[发明专利]具有袋式过滤器和反应器的气体净化模块和气体净化单元

说明书

本发明涉及具有袋式过滤器和反应器的气体净化模块和气体净化单元。具体而言，本发明涉及有色金属冶炼，并适合于净化铝电解生产气体中的氟化氢和其他杂质，以提供极高的净化效率(大于99％)并使吸附材料(氧化铝)再循环至该过程中。为此目的，本发明提供了一种气体净化单元，其中，气体通过干式吸附净化以能够通过气体净化模块将吸附材料再循环至该过程中，所述气体净化模块包括被构造成文丘里管的反应器和被构造为自支撑结构的袋式过滤器，所述反应器的结构使得气流能够在其速度模式方面得到平衡，所述反应器的入口管与过滤器的出口管相对地布置。

技术领域

本发明涉及有色金属冶炼，并用于净化铝电解生产气体中的氟化氢和其他杂质，以提供高净化效率(大于99％)并使吸附材料再循环至过程中。

背景技术

在铝电解的过程中，电解槽中会形成以下杂质：一氧化碳和二氧化碳、二氧化硫、氟化氢、固体氟化物、粉尘、焦油状物质。

关于对气体中的粉尘和悬浮物进行干式净化，可以使用以下设备：集尘室、旋风分离器、使用重力、离心力和静电力的各种静电除尘器。

然而，使用这种设备会带来以下困难。

集尘室是基于重力运行的装置。这些装置几乎不适用于净化电解气体，因为它们仅收集粗分散的粉尘，并且还倾向于积聚气体中含有的焦油状物质。

与集尘室相比，基于离心力应用的旋风分离器是更有效的装置，然而，由于在待收集的尘粒的尺寸超过10μm时它们才是有效的，所以其并不实际用于净化电解气体中粉尘。

静电除尘器是基于静电气体净化过程的装置，其广泛用于净化电解气体中的粉尘和焦油状物质。这些装置的净化气体中的粉尘(包括细微分散的粉尘)和焦油状物质的效率相当高。

上述处理和装置的主要缺点是不能用来净化铝电解过程逸出的气体中的氟化氢化合物。所提出的发明用于有效地净化铝电解过程逸出的气体中的氟化氢化合物，同时提供高净化效率(大于99％)并再循环吸附材料。

氟化氢是比空气轻的无色气体。电解槽废气主要含有碳氧化物和氟化物。危害最大的是氟化氢，当作用于人体时，其会造成气道和眼睛粘膜刺激性，长期接触可能导致气道出血和溃疡、肺水肿、心肌损伤和氟中毒。根据现行标准，工作区空气中氟化氢的最高允许浓度(MAC)为0.5mg/m³，且沉降空气中为0.02mg/m³。因此，设计电解生产用气体净化设备时，首要的重点应放在净化气体中的氟化氢。

在电解槽中生产原铝的过程中氟化氢的主要来源是冰晶石(Na₃AlF₆)和氟化铝(AlF₃)。

电解槽中氟化氢的形成如下。

在电解过程中，当含有吸附在碳基质中的氢分子的电解槽阳极接触冰晶石时，发生以下反应：

Na₃AlF₆+1.5Н₂＝Al+3NaF+3HF↑

逸出氟化氢的另一个来源是冰晶石和氟化铝与水分的相互作用：

2Na₃AlF₆+3H₂O↑＝Al₂O₃+6NaF+6HF↑

2AlF₃+3H₂O↑＝Al₂O₃+6HF↑

一旦氧化铝浮渣破裂，已经在熔融电解质中形成的气泡进一步从其表面蒸发，并进入气体去除系统，气体沿该气体去除系统输送以进行气体净化。