铝电解烟气治理   (aluminum  reduction  plantemission  contr01)

消除或减少铝电解生产过程产生的气态、固态氟化物等的污染，并使其中的有价组分得到综合利用的过程。熔盐电解法炼铝，用氟化盐(NaF、Na₃A1F₆、MgF₂、CaF、AlF等)作电解质，与原料中的水分和杂质反应，生成HF、SiF₄、CF₄。等气态氟化物，加工操作过程中造成氧化铝和氟化盐粉尘飞扬，部分气态氟能吸附于固体颗粒表面，随电解烟气散发出来。每炼1t铝约产生氟16～22kg，预焙阳极电解槽散发氟较少，固体氟比例稍高，自焙阳极电解槽氟化盐消耗较多，烟气中还含有沥青烟，污染环境较严重。

烟气捕集方式  分为地面捕集方式和天窗捕集方式两种。

地面捕集方式  直接捕集电解槽散发的烟气的方式。通过电解槽密闭罩捕集从料面和阳极处散发的烟气，经排烟管道汇集，由引风机引入净化装置，去除污染物后排放。电解槽的烟气捕集率和处理烟气量因槽型和槽容量而异(见表)。与天窗捕集方式相比，地面捕集方式处理烟气量少，烟气含氟浓度较高，净化效率和经济效果较好。新建电解铝厂或老厂技术改造普遍采用地面捕集方式。

天窗捕集方式通过天窗捕集散发到电解厂房内的烟气的方式。20世纪60年代，国际上推广应用上插自焙槽生产工艺，由于从密闭罩缝隙处和加工开启罩盖时逸散到厂房内的烟气较多，烟气捕集率较低，所以需对厂房内的烟气进行捕集，并加以净化，以减轻无组织排放对环境的影响。一般将天窗烟气净化与地面烟气净化系统联合起来，天窗烟气采用喷淋洗涤净化，当循环液中NaF达到一定浓度后，送至地面烟气净化系统作为补充液使用。天窗捕集方式处理每吨铝烟气量约为200万m³，净化效率可达80％，设备较庞大，投资和运行费较高。日本等国自焙槽铝厂多设置天窗烟气净化系统。中国衢州铝厂采取地面天窗烟气联合净化方式。

烟气净化方法  中国20世纪60年代开始在铝电解烟气净化工程中应用了湿法净化技术，70年代随着大型预焙槽工艺的引进和开发，干法净化技术得到迅速发展。

湿法净化  采用水或碱溶液作吸收剂，洗涤吸收铝电解烟气中气态氟化物，同时去除固体颗粒物的方法。主要用于净化自焙槽烟气。用碱作吸收剂的碱法比用水吸收的酸法净化效率高，设备腐蚀小，应用较普遍。用Na₂CO₃。或NaHCO₃。水溶液吸收，生成NaF，当循环洗涤液中NaF浓度达到20g／L。时，加入NaAlO₂。或Al₂(SO₄)₃•18H₂O，即可生成冰晶石。在洗涤净化的同时，加入合成原料生成的冰晶石(塔内合成)，颗粒较细，杂质较多，质量较差。将洗涤液除杂后在合成槽内加热合成的冰晶石(塔外合成)，质量较纯净，经烘干后返槽使用。净化设备一般采用喷淋塔、填料塔、筛板塔或文丘里吸收器，除氟效率约为90％～95％。

干法净化  采用氧化铝作吸附剂，净化铝电解烟气的方法。氧化铝是铝电解生产原料，具有微孔结构和很强的活性表面，国产中间状氧化铝比表面积为30～35m²／g。在烟气通过吸附器过程中，HF气体吸附于氧化铝表面，生成含氟氧化铝，然后通过袋式除尘器捕集下来，直接运到电解生产使用。该法不存在二次污染和设备腐蚀等问题，尤其适于净化预焙槽烟气，净化效率可达99％。

实用的干法净化有两种流程：(1)A一398干法净化流程。为美国铝业公司开发的流化床净化流程，烟气以一定速度通过氧化铝吸附层，氧化铝则形成流态化的吸附床，烟气中的HF被氧化铝吸附后，通过上部的袋式除尘器净化后排放。氧化铝吸附床层厚度在50～300cm之间调节，氧化铝在吸附器中停留时间2～14h，被捕集的含氟氧化铝可抖落在床面上予以回收。(2)输送床干法净化流程。为法国空气工业公司推出的，该法将氧化铝吸附剂直接定量加入一段排烟管道，在悬浮输送状态下完成吸附过程。吸附管段长度决定于吸附过程所需时间和烟气流速。为防止物料沉积，烟气流速一般不应小于10m／s(垂直管段)或13m／s(水平管段)，气固接触时间一般大于1s。由吸附管段出来的烟气经袋式除尘器进行气固分离，分离出来的含氟氧化铝送至电解生产使用。该流程在我国已获得普遍应用。

氧化铝吸附剂用量可为电解铝用量的50％～100％，理论上lm2比表面积可吸附氟0.033％(质量分数)。国产氧化铝比表面积不大，宜全部用于吸附。加大固气比有利于提高吸附效率，实验证明，当固气比大于10g／m³时，吸附效率即可达到99％。

净化效率  铝电解烟气治理水平用总控制效率表示，其计算公式为：

式中η_t为总控制效率，η_g为电解槽烟气捕集率；η_p为地面净化系统的净化效率，η_s为天窗净化系统的净化效率。为达到《轻金属工业污染物排放标准》的规定，对于中心加工预焙槽和侧插白焙槽，η_t应分别达到95％和73％。