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1、word冰晶石合成槽尾气的综合治理摘要针对冰晶石生产中合成反应釜排出的含氟化氢尾气直接排入大气中，造成环境污染和资源浪费的问题，进行了工艺改造，消除环境污染，回收资源，提高企业综合效益。关键词工艺改造冰晶石 合成槽尾气 塔吸收1.概述冰晶石主要应用在冶金工业方面，作为助熔剂用于氧化铝电解及精炼纯铝，也可用做焊条涂层和多种金属焊接加工时的助熔剂。由于我国炼铝工业的飞速发展和世界氟资源的枯结，我国已成为世界冰晶石的主要生产国，2009年国的装置能力已达80万吨，多年来我国的科技工作者对冰晶石生产的环境保护及污染治理工作作出了不懈的努力，并取得了喜人的成果，但主要是针对污染比较严重的含氟母液、副产品
2、等方面的治理，面对污染相对较轻的合成槽尾气的综合治理投入的精力略显不足，随着对环境保护认识的提高和企业挖潜增效工作的开展，合成槽尾气的综合治理就显得十分必要。我公司于2012年建成一套年产5000吨冰晶石生产装置，本装置主要利用来自氟化铝的尾气吸收液和氟化氢的渣气洗涤液及尾气吸收液，采取氢氟酸偏铝酸钠法生产冰晶石。尾气系统先由回用污水输送泵将生产后废液从污水收集槽打入尾气吸收喷淋塔中作为尾气吸收液，后开启尾气喷淋循环泵、尾气风机处理装置产生的尾气。采取塔吸收工艺对尾气进行综合治理，通过一年的运行，取得了良好的环保效益和经济效益。2.合成槽尾气污染分析用氟化铝废水输送泵将含氟废水打入任一合成反应
3、釜中并开启反应釜搅拌，含氟废水量接近足够量时向该釜中加入偏铝酸钠溶液。根据投料量判断投料快接近终点时，用pH试纸检测反应液pH值，继续搅拌510分钟后停止搅拌，静置、沉淀后，打开该反应釜的分级阀门，清液放入污水收集池，料浆用冰晶石料浆泵输送至分离岗位的冰晶石料将接收槽。反应方程式：第一步反应：氢氧化铝是两性氢氧化物，在碱性条件下发生异构反应生成铝酸。铝酸进一步分解为偏铝酸和水，偏铝酸和氢氧化钠发生中和反应，生成偏铝酸钠和水。NaOH+Al(OH)3 = NaAlO2+2H2O第二步反应：冰晶石分子比通过调整偏铝酸钠溶液的Na与Al的物质的量比进行控制，其反应式为：nNa2OAl2O3 +(2n
4、+6)HF = 2(nNaFAlF3)+(3+n)H2O以上反应主反应是放热反应，实际生产中温度可达80以上，加入的原料氢氟酸浓度为1%20%，反应过程中由于放出大量的热，部分氟化氢挥发，产生的气相为氟化氢与水蒸汽混合气相。3工艺改造3.1原理氟化氢气体易溶于水中，对水有极强的亲合力，其水溶液称为氢氟酸，基于此特性，本工艺先用填料塔吸收法作为综合处理工艺。吸收过程没有化学反应，属物理吸收，根据双膜理论，其吸收过程的传质阻力主要在气液两膜，双由于HF在水中的溶解度很大，液膜阻力极微，故传质组力主要在气膜，到HF吸收过程中氢氟酸上方气相中HF的浓度和蒸汽分压，随温度和液相中HF蒸汽增高而增高（气相
5、中HF浓度和HF蒸汽压见下图），同时氢氟酸的深解热较大，10%深解热可达到21.77KJ/mol（0）。因此降低液相中HF的浓度和吸收液温度，对HF气体的吸收有利，加大尾气的温度在90以上，在吸收过程中对吸收液给予冷却是极重要的。蒸气中的HF的浓度mg/L302010 10 20 30 40氢氟酸中HF，%氢氟酸上方气相中HF的浓度2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.82.31.91.51.10.7I/T103不同浓度氢氟酸上方的FH蒸汽压（mmHg柱）3.2吸收工艺过程合成槽产生的尾气接至填料吸收塔汽进口，循环液流经冷却器降温后由塔顶喷淋吸收，达到一定浓度后送至制酸工段作为吸收液制取
6、氢氟酸，吸收后的尾气直接排入大气中，工艺流程示意图如下：尾气风机尾气喷淋吸收塔合成槽尾气 污水收集槽尾气喷淋液循环泵 污水输送泵冰晶石合成槽尾气综合治理工艺流程示意图3.3工艺控制指标合成槽顶部压力：微负压；循环液温度：常温；循环液浓度：HF含量1%；循环液流量：12.5m3/h。3.4主要工艺设备设备名称规格型号材质数量备 注吸收塔DN800/DN1600*5660，填料高度1000mPP外包玻璃钢1台污水收集槽843m钢混衬PVC1台污水输送泵Q=15,H=20,n=2900,N=3kw钢衬F461台尾气喷淋液循环泵Q=12.5,H=20,n=2900rpm,N=2.2kw钢衬F461台尾
7、气风机Q=3000，p=-2.5kpa,N=7.5kw壳体PP1台4.技术经济4.1尾气中HF含量根据GB16297-1996大气污染物综合排放标准中二级标准的规定HF排放量和浓度分别为0.1Kg/h和9mg/m3实测吸收塔尾气中HF排放量和浓度分别为0.0015Kg/h和0.8mg/m3完全实现达标排放。4.2产品质量利用循环吸收液制取的氢氟酸生产冰晶石产品同GB/T4291-2007比较，产品完全合格。（详见下表）冰晶石产品质量对比表指标名称实 测 值国标值（一级品）F %53.9552AL %14.5512Na %28.3733 SiO2 %0.1570.36Fe2O3 %0.0450.
8、08SO42 %0.2601.0CaO %0.120.20P2O5 %0.0250.03H2O %0.300.40灼减550、30min %2.242.54.3经济效益4.3.1装置总投资：3.24万元4.3.2HF回收量日回收HF（按劳取酬100%HF计）48kg年回收量HF（按100%HF计）14.4t4.3.3HF回收成本HF回收成本核算表序号核算项目单位单 价单 耗金额（元）备 注1水吨1元/吨0.1吨/kg0.12电Kwh0.6元/Kwh1.5Kwh/kg0.93工资元尾气系统人员不设专门岗位，由配料岗位人员负责，不产生新的工资费用。4其它元0.25元/kg0.25含制造费合计1.2
9、54.3.4经济效益分析无水氟化氢市场价格在6500元/吨，则年可收回HF价值为9.36万元。年需回收成本为：1.80万元年产生经济效益总额为：7.56万元5.结论该装置运行一年来，证明采取该工艺路线吸收合成槽尾中夹带的HF气体，吸收效率高、投资少、流程短、操作简便、排出尾气中夹带的HF完全达到国家标准，喷淋下来的液相进入污水收集槽，不但大幅度降低了尾气排放量，还回收了部分氟资源，污水收集槽中的含氟量较低的废水部分通过泵进入氟化铝装置尾气系统，作为吸收液进一步吸收系统产生的气相，到达一定浓度后，重新进入冰晶石装置废水储罐，进行冰晶石的合成，继而生产质量合格的冰晶石产品，不但具有良好的环保效益，而且还有一定的经济效益。参考文献1.化工设计手册，国家医药管理局医药编，化学工，1986年10月第一版；2.化工原理，大学化工原理教研室编，科学技术1983年3月第一版；3.氟化盐工艺，旷昌平编，中国有色金属工业总公司职工教育教材编审办公室，1986年3月。 /
