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鑭鈰金屬電解煙氣治理措施淺析

文檔作者：王鑫羽，王麗苑，于照陽(yáng)，杜蓉文檔來(lái)源：西北礦冶研究院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年03月11日
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第37卷第1期
2015年2月
甘肅冶金
GANSU METALLURGY
Vo1．37 No．1
Feb．，2015
文章編號(hào)：1672—4461(2015 J01—0127一o4
鑭鈰金屬電解煙氣治理措施淺析
王鑫羽，王麗苑，于照陽(yáng)，杜 蓉
(西北礦冶研究院，甘肅白銀730900)
摘 要：本文依據(jù)鑭鈰金屬電解煙氣特點(diǎn)，對(duì)淋洗一鼓泡吸收氯法在該項(xiàng)目中的應(yīng)用進(jìn)行分析，論證其可行性及處
理效果，為今后同類(lèi)型企業(yè)在煙氣凈化系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、運(yùn)行管理等方向提供基礎(chǔ)依據(jù)。
關(guān)鍵詞：鑭鈰金屬電解煙氣；淋洗一鼓泡吸收氯法；治理措施
中圖分類(lèi)號(hào)：X758 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
The Analys of Lanthanum Cerium M etal Electro|ytic
Gas Treatm ent M easures
WANG Xin—yu，WANG Li—yuan，YU Zhao—yang，DU Rong
(Northwest Institute of Mining and Metallurgy，Baiyin 730900，China)
Abstract：According to lanthanum cerium metal electrolysis fume features of chlorine leaching—bubble'absorption method in
the application of the project ana]ysis，demonstrate its feasibility and treatment effect of the same type enterprise in flue gas
purification system for the future direction of technological design，equipment selection，operation management and SO on to
provide basic basis．
Key W ords：lanthanum cerium metal electrolysis fume；leaching—bubble absorption of chlorine；treatment measures
1 引言
鑭鈰金屬是制造稀土貯氫粉基體的優(yōu)質(zhì)原料，
其生產(chǎn)是以氯化稀土為主要原料，氯化鉀、石墨、磷
肥及鎢棒等為輔料，采用熔鹽電解法，由于原輔料中
含有氯元素，因此在熔煉過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量電解煙
氣，其主要污染物為C1 、HC1、CCI 等。根據(jù)項(xiàng)目生
產(chǎn)規(guī)模限制，為確保電解煙氣滿(mǎn)足《大氣污染物綜
合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16297—1996)表2中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，
應(yīng)選擇投資相對(duì)小、凈化效率相對(duì)高的工藝。
根據(jù)該項(xiàng)目電解煙氣的特有性質(zhì)，環(huán)評(píng)推薦采
用淋洗一鼓泡吸收氯法，cl：去除率98．5％ ，HC1去除
率為90％，其工藝簡(jiǎn)單，操作方便，應(yīng)用廣泛，吸收
率高，對(duì)于該規(guī)模的生產(chǎn)企業(yè)，不論在技術(shù)還是經(jīng)濟(jì)
角度來(lái)說(shuō)，對(duì)于該類(lèi)項(xiàng)目都是十分適用的。
2 項(xiàng)目概況
本項(xiàng)目在某省某市建設(shè)生產(chǎn)規(guī)模為1 000 t／a
的鑭鈰金屬生產(chǎn)線(xiàn)，主要生產(chǎn)設(shè)備是電解槽、整流變
壓器等，公輔設(shè)施依托現(xiàn)市區(qū)的供水、供電等基礎(chǔ)配
套設(shè)施。采用熔鹽電解法，對(duì)環(huán)境可能造成的影響
包括：大氣污染、水污染、固廢污染等。
3 項(xiàng)目大氣污染分析及源強(qiáng)確定
本項(xiàng)目含氯廢氣的多少主要是由原輔料中氯元
素的高低所決定，濃度波動(dòng)較大。含氯廢氣是原輔
料中的氯離子在通人直流電后，在兩極上發(fā)生電化
學(xué)反應(yīng)，即氯離子在陽(yáng)極失去電子，產(chǎn)生氯氣，氯氣
與煙氣中的水蒸汽反應(yīng)產(chǎn)生氯化氫(按5％的氯氣
轉(zhuǎn)化為氯化氫計(jì))；大部分碳陽(yáng)極在高溫燃燒下，生
成二氧化碳；僅少量碳與氯原子在高溫情況下反應(yīng)
生成四氯化碳?xì)怏w。
由于原料含氯的不穩(wěn)定性，本項(xiàng)目含氯廢氣量
參照第一次全國(guó)污染源普查工業(yè)污染源產(chǎn)排污系數(shù)
手冊(cè)第八分冊(cè)的3332稀土金屬冶煉行業(yè)的氯氣產(chǎn)
污系數(shù)(757800 g／t．產(chǎn)品)確定，則氯氣為757．8 t／a；
由于原輔材料含水較少，則氯氣按5％轉(zhuǎn)化為氯化
氫來(lái)估算，氯化氫產(chǎn)生量為39 t／a，最終核算氯氣產(chǎn)
生量為720 t／a，氯化氫產(chǎn)生量為39 t／a，四氯化碳產(chǎn)
生量為5 t／a。
哺 f謄．奠l嘏 翻禳蛾自 辮 Ere-一lm： U。a 9il3：1 一 o In
128 甘肅冶金 第37卷
4 氯氣凈化工藝概述
目前國(guó)內(nèi)氯氣凈化工藝以吸收法為主，常用的
主要方法及應(yīng)用情況見(jiàn)表1。
由于鑭鈰金屬電解煙氣主要污染物為cl 、
HC1、CC1 等，根據(jù)《工業(yè)廢氣凈化與利用》(童志權(quán)，
化學(xué)工業(yè)出版社)中“含氯氣的廢氣凈化方法的選
擇”，結(jié)合表1國(guó)內(nèi)凈化工藝應(yīng)用情況，環(huán)評(píng)推薦采
用水一堿液聯(lián)用處理法(淋洗一鼓泡吸收氯法)。
表1 國(guó)內(nèi)氯氣凈化工藝及應(yīng)用一覽表?
方法 主要原理 應(yīng)用特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 適用性 應(yīng)用實(shí)例
吸收劑主要是NaOH、Na，CO“Ca
收法㈣ 尾氣 嘉 耋
氯氣與其反應(yīng)生產(chǎn)次氯酸鹽和氯單
，應(yīng)用廣泛 染，成本高
化鹽
范崇林等 ]介紹某氯堿企業(yè)采用燒堿溶
液吸收廢氯氣，取得較好治理效益。
文獻(xiàn)3和4、5介紹了國(guó)外廢氯氣典
型的堿液吸收法和含有cO 或s0 有害
氣體的廢氯氣的選擇性堿液吸收法
生產(chǎn)液氯法耋墨 冷卻 ’使 ’吸收效率工藝上有難度 純度高且氣量 慧 將多余韻
經(jīng)干燥、凈化處理后，和H2燃燒生
合成鹽酸法成HC1，HCI溶于水或用水噴淋即循環(huán)利用
成鹽酸
工藝條件要求較高，運(yùn)
行成本較高
黃華元[ ]介紹某氯堿化工廠(chǎng)將多余的廢
氯氣用來(lái)合成鹽酸，徹底解決廢氯氣排放
污染問(wèn)題
國(guó)外有高壓、低溫下水吸收cl2，在加熱或
法 。 耕腫a 、 黼勒 賊
去
收囔 一 沒(méi)有
5 淋洗一鼓泡吸收氯法可行性及效果
分析
本次環(huán)評(píng)推薦采用的治理措施(淋洗一鼓泡吸
收氯法)，具體建設(shè)內(nèi)容：(1)每個(gè)電解槽上加裝一個(gè)
集氣罩；(2)推薦采用淋洗一鼓泡吸收氯法對(duì)煙氣進(jìn)
行處理，包括一級(jí)水洗吸收塔、兩級(jí)循環(huán)堿吸收塔和
其它相應(yīng)配套設(shè)備；(3)給電解車(chē)間的天窗加裝三個(gè)
換氣扇；(4)在車(chē)間和煙囪出口處安裝氯氣監(jiān)測(cè)儀和
報(bào)警裝置。
由于受規(guī)模和生產(chǎn)工藝條件限制等因素，電解
槽采用敞口式，而電解煙氣的處理效果主要取決于
集氣效率和凈化效率。
5．1 集氣效率分析
由于原料及輔料在電解過(guò)程中要不斷的補(bǔ)充加
人，則采用有加料孔的集氣罩，同時(shí)加強(qiáng)抽風(fēng)量，可
使其產(chǎn)生負(fù)壓，提高捕集效率，減少電解煙氣的無(wú)組
織排放，盡量確保電解槽完全處于集氣罩的密閉狀
態(tài)，使集氣罩的捕集率可達(dá)到99％以上，確保電解
煙氣由集氣罩抽吸進(jìn)人凈化系統(tǒng)進(jìn)行凈化處理。
在生產(chǎn)過(guò)程中集氣效率下降的主要原因有2
個(gè)：(1)開(kāi)罩取金屬和更換石墨坩堝等時(shí)，導(dǎo)致集氣效
率降低；(2)操作工人責(zé)任心不強(qiáng)，開(kāi)罩后，集氣罩關(guān)
閉不嚴(yán)實(shí)，長(zhǎng)時(shí)間導(dǎo)致漏氣，集氣效率降低。其中第
二個(gè)原因完全可以通過(guò)加強(qiáng)職工環(huán)境意識(shí)教育和制
定嚴(yán)格的操作規(guī)程予以解決。對(duì)于第一個(gè)原因，由
于開(kāi)罩取金屬和更換石墨坩堝在生產(chǎn)過(guò)程中是不能
避免，并屬于電解過(guò)程的常態(tài)，不應(yīng)作事故考慮。一
般來(lái)說(shuō)開(kāi)槽時(shí)間約10～20 min，在引風(fēng)機(jī)和換氣扇
同時(shí)作用下，可減少無(wú)組織排放量，此時(shí)無(wú)組織排放
量略有增加(約10％)。
從總體上說(shuō)，只要加強(qiáng)管理，采用煙氣凈化系統(tǒng)
完全可以達(dá)到設(shè)計(jì)的集氣效率指標(biāo)，避免開(kāi)槽后，集
氣罩關(guān)閉不嚴(yán)、漏風(fēng)等情況，建議公司加強(qiáng)職工環(huán)境
教育，制訂崗位責(zé)任制，對(duì)變形或有漏洞的集氣罩及
時(shí)更換，避免集氣效率下降。
5．2 凈化效率分析
電解煙氣在引風(fēng)機(jī)抽力作用下進(jìn)入煙氣凈化系
統(tǒng)，由于HC1與水溶解度為1：500，且cl 和HC1均
比空氣的比重大，則根據(jù)廢氣的特性，煙氣先由風(fēng)機(jī)
將其由下往上壓人一級(jí)水洗吸收塔，在水對(duì)流淋洗
的作用下，HC1與H 0在吸收塔內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)生
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第1期 王鑫羽，等：鑭鈰金屬電解煙氣治理措施淺析 l29
的稀HC1廢液再由耐酸泵泵回水洗吸收塔，繼續(xù)反
應(yīng)吸收HCI，當(dāng)HC1廢液達(dá)到飽和(濃度大約為10％
左右)時(shí)，項(xiàng)目系統(tǒng)設(shè)計(jì)則將該廢液排入HC1貯罐
中待售。
經(jīng)過(guò)水洗吸收塔處理的煙氣進(jìn)入加入20％
NaOH液體(吸收液)的兩級(jí)循環(huán)堿吸收塔中，采用
鼓泡器使含cl 廢氣與吸收液進(jìn)行充分反應(yīng)，產(chǎn)生的
廢液再次泵回堿吸收塔，繼續(xù)循環(huán)吸收cl ，當(dāng)Na—
CIO廢液含氯達(dá)到8％一10％時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)將NaCIO
廢液排入NaClO貯罐中待售。設(shè)計(jì)當(dāng)二級(jí)循環(huán)堿
吸收塔中的吸收液濃度低于12％時(shí)，其系統(tǒng)會(huì)警告
提示補(bǔ)充新鮮吸收液。
根據(jù)稀HC1廢液和NaCIO廢液的相關(guān)特性，建
議貯罐內(nèi)廢液每10天集中處理一次，從而最大限度
的確保煙氣凈化系統(tǒng)的凈化效率，保證電解煙氣的
達(dá)標(biāo)排放。煙塵隨廢液流入吸收塔，自然沉淀于吸
收塔底部，灰渣定期清理。
煙氣處理的主要反應(yīng)式為：
HCI+H2O_÷H3 0 +El—
C12+2NaOH=NaCI+NaCIO+H20
煙氣凈化系統(tǒng)的工藝流程示意見(jiàn)圖1，煙氣凈
化系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2。
電解煙氣在集氣罩和引風(fēng)機(jī)的強(qiáng)勁抽力作用
下，可使管口處產(chǎn)生負(fù)壓，集氣效率可高達(dá)99％以
上，再由單個(gè)電解槽上方的排煙支管匯至排煙總煙
道，經(jīng)過(guò)煙氣凈化系統(tǒng)處理后高空排放。氯氣排放
量為10．69 t／a、排放濃度為49．49 mg／m。；氯化氫排
放量為3．861 t／a、排放濃度為17．88 mg／m ；四氯化
碳排放量為4．95 t／a、排放濃度為22．92 ms／m ；煙
塵排放量為3．054 t／a、排放濃度為14．14 mg／m 。
淋洗一鼓泡吸收氯法應(yīng)用前后電解煙氣排放變
化見(jiàn)表3。
． ， 一． ． ． ． ． 一一一 煙囪高空jj}放
一‘‘廠(chǎng)’。_‘。一‘‘一
灰渣
圖1 煙氣凈化系統(tǒng)工藝流程圖
表2 煙氣凈化系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)表
2 QQH
注釋
廢氣流向
廢液流向
灰渣流向
番癆囂 囅
130 甘肅冶金 第37卷
備注：《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16297-1996)中“排放氯氣的排氣簡(jiǎn)不得低于25m”
6 結(jié)語(yǔ)
綜上所述，本文敘述采用淋洗一鼓泡吸收氯法
處理鑭鈰金屬電解煙氣，該法不僅工藝成熟，溶劑簡(jiǎn)
單，操作簡(jiǎn)便，處理效果高，而且確保其達(dá)標(biāo)排放，減
輕對(duì)周?chē)h(huán)境的影響，為今后同類(lèi)型企業(yè)在煙氣凈
化系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、運(yùn)行管理等方向提供
基礎(chǔ)依據(jù)。
參考文獻(xiàn)：
[1] 張金萍，李德生，陳永志．廢氯氣吸收回收的新方法
[J]．工程與技術(shù)，2004，12：22—24．
[2] 范崇林，馬家軒．廢氯氣回收與鹽泥治理的收益[J]．河
南化工，1997，000(004)：31-32．
[3] Theatment of waste gas containing gaseous chlorine and
device therefore，歐洲專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)，1978—2004．
[4] Selective absorption of chlorine from waste gas containing
carbon dioxide，歐洲專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)，1978—2004．
[5] Method and apparatus for removing by adsorbing sulfer di—
oxide chlorine and fluorine from waste gas，歐洲專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)，
1978—2004．
[6] 黃華元．關(guān)于燒堿廠(chǎng)廢氯氣回收工藝的探討[J]．甘肅
環(huán)境研究與監(jiān)測(cè)，2002(2)：1 19／／150．
[7] Process for removing chlorine ions from the wet flue—gas
processing system，歐洲專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)，1978—2004．
收稿日期：2014—07—23
作者簡(jiǎn)介：王鑫羽(1984．)，女，助理工程師，2003年畢業(yè)于昆明理工
大學(xué)生物工程專(zhuān)業(yè)。
(上接第126頁(yè))
(2)鋁灰合成聚合氯化鋁絮凝劑。聚合氯化鋁又
稱(chēng)堿式氯化鋁，簡(jiǎn)稱(chēng)PAC，是介于AICI和川(OH)
之間的水解產(chǎn)物，聚合氯化鋁具有凈化效率高、用藥
量少、易過(guò)濾、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，是優(yōu)良的絮凝
劑，廣泛用于工業(yè)廢水和生活廢水的凈化處理。
(3)用處理過(guò)的鋁灰代替冰晶石用于電解鋁的溶
劑原料。
(4)以無(wú)煙煤作還原劑，以鐵屑作沉淀劑，用經(jīng)預(yù)
處理的鋁灰，經(jīng)電爐熔煉、水洗、磁選、篩分等過(guò)程，
生產(chǎn)棕剛玉。
(5)以鋁灰、高鋁釩土和電熔鎂砂為原料，鐵屑為
沉淀劑，焦炭粉為還原劑，采用高溫電熔法合成富鋁
鎂尖晶石。
(6)水泥廠(chǎng)用鋁灰做水泥添加料或環(huán)保設(shè)備廠(chǎng)做
過(guò)濾料。
5 結(jié)語(yǔ)
(1)酒鋼東興鋁業(yè)嘉峪關(guān)分公司利用已有生產(chǎn)工
藝對(duì)鋁灰渣進(jìn)行處理，從而將鋁灰渣有效循環(huán)利用，
減少了堆存、排放量。對(duì)于鋁灰渣處理后得到的鋁
灰，可以進(jìn)一步研究合理利用的清潔生產(chǎn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)
途徑。
(2)研究鋁灰渣、鋁灰的循環(huán)利用途徑，要優(yōu)先考
慮回用于鋁熔煉生產(chǎn)流程，首先是回收利用金屬鋁，
其次是研究鋁灰代替冰晶石用于電解鋁的電解溶劑
原料。
(3)在經(jīng)濟(jì)可行的基礎(chǔ)上研究利用鋁灰渣作為煉
鋼的脫氧劑。
(4)酒鋼東興鋁業(yè)嘉峪關(guān)分公司在堆存、循環(huán)利
用鋁灰渣、鋁灰的同時(shí)，也可以將難以循環(huán)利用的部
分鋁灰銷(xiāo)售給有危固環(huán)保處置許可資質(zhì)的企業(yè)、單
位，這也是大多數(shù)制鋁企業(yè)的傳統(tǒng)做法。
收稿日期：2014．07一l8
作者簡(jiǎn)介：田軍，男，碩士研究生，工程師。
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