁電解含氟煙氣進行在線實時分析和記錄，結(jié)果顯示凈化處理后尾氣中的特征污染物HF含量為0.2mg/m3(N)，HF的凈化率為99.5%，達到了國家新標準《鋁工業(yè)污染物排放標準》(GB25465-2010)。
[0018]實施例2
[0019]在沸騰床反應器中，用孔徑\為10.5nm、比表面積BET為207.4m2/g、平均粒度D50為77 μ??的介孔氧化鋁作為吸附劑，與氟化氫濃度為500.0mg/m3(N)的模擬含氟煙氣直接接觸、進行脫氟凈化處理；反應溫度為200°C，煙氣流速為0.12m/so通過加拿大Unisearch公司生產(chǎn)的LasIRTM-RB210-HF激光分析儀對凈化前后的鋁電解含氟煙氣進行在線實時分析和記錄，結(jié)果顯示凈化處理后尾氣中的特征污染物HF含量為2.8mg/m3(N)，HF的凈化率為99.4%，達到了國家新標準《鋁工業(yè)污染物排放標準》(GB25465-2010)。
[0020]實施例3
[0021]在流化床反應器中，用孔徑dp為1.2nm、比表面積BET為300.8m2/g、平均粒度D50為120 μm的微孔活性氧化鋁作為吸附劑，與氟化氫濃度為50.6mg/m3(N)的鋁電解含氟煙氣直接接觸、進行脫氟凈化處理；反應溫度為500°C，煙氣流速為5.0m/so通過加拿大Unisearch公司生產(chǎn)的LasIRTM-RB210_HF激光分析儀對凈化前后的鋁電解含氟煙氣進行在線實時分析和記錄，結(jié)果顯示凈化處理后尾氣中的特征污染物HF含量為1.9mg/m3(N),HF的凈化率為96.2%，達到了國家新標準《鋁工業(yè)污染物排放標準》(GB25465-2010)。
[0022]實施例4
[0023]在固定床反應器中，用孔徑七為100.5nm、比表面積BET為120.7m 2/g、粒度為1.0mm的大孔活性氧化鋁球作為吸附劑，與氟化氫濃度為10.0mg/m3 (N)的二次煙氣直接接觸、進行脫氟凈化處理；反應溫度為300°C，煙氣流速為10.0m/so通過加拿大Unisearch公司生產(chǎn)的LasIRTM-RB210-HF激光分析儀對凈化前后的鋁電解含氟煙氣進行在線實時分析和記錄，結(jié)果顯示凈化處理后尾氣中的特征污染物HF含量為2.6mg/m3(N)，達到了國家新標準《鋁工業(yè)污染物排放標準》(GB25465-2010)。
[0024]實施例5
[0025]在固定床反應器中，用孔徑d^7.4nm、比表面積BET為180.7m2/g、平均粒度D50為100 μ m的介孔氧化鋁作為吸附劑，與氟化氫濃度為6.2mg/m3 (N)的二次煙氣直接接觸、進行脫氟凈化處理；反應溫度為30°C，煙氣流速為3.0m/so通過加拿大Unisearch公司生產(chǎn)的LasIR?-RB210-HF激光分析儀對凈化前后的鋁電解含氟煙氣進行在線實時分析和記錄，結(jié)果顯示凈化處理后尾氣中的特征污染物HF含量為0.lmg/m3(N)，HF的二次凈化率為98.4%，達到了國家新標準《鋁工業(yè)污染物排放標準》(GB25465-2010)。
【主權(quán)項】
1.一種多孔氧化鋁高效凈化鋁電解含氟煙氣的新方法，其特征是采用多孔氧化鋁作為吸附劑，在反應器中與鋁電解含氟煙氣直接接觸、吸附煙氣中的特征污染物氟化氫氣體、實現(xiàn)對煙氣的深度脫氟凈化處理；經(jīng)該方法處理后的尾氣達到國家排放標準。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔氧化鋁高效凈化鋁電解含氟煙氣新方法，其特征在于所述多孔氧化鋁是微孔氧化鋁(孔徑<2nm)、介孔氧化鋁(2nm<孔徑< 50nm)或者大孔氧化鋁(孔徑>50nm)的一種或多種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔氧化鋁高效凈化鋁電解含氟煙氣新方法，其特征在于所述鋁電解煙氣是鋁電解槽產(chǎn)生的未經(jīng)凈化處理過的一次煙氣或者是經(jīng)過初步凈化后但仍未達到排放標準的二次煙氣。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔氧化鋁高效凈化鋁電解含氟煙氣新方法，其特征在于所述反應器是固定床、移動床、流化床(含VRI反應器)或者沸騰床。
【專利摘要】本發(fā)明屬工業(yè)煙氣凈化與環(huán)保領(lǐng)域，涉及一種鋁電解生產(chǎn)中含氟煙氣干法凈化的方法，本方法同樣適用于其它含氟煙氣的凈化處理。其特征在于采用多孔氧化鋁對鋁電解煙氣中的特征污染物氟化氫進行深度吸附凈化，與現(xiàn)有冶金氧化鋁(砂鋁)凈化工藝相比，凈化效果更好，經(jīng)該法處理后的尾氣達到國家新標準《鋁工業(yè)污染物排放標準》(GB25465-2010)要求。通過本方法可以高效回收利用煙氣中的特征污染物氟化氫，解決鋁電解含氟煙氣難以徹底治理的環(huán)境污染問題，為鋁電解含氟煙氣的治理提供一種易于工業(yè)實施的新途徑。
【IPC分類】C25C3/06, B01D53/02
【公開號】CN104911631
【申請?zhí)枴緾N201510340518
【發(fā)明人】鐘莉, 段東平, 李武
【申請人】中國科學院過程工程研究所, 青海中科鹽湖科技創(chuàng)新有限公司
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年6月18日