[发明专利]一种抑制非阳极效应PFC产生的方法

说明书

 

技术领域

一种抑制非阳极效应PFC产生的方法，属于电解铝温室气体减排领域。

背景技术

在电解铝生产过程中，正常生产时的电解反应是氧化铝进行碳热还原反应生成铝排放出CO₂。但在电解槽发生“阳极效应”期间，电解槽会产生两种碳氟化合物：四氟化碳（CF₄）和六氟化二碳（C₂F₆），统称为全氟化碳（PFC）。其生成反应如下：

Na₃AlF₆+3/4C=3/4CF₄+Al+3NaF           (E=2.55V)

Na₃AlF₆+C=1/2C₂F₆+Al+3NaF              (E=2.68V)

CF₄和C₂F₆两种化合物的寿命分别高达5万年和1万年，而且具有极高的全球变暖潜力（GWP），属于强温室效应气体。根据政府间气候变化专门委员会IPCC第二次评估报告，按照100年全球变暖趋势来看，1公斤CF₄的温室效应相当于6500公斤二氧化碳，而1公斤C₂F₆的温室效应相当于9200公斤二氧化碳。

在研究电解铝排放的PFC过程中，发现了低浓度、连续排放的PFC（称为非阳极效应PFC排放），该种PFC与阳极效应无关，而且只有CF₄，没有C₂F₆，其产生原因主要是电解槽内局部氧化铝浓度过低或个别阳极电流密度偏高导致个别阳极过电压升高达到了CF₄的生成电位。该种CF₄的浓度极低，通常在0.001-1.0ppmv（体积浓度）。而阳极效应产生的CF₄的浓度通常在100-300ppmv。

阳极电流密度与氧化铝浓度之间存在一定的依赖关系，可由以下经验公式计算：                                                ，式中i_cr表示阳极极限电流密度，A为单块阳极面积，T为电解温度(K)。在一定的氧化铝浓度下，当某块阳极电流密度高于阳极极限电流密度时，电解槽就会有PFC生成。这是因为，如果阳极的电流密度高，该块阳极附近的氧化铝浓度消耗加快，会造成该块阳极下部氧化铝浓度偏低，氧化铝不足将导致阳极反应异常，诱发产生非阳极效应PFC。

对国内外专利文献进行了检索，未见抑制非阳极效应PFC产生的方法报道。检索的专利文献如下：

专利200720190850.8报道了一种铝电解槽取气装置，涉及一种用于铝电解阳极中缝火眼取出电解槽内排放气体的装置。其特征在于该装置的结构组成包括：集气罩——该集气罩为一倒扣在铝电解槽火眼上部的、下端为敞口的金属盒状体；在集气罩盒状体的侧壁上开有取气孔，上顶盖上开有进料孔；进料料斗为漏斗状，位于集气罩上方，其料斗下端开口与集气罩上顶盖进料孔联接。该集气罩能够把火眼和周围的空气隔开，在集气罩内形成正压，阻止了空气的混入，取气的铁管可以从取气孔伸入到取气罩里面，气体在正压的作用下顺利进入到取气管里，使取到的气体样品具有真实性、稳定性和代表性，为瞬时电流效率的测定提供真实的气体样本。

专利201010554416.X公开了一种电子级CF₄的分析方法，其实质是一种分析四氟化碳中的杂质的方法。该方法通过选用色谱柱和利用新颖的氦高压放电离子化检测器实现一次进样，利用一套检测设备可同时分析四氟化碳中的7种杂质，检测精度达到0.1ppmv，解决了现有技术多次进样、而且检测精度仅为0.5ppmv的问题。

专利95105244.6公开了一种从气流中脱除全氟化碳的方法（美国某公司），通过将气流在诸如FAU结构的富硅吸附剂、BEA结构的富硅吸附剂、MOR结构的富硅吸附剂的一种或多种吸附剂上进行吸附，从气流中回收全氟化碳。该吸附方法可较好地实现变压吸附或变温吸附。

发明内容

本发明就是为解决已有铝电解操作技术存在的不足，提供一种操作方便、易于工业实施的抑制非阳极效应PFC产生的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：