电渣炉含氟烟气净化方法及工艺探讨

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摘要：通过对电渣炉生产过程中各类型污染物的产生原因的分析，对电渣炉含氟烟气的净化治理的方法和工艺进行了介绍和探讨。

关键字：电渣炉；大气污染；含氟烟气；净化；治理

一、电渣炉对环境的污染

电渣炉是生产高质量合金钢的重要冶炼设备之一,它能够提高金属的纯净度,改善和提高金属的综合性能；但在电渣炉生产过程中产生的大量含氟烟气也给大气环境带来了严重的污染。采用CaF2/Al2O3 渣系重熔冶炼的电渣炉，炉口氟化物浓度可高达130mg/m3，烟尘浓度305mg/m3，远远大于国家氟化物最高允许浓度1mg/m3,粉尘10mg/m3的要求。

二、电渣炉污染的形成

电渣炉一般采用萤石、氧化铝等矿物按比例混合、烘烤后，加入结晶器或化渣包内，依靠石墨电极加热进行化渣操作。由于氧化铝粉密度、粒度较小，块状萤石高温烘烤后也部分碎裂成粉状，在向结晶器或化渣包内加入时产生大量扬尘；并且随着固态矿物的熔化，萤石、硅石等矿物中吸附的自由态和结晶态的水转化成气态逸出，进一步加剧了扬尘的产生。

电渣炉生产过程中多使用氟系熔渣进行重熔冶炼。萤石（CaF2）的高温水解会产生大量的气态氟化物。在饱和空气中，CaF2 的水解起始温度大致为820～840℃，而电渣炉熔渣温度均在1400℃以上。长期接触过量的无机氟化物，会引起以骨骼改变为主的全身性疾病。

三、电渣炉污染控制方法及工艺

电渣炉化渣及熔炼过程中产生的大量含氟烟气，对大气环境及操作人员人身安全将带来了巨大的危害，必须严格进行控制和治理。目前，对于电渣炉含氟烟气的净化,一般有干法净化和湿法净化两种方法，而湿法净化又可分为酸法和碱法两种。

3.1干法净化

干法净化通常采用碱性氧化物作吸附剂，利用其固体表面的物理或化学吸附作用，将烟气中的HF、SiF4等污染物吸附在固体表面，而后利用除尘技术从烟气中除去。

一般按吸附剂的不同，将干法净化分为A1203法、CaO法和CaC03法等，其中A1203法应用广泛。典型的干法除氟净化工艺见右图。

吸附剂从料仓通过输送、加料设备进入反应器，在反应器中与含氟烟气充分接触吸附除氟，而后烟气和吸附剂在气固分离设备中分离，净化后的烟气排空；吸附剂一部分循环使用，一部分作为原料返回生产工艺中(如A1203法)或作为废渣处理。

干法净化工艺具有工艺简单、操作方便、除氟效率高(可达98%)、不存在二次污染以及吸附剂重复使用等特点。

3.2酸法净化

酸法净化工艺是采用水做吸收剂，循环吸收烟气中的HF和SiF4而生成氢氟酸和氟硅酸，待吸收液中含氟达到一定浓度后，将其排出加以回收利用。

一般酸法除氟工艺采用二级或三级串联吸收工艺，吸收设备可选择文氏管、填料塔、旋流板塔等；二级或三级串联吸收工艺的除氟效率可分别达到95%和98%以上。三级吸收酸法除氟工艺见右图。

含氟烟气经三级吸收后排放，一级吸收液部分排出，用于回收氟化盐产品或用石灰中和排放；吸收液逐级向前补充，在三级循环池中补人新水。该工艺吸收液中含氟浓度高，可用于生产Na3AlF6 , Na2SiF6 , NaF等多种氟盐。

酸法净化工艺具有除氟效率高、操作弹性大、吸收液和中和剂价廉易得，废水经中和或回收氟盐产品等处理对环境影响小等特点。但仍存在设备腐蚀、中和渣量大、存在废渣的二次污染等问题。

3.3碱法净化

碱法净化是采用含碱性物质的吸收液吸收烟气中氟化物的方法。常用的碱性物质有NaOH,Na2C03, CaO等。由于碱性物质对氟的吸收效率很高，一级吸收的除氟效率可达到90%以上；二级吸收的除氟效率将达到99%以上。二级吸收碱法除氟工艺见右图。

含氟烟气经二级吸收后排放，一级循环吸收液部分排出到中和澄清器，用碱性物质中和生成氟化物沉淀;中和澄清液返回循环使用，而泥浆排至废渣库或脱水后堆存。

碱法净化工艺具有除氟效率高、工艺成熟、技术可靠等特点，但存在的结垢问题较难解决，设备运行维护费用较高。

四、结论

三种净化方法都能有效地除去烟气中的氟化物及固体颗粒，由于电渣炉熔炼烟气温度不算太高（约为100℃左右），考虑到设备投资及二次污染的问题，故干法更适合普遍应用于生产，其优点为：

1、干法净化流程简单，吸附剂为电渣炉配渣所需氧化铝和氧化钙，吸附后生成的载氟氧化铝可以直接随新鲜氧化铝一起回到冶炼工序。

2、干法净化工艺中无需供水供汽，也无含氟污水外排，避免了二次污染和设备腐蚀。

3、干法净化系统的除氟效率较高，一般可达到95%以上。

4、可用于各种气候条件，特别是在北方冬季也无需保温防。

5、与湿法相比，干法无后处理设施，其基建费用和运行费用都较低。

参考文献

[1] 王军，赵鸿雁. 电渣炉除尘方法及工艺探讨,科技情报开发与经济，2001年第6期，2001.44

[2] 蔡隆九. 氟污染及其治理方法,包钢科技，2001年第1期，2001.56

[3] 王冰. 应用气箱脉冲袋除尘器净化铝电解含氟烟气的实践与研究，环境污染治理技术与设备，2006年第12期，2006.114

作者简介 :赵雷,男,助理工程师，主要从事电渣炉生产相关工艺研究工作。