含氟廢氣的凈化技術

1、含氟廢氣的凈化技術-吸附凈化法含氟廢氣的凈化技術氟化物主要指氟化氯(HF)和四氟化硅(SiF4),是大氣中的主要污染物之一。主要來源于化工行業(yè)的磷肥、冶金行業(yè)的鋁廠、建材行業(yè)的陶瓷、玻璃、水泥、磚瓦等生產(chǎn)過程。大量的研究證明，微量氟及其化合物也會對人類和動物的機體造成極嚴重的后果。凈化含氟廢氣的主要方法有濕法吸收和干法吸附。目前，工業(yè)含氟廢氣多采用濕法吸收工藝，根據(jù)吸收劑不同又將吸收凈化法分為水吸收法和堿吸收法。吸附凈化法是將含氟廢氣通過裝填有固體吸附劑的吸附裝置，使氟化氫與吸附劑發(fā)生反應，達到除氟的目的?？刹捎霉I(yè)氧化鋁、氧化鈣、氫氧化鈣等作吸附劑。在凈化鋁電解廠煙氣常采用的吸附劑是工業(yè)氧化

2、鋁。鋁廠含氟煙氣吸附法凈化具有如下特點；吸附劑是鋁電解的原料氧化鋁，吸附氟化氫的氧化鋁可直接進人電解鋁生產(chǎn)中，不存在吸附劑再生間題；凈化效率高，一般在98%以上；干法凈化不存在含氟廢水，避免了二次污染；和其他方法相比，干法凈化基建費用和運行費用都比較低，可適用于各種氣候條件，特別是北方冬季，不存在保溫防凍問題。(1) 凈化原理氟化鋁對HF的吸附主要是化學吸附，同時伴有物理吸附，吸附的結果是在氧化鋁表面上生成表面化合物一氟化鋁，其具體過程包括如下幾個步驟。HF在氣相中的擴散；擴散的HF通過氧化鋁表面的氣膜到達其表面；HF被吸附在氧化鋁的表面上；被吸附的HF與氧化鋁發(fā)生化學反應，生成表面化合物(A

3、lF3)o6HF+A1才Os2AIF3+3H?O在較低的溫度下有利于上述反應向右進行。由于這種化學吸附反應速率快，所以用氧化鋁吸附HF屬于氣膜控制，HF濃度越高，氣相傳質推動力越大，越有利于吸附過程的進行。因此加強鋁電解槽的密閉性，防止泄漏，盡量提高煙氣中HF濃度，既有利于吸附，又改善了車間內的操作環(huán)境。(2) 氧化鋁的性質對吸附的影響氧化鋁晶型對吸附容量有很大影響，Y型氧化鋁的吸附容量大；氧化鋁的比表面積越大，吸附容量也越大；氧化鋁濕度大小直接影響吸附凈化能力。另外，分子中的結晶水也影響吸附能力，一般在一定溫度時焙燒，脫去部分結晶水，增強活性，但當分于中的潔凈水全部失掉后，T-A12O3,將

4、轉變成a-A12O3,吸附能力大大降低。(3) 凈化流程氧化鋁與煙氣中的氟化氫接觸后，吸附反應速度很快，反應幾乎在0.1S內即可完成。干法吸附凈化流程有輸送床吸附工藝和沸騰床吸附工藝等。AQq圖5-70輸送床吸附凈化流程1-蛆電解槽/2-加料器13一輸送床$4一旋風分高器I5一袋式過濾器書6風機輸送床吸附凈化流程輸送床吸附流程簡單，運行可靠，便于管理，凈化效率可達95%98%,系統(tǒng)總壓降為2.53kPa。其凈化流程如圖所示。來自鋁電解槽的含氟化氫煙氣，通過管道進人輸送床與由加料器均勻加人的氧化鋁粉末相混合，在管道中的高速氣流帶動下，氧化鋁高度分散與HF充分接觸，在很短時間內完成吸附過程。吸附后

5、的含氟氧化鋁在旋風分離器中被分離出來，在分離中進一步完成吸附過程，經(jīng)袋式過濾器分離干凈。分離出來的含氟氧化鋁既可循環(huán)吸附，也可返回鋁電解槽。影響吸附效率的因素如下。a. 輸送床流速的影響吸附效率隨管內氣流速度增大而提高，當流速達16m/s時，再提高流速吸附效率提高甚微，一般控制管內煙氣流速為15-18m/sob. 吸附時間和輸送床長度的影響為保證煙氣和吸附劑有一定的接觸時間，一般輸送床長度在lom以上，可保證其吸附效率。c. 固氣比的影響煙氣中HF濃度越高則要求固氣比越大，一般氟濃度為50mg/m3時，要求固氣比為7080g/m3。沸騰床吸附凈化流程這種流化床反應器改善了氣固兩相的接觸狀態(tài)，使

6、氧化鋁表面不斷更新，減少了氣膜內的擴散阻力，強化了氣固相傳質過程。流化床吸附凈化效率高達98%,壓降較小（約為1.3kPa），設備緊湊,但安裝維修比較復雜。其凈化流程如圖所示。含氟煙氣從流化床底部進人，煙氣以一定的速度通過氧化鋁吸附層，氧化鋁則形成流化態(tài)的吸附層，煙氣中的HF在與氧化鋁的接觸中，完成擴散和吸附過程。從流化床中出來的氣體經(jīng)袋式過濾器進行氣固分離。袋式過濾器過濾的氧化鋁一部分返回流化床中再循環(huán)使用，也可以送至鋁電解槽。從袋式過濾器中出來的凈化后煙氣，經(jīng)風機和煙囪排人大氣。0.28m/s左右口流化沸騰床氧化鋁的層厚一般為34cm,一可減少阻力，二可防止用量過多。煙氣流速為層高度可在5

7、0300cm之間調節(jié)。圖5-71沸騰床吸附凈化流程3鋁電解槽.2AkH加料器，3費睇床及袋式過濾器*4一場機介紹另外幾種處理方法：含氟廢氣的凈化技術-堿吸收法堿吸收法是采用堿性物質NaOHNa2CO3氨水等作為吸收劑來脫除含氟尾氣中的氟等有害物質，并得到副產(chǎn)物冰晶石。最常用的堿性物質是Na2CO3,也可以采用石灰乳作吸收劑，二者的使用有所區(qū)別。(1) 石灰乳吸收凈化原理用石灰乳作吸收劑凈化含氟廢氣生成CaF2等廢渣，可采用拋棄法，也可以經(jīng)過濾、干燥后送去作橡膠或塑料的填料，反應式為3SiF4+2H2O2HzsiR+SiOr4H3SiF4+3Ca(OH)33CaF2«+SiOE|+4H

8、2O2HF+Ca(OH)&3CaF21+4H2O該方法適用于排氣量較小、廢氣中含氟量低，回收氟有困難的企業(yè)，如搪瓷廠、玻璃馬賽克廠、水泥廠等。Na2CO3吸收制取冰晶石電解鋁廠廢氣經(jīng)除塵后，送入吸收塔底部，與濃度為2030g/L的Na2CO璘液在塔內逆流接觸，洗滌廢氣時，煙氣中的HF與堿反應生成NaF,吸收脫氟后的氣體經(jīng)除霧后排空。HF-kNa2CO3-=NaF+NaHCOs”2HF+NaaCO32NaF+Cf+電O在循環(huán)吸收過程中，當溶液中的NaF濃度達25g/L后，再加人定量的偏鋁酸鈉溶液即生成Na3AlF6,反應式如下。6N&F+4N&HCQ+NaA10,Na,A

9、1F6+4Na2CO3+2凡。56NaF卜2CO2+NaAlO?=Na3A叭+2Na?C。*偏鋁酸鈉溶液可由NaOM?Al(OH)3反應制得。合成后的冰晶石母液經(jīng)沉降后，上層次晶石沉降物經(jīng)過濾后送往回轉窯干燥、脫水即得成品。含氟廢氣的凈化技術-水吸收法水吸收法就是用水作吸收劑來洗滌含氟廢氣，副產(chǎn)氟硅酸，繼而生產(chǎn)氟硅酸鈉，回收氟資源。水易得，比較經(jīng)濟，但對設備有腐蝕作用。就目前來看，水吸收法凈化含氟廢氣主要應用于磷肥生產(chǎn)中。(1)凈化原理由十SiF4和HF都極易溶于水，HF溶解于水生成氫氟酸，SiF4溶于水生成氟硅酸(H2SiF6)和硅膠(SiO2)。SiF4與HF反應生成H2SiF6,反應式如

10、下。3SiF4+2H£O_aHjSiF.-SiOi|2HF+SiE,(2)工藝流程由于磷肥品種、生產(chǎn)方法、含氟廢氣的溫度、氣量、含氟量的不同，凈化的工藝流程和設備會有所不同。普鈣廠排含氟廢氣與高爐法鈣鎂磷肥廠排出的含氟廢氣相比，含氟量高(2832g/m3),溫度低(758DC),粉生少，一般水吸收前不設除塵設備。國內通常采用的脫氟流程多為二級吸收，根據(jù)使用的設備不同，分為一室一器、一室一塔、一室一旋、二室一塔等口這里“室”是指撥水輪吸收室，一般用作一級吸收，其優(yōu)點是不易造成硅膠堵塞，清理方便，但脫氟效率不高?！捌鳌笔侵肝那鹄镂掌?，“塔”是指湍球塔或揣流板塔，“旋”是指旋流板塔。兩者

11、組合脫氟率達98%以上。如圖是普鈣廠一室一旋脫氟流程，該流程將吸收液分3個吸收段,各自循環(huán)，因而獲得較高濃度的氟硅酸產(chǎn)品去排風機圖5-68普鈣廠一室一旋脫氟流程1吸收室孑2旋流塔坂3泵：5一忙水槽高爐法鈣鎂磷肥廠排放的含氟廢氣，含氟量低(13g/m3),成分較復雜(還含有少量的(CO2、COH2sP205等)，溫度高(120250C),粉塵較多，凈化難度大。一般先經(jīng)旋風除塵、降溫后，再進行吸收。圖為典型的高爐法鈣鎂磷肥廠除塵脫氟流程。自高爐出來溫度高達300400c的含氟廢氣，經(jīng)除塵后降至250C,噴射吸收塔后，含氟量降為0.2g/m3左右，脫氟率達90%,排放圖5Y9高爐法鈣鎂褲肥廠除塵脫飄

12、流程1除生器事2噴射吸收器，3脫水器14一熱風爐；5煙囪(3)水吸收的防腐由于吸收液中含有腐蝕性很強的氫氟酸和氟硅酸，另外還含有少量的H2SO3、H2SO4H3PO4等，很容易造成設備的腐蝕。目前工廠中常用的耐腐蝕材料有：硬聚氯乙烯管和板材，耐腐蝕玻璃(環(huán)氧玻璃鋼、吠喃玻璃鋼、酚醛玻璃鋼、聚醋玻璃鋼等)，耐酸瓷磚，耐酸膠泥，防腐蝕漆和橡膠等。聚氯乙烯或玻璃鋼多用于管道、設備的制作，耐酸瓷磚、耐酸膠泥、生漆等多用于槽和吸收室內壁防腐，橡膠多用于設備、管道等的內襯。(4)氟資源回收生產(chǎn)市售氟硅酸在吸收工藝上采用分段強制循環(huán)吸收，可獲得濃度較高的氟硅酸溶液，作市售產(chǎn)品，H2SiF6含量28弧若濃度太低，可經(jīng)蒸播濃縮獲得。生產(chǎn)氟硅酸鈉氟硅酸鈉可用于玻璃工業(yè)作為蝕刻劑，在農業(yè)上用作殺蟲劑，皮革及木材的防腐劑等。向水吸收后的氟硅酸溶液中加人NaCl或Na2c03、Na2SO4NaOHB液，可以制得白色粉氟硅酸鈉。由于NaCl廉價易得，故應用普遍，反應式如下。H£5iF4+2NaCJSi艮+2HC1生產(chǎn)冰晶石磷肥廠含氟廢氣吸收液制取冰晶石的方法有氨法和合成法兩種，這里介紹氨法。用水吸收含SiF4廢氣得到H2SiF6液(>8%),控制pH值8.28.5,使吸收液與18%M水在氨化1f中氨化1h。然后過濾脫硅，硅膠經(jīng)干燥磨碎篩分即得到硅膠