一、前言
铝电解生产过程中，从电解槽排出大量氟化氢气体和含氟粉尘等有害物质，铝电解生产原料氧化铝对氟化氢气体有较强的吸附能力，用它对含氟烟气进行干法吸附净化，是目前大多数电解生产企业采用净化回收方法，但该方法在运行过程中对二氧化碳和二氧化硫净化效果差，吸氟后的氧化铝飞扬大，氧化铝在吸附过程中循环次数多，造成的氧化铝破碎率高、带入FE、SI杂质增加以及铝电解烟气净化系统动力消耗大等问题。
二、干法净化系统介绍
烟气干法净化技术适用于铝电解生产行业各种类型电解槽的烟气治理。干法净化的基本原理是利用氧化铝对气态氟化氢具有较强的吸附能力这一特性，让电解烟气与氧化铝充分接触，将烟气中的氟化氢气体吸附在氧化铝表面，然后进行气－固分离，使氟化氢得以净化。
干法吸附方法为管道化法：电解槽含氟烟气从总烟管进入袋式收尘器之前，将新鲜氧化铝、循环氧化铝分别加入排烟总管中。在气固两相充分接触过程中，氟化氢被氧化铝吸附。加入的氧化铝和从电解槽中随烟气带出的粉尘，均在袋式收尘器内被分离下来返回电解槽使用，净化后的烟气经排烟机送入烟囱排空。国家标准中对排入物及排放标准做了规定见表1。
表1 铝电解厂烟气排放标准
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位 置
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排放物
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排放标准
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烟 囱
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氟化物（全氟）
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≯1.0kg/t－Al
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粉 尘
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≯30mg/Nm3
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二氧化硫
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45m烟囱≯91kg/h
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厂房天窗
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氟化物（全氟）
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1.0kg/t－Al
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粉 尘
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≯30mg/Nm3
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二氧化硫
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吸附化学反应：吸附过程中，在氧化铝表面生成单分子层吸附化合物，每个氧化铝分子吸附2个氟化氟分子。根据X射线衍射测定，这种表面化合物在300℃以上转化为AlF3分子，这一过程的特点是速度快而不易解吸，反应可在0.25～1.5秒内完成。
图1 干法净化流程图
此反应是氟化铝高温水解的逆过程，在温度较低时，反应便朝着生成氟化铝的方向进行。
干法净化的缺陷：
（一）干法净化的缺陷是对二氧化碳和二氧化硫净化效果差；
（二）吸氟后的氧化铝飞扬大；
（三）氧化铝在吸附过程中循环次数多，造成的氧化铝破碎率高、带入FE、SI杂质增加；
（四）铝电解烟气净化系统动力消耗大。
三、干法净化系统的优化设计
（一）基本原理
以铝电解生产原料－氧化铝为吸附剂，以烟气中氟化物（主要是氟化氢）为吸附质，在设定的条件下（包括反应段固气比，反应时间、烟气流速等），氧化铝与氟化氢混合，在极短的时间内完成对氟化氢的吸附，并达到很高的净化效率。
首先用活性相对较差的、吸附过氟化氢的氧化铝（亦称载氟氧化铝）与含氟浓度高的铝电解初始烟气进行第一活性高的氧化铝对烟气剩余的氟化氢进行二次吸附反应，从而获得更高的氟净化效率。
逆向二段干法吸附净化技术，优化了干法吸附机制，实现了以较低的反应段固气比，取得极高氟净化效率的目的，从而减少了氧化铝在干法吸附中的循环次数，避免多次循环造成的氧化铝破碎率高、带入FE、SI杂质增加以及铝电解烟气净化系统动力消耗大的问题。
图2 逆向二段干法吸附净化烟气配置
（二）技术关键
在铝电解烟气干法吸附净化上，首先采用逆向二段吸附、使氟化氢的吸附能力充分发挥，然后在第二段加入新鲜氧化铝对烟气中剩余氟化氢再次吸附，从而增加了净化工艺的“驱动力”；该方法优化了干法吸附机制，提高了氧化铝的氟荷载，可以有效减少吸附剂的用量的目的；在铝电解烟气净化系统的除尘器选用上，更加注意低阻、高效，优化后选用改进型低压脉冲长袋除尘器及选用铝电解烟气净化专用滤材－JZL－D精细过滤针刺毡，可使其除尘效率达到国际先进水平。
（三）系统优化后的设备及运行管理
1、主要设备
DMD－Ⅱ－340低压脉冲长袋除尘器
Y4－73NO20F排烟机（20X104m3/h·3500Pa）
B＝260mm（组合）空气溜槽（Q＝16000kg/h）
Ф570mm（组合）所体提升机
2、运行管理
在设定的条件下，通过系统调试，使其各电解槽排烟量均衡，烟气净化系统每班仅需1人巡检，即可确保净化系统稳定高效运行。
（四）主要技术指标及条件
1、反应段总固气比＜35g/m3（国内外通用固气比为50～60g/m3）。
其中：一段为载氟氧化铝，固气比25g/m3；二段为新鲜氧化铝固气比＜10g/m3。
2、总反应时间≈1.0S
其中：一段为≥0.5S，二段为0.5S。
3、氟净化效率≥99%
净化系统烟囱出口含氟浓度＜1.0mg/m3（国标为9mg/m3）
吨铝排氟量（厂房天窗＋烟囱）＜1.0kg/t－AL；吨铝排尘量（厂房天窗＋烟囱）＜3.0kg/t－AL
（五）补充措施
要提高吸附效率，应具备以下几点：
1、氧化铝具有较强的吸附力。分析证明，γ－Al2O3为主的砂状氧化铝吸附能力比以α－Al2O3为主的粉状氧化铝大十倍左右，这是因为γ－Al2O3晶型不如α－Al2O3完整稳定，剩余价力较大，因此吸附能力较强，同时，砂状氧化铝的颗粒较粗而结构疏松，表面积较大，载氟能力较强，所以，逆向二段干法吸附净化方法中使用砂状氧化铝作为吸附剂，并要求比表面积大于30m2/g。
2、氧化铝与烟气必须充分接触。为改善气－固相的接触状况，在吸附过程中氧化铝要以流化态状态存在于烟气之中，促成气－固相接触面不断更新，减小气膜的扩散阻力，提高反应速度。
3、烟气氟化氢浓度愈高，愈有利于吸附过程。所以，应该提高烟气的浓度。换言之，则应提高电解槽的密闭程度，减少空气漏入集气装置内，以提高吸附效率。
四、结论
采用逆向二段干法吸附净化新技术对电解车间烟气进行净化，氟、尘净化效率高，且投资省、无二次污染，各项净化指标均达到国家先进水平实现了有效控制污染之目的。
