工業(yè)爐窯煙氣中氟的脫除及綜合利用

工業(yè)爐窯煙氣中氟的脫除及綜合利用

含氟煙氣的處理技術(shù)是解決氟污染問題的關(guān)鍵。廢氣中的氟化氫和四氟化硅可以通過濕法凈化工藝采用水吸收法或堿吸收法脫除。水吸收法經(jīng)濟實用，但對設(shè)備有強烈的腐蝕作用，而堿吸收法可以產(chǎn)生鹽類，減輕對設(shè)備的腐蝕作用，同時還能回收氟資源。除此之外，干法吸附也是凈化含氟廢氣的一種重要方法，可以將氟化氫或四氟化硅吸附下來，再循環(huán)使用吸附劑。氟化物是一種常見的污染物，其來源主要包括化學(xué)、無機鹽和冶金工業(yè)。氟化物具有很高的化學(xué)活性和生物活性，對人類、動植物造成危害。雖然氟也是重要的化工原料，但必須加強對含氟煙氣的凈化和回收利用，以解決氟污染問題。氣態(tài)氟化物包括氟化氫和四氟化硅，它們的化學(xué)性質(zhì)不同。氣態(tài)HF為無色、具有強烈的腐蝕性和毒性，易溶于水。四氟化硅是無色氣體，易溶于水，與氟化氫反應(yīng)生成氟硅酸。這些性質(zhì)為凈化含氟廢氣提供了依據(jù)。濕法凈化工藝是凈化含氟廢氣的主要方法，可以采用水吸收法和堿吸收法。水吸收法經(jīng)濟實用，但對設(shè)備有強烈的腐蝕作用；堿吸收法可以產(chǎn)生鹽類，減輕對設(shè)備的腐蝕作用，同時還能回收氟資源。此外，干法吸附也是一種重要的凈化方法，可以將氟化氫或四氟化硅吸附下來，再循環(huán)使用吸附劑。干法吸附工藝是一種凈化煙氣的方法，它利用固體吸附劑吸附污染物質(zhì)，如HF、SiF4、SO2等。通常采用堿性氧化物作吸附劑，利用其固體表面的物理或化學(xué)吸附作用，將污染物吸附在固體表面，再利用除塵技術(shù)將其除去。含氟煙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(yīng)，達到除氟的目的。在含有HF、SO2、CO、NOX、CO2、SiF4等成分的煙氣中，氟化氫比其他組分更容易被吸附。因此，干法除氟通常采用Al2O3、CaO、CaCO3和Fe2O3等吸附劑，其中以Al2O3最為常見。Al2O3法是一種常用的干法凈化技術(shù)，用于凈化電解鋁生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含HF廢氣。該技術(shù)已經(jīng)在鋁工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，且在我國的鋼鐵企業(yè)中也得到了一定的應(yīng)用。使用Al2O3作吸附劑，吸氟效率可達95%以上。干法吸附工藝凈化含氟煙氣產(chǎn)生的氟化物可以回收利用，吸附劑價廉易得、工藝簡單、操作方便、凈化效率高，一般在98%以上。干法凈化不存在含氟廢水，避免了設(shè)備出現(xiàn)結(jié)垢、腐蝕和二次污染問題。與其他方法相比，干法凈化的基建費用和運行費用都相對較低，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。堿吸收法是另一種凈化含氟煙氣的技術(shù)，它采用含堿性物質(zhì)的吸收液吸收煙氣中的氟化物，并得到副產(chǎn)物冰晶石。一般采用廉價的石灰做中和劑，但可能會與煙氣中的SO2反應(yīng)而產(chǎn)生CaSO4結(jié)垢問題。若煙氣中不含SiF4，則可以使用NH4OH、NaOH進行中和而得到相應(yīng)的NH4F、NaF產(chǎn)品。含氟煙氣經(jīng)過二級吸收、除霧后排放，一級循環(huán)吸收液部分排出到中和澄清器，用堿性物質(zhì)中和生成氟化物沉淀；中和澄清液返回循環(huán)使用，而泥漿排至廢渣庫或脫水后堆存。最常用的堿性物質(zhì)是Na2CO3，也可以采用石灰乳作吸收劑。堿法除氟具有除氟效率高、工藝成熟、技術(shù)可靠等特點，但存在結(jié)垢問題較難解決。2.3含氟廢氣的凈化技術(shù)——水吸收法水吸收法是一種利用水作為吸收劑，循環(huán)吸收含有氫氟酸和氟硅酸的煙氣中的氟化氫和六氟化硅的技術(shù)，從而生產(chǎn)氟硅酸鈉并回收氟資源。吸收液呈酸性，當吸收液中的氟濃度達到一定程度時，可以將其排出并進行回收利用或中和處理。一般采用二級或三級串聯(lián)吸收工藝，吸收設(shè)備可以選擇文氏管、填料塔、旋流板塔等。二級或三級串聯(lián)吸收工藝的除氟效率可以分別達到95%和98%以上。如果第三級采用堿性介質(zhì)作為吸收液，其除氟效率可以達到99.9%。含氟煙氣經(jīng)過三級吸收和除霧后排放，一級吸收液部分排出，用于回收氟化鹽產(chǎn)品或用石灰中和排放，吸收液逐級向前補充，在三級循環(huán)池中補入新水。該工藝吸收液中含氟濃度高，可用于回收生產(chǎn)Na3AlF6、Na2SiF6、MgF2、AlF3、NaF等多種氟鹽，為氟資源的回收利用創(chuàng)造了條件。當燒結(jié)煙氣中含氟量較低且粉塵較多時，一般先經(jīng)過旋風除塵和降溫，然后再進行吸收。預(yù)除塵脫氟流程如下圖所示。燒結(jié)煙氣溫度高達300~400℃，經(jīng)過除塵后降至250℃，噴射吸收塔后，脫氟率可達90%以上。水吸收法除氟工藝具有除氟效率高、操作彈性大、吸收液(水)和中和劑(石灰)價廉易得、不存在設(shè)備、管道因結(jié)垢堵塞或磨損等問題等優(yōu)點。吸收液經(jīng)過中和處理或回收氟鹽產(chǎn)品后含氟濃度很低，廢水對環(huán)境的影響較小。但是仍然存在設(shè)備腐蝕、中和渣量大、存在廢渣的二次污染等問題。3氟資源回收解決和控制氟污染的方法很多，從生產(chǎn)原料開始降低氟含量和氟資源的綜合利用是最根本的途徑。從生產(chǎn)原料開始降低氟含量可以減少進入生產(chǎn)過程的氟，是實現(xiàn)清潔生產(chǎn)的基礎(chǔ)。實現(xiàn)資源的綜合利用，比如生產(chǎn)市售氟硅酸