Совершенствование технологии извлечения фторидов из анодных газов электролизного производства
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
/p>
.Анализ технологии производства алюминия, как источника выделения анодных газов
Алюминиевая промышленность является источником поступления в атмосферу ряда загрязняющих веществ - фтористых и сернистых соединений, пыли, оксида углерода, возгонов каменноугольного пека и др. Это связано с особенностями технологии промышленного получения алюминия. В основе электролитического производства алюминия лежит электролиз криолитоглиноземных расплавов, основными компонентами которых являются: криолит (Na3AlF6 ), фтористый алюминий (AlF3 ) и глинозем (Al2O3).
Электролитическое получение алюминия сопровождается пылегазовым загрязнением воздушного бассейна. Выделение практически всех газообразных веществ в процессе электролиза алюминия, зависит от физико-химических свойств электролита и качества выполнения технологических операций по обслуживанию электролизера. В газах, выделяющихся из электролизера, присутствуют оксид и диоксид углерода, диоксид серы, фтористые соединения, смолистые возгоны из анодов.
На отечественных алюминиевых заводах образуется значительное количество пыли и шламов газоочистки электролизного производства. Это обусловлено тем, что процесс электролиза протекает в криолит-глиноземном расплаве при температуре 950-960 С.
В процессе производства алюминия можно выделить две основные реакции, которые определяют технологический процесс. Основные реакции:
Al2O3 + 3C = 4Al + 3CO2. (1.1)
Теоретически расход углерода согласно стехиометрии составит mc=3Mc/2MAl2O3.1000 = 334 кгС/тAl. Второй важной реакцией является взаимодействие углекислого газа с частицами углерода по реакции Будуара
С+СО2=2СО. (1.2.)
Эти процессы осуществляются в электролизерах двух типов с обожженным и самообжигающим анодом. В настоящее время на отечественных алюминиевых заводах наибольшее распространение получил элетролизер с самообжигающим анодом.
В электролизерах с самообжигающим анодом формирование анода происходит непосредственно в электролизере в результате разогрева и спекания анодной массы, состоящей из нефтекокса и пека. В результате спекания анодной массы образуются газы коксования, которые являются источником появления вредных веществ в корпусах и окружающей местности, а также источником появления водорода, воды и углеводородов.
Проникновение водорода и воды в криолит глиноземный расплав приводит к гидролизу фтористых солей по реакциям:
H2+1/2O2 = H2O (1.3)
NaF+H2О = 2HF+Na2O (1.4)
Вторичный криолит
Рис.1.1 Принципиальная технологическая схема получения вторичного криолита из отходов алюминиевого производства.
В зависимости от конструкции электролизеров, качества сырья и уровня технологии выделения фторидов из электролизеров с пылью и газами составляют в пересчете на фтор 1423 кг/т Al. Кроме фторидов из электролизеров выделяется 515 кг/т Al диоксида серы, 40150 кг/т Al оксида углерода, 50100 кг/т Al пыли, содержащей твердые фториды, а при использовании электролизеров с самообжигающимися анодами - смолистые вещества. С помощью укрытий электролизеров и системы организованного отсоса пылегазовая смесь поступает на газоочистные установки.
В таблице 1.1 приведен характерный состав, и объем пылегазовоздушной смеси, удаляемой от электролизеров разных типов.
Как видно из таблицы, в системе газоотсоса удаляется сложная многокомпонентная пылегазовоздушная смесь, содержащая токсичные и агрессивные загрязняющие вещества в газовой и твердой фазах. Очистка больших объемов такой смеси представляет собой сложную техническую задачу, решаемую в каждом конкретном случае с учетом свойств очищаемых газов, требований к их очистке, наличия газоочистного оборудования и площадей для его размещения, затрат на очистку газов и ряда других факторов.
Таблица 1.1
Характеристика пылегазовоздушной смеси, удаляемой от укрытий электролизеров
Тип электролизераС предварительно обожженными анодами ОАС самообжигаю- щимися анодамиС самообжигающимися анодами (Содеберга) и боковым токоподводом БТТип укрытияРамностворчатыеКолокольноеШторноеЭффективность Системы газоотсоса95-97,580-8775-85Удельный объем, тыс. м3/т Al25035400-500Температура на входе в газоочистку, С50-9075-15060-80Относительная влажность, -8050-8050-80Содержание загрязняющих веществ, мг/нм3Пыль200-300500-1000150-250Фтористый водород30-80500-100050-80Фтор-соли**30-60100-25020-35Диоксид серы50-90500-150015-80Оксид углерода200-3001000-1500100-150Смолистые вещества100-30020-40
Современные требования по охране окружающей среды ставят предприятия алюминиевой промышленности в достаточно жесткие рамки по выбросам загрязняющих веществ в атмосферу. Актуальность вопросов повышения экологической безопасности усугубляется большими масштабами и темпами наращивания мощностей по производству алюминия.
Первые алюминиевые заводы строились без газоочистных установок, однако уже с 50-х годов вопросам предотвращения загрязнения окружающей среды уделялось большое внимание. В ВАМИ, как отраслевом институте, были созданы подразделения по охране окружающей среды, созданию систем замкнутого водооборота, переработке отходов.
Основными направлениями защиты окружающей среды от загрязнений являлись:
совершенствование техники и технологии производства алюминия, сокращение расхода фторсолей и анодной массы, улучшение качества сырья;
создание эффективных укрытий и систем газоотсоса: колокольного укрытия для электролизеров ВТ, эффективность которого повышалась с