Улавливание и утилизация фторидов глиноземом при сухой очистке газов производства алюминия

• Автор: Мхчан, Ромела Владимировна
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 117 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР.

1.1. Сухая адсорбционная очистка электролизных газов.

1.2. Исследования свойств глинозема, применяющегося

при сухой очистке электролизных газов.

1.3. Заключение

2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Исследования с применением метода ядерномагнитного

резонанса ЯМР.

2.2. Исследование удельной поверхности глинозма

методом БЭТ с помощью прибора Сорби.
2.3. Определение фазового состава глинозема по кристаллооптической методике с использованием
Системы Анализа Изображений.
2.4. Методика определения дисперсного состава свежего
и отработанного фторированного глиноземов.
2.5. Определение угла естественного откоса, насыпной плотности, содержания примесей свежего и
фторированного глиноземов.
3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ГЕТЕРОГЕННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ФТОРИСТОГО ВОДОРОДА
С ОКСИДОМ АЛЮМИНИЯ
4. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ФТОРИРОВАННОГО ГЛИНОЗЕМА.
4.1 Подготовка образцов глинозма для исследования
4.2. Исследование первой партии образцов глинозема
4.3. Исследование влияния термообработки на структуру фторированного глинозема.
4.4. Исследования образцов фторированного глинозма, полученного в промышленных условиях на установках
сухой очистки электролизных газов.
5. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ФТОРИРОВАННОГО
ГЛИНОЗЕМА.
5.1. Исследование физических свойств глиноземов.
5.2. Исследование удельной поверхности и фазового
состава глиноземов
5.3. Исследование дисперсного состава глиноземов
з
5.4. Исследование химического состава глиноземов.
5.5. Исследование потерь фтора при термообработке.
5.6. Исследование влияния фторированного глинозема
на воздух рабочей зоны электролизного корпуса
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Формулирование цели исследования, разработка методик, обсуждение результатов выполнены автором совместно с научным руководителем. Автор выражает искреннюю признательность за помощь в выполнении работы руководителю к. B.C. Буркату, руководству института ВАМИ, коллективу отдела экологии, а также официальным оппонентам д. С.Д. Цымбалову и к. Э.Я. Соловейчик и рецензентам Шубиной Е. О. и Метляевой О. В. за ценные замечания, выявленные в работе и учтенные при оформлении диссертации. Эффективное обезвреживание технологических газов при электролитическом получении алюминия является одним из необходимых условий развития алюминиевой промышленности. Специфика производства алюминия связана с применением сырьевых компонентов, содержащих фтористые и сернистые соединения, углерод, каменноугольный пек. В результате термохимических и электрохимических процессов при электролизе криолито-глиноземных расплавов из электролизеров выделяются фтористый водород, фтористые соли, диоксид серы, оксид углерода, пыль и смолистые вещества, содержащие полицик-лические ароматические углеводороды, ряд из которых обладает канцерогенными свойствами. Многие из этих веществ классифицируются как загрязняющие вещества 1 и 2 классов опасности [ 2 - 4 ]. Для минимизации негативного воздействия производства алюминия на окружающую среду необходимо решение двух ключевых проблем: эффективная локализация и удаление загрязняющих веществ, выделяющихся из электролизеров, укрытиями и системой газоотсоса и обеспечение максимально возможного обезвреживания загрязняющих веществ в газоочистных установках. Наиболее эффективным методом очистки электролизных газов является сухая адсорбционная очистка. Метод основан на хемосорбции фтористого водорода оксидом алюминия (глиноземом), являющимся сырьем для получения алюминия. Физико-химические основы метода изучены и разработаны в институте ВАМИ и ряде зарубежных фирм [ 5 - , - ]. Метод сухой очистки реализуется в промышленных условиях в различных аппаратурно-технологических схемах, общим для которых является наличие контактного устройства, где осуществляется взаимодействие газа с глиноземом, и пылеуловитель для очистки газа от глинозема и других твердых частиц. Пылеулавливание осуществляется, как правило, в рукавных фильтрах. Всероссийским алюминиево - магниевым институтом разработаны и введены в эксплуатацию установки сухой очистки газов для электролизеров любого типа [ , ,, ]. Очистка газов осуществляется в модулях, состоящих из реактора - адсорбера с взвешенным слоем глинозема и рукавного фильтра с импульсной регенерацией (рис. Производительность модуля может составить -0 тыс. Наиболее часто используют модули производительностью - тыс. Рис. Реактор может представлять собой цилиндрическую колонну с пережимом в центральной части или вертикальный аппарат прямоугольного сечения (щелевого типа). Принцип действия реактора заключается в следующем: при подаче очищаемого газа и глинозема в рабочей зоне реактора возникает взвешенный слой глинозема с внутренней циркуляцией, характерной для аэрофон-танного режима - глинозем выносится центральным скоростным потоком газа, а затем в результате снижения скорости газа по высоте реактора часть глинозема “отжимается” к стенкам реактора, стекает вниз и возвращается в зону более высоких скоростей газа, а остальной глинозем выносится потоком газа в рукавный фильтр. В реактор производительностью - тыс. Таким образом, в рукавный фильтр поступает достаточно запыленный газ (до г/м3). В связи с этим, применяют рукавные фильтры с интенсивной (импульсной) регенерацией рукавов. Метод сухой очистки широко применяется в промышленных условиях также ведущими зарубежными фирмами. Одной из первых стала применять метод сухой очистки в промышленных условиях фирма «Алкоа» (США) при строительстве новых и реконструкции действующих алюминиевых заводов. Существенное внимание при сухой очистке газов уделяется физикохимическим свойствам глинозема, используемого в качестве адсорбента. Требования к глинозему часто связаны с аппаратурным оформлением процесса.