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镧铈金属电解烟气治理措施浅析

文档作者：王鑫羽，王丽苑，于照阳，杜蓉文档来源：西北矿冶研究院		点击数：	更新时间： 2022年03月11日
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第37卷第1期
2015年2月
甘肃冶金
GANSU METALLURGY
Vo1．37 No．1
Feb．，2015
文章编号：1672—4461(2015 J01—0127一o4
镧铈金属电解烟气治理措施浅析
王鑫羽，王丽苑，于照阳，杜 蓉
(西北矿冶研究院，甘肃白银730900)
摘 要：本文依据镧铈金属电解烟气特点，对淋洗一鼓泡吸收氯法在该项目中的应用进行分析，论证其可行性及处
理效果，为今后同类型企业在烟气净化系统的工艺设计、设备选型、运行管理等方向提供基础依据。
关键词：镧铈金属电解烟气；淋洗一鼓泡吸收氯法；治理措施
中图分类号：X758 文献标识码：B
The Analys of Lanthanum Cerium M etal Electro|ytic
Gas Treatm ent M easures
WANG Xin—yu，WANG Li—yuan，YU Zhao—yang，DU Rong
(Northwest Institute of Mining and Metallurgy，Baiyin 730900，China)
Abstract：According to lanthanum cerium metal electrolysis fume features of chlorine leaching—bubble'absorption method in
the application of the project ana]ysis，demonstrate its feasibility and treatment effect of the same type enterprise in flue gas
purification system for the future direction of technological design，equipment selection，operation management and SO on to
provide basic basis．
Key W ords：lanthanum cerium metal electrolysis fume；leaching—bubble absorption of chlorine；treatment measures
1 引言
镧铈金属是制造稀土贮氢粉基体的优质原料，
其生产是以氯化稀土为主要原料，氯化钾、石墨、磷
肥及钨棒等为辅料，采用熔盐电解法，由于原辅料中
含有氯元素，因此在熔炼过程中会产生大量电解烟
气，其主要污染物为C1 、HC1、CCI 等。根据项目生
产规模限制，为确保电解烟气满足《大气污染物综
合排放标准》(GB16297—1996)表2中的二级标准，
应选择投资相对小、净化效率相对高的工艺。
根据该项目电解烟气的特有性质，环评推荐采
用淋洗一鼓泡吸收氯法，cl：去除率98．5％ ，HC1去除
率为90％，其工艺简单，操作方便，应用广泛，吸收
率高，对于该规模的生产企业，不论在技术还是经济
角度来说，对于该类项目都是十分适用的。
2 项目概况
本项目在某省某市建设生产规模为1 000 t／a
的镧铈金属生产线，主要生产设备是电解槽、整流变
压器等，公辅设施依托现市区的供水、供电等基础配
套设施。采用熔盐电解法，对环境可能造成的影响
包括：大气污染、水污染、固废污染等。
3 项目大气污染分析及源强确定
本项目含氯废气的多少主要是由原辅料中氯元
素的高低所决定，浓度波动较大。含氯废气是原辅
料中的氯离子在通人直流电后，在两极上发生电化
学反应，即氯离子在阳极失去电子，产生氯气，氯气
与烟气中的水蒸汽反应产生氯化氢(按5％的氯气
转化为氯化氢计)；大部分碳阳极在高温燃烧下，生
成二氧化碳；仅少量碳与氯原子在高温情况下反应
生成四氯化碳气体。
由于原料含氯的不稳定性，本项目含氯废气量
参照第一次全国污染源普查工业污染源产排污系数
手册第八分册的3332稀土金属冶炼行业的氯气产
污系数(757800 g／t．产品)确定，则氯气为757．8 t／a；
由于原辅材料含水较少，则氯气按5％转化为氯化
氢来估算，氯化氢产生量为39 t／a，最终核算氯气产
生量为720 t／a，氯化氢产生量为39 t／a，四氯化碳产
生量为5 t／a。
哺 f誊．奠l嘏 翻禳蛾自 辫 Ere-一lm： U。a 9il3：1 一 o In
128 甘肃冶金 第37卷
4 氯气净化工艺概述
目前国内氯气净化工艺以吸收法为主，常用的
主要方法及应用情况见表1。
由于镧铈金属电解烟气主要污染物为cl 、
HC1、CC1 等，根据《工业废气净化与利用》(童志权，
化学工业出版社)中“含氯气的废气净化方法的选
择”，结合表1国内净化工艺应用情况，环评推荐采
用水一碱液联用处理法(淋洗一鼓泡吸收氯法)。
表1 国内氯气净化工艺及应用一览表⋯
方法 主要原理 应用特点
优点 缺点 适用性 应用实例
吸收剂主要是NaOH、Na，CO“Ca
收法㈣ 尾气 嘉 耋
氯气与其反应生产次氯酸盐和氯单
，应用广泛 染，成本高
化盐
范崇林等 ]介绍某氯碱企业采用烧碱溶
液吸收废氯气，取得较好治理效益。
文献3和4、5介绍了国外废氯气典
型的碱液吸收法和含有cO 或s0 有害
气体的废氯气的选择性碱液吸收法
生产液氯法耋墨 冷却 ’使 ’吸收效率工艺上有难度 纯度高且气量 慧 将多余韵
经干燥、净化处理后，和H2燃烧生
合成盐酸法成HC1，HCI溶于水或用水喷淋即循环利用
成盐酸
工艺条件要求较高，运
行成本较高
黄华元[ ]介绍某氯碱化工厂将多余的废
氯气用来合成盐酸，彻底解决废氯气排放
污染问题
国外有高压、低温下水吸收cl2，在加热或
法 。 耕肿a 、 黼勒 贼
去
收囔 一 没有
5 淋洗一鼓泡吸收氯法可行性及效果
分析
本次环评推荐采用的治理措施(淋洗一鼓泡吸
收氯法)，具体建设内容：(1)每个电解槽上加装一个
集气罩；(2)推荐采用淋洗一鼓泡吸收氯法对烟气进
行处理，包括一级水洗吸收塔、两级循环碱吸收塔和
其它相应配套设备；(3)给电解车间的天窗加装三个
换气扇；(4)在车间和烟囱出口处安装氯气监测仪和
报警装置。
由于受规模和生产工艺条件限制等因素，电解
槽采用敞口式，而电解烟气的处理效果主要取决于
集气效率和净化效率。
5．1 集气效率分析
由于原料及辅料在电解过程中要不断的补充加
人，则采用有加料孔的集气罩，同时加强抽风量，可
使其产生负压，提高捕集效率，减少电解烟气的无组
织排放，尽量确保电解槽完全处于集气罩的密闭状
态，使集气罩的捕集率可达到99％以上，确保电解
烟气由集气罩抽吸进人净化系统进行净化处理。
在生产过程中集气效率下降的主要原因有2
个：(1)开罩取金属和更换石墨坩埚等时，导致集气效
率降低；(2)操作工人责任心不强，开罩后，集气罩关
闭不严实，长时间导致漏气，集气效率降低。其中第
二个原因完全可以通过加强职工环境意识教育和制
定严格的操作规程予以解决。对于第一个原因，由
于开罩取金属和更换石墨坩埚在生产过程中是不能
避免，并属于电解过程的常态，不应作事故考虑。一
般来说开槽时间约10～20 min，在引风机和换气扇
同时作用下，可减少无组织排放量，此时无组织排放
量略有增加(约10％)。
从总体上说，只要加强管理，采用烟气净化系统
完全可以达到设计的集气效率指标，避免开槽后，集
气罩关闭不严、漏风等情况，建议公司加强职工环境
教育，制订岗位责任制，对变形或有漏洞的集气罩及
时更换，避免集气效率下降。
5．2 净化效率分析
电解烟气在引风机抽力作用下进入烟气净化系
统，由于HC1与水溶解度为1：500，且cl 和HC1均
比空气的比重大，则根据废气的特性，烟气先由风机
将其由下往上压人一级水洗吸收塔，在水对流淋洗
的作用下，HC1与H 0在吸收塔内进行反应，产生
劈 E-．moa93fl：6懈嗣 翰瓢端《 l'el： |，}髟Gl—一S 8L YJL @*盼1( 26．com
第1期 王鑫羽，等：镧铈金属电解烟气治理措施浅析 l29
的稀HC1废液再由耐酸泵泵回水洗吸收塔，继续反
应吸收HCI，当HC1废液达到饱和(浓度大约为10％
左右)时，项目系统设计则将该废液排入HC1贮罐
中待售。
经过水洗吸收塔处理的烟气进入加入20％
NaOH液体(吸收液)的两级循环碱吸收塔中，采用
鼓泡器使含cl 废气与吸收液进行充分反应，产生的
废液再次泵回碱吸收塔，继续循环吸收cl ，当Na—
CIO废液含氯达到8％一10％时，系统自动将NaCIO
废液排入NaClO贮罐中待售。设计当二级循环碱
吸收塔中的吸收液浓度低于12％时，其系统会警告
提示补充新鲜吸收液。
根据稀HC1废液和NaCIO废液的相关特性，建
议贮罐内废液每10天集中处理一次，从而最大限度
的确保烟气净化系统的净化效率，保证电解烟气的
达标排放。烟尘随废液流入吸收塔，自然沉淀于吸
收塔底部，灰渣定期清理。
烟气处理的主要反应式为：
HCI+H2O_÷H3 0 +El—
C12+2NaOH=NaCI+NaCIO+H20
烟气净化系统的工艺流程示意见图1，烟气净
化系统主要技术参数见表2。
电解烟气在集气罩和引风机的强劲抽力作用
下，可使管口处产生负压，集气效率可高达99％以
上，再由单个电解槽上方的排烟支管汇至排烟总烟
道，经过烟气净化系统处理后高空排放。氯气排放
量为10．69 t／a、排放浓度为49．49 mg／m。；氯化氢排
放量为3．861 t／a、排放浓度为17．88 mg／m ；四氯化
碳排放量为4．95 t／a、排放浓度为22．92 ms／m ；烟
尘排放量为3．054 t／a、排放浓度为14．14 mg／m 。
淋洗一鼓泡吸收氯法应用前后电解烟气排放变
化见表3。
． ， 一． ． ． ． ． 一一一 烟囱高空jj}放
一‘‘厂’。_‘。一‘‘一
灰渣
图1 烟气净化系统工艺流程图
表2 烟气净化系统主要技术指标表
2 QQH
注释
废气流向
废液流向
灰渣流向
番痨嚣 冁
130 甘肃冶金 第37卷
备注：《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)中“排放氯气的排气简不得低于25m”
6 结语
综上所述，本文叙述采用淋洗一鼓泡吸收氯法
处理镧铈金属电解烟气，该法不仅工艺成熟，溶剂简
单，操作简便，处理效果高，而且确保其达标排放，减
轻对周围环境的影响，为今后同类型企业在烟气净
化系统的工艺设计、设备选型、运行管理等方向提供
基础依据。
参考文献：
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[J]．工程与技术，2004，12：22—24．
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device therefore，欧洲专利数据库，1978—2004．
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carbon dioxide，欧洲专利数据库，1978—2004．
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1978—2004．
[6] 黄华元．关于烧碱厂废氯气回收工艺的探讨[J]．甘肃
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[7] Process for removing chlorine ions from the wet flue—gas
processing system，欧洲专利数据库，1978—2004．
收稿日期：2014—07—23
作者简介：王鑫羽(1984．)，女，助理工程师，2003年毕业于昆明理工
大学生物工程专业。
(上接第126页)
(2)铝灰合成聚合氯化铝絮凝剂。聚合氯化铝又
称碱式氯化铝，简称PAC，是介于AICI和川(OH)
之间的水解产物，聚合氯化铝具有净化效率高、用药
量少、易过滤、生产工艺简单等特点，是优良的絮凝
剂，广泛用于工业废水和生活废水的净化处理。
(3)用处理过的铝灰代替冰晶石用于电解铝的溶
剂原料。
(4)以无烟煤作还原剂，以铁屑作沉淀剂，用经预
处理的铝灰，经电炉熔炼、水洗、磁选、筛分等过程，
生产棕刚玉。
(5)以铝灰、高铝钒土和电熔镁砂为原料，铁屑为
沉淀剂，焦炭粉为还原剂，采用高温电熔法合成富铝
镁尖晶石。
(6)水泥厂用铝灰做水泥添加料或环保设备厂做
过滤料。
5 结语
(1)酒钢东兴铝业嘉峪关分公司利用已有生产工
艺对铝灰渣进行处理，从而将铝灰渣有效循环利用，
减少了堆存、排放量。对于铝灰渣处理后得到的铝
灰，可以进一步研究合理利用的清洁生产循环经济
途径。
(2)研究铝灰渣、铝灰的循环利用途径，要优先考
虑回用于铝熔炼生产流程，首先是回收利用金属铝，
其次是研究铝灰代替冰晶石用于电解铝的电解溶剂
原料。
(3)在经济可行的基础上研究利用铝灰渣作为炼
钢的脱氧剂。
(4)酒钢东兴铝业嘉峪关分公司在堆存、循环利
用铝灰渣、铝灰的同时，也可以将难以循环利用的部
分铝灰销售给有危固环保处置许可资质的企业、单
位，这也是大多数制铝企业的传统做法。
收稿日期：2014．07一l8
作者简介：田军，男，硕士研究生，工程师。
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