Инженерно-технические системы газоочистки при производстве алюминия в электролизерах

Технологический процесс производства алюминия предусматривает его получение электролизом раствора А12О3 в расплавленном криолите (AlF3-3NaF), содержащем примеси SiO2, Fe2O3 и др. Процесс получения алюминия в электролизерах ведут при температурах около 1000 °С с при­менением самообжигающихся анодов. При этом на аноде выделяется кис­лород, а на катоде, представляющим собой углеродсодержащий материал, выложенный по дну электролизера, - жидкий алюминий. Жидкий алюми­ний собирается на дне электролизера, откуда периодически удаляется.

Выделяющийся на аноде кислород вступает в реакцию с графитовым анодом с образованием СО, СО7 и HF. Наряду с СО и СО2 образуются нез­начительные количества CF4, поскольку для получения алюминия в элект­ролизерах используют криолит (AlF3-3NaF).

Из рассмотренных контаминантов (СО, СО7, CF4, HF), выделяющихся в процессе электролизного производства алюминия и удаляющихся из объема электролизера вместе с отходящими газами, наиболее опасными являются соединения фтора, относящиеся к первому классу опасности токсических соединений.

Согласно нормативам [79] количество и качество выбросов, сопутствующих производству алюминия, должно быть минимальным, а удаление контаминантов из отходящих газов электролизера - превышать 90 %.

В табл. 54 приведены рекомендуемые значения эффективности очист­ки отходящих газов электролизного производства алюминия от фторсодержащих соединений.

Обсуждая эффективность применения инженерно-технических сис­тем газоочистки отходящих газов при электролизном производстве алюминия, необходимо дифференцировать систему газоочистки на первичную и вторичную.

К первичным инженерно-техническим системам газоочистки, предусматривающей использование вытяжной вентиляции, относят системы воздухозаборников (кожухов), воздуховодов, с помощью которых удаляют отходящие газы непосредственно из зоны электролитической ванны над расплавом (рис. 65).

Для электролизеров с заранее спеченными анодами обеспечивается эффективное удаление фторсодержащих соединений из объема электролизера при производительности вентиляционных систем, равной 6000-9000 м3/ч.

В целом же удаление отходящих газов с помощью первичной вентиля­ционной системы должно быть не менее 90-95 %.

Однако применение первичной вентиляционной системы не обеспечивает полного удаления фторидов из электролизного корпуса. Отходящие газы электролизного производства, которые не улавливаются первичной вытяжной системой, должны удаляться из электролизного корпуса или за счет процессов аэрации, или за счет принудительной тяги вентиляционных систем, расположенных под крышей электролизного корпуса. Производительность таких вентиляционных систем может состав­лять 1 млн м3/на 1 τ производимого алюминия. Газы, удаленные из элект­ролизного корпуса с помощью вторичной вентиляции, сильно разбавле­ны и обычно содержат менее 1 мг фторидов на 1 м3 воздуха. Содержание же пылевидных частиц в отходящих газах от 2 до 10 мг/м3 при среднем размере частиц в пределах от 3 до 10 мкм.

Такое малое содержание газов и малые диаметры аэрозольных частиц снижают эффективность применения систем газоочистки вторичных вентиляционных систем. Поэтому при проектировании инженерно-технических систем газоочистных сооружений применительно к электролизному производству алюминия необходимо предусматривать первичные вентиляционные системы, производительность которых обеспечивает удаление контаминантов из области их формирования над расплавами электролизных ванн.