铝电解烟气中氟化物管理分析与对策

铝电解烟气中氟化物管理分析与对策　景翠林　（中国铝业股份有限公司山西华圣铝业有限公司，山西永济０４４５００）　摘要：对铝电解烟气中的氟化物的来源、氟化物的危害、氟化物的损失渠道进行了分析，并结合生产实际，　重点对电解车间天窗排放氟化物的损失进行分析，并提出相应的对策。　关键词：氟化物；排放；对策　中图分类号：ＴＢ　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—３１９８（２０１５）１４—０２２０—０２　小，电解槽的集气系统效率减低以致氟化物排放量增　加。换极过程中由于需要揭开槽盖板，使阳极覆盖料　曝露在空气中以致固态和气态氟化物生成并逸出电解　槽。　２．１．２破裂的壳面和敞开的炉膛　在换极过程中，需要用多功能天车扎开阳极间缝，　以便待换极被取出。空气由裂缝进入和热液体电解质　接触，在这过程中固态和气态氟化物都生成并逸出电　解槽。当残极从槽内拔出后，炉膛便敞开在空气中，热　电解质直接曝露在空气中导致更多的氟化物的生成。　２．１．３　用抓斗清除炉底　在用多功能天车抓斗清理炉底过程当中，抓斗对　热液体电解质的搅拌会使空气和电解质更好的接触以　致更多氟化物生成。抓斗捞出来的沉淀，炭块等热渣　料一般和残极一起放在阳极托盘上。与空气接触后，　ｌ氟化物的排放途径　（１）电解车间天窗排放：无法被电解槽罩板系统所　捕获或者吸气通风系统所吸收的氟化物，通过电解车　间天窗排放到环境中。　（２）烟气净化系统烟囱排放：无法在烟气净化系统　被清除的氟化物通过干法净化装置释放到环境。　（３）残极输送：从电解车间输送残极到组装车间的　残极贮藏室的过程中，释放到环境里的氟化物。　（４）阴极内衬吸收：氟化物被阴极内衬吸收，电解　槽大修期间通过槽渣释放到环境。　２　电解车间烟气中氟化物的分析与对策　２．１阳极更换导致氟化物排放　２．１．１换阳极和覆盖料修整　换极前需要打开槽盖板。当槽盖板打开时，敞口　槽通风系统即集气系统引力压强便失去平衡，引力减　率，下面进行具体分析。　２．３．２风量Ｑ　ｐｔ—ｐ２十ｐ　；／２—４００＋１．２×　一　风量指以风机进口状态的气体体积流量（ｍ。／ｈ），　４００．０９６Ｐａ　又因通风机的压缩比比较小，故可以忽略进、出风机流　２．４．３轴功率和效率　量的变化。　进气口处气体的速度：ｖ　一０．４／１—０．４ｍ／ｓ；　所以风量Ｑ—ｖｔ・ｔ・０．２・０．０５＝＝＝０．４・０．２・０．　０５・１—０．０４ｍ３／ｓ。　２．３．３　风压Ｐｔ　风机的有效功率Ｎｅ一　０．０１６ｋＷ；　一　一　风机的效率　一Ｏ．６５；　风机的功率Ｎ一　一　一０．０２４６ｋＷ。　Ｔ１　Ｌ　．Ｏ　单位体积气体流经风机所获得的能量，单位为Ｎ／　ｍ２这里，不用压头而改用风压。因为对于气体，压头　的含义是单位重量气体流经风机所获得的能量，单位　是Ｎ・ｍ／Ｎ气柱。那么，ｌＫｐａ的压力就相当于１０Ｂｉｎ　气柱。可见，对于气体，若采用压头表示，数值太大，使　用不便。若改用单位体积流经风机所获得的能量表　示，可直接使用压强单位，故称为风压。　若以每立方米气体为基准对风机进出口列出机械　能衡算式，并忽略进出口位差变化和进、出风管的阻力　损失可得下式：　。３结束语　河北省阜平县枣产业发达，但是至今还没有帮助枣　农实现机械化打枣的高效农业机械，仍然依靠传统的枣　杆人工打枣，人工捡枣方式，增加枣农劳动强度，影响收　枣效率，从一定程度上制约了枣农业的发展。本设计通　过调查分析，研究传统打枣原理，进行优化分析，最终设　计了一款高效大枣采收机械，将枣农从劳累的劳动中解　放出来，产品设计小巧、简单，在不用经过任何培训的情　况下，一个人即可实现高效率的打枣、收枣。　ｐｔ＝＝：（ｐ２一Ｐ１）＋［ｐ（ｖ　—ｖ｛）　／２　参考文献　当风机是由静止的大气吸入气体，而且气体压力　［１］杨红英．矮化密植红枣采收装置的设计［Ｊ］．农机化研究，２０１２，　按表压力计时，则因Ｕｌ一０和ｐｌ＝＝＝０故得风机的全风　（６）．　压为：　Ｐｔ—ｐ　ｔｑ－Ｐｋ：Ｐ２＋ｐ　／２　［２］高团结．果园核桃机械化采收装置的设计Ｉ－ｊ］．中国农机化学报，　２０１３，（９）．　式中：ｐ２为风机进口气体压力；Ｖ２为风机进口气　机械设计，２００６，２３（８）：３７－４０．　体速度；ｐ为气体密度。则有　［４］汤智辉．孟祥金，沈从举．机械振动式林果采收机的设计与试验研　究［Ｊ］．农机化研究，２０１０，３２（８）：６５—６９．　［３］黄麟，张春林，韩宝玲．曲柄滑块机构惯性力部分平衡的研究［Ｊ］．　《２２０　现代商贸工业　２０１５年第７期（下）　固态和气态氟化物均会生成并逃逸到空气中。掉到地　很大影响。在启动过程中，如果揭开全部的槽罩板，氟　板上或者过道上的抓斗渣料也会增加在电解车间氟化　化物排放量将会大大增加。　物生成和排放。　２．３．４　防范对策　２．１．４热残极　（１）只在吸取电解质之前，才打开该槽的出铝门。　放置在电解车间内的阳极盘上的热残极上的覆盖　（２）在抬包的废气出口连接一个管道，将废气通进电解　料和热电解质（两者都含氟化铝）也会造成氟化物的生　槽内与烟气一起输送到烟气处理中心。（３）在出铝口　成。氟化氢排放会随着热残极的数量增加而增加；而　撒一些电解质破碎料或者氧化铝，使其形成一层壳面　氟化物的生成和排放会在残极冷却过程中继续增加。　堵住出铝口。（４）电解质抽取操作完成后，立即关闭出　因此，残极的冷却和处理对电解车间的氟化物排放有　铝ｆ－ｊ。（５）只在电解液浇灌之前才把出铝门打开。（６）　很重要的影响。　浇灌电解液最理想的速度是使热电解液接触空气的时　２．１．５　阳极覆盖料层对氟化物排放的影响　间最短，同时最少的电解液溅撒。（７）在电解液浇灌完　通过结壳裂缝和开敞的槽上部（槽盖板揭开着）排　毕后，立即清扫喷溅在地上的电解质，集中后通过出铝　放氟化物。在新的阳极安装定位完毕后，氟化物仍然　口放回槽内。（８）用铁铲清除残留在流槽上凝固的热　继续从被曝露的电解质和阳极覆盖料中释放出来，通　过敞开的罩板缝中逃逸。　２．１．６电解质破碎料　当阳极覆盖料（电解质破碎料或是电解质与氧化　铝混合料）铺散到阳极上部时，氟化物（尤其是固态氟　化物）很容易生成并逸出电解槽。　２．１．７　防范对策　（１）在更换一组阳极时只打开三个罩板，尽量避免　更多的壳面材料曝露在空气中。（２）拔出残极后，立刻　用抓斗在规定范围时间内清理炉底。（３）把用于存放　抓斗捞出来的热渣料或者残极的托盘放置离更换阳极　的电解槽旁边。（４）尽量减低热渣料的随地掉落。（５）　在所规定的时间内把残极运送到组装杆车间做清理。　（６）用电解块填满新阳极四周的空隙后，并且尽快添加　覆盖料到阳极上以减少罩板揭开的时间。　２．２出铝导致氟化物排放　２．２．１　出铝门和出铝口敞开　出铝门的敞开会减弱电解槽集气系统的引力，气　态和固态氟化物从出铝门逸出。当出铝口长时间敞开　时更多氟化物生成和逸出。　２．２．２抬包出铝废气　在出铝过程中，从抬包喷射出来的废气中包含有　来自于槽内的烟气，烟气中的氟化物便会排放到电解　车间的空气中。出铝过程中的废气也是造成天窗氟排　放的主要来源之一。　２．２．３　防范对策　（１）只在出铝之前，才打开该槽的出铝门。（２）在　一抬包的废气出口连接一个管道，将废气通进电解槽内　与烟气一起输送到烟气处理中心。（３）在出铝口撒一　些电解质破碎料或者氧化铝，使其形成一层壳面堵住　出铝口。（４）出铝操作完成后，　立即关闭出铝门。　２．３液体电解质传输影响氟化物排放　２．３．１提取电解液过程　出铝门和出铝口敞开着，氟化物通过出铝门和出　铝口排放。抬包由于虹吸原理抽取液体电解质需要排　放气体，导致氟化物气体排放。　２．３．２灌入电解液过程　灌电解质前需打开出铝门和出铝口，氟化物通过　出铝门和出铝口排放。当热的液体电解质倒人流槽　中，电解质与空气接触后，氟化物可能由此生成。热液　体电解质溢到地板后冷却凝固过程中可能生成氟化　物。在浇灌热电解液之后，如果没有立刻清除粘在作　业工具，比如流槽，耙子等上面残留的电解质，在空气　中有可能造成氟化物的生成。　２．３．３电解槽启动过程　在焙烧启动电解槽的过程中电解液传输是一个重　要的环节。液体电解质传输过程对电解车间氟排放有　电解质，并且通过出铝口放回电解槽中。（９）电解质抽　取操作完成后，立即关闭出铝门。（１０）在电解槽启动　时使所有的罩板保持闭合。　２．４捞炭渣影响氟化物排放　在捞炭渣的过程中，敞开的出铝门和出铝口，产生　的氟化物和烟气一同从出铝门和出铝口释放到空气　中。再者从槽中捞出来的炭渣中残留有电解质，如果　操作工将这些炭渣放在出铝门前，与空气接触后会产　生氟化物。　防范对策如下：　只在捞碳渣前，才打开该电解槽的出铝门和出铝　口。把含有电解液的炭渣暂时放在出铝门的里面，但　不是在阳极上部。减少炭渣在电解车间中停留的时　间。在操作完成之后立即关闭出铝门。　２．５生产参数控制影响氟化物排放　２．５．１氧化铝下料控制影响氟化物排放　如果氧化铝下料没有控制好，通常会导致问题出　现，比如说沉淀的形成或者阳极效应。阳极效应在人　工和自动熄灭过程对氟化物的排放都有很大的影响。　２．５．２　电解质水平控制影响氟化物排放　当电解质水平比较低的时候，槽内壳面以下电解　质以上的空腔较大，使得在空腔内有更多的空气流动，　氟化物会随着电解质和空气之间的接触的增多而增　加。当电解质水平失去控制（高于最高控制限度或者　低于最低控制限度），需要抽出或是灌人电解液进行传　输操作，氟化物从电解液传输过程中的形成和逃逸。　２．５．３　电压控制影响氟化物排放　过高的电压会引起电解质温度升高，容易生成更　多的氟化物。　２．５．４强化电流影响氟化物排放　强化电流的过程中，如果热量平衡参数比如说铝　水平高度、覆盖料的厚度等等未做适当的调整以释放　出多余的热量，电解液温度将会增加，会生成更多的氟　化物。　２．５．５　防范对策　（１）在人工熄灭阳极效应过程中，插人木棍之后，　立即关闭出铝门。在自动熄灭阳极效应后，立刻用覆　盖料修补结壳裂缝。（２）监督电阻和电阻变化斜率的　改变，在电阻突然增加之前就应该给电解槽增加下料。　（３）电解质水平保持在一定的控制范围内。（４）当监控　屏幕显示低温情况，分析根源，如果是能量不平衡问　题，调整电压。（５）强化电流后应适当调整改变操作参　数，从而释放强化电流后增生的多余的热量。　参考文献　［１］邱竹贤．铝电解［Ｍ］．北京：　台金工业出版社，１９９５．　Ｅ２］刘业翔．现代铝电解［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，２００８　现代商贸工业ｉ　２０１５年第７期（下）　２２１