Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Литературный обзор

1.Анализ технологии производства алюминия, как источника выделения анодных газов

2.Использование криолита в процессе производства алюминия. Требования к качеству криолита

3.Способы получения вторичного криолита

3.1 Получение вторичного криолита путем флотации

3.2 Получение вторичного криолита путем регенерации

Специальная часть

4.Состав анодных газов и возможность их утилизации с получением вторичного криолита на Братском алюминиевом заводе

5.Эксперементальные исследования по утилизации анодных газов с целью получения вторичного криолита

5.1 Объекты и методы исследования

5.2 Описание экспериментальных исследований

5.2.1Получение НМК из кислых растворов газоочистки

5.2.2Получение НМК путем отмывки регенерационного криолита кислыми растворами газоочистки с добавлением гидроксида алюминия

5.2.3Испытание ингибитора коррозии КИ-1МР

5.2.4 Опытно-промышленные испытания

5.2.4 Ход работы

5.3.Анализ полученных результатов

6. Анализ вторичного загрязнения окружающей среды при получении вторичного криолита

7. Эколого-экономическая эффективность использования низкомодульного криолита в производстве

8.Результаты и выводы

Список использованной литературы



ВВЕДЕНИЕ

Алюминиевая промышленность является источником поступления в атмосферу ряда загрязняющих веществ - фтористых и сернистых соединений, пыли, оксида углерода, возгонов каменноугольного пека и др. Это связано с особенностями технологии промышленного получения алюминия, при которой используются такие сырьевые компоненты как глинозем, фтористые соли, нефтяной кокс, каменноугольный пек, являющиеся основными источниками выбросов вредных, канцерогенных веществ в атмосферу. Современные требования по охране окружающей среды ставят предприятия алюминиевой промышленности в достаточно жесткие рамки по выбросам загрязняющих веществ в атмосферу. Актуальность вопросов повышения экологической безопасности усугубляется большими масштабами и темпами наращивания мощностей по производству алюминия. В настоящее время на всех отечественных алюминиевых заводах с самообжигающимся анодом извлечение особо опасных выбросов фтористых соединении осуществляется на участках производства фтористых солей (УФС). В результате переработки угольной пены в цехе ПФС методом флотации получают флотационный криолит. При очистке газовых выбросов путем абсорбции фтористого водорода содобикарбонатным способом получают регенерированный криолит. Из флотационного и регенерированного криолита после фильтрации и сушки получают вторичный криолит, который используется в качестве добавок в криолит-глиноземные расплавы в электролизных цехах производства алюминия. Получаемый содобикарбонатным методом регенерированный криолит имеет высокое криолитовое отношение и загрязнен соединениями серы, что приводит к снижению эффективности электролизного производства. Поэтому электролизные цеха вынуждены использовать в качестве добавок фтористый алюминий для снижения криолитового отношения электролита. В связи с этим повышение качества получаемого вторичного криолита и снижения фтористых соединений в отходах алюминиевого производства является актуальной задачей, которая позволит повысить эффективность производства алюминия.

Целью диссертационной работы является совершенствование технологии извлечения фторидов из анодных газов электролизного производства и получение высококачественного вторичного криолита, отвечающего современным требованиям электролизного производства алюминия.

Поставленная цель достигается решением следующих задач:

- разработка новой технологии отмывки регенерированного криолита;

- изучение возможности получения плавиковой кислоты при очистке электролизных газов и использование ее для очистки растворопроводов и получения низкомодульного криолита или фтористого алюминия.

Объектом исследования были выбраны отходы Братского алюминиевого завода, совершенствование технологии производства вторичного криолита осуществлялось в УФС ОАО «РУСАЛ Братск».

Научная новизна работы заключается в том, что на основе изучения химического, гранулометрического, фазового состава отходов алюминиевого производства и проведения исследований впервые:

- показана возможность очистки электролизных газов водой с получением плавиковой кислоты на существующем оборудовании с применением новых ингибиторов коррозии на основе оксазолидинов;

Практическая значимость и реализация результатов работы. На основании проведенных исследований разработаны:

- Технология получения, как фтористого алюминия (AlF3), так и НМК с КО до 2.0 в зависимости от концентрации соды кальцинированной и гидроксида алюминия, а также от технологических параметров процесса кристаллизации.

- Процесс наработки кислого раствора на газоочистных сооружениях завода путем орошения анодных газов в пенных аппаратах технической водой. Также установлена возможность защиты металлоконструкций технологического оборудования и трубопроводов при помощи ингибиторов коррозии..

- Процесс получения криолита с заданным КО=2,3-2,6 за счет обработки щелочного регенерационного криолита гексафторалюминиевой кислотой, получаемой в УФС из наработанного кислого раствора газоочистки и водной суспензии гидроксида алюминия.



Литературный обзор

1.Анализ технологии производства алюминия, как источника выделения анодных газов

Алюминиевая промышленность является источником поступления в атмосферу ряда загрязняющих веществ - фтористых и сернистых соединений, пыли, оксида углерода, возгонов каменноугольного пека и др. Это связано с особенностями технологии промышленного получения алюминия. В основе электролитического производства алюминия лежит электролиз криолитоглиноземных расплавов, основными компонентами которых являются: криолит (Na3AlF6 ), фтористый алюминий (AlF3 ) и глинозем (Al2O3).

Электролитическое получение алюминия сопровождается пылегазовым загрязнением воздушного бассейна. Выделение практически всех газообразных веществ в процессе электролиза алюминия, зависит от физико-химических свойств электролита и качества выполнения технологических операций по обслуживанию электролизера. В газах, выделяющихся из электролизера, присутствуют оксид и диоксид углерода, диоксид серы, фтористые соединения, смолистые возгоны из анодов.

На отечественных алюминиевых заводах образуется значительное количество пыли и шламов газоочистки электролизного производства. Это обусловлено тем, что процесс электролиза протекает в криолит-глиноземном расплаве при температуре 950-960 С.

В процессе производства алюминия можно выделить две основные реакции, которые определяют технологический процесс. Основные реакции:

2Al2O3 + 3C = 4Al + 3CO2. (1.1)

Теоретически расход углерода согласно стехиометрии составит mc=3Mc/2MAl2O3.1000 = 334 кгС/тAl. Второй важной реакцией является взаимодействие углекислого газа с частицами углерода по реакции Будуара

С+СО2=2СО. (1.2.)

Эти процессы осуществляются в электролизерах двух типов с обожженным и самообжигающим анодом. В настоящее время на отечественных алюминиевых заводах наибольшее распространение получил элетролизер с самообжигающим анодом.

В электролизерах с самообжигающим анодом формирование анода происходит непосредственно в электролизере в результате разогрева и спекания анодной массы, состоящей из нефтекокса и пека. В результате спекания анодной массы образуются газы коксования, которые являются источником появления вредных веществ в корпусах и окружающей местности, а также источником появления водорода, воды и углеводородов.

Проникновение водорода и воды в криолит глиноземный расплав приводит к гидролизу фтористых солей по реакциям:

H2+1/2O2 = H2O (1.3)

2NaF+H2О = 2HF+Na2O (1.4)



Размещено на http://www.allbest.ru/

Вторичный криолит

Рис.1.1 Принципиальная технологическая схема получения вторичного криолита из отходов алюминиевого производства.

В зависимости от конструкции электролизеров, качества сырья и уровня технологии выделения фторидов из электролизеров с пылью и газами составляют в пересчете на фтор 14ч23 кг/т Al. Кроме фторидов из электролизеров выделяется 5ч15 кг/т Al диоксида серы, 40ч150 кг/т Al оксида углерода, 50ч100 кг/т Al пыли, содержащей твердые фториды, а при использовании электролизеров с самообжигающимися анодами - смолистые вещества. С помощью укрытий электролизеров и системы организованного отсоса пылегазовая смесь поступает на газоочистные установки.

В таблице 1.1 приведен характерный состав, и объем пылегазовоздушной смеси, удаляемой от электролизеров разных типов.

Как видно из таблицы, в системе газоотсоса удаляется сложная многокомпонентная пылегазовоздушная смесь, содержащая токсичные и агрессивные загрязняющие вещества в газовой и твердой фазах. Очистка больших объемов такой смеси представляет собой сложную техническую задачу, решаемую в каждом конкретном случае с учетом свойств очищаемых газов, требований к их очистке, наличия газоочистного оборудования и площадей для его размещения, затрат на очистку газов и ряда других факторов.

Таблица 1.1

Характеристика пылегазовоздушной смеси, удаляемой от укрытий электролизеров

Тип электролизера	С предварительно обожженными анодами ОА	С самообжигаю- щимися анодами	С самообжигающимися анодами (Содеберга) и боковым токоподводом БТ
Тип укрытия	Рамностворчатые	Колокольное	Шторное
Эффективность Системы газоотсоса	95-97,5	80-87	75-85
Удельный объем, тыс. м3/т Al	250	35	400-500
Температура на входе в газоочистку, С	50-90	75-150	60-80
Относительная влажность, %	50-80	50-80	50-80
Содержание загрязняющих веществ, мг/нм3	Пыль	200-300	500-1000	150-250
	Фтористый водород	30-80	500-1000	50-80
	Фтор-соли**	30-60	100-250	20-35
	Диоксид серы	50-90	500-1500	15-80
	Оксид углерода	200-300	1000-1500	100-150
	Смолистые вещества		100-300	20-40

Современные требования по охране окружающей среды ставят предприятия алюминиевой промышленности в достаточно жесткие рамки по выбросам загрязняющих веществ в атмосферу. Актуальность вопросов повышения экологической безопасности усугубляется большими масштабами и темпами наращивания мощностей по производству алюминия.

Первые алюминиевые заводы строились без газоочистных установок, однако уже с 50-х годов вопросам предотвращения загрязнения окружающей среды уделялось большое внимание. В ВАМИ, как отраслевом институте, были созданы подразделения по охране окружающей среды, созданию систем замкнутого водооборота, переработке отходов.

Основными направлениями защиты окружающей среды от загрязнений являлись:

- совершенствование техники и технологии производства алюминия, сокращение расхода фторсолей и анодной массы, улучшение качества сырья;

- создание эффективных укрытий и систем газоотсоса: колокольного укрытия для электролизеров ВТ, эффективность которого повышалась с 60-70% в 70-е годы до 85-87% в настоящее время, шторных укрытий для электролизеров с БТ с эффективностью 85-90%, а в последние годы 95%, рамно-створчатых укрытий для электролизеров ОА с эффективностью 95-97%;

- разработка и внедрение эффективных систем очистки электролизных газов.

Если в 50-60-е годы для очистки газов от электролизных корпусов применялись недостаточно эффективные насадочные скруббера, то с 70-х годов серии электролиза оснащались в большинстве случаев значительно более эффективными многоступенчатыми установками газоочистки. Разработка и применение двухступенчатых газоочистных установок для очистки газов от электролизеров с верхним токоподводом позволила сократить выбросы из дымовых труб более чем в 2-3 раза.

В двухступенчатых установках электрофильтр-абсорбер (рис.1.2) осуществляется эффективная очистка газов на большинстве заводов (Братский, Красноярский, Иркутский, Новокузнецкий заводы). В то же время эксплуатация этих установок сопряжена с известными трудностями - имеют случаи возгорания пыли в электрофильтрах, трудно избавиться от зарастания электродов смолистыми веществами, что ухудшает вольтамперные характеристики электрофильтров и снижает эффективность пылеулавливания. Несмотря на наличие электрофильтров, полые скрубберы или пенные аппараты, используемые в качестве второй ступени очистки, эксплуатируются в условиях высокой пылевой нагрузки, что также осложняет их обслуживание и снижает коэффициент полезного использования во времени.



Рисунок 1.2.

Анализ динамики удельных выбросов загрязняющих веществ на ОАО «КрАЗ» в атмосферу (в кг на единицу продукции - алюминия-сырца) показывает, что в период с 1991 по 1999гг. достигнуто резкое их сокращение (смотри таблицу № 1.2) .

Удельные выбросы по сумме загрязняющих веществ сокращены в 1,63 раза, при этом твердых фторидов - в 2,74 раза, фтористого водорода в 3,45 раза. Существенно сокращены удельные выбросы сернистого ангидрида - в 2,7 раза и оксида углерода в 1,42 раза. Достигнуто значительное снижение канцерогенной опасности производства алюминия для окружающей среды.

Основные направления совершенствования системы очистки газов:

- разработка и внедрение усовершенствованного модуля «сухой» очистки газов с установкой модернизированной конструкции реактора с целью повышения эффективности улавливания фтористых соединений;

- создание модуля «сухой» очистки газов в производстве обожженных анодов с разработкой и внедрением скруббера полного испарения.

Одним из основных проблемных вопросов остается очистка от SO2. Значение решения этой проблемы особенно становится актуальной при использовании сырья для производства анодов с повышением содержания до 4-6 % серы в коксах. В этих случаях, остается наиболее надежным «мокрый» способ очистки в скрубберах. Абсорбентами могут быть: сода, известь, морская вода, щелочь.

Таблица 1.2

«Динамика удельных выбросов загрязняющих веществ в атмосферу по ОАО “КрАЗ” 1991-1999 г.г. кг/т Al»

Наименование веществ	1991	1992	1993	1994	1995	1996	1997	1998	1999
Всего	113,97	104,97	104,24	121,829	115,5	111,619	108,38	91,6	69,79
Твердые фториды	3,62	3,38	3,67	3,53	2,54	2,51	2,48	2,24	1,32
Фтористый водород	2,69	2,39	2,48	2,44	2,16	2,10	2,06	1,34	0,78
Сернистые вещества	4,7	3,96	3,99	4,13	2,15	2,09	2,06	1,9	1,6
Сернистый ангидрид	6,94	5,51	5,81	6,51	5,63	4,88	4,04	4,0	2,57
Окись углерода	82,19	76,69	75,97	93,44	90,52	88,73	87,46	75,94	57,9
Пыль	13,24	11,78	11,67	10,6	11,25	10,18	9,39	5,31	4,8
бенз(а)пирен	0,008	0,008	0,007	0,007	0,005	0,005	0,005	0,0046	0,0035

При внедрении «сухого» способа очистки газов на крупных предприятиях (КрАЗ, БрАЗ и др.) очистка от SO2 может осуществляться с использованием в качестве абсорбента поташа (К2СО3) (минерального удобрения). В дальнейшем основной задачей института ВАМИ и алюминиевых заводов остается повышение эффективности работы газоочистных установок.

К многочисленным отходам производства алюминия относятся следующие углеродфторсодержашие материалы:

- отработанная угольная футеровка электролизеров;

- шламовые отходы (смесь пыли и шламов газоочисток с хвостами флотации угольной пены);

- хвосты флотации угольной пены;

- анодные огарки.

Пределы колебаний химического состава по основным компонентам отходов представлены в табл.1.3.

Из этого перечня отходов с экологической точки зрения наиболее вредной является отработанная угольная футеровка из-за наличия в ней водорастворимых цианидов. Наибольшие объемы образуют пыль и шлам газоочистки 16 000 т/год по БрАЗу и хвостов флотации угольной пены 9,5 кг на тонну производимого алюминия, в которых содержится большое количество фтора. Эти отходы складируются на шламонакопителях и в настоящее время на БрАЗе их накоплено около 1 млн. тонн.

Таблица 1.3

Химический состав основных отходов алюминиевого производства

№ п/п	Наименование материала	Содержание %
		С	Fобщ	Naобщ	Alобщ	Sобщ
1	Отработанная угольная футеровка	25-65	6-12	10-19	4-10	0,1-0,3
2	Шламовые отходы	55-70	6-16	6-10	4-7	1-3
3	Хвосты флотации угольной пены	70-80	6-9	4-6	3-5	0,1-0,2
4	Анодные огарки	80-97	следы	следы	следы	0,1-0,3



Во многих странах мира отработанная футеровка включена в перечень опасных отходов. В России материалы отработанной футеровки в соответствии с ГОСТом 12.1005-88 ССБТ "Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны" отнесены к Ш классу опасности. другие вышеуказанные отходы отнесены по содержанию фтора, натрия, алюминия к 1V классу опасности.



2.Использование криолита в процессе производства алюминия. Требования к качеству криолита

Основной частью электролита является криолит(Na3AlF6 ), который является наилучшим растворителем глинозема. Различные добавки к электролиту изменяют физико-химические свойства и влияют на технологические параметры работы электролизера. Необходимыми добавками используемыми в промышленности, являются фтористый алюминий(от 2 до 14% масс) и фтористый кальций( до 8% масс). Обе эти добавки снижают точку плавления электролита. Положительно заряженные ионы (катионы) разряжаются на катоде, а отрицательно заряженные (анионы) - на аноде. На угольном аноде происходит разряд кислотосодержащих ионов с образованием окислов CO и CO2.

На границе разделов фаз алюминий - электролит протекают реакции восстановления ионов трехвалентного алюминия. Т.е. теоретически в процессе электролиза расходуется глинозем и углерод, а также электроэнергия на разложение глинозема и поддержания рабочей температуры. Фактически расходуются и фтористые соли вследствие их улетучивания, впитывания в футеровку и механических потерь. Процесс электролиза не прерывный, поэтому периодически в электролит загружают глинозем, анод - анодную массу. Для поддержания уровня и состава электролита загружают вторичный криолит, оборотный электролит, фтористый алюминий, фтористый кальций.

Поскольку электролиз алюминия осуществляется в криолит-глиноземных расплавах, то процесс связан со значительным расходом фтора. На алюминиевых заводах России с самообжигаюмися анодами Содерберга фторсодержащие отходы газоочистки и угольной пены перерабатываются методом флотации и регенерации в цехах производства фтористых солей с получением вторичного криолита. Основная задача флотации и регенерации заключается в возвращении фторсодержащих компонентов в процесс электролиза.

В атмосферу электролизных корпусов, помимо фтористого водорода, образующегося в результате гидролиза фтористых солей, выделяются и другие промышленные вредности. Содержание их в атмосфере рабочей зоны электролизных корпусов не должно превышать предельно допустимых концентраций (ПДК).

Окись углерода СО - 20 мг/м3 ;

Фтористый водород HF - 0.5 мг/м3 ;

Пыль содержащая 10_70% SiO2 - 2 мг/м3 ;

Пыль искусственных абразивов (карборунд)_5 мг/м3 ;

Прочие виды пыли - 10 мг/м3 .

При очистке газовых выбросов путем абсорбции фтористого водорода содобикарбонатным способом получают регенерированный криолит. Из флотационного и регенерированного криолита после фильтрации и сушки получают вторичный криолит, который используется в качестве добавок в криолит-глиноземные расплавы в электролизных цехах производства алюминия.

Применяемая технология флотационного извлечения криолита в механических флотомашинах не обеспечивает полноты обогащения фтора, поэтому в углеродсодержащем продукте флотации высокая концентрация фтора, что не позволяет его использовать в других отраслях промышленности, он складируется на шламовых полях.

Получаемый содобикарбонатным методом регенерированный криолит имеет высокое криолитовое отношение и загрязнен соединениями серы, что приводит к снижению эффективности электролизного производства. Поэтому электролизные цеха вынуждены использовать в качестве добавок фтористый алюминий для снижения криолитового отношения электролита. В связи с этим повышение качества получаемого вторичного криолита и снижения фтористых соединений в отходах алюминиевого производства является актуальной задачей, которая позволит повысить эффективность производства.

Предъявляемые условия к качеству, производимого вторичного смешанного криолита на участке фторсолей ОАО «РУСАЛ Братск», приведены в таблице 2.1

Таблица 2.1

№ оп	Объект контроля	Контролируемый параметр, характеристика	Ед. физ. вел.	Значение параметра характеристики	НД, устанавливающий требования и параметры характеристики
1.	Криолит вторичный смешанный, отгружаемый другим предприятиям	F Na Al SiO2 Fe2O3 SO4 Углерод Влага	% % % % % % % %	не 44 не 33 не 13 не 0,3 не 0,3 не 7,50 не 1,5 не 4,6	ГОСТ 10561-80 СТП04.05-46-99 ГОСТ 10561-80 ГОСТ 10561-80 ГОСТ 10561-80 ГОСТ 10561-80 СТП 9.14-2001 СТП 9.13-2001, влагомер Sartorius



3.Способы получения вторичного криолита

3.1 Получение вторичного криолита путем флотации

Как уже было отмечено, в процессе электролиза алюминия в электролизерах с самообжигающимся анодом образуется угольная пена, которая периодически снимается с поверхности электролита и направляется на переработку. Вместе с пеной снимается и электролит, содержание которого достигает 65-75 %.

Химический состав пены колеблется в пределах (%): F - 29-31; Na - 15-18; Al - 10-13; Ca - 0,8-1,5; Mg - 0,2-0,5; SiO2 - 0,2-0,5; Fe2O3 - 0,2-0,8; C - 28-30.

Производство криолита из угольной пены осуществляется по схеме, представленной на рис 1.3

Электролитная пена крупностью 200-300 мм из электролизных цехов поступает на участок предварительного дробления. Завозится автомашинами, типа самосвал, и высыпается в приемный бункер. Из приемного бункера поз.1 угольная пена самотеком поступает на пластинчатый конвейер, при помощи которого транспортируется на дробилку ДДЗ-4Е. Крупность дробления регулируется до 20 мм. Дробленая угольная пена ленточным конвейером транспортируется в бункер дробленой угольной пены, откуда загружается в автосамосвал и завозится в отделение производства фторсолей цеха ПФС для дальнейшей переработки.

Электролитная пена крупностью 20 мм поднимается элеватором и питателем подается в шаровую мельницу, работающую в замкнутом цикле со спиральным классификатором. Мельница заполняется шарами диаметром 50-80 мм.Весовое отношение Ж:Т в мельнице 1:1. Тонина помола 50-60% класса -0.074 мм (-200 меш), классификация по крупности осуществляется при Ж:Т 4:1. Слив классификатора поступает на флотомашину.

Обогащение угольной пены производится во флотомашинах ФМ-04М прямоточного исполнения (кол-во 3 ед.). Переработка угольной пены осуществляется двумя флотомашинами одновременно.

В качестве реагентов используется керосин осветительный ТУ 38.401-58-10-90 и сосновое масло ТУ 13-028-1078-143-90.

Пульпа из распределительного ящика самотеком поступает в первую камеру основной флотации. Продолжительность основной флотации 8 мин. Отношение Ж:Т=(6:8):1. В результате основной флотации получается два продукта: промпродукт - камерный продукт, хвосты основной флотации - пенный продукт.

Промпродукт основной флотации, самотеком поступает на перечистку. Перечистная флотация ведется в течении 8 мин. Отношение Ж:Т=(8-10):1.

В результате перечистки получаются:

Пенный продукт - промпродукт, который направляется в классификатор; камерный продукт - готовый концентрат, который направляется на сгущение.

Пенный продукт основной флотации самотеком поступает на контрольную флотацию. Продолжительность контрольной флотации 6 мин. Отношение Ж:Т=(10:12):1.

Пенный продукт контрольной флотации (отвальные хвосты) направляются на шламовое поле через мешалки.

Камерный продукт контрольной флотации (промпродукт 3) самотеком поступает на узел измельчения в мельницу.( См рис 3.1)

Флотореагенты подаются только в перечистную флотацию. Подача реагентов осуществляется в воздухозаборные патрубки блокимпеллеров каждой второй камеры, кроме последней.

Флотореагент готовится путем смешения керосина и соснового масла при соотношении 10:1.

Сгущение пульпы флотационного криолита. Пульпа из флотомашин с содержанием углерода не более 2% через распределительную коробку, поступает в сгуститель.

Скорость осаждения криолита 0.24 м/час при температуре 20 оС

Отношение Ж:Т в сливе сгустителя должно быть не более 2.5:1. Сгущенная пульпа флотокриолита с содержанием фтора не менее 43% и углерода не более 1.5%, либо флотокриолита и ФГК из цепных мешалок направляется в репульпаторы.

Однако процесс разделения криолита от углеродсодержащего продукта в механических флотомашинах протекает не удовлетворительно, содержание фтора в пенном углеродсодержащем продукте 6-8%, а в камерном продукте во флотационном криолите содержится до 2% углерода. В связи с этим представляет интерес рассмотреть применение более совершенных пневматических флотомашин для флотации угольной пены.



Угольная пена

Дробление

Измельчение

Классификация

Пески Пульпа

Основная флотация

ПП1 ПП2

Перечистная флотация Контрольная флотация

Концентрат ПП4 Хвосты ПП3

Сгущение На шламовое поле

Фильтрация

Сушка

Флотационный криолит

Рис. 3.1 Принципиальная технологическая схема получения вторичного криолита из угольной пены.

Недостатки, которые присущи всем типам импеллерных флотомашин, вызвали появление целого класса флотомашин с улучшенным гидродинамическим режимом работы для повышения эффективности флотации.

Среди всех типов флотационных машин для флотации тонкодисперсного материала наибольшее распространение получили пневматические колонные машины. Особенностью колонной флотации является то, что ввод энергии осуществляется с газовой фазой в нижнюю часть машины.

Проведенные исследования по усовершенствованию технологии флотационного извлечения фтористых соединений из твердых отходов Братского алюминиевого завода показали, что на каждую тонну получаемого флотационного криолита приходится образование 520 кг хвостов, которые направляются на шламовое поле (примерно 34% от исходной массы угольной пены).

Основным компонентом хвостов флотации является углерод, но компоненты электролита содержатся в них в опасных для окружающей среды концентрациях. Если считать, что при производстве 1 тонны алюминия снимается до 40 кг пены, около 10 кг из нее отправляется шламовое поле. К этому надо добавить уловленную пыль в мокрых скрубберах, количество которой составляет около 11 кг на тонну алюминия (для электролизеров БТ).

Общее количество шламов, хвостов флотации и сухой пыли составляет порядка 25 кг на тонну алюминия. Следовательно, завод с годовой производительностью 950 тысяч тонн алюминия отправляет на шламовое поле более 20 тысяч тонн веществ, содержащих фтористые и иные химические соединения.

В настоящее время на шламовых полях Братского алюминиевого завода накоплено более 1 миллиона тонн отходов в которых содержится от 12-23 % фтора и эксплуатация шламовых полей относится к сложной экологической проблеме в производстве алюминия.

При флотации угольной пены в механических флотомашинах в хвостах флотации содержится до 8% фтора, что не позволяет использовать их в качестве полезного продукта.

Проведенные исследования показали возможность снижения содержания фтора в хвостах флотации до 4% при использовании пневматических флотомашин (колонных аппаратов). В связи с этим на Братском алюминиевом заводе в цехе ПФС впервые реализована схема флотации угольной пены в колонных аппаратах, позволившая повысить извлечение фтора из угольной пены и получить хвосты с низким содержанием фтора. В результате реализации новой схемы флотации получено дополнительно 365,9 тонн в год флотационного криолита.

Проведенные исследования по изучению флотационных свойств шламов газоочистки и лежалых шламов на шламовых полях показали, что в них содержится большое количество фтора, алюминия и они являются труднообогатимые.

В результате проведенных исследовании впервые на Братском алюминиевом заводе в цехе ПФС разработана и внедрена схема флотации текущих шламов газоочистки с получением фтор-глиноземного концентрата, позволившая снизить на 2840 тонн в год шламов складируемых на шламовых полях и получить дополнительно 1749 тонн в год вторичного криолита.

3.2 Получение вторичного криолита путем регенерации

Рассмотрим технологический процесс получения криолита из растворов газоочистки. Как известно при электролитическом получении алюминия происходят значительные потери фтора в виде газообразных и твердых (пыли) веществ, большая часть которых удаляется из зоны электролиза в виде газов организованного отсоса. Отходящие газы электролизных цехов, содержащие в своём составе вредные для окружающей среды газообразные вещества (HF,CO,CH4 и др.), угольную, криолитовую, глиноземную пыль, смолистые вещества подвергаются двухступенчатой очистке.

В первой ступени производится сухая очистка от пыли и смолистых веществ. Улавливание фтористых и сернистых соединений из предварительно обеспыленных газов, осуществляется в пенных аппаратах (рис.3.2) содовыми растворами.

Полученный фтор-содо-бикарбонатный раствор используется для получения криолита.

Регенерация криолита из растворов газоочистки включает процессы:

- осветления растворов газоочистки;

- кристаллизации криолита;

- приготовления раствора на газоочистку;

- приготовления алюминатного раствора.

Пульпа после газоочистки содержит большое количество взвешенных частиц и поэтому проводится осветление растворов газоочистки.

Пульпа из аппаратов мокрой очистки после насыщения не менее 12 г/л по фтористому натрию поступает на трубчатые подогреватели с начальной температурой +27С и подогревается до температуры 60-70С.

Подогрев пульпы позволяет увеличить скорость осветления до 0.7-0.8 м/час. Для этой цели добавляется раствор флокулянта с концентрацией 0,1 г/л.

Осветление подогретой пульпы производится в двухярусных сгустителях.

Осветленный раствор должен содержать взвешенных частиц не более 0.5 г/л.

Отношение жидкого к твердому в сгущенных шламах должно составлять:

- для не подогретой пульпы не более 3;

- для подогретых пульп не более 2.5.



Рис 3.2 Пенный аппарат для очистки газовых выбросов

1-дымосос, 2-корпус, 3- решетки, 4-форсунки, 5-каплуловитель,6-распределитель, 7-усреднитель, 8- насос, 9- манометр.

Сгущенный шлам отправляется на шламовое поле или на флотацию с получением ФГК.

Растворы газоочистки имеют солевой состав:

- натрий фтористый от 12-20 г/л

- атрий углекислый от 5-12 г/л

- натрий двууглекислый (бикарбонат натрия). Концентрация бикарбоната натрия в растворе должна соответствовать весовому соотношению.

СNaHCO3=(1.4-1.8)*СNaF ( 1.1)

- Натрий сернокислый не более 70 г/л.

- Содержание шлама в пульпе от 4-25 г/л

- Плотность пульпы от 1.08 до 1.12 г/см3

- Плотность осветленного раствора от 1.07 до 1.1 г/см3

Кристаллизация криолита производится в реакторах непрерывного действия, в которых с постоянной скоростью подаётся осветлённый фтор содобикарбонатный раствор и расчетное количество алюминатного раствора.

Реакция образования криолита протекает по следующей формуле:

12NaF+Na2O*Al2O3+8NaHCO3 2Na3AlF6+8Na2CO3+6H2O ( 1.2 )

где: - каустический модуль алюминатного раствора

=1.65*(C Na2O/C Al2O3 ), где C Na2O и С Al2O3 - концентрация компонентов в г/л.

Оптимальные условия кристаллизации.

Концентрация фтористого натрия в растворе г/о от 12-16 г/л .

Температура процесса от 700 до 800 С .

Объемная скорость дозирования растворов от 1.5 до 2.0 м3/час на 1 м3 рабочего объема реактора .

Окружная скорость перемешивания 0.2 м/сек.

Если в перерабатываемом растворе отношение СNaHCO3 / CNaF более 1.4 , то количество подаваемого алюминатного раствора определяется по содержанию фтористого натрия:

VAl2O3 = 3.36*VNaF * (CNaF - 6) / С Al2O3 , ( 1.3)

где 3.36-отношение молекулярных весов . 1000/60 * М6 Аl203 / 12NaF = 100 x 102 / 60*12*42 =3.36

VNaF - объем осветленного раствора , м3/час .

С NaF , Al2O3 - остаточная концентрация NaF в маточном растворе , г/л .

Если в перерабатываемом растворе отношение:

СNaHCO3 / CNaF менее1.4 , то количество подаваемого алюминатного раствора определяется по содержанию бикарбоната натрия:

VAl2O3 = 2.25*VNaF* (CNaHCO3-3) / CAl2O3 , л/мин ( 1.4 )

где: 2.25 - отношение молекулярных весов,

СNaHCO3 - концентрация бикарбоната натрия в растворе, г/л ,

3-остаточная концентрация бикарбоната натрия в маточном растворе г/л.

При подаче избытка алюминатного раствора ухудшается химический состав и физические свойства криолита за счет образования тонкодисперсных частиц алюмокарбоната натрия и гидроокиси алюминия. При этом ухудшается скорость отстаивания и фильтрации криолита. Кроме того, избыток алюминатного раствора приводит к зарастанию растворопроводов, решеток пенных аппаратов газоочистки и потерям криолита со шламами .

Образовавшаяся пульпа регенерированного криолита содержит в зависимости от состава исходного раствора :

- твердый криолит от 6-12 г/л; содержание углерода 1,5%

- фтористого натрия от 5-7 г/л;

- карбоната натрия от 16 до 35 г/л;

- ульфата натрия не более 70 г/л;

- бикарбоната натрия от 3-11 г/л;

- рH раствора от 9.8 до 10.4.

Из реакторов кристаллизации криолита, пульпа поступает на непрерывное сгущение в сгуститель. Оптимальное заглубление питающего стакана составляет от 55 до 65% от высоты сливного порога сгустителя. Скорость слива маточного раствора до 4 м/час .

Содержание взвешенных частиц в сливе не более 0.5 г/л .

Криолит выгружается из сгустителя при отношении Ж:Т не более 2.5 .

Маточный раствор поступает в бакосборник и используется для приготовления фторсодобикарбонатных растворов, поступающих на орошение пенных аппаратов газоочисток.

Для поддержания в рабочих растворах концентрации сульфата натрия не более 70 г/л часть маточного раствора поступает на распульповку шламов и сбрасывается на шламовое поле.

Объем фторсодобикарбонатных растворов, циркулирующих в системе газоочистки при работе на одном сгустителе, составляет не менее 1400м3 .

Сгущенная криолитовая пульпа поступает на фильтрацию. Оптимальные параметры фильтрации: вакуум в системе не ниже 400 мм ртутного столба ; влажность отфильтрованного кека не более 25%; толщина кека 10-25 мм .

Фильтрат поступает в сгуститель на внутренний водооборот .

Пульпа регенерированного криолита с содержанием фтора не менее 43% и углерода не более 1.5% смешивается с флотационным криолитом в репульпаторах.

Приготовление содового раствора и фторсодобикарбонатного раствора для газоочистки.

Содовый раствор готовится путем растворения кальцинированной соды в воде . Загрузка соды производится небольшими порциями при постоянном перемешивании. Реакция растворения Na2CO3 протекает с выделением тепла. При повышении температуры раствора до 33С и выше, растворимость кальцинированной соды в воде достигает 330 г/л . При температуре менее 33С образуются кристалогидраты Na2CO3 * 10H2O (декагидрат), который выпадает в осадок и образует сцементированный блок.

Раствор готовится с концентрацией по соде от 100 до 250 г/л.

Расчет необходимого количества соды производится по формуле:

Q=V*CNa2CO3 ,

где: V- объём содового раствора,м3,

CNa2CO3-концентрация Na2CO3 в растворе, кг/м3.

Для приготовления фторсодобикарбонатного раствора, подаваемого на газоочистки, используется маточный раствор, в который добавляется свежий содовый раствор и вода.

Сумма объёмов содового раствора и воды, добавленных в маточный раствор, равна сумме потерь раствора, которые не должны превышать:

в летнее время - 1400 м3 в сутки;

в зимнее время - 1200 м3 в сутки.

Концентрация Na2CO3 в смешанном фторсодобикарбонатном растворе, подаваемом на газоочистки, устанавливается опытным путём из расчёта, чтобы в осветлённом растворе отношение (CNaHCO3/CNaF) находилось в пределах от 1.4 до 1.8.

Раствор алюмината натрия используют в процессе кристаллизации криолита, готовят растворением гидрата окиси алюминия в растворе каустической соды.

Для варки криолита готовится алюминатный раствор с каустическим модулем от 1.4 до 1.5 и содержанием Na2O и Al2O3 в растворе ( от 245 до 250 г/л ) и (от 270 до 280 г/л), соответственно.

Каустический модуль - это отношение молекулярных масс Na2O и Al2O3. При модуле от 1.4 до 1.5 алюминатный раствор будет достаточно стойким. Увеличение модуля повышает стойкость алюминатного раствора, при этом увеличивается расход бикарбоната натрия на нейтрализацию избыточной щелочи.

Для приготовления алюминатного раствора в мешалку поз 122 к остаточному количеству алюминатного раствора (не более 8 м3) закачивается раствор каустической соды в объёме от 15 до 18 м3. При перемешивании, раствор каустика подогревается паром до температуры 100-105С и анализируется на содержание Na2O и Al2O3, после чего в раствор небольшими порциями подаётся расчетное количество гидрата окиси алюминия. Температура 100-105С поддерживается в течении всего времени приготовления алюминатного раствора. При этом протекает реакция:

NaOH+Al(OH)3 NaAlO2+2H2O. (1.5)

По окончании загрузки всей гидроокиси раствор перемешивается до полного растворения Al(OH)3 в течении 8 часов и анализируется на содержание Na2O и Al2O3, и при необходимости корректируется одним из компонентов.

Расчет необходимого количества гидрата окиси алюминия при приготовлении алюминатного раствора проводят по формулам:

VАl=(CNa2O*Val)/C2Na2O, (1.6)

100 *Val*CAl2O3

QAl(OH)3=156/102 * --------------------- * А (1.7),

(100-W)

где: VAl- объём алюминатного раствора, м3;

W - влажность Al(OH)3, %;

Q Al(OH)3- количество технической гидроокиси алюминия, кг;

CNa2O- концентрация Na2O в алюминатном растворе, кг/м3;

CHAl2O3 - начальная концентрация Al2O3 в ,кг/м3;

CAl2O3-концентрация Al2O3 в алюминатном растворе, кг/м3;

C2Na2O- концентрация Na2O в растворе каустика, кг/м3;

156/102- отношение молекулярных весов. (2мв Al(OH)3)/(мвAl2O3);

А=92.8%- среднее процентное содержание Al(OH)3 в технической гидроокиси алюминия, поступающей на завод.

При необходимости разбавление готового алюминатного раствора для предотвращения разложения последнего, разбавление необходимо вести горячей водой, под щелочной соды или каустиком с концентрацией 5 г/л.



Специальная часть

4.Состав анодных газов и возможность их утилизации с получением вторичного криолита на Братском алюминиевом заводе

В таблице 4.1 приведен характерный состав, и объем пылегазовоздушной смеси, удаляемой от электролизеров использующихся на ОАО «РУСАЛ Братск».

Как видно из таблицы, в системе газоотсоса удаляется, сложная многокомпонентная, пылегазовоздушная смесь, содержащая токсичные и агрессивные загрязняющие вещества в газовой и твердой фазах. Очистка больших объемов такой смеси представляет собой сложную техническую задачу, решаемую в каждом конкретном случае с учетом свойств очищаемых газов, требований к их очистке, наличия газоочистного оборудования и площадей для его размещения, затрат на очистку газов и ряда других факторов.

На алюминиевых заводах по производству первичного алюминия получили распространение двухэтажные корпуса с двухрядным продольным расположением в них электролизеров. Электролизеры установлены на втором этаже здания. При такой планировке корпуса происходит эффективная естественная вентиляция рабочей зоны. Воздух, нагретый теплом, излучаемым электролизерами, поднимается и удаляется из корпуса через аэрационный фонарь. Свежий воздух через проемы первого этажа и вентиляционные решетки, расположенные вдоль электролизеров, попадает в рабочую зону. При такой аэрации не только создаются надлежащие условия труда, но и обеспечивается интенсивный отвод тепла от ошиновки, а также от других конструктивных элементов ванны, отчего снижается расход электроэнергии, и улучшаются условия работы ванны.

Поскольку электролиз алюминия осуществляется в криолит-глиноземных расплавах, то процесс связан со значительным расходом фтора. На алюминиевых заводах России с самообжигаюмися анодами Содерберга фторсодержащие отходы газоочистки и угольной пены перерабатываются методом флотации и регенерации в цехах производства фтористых солей с получением вторичного криолита. Основная задача флотации и регенерации заключается в возвращении фторсодержащих компонентов в процесс электролиза

Таблица 4.1

Характеристика пылегазовоздушной смеси, удаляемой от укрытий электролизеров

Тип электролизера	С самообжигающимися анодами
Тип укрытия	Колокольное
Эффективность Системы газоотсоса	80-87
Удельный объем, тыс. м3/т Al	35
Температура на входе в газоочистку, С	75-150
Относительная влажность, %	50-80
Содержание загрязняющих веществ, мг/нм3	Пыль	500-1000
	Фтористый водород	500-1000
	Фтор-соли**	100-250
	Диоксид серы	500-1500
	Оксид углерода	1000-1500
	Смолистые вещества	100-300

Поскольку электролиз алюминия осуществляется в криолит-глиноземных расплавах, то процесс связан со значительным расходом фтора. На алюминиевых заводах России с самообжигаюмися анодами Содерберга фторсодержащие отходы газоочистки и угольной пены перерабатываются методом флотации и регенерации в цехах производства фтористых солей с получением вторичного криолита. Основная задача флотации и регенерации заключается в возвращении фторсодержащих компонентов в процесс электролиза.

В табл.4.2 приведен баланс фтора для корпуса большой мощности с верхним токоподводом по данным института ВАМИ.

Из таблицы следует, что большие количества фтора удаляются из корпуса в виде газов и пыли (около половины всего расходуемого фтора). Статья расхода «Угольная пена» также велика (29%), но следует иметь в виду, что эта пена перерабатывается методом флотации, и в процесс электролиза фтор возвращается в виде вторичного криолита.

Из расхода фтора следует выделить статью «потери через фонарь». Расходы фтора по этой статье являются прямыми потерями для производства и главным источником загрязнения атмосферы.

В атмосферу электролизных корпусов, помимо фтористого водорода, образующегося в результате гидролиза фтористых солей, выделяются и другие промышленные вредности. Содержание их в атмосфере рабочей зоны электролизных корпусов не должно превышать предельно допустимых концентраций (ПДК).

Таблица 4.2

Баланс фтора на заводах по производству алюминия

Статьи прихода	приход	Статьи расхода	расход
	Кг/т. Al	%		Кг/т. Al	%
Фтор из свежих и регенированных солей, расходуемый на технологические нужды Фтор из солей, расходуемых на пуск	31,6 9,28	77,3 22,7 1	В систему организованного отсоса Потери через фонарь Газы в виде CF4 Угольная пена Футеровка Пыль (газоходная) и сметки Механические потери	15.16 4.17 1.39 11.84 4.88 1.44 2.00	37.0 10.2 3.40 30,0 11.90 3.5 4.0
И т о г о	40.88	100	И т о г о	40.88	100

Окись углерода СО - 20 мг/м3 ;

Фтористый водород HF - 0.5 мг/м3 ;

Пыль содержащая 10_70% SiO2 - 2 мг/м3 ;

Пыль искусственных абразивов (карборунд)_5 мг/м3 ;

Прочие виды пыли - 10 мг/м3 .

Газы организованного отсоса на всех современных заводах должны проходить очистку. На электролизерах большой мощности с верхним токоподводом организованный отсос газов осуществляется от горелочных устройств электролизеров. Наиболее распространены горелки открытого типа и щелевые. Они выполняются из стали или жаропрочного чугуна. В горелках дожигаются угарный газ и газообразные продукты коксования пека. На сжигание в горелку поступает газа в объеме 20_55 м3/ч. с температурой до 350_550 С следующего состава: 27_45%СО2 , 0.2 -1.6% О2 , 30_60% СО , 1.5_3.5% Н2, 0.4_2.4% углеводородов, 2_20%N, 230_770 г/ч смолистых соединений.

Коэффициент избытка воздуха для сжигания горючих компонентов газа не должен быть выше 2_5. Действие колокольного укрытия нарушается при пробивке корки, горелка при этом гаснет; после окончания обработки электролизера горелка должна быть снова подожжена. Остальные виды обслуживания электролизера, работающего в нормальном технологическом режиме, практически не отражаются на газоотсосе.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис 4.1 Схема эвакуации анодных газов от электролизеров

Электролизеры; 2-горелки; 3-коллекторный газоход; 4-подземный газоход; 5-дымососная; 6-электрофильтр; 7-пенный аппарат; 8-дымовая труба.

Газы, полученные при дожигании в горелках, эвакуируются по внутрикорпусным и подземным газоходам к газоочистным установкам см. рис.4.1 .

От каждой горелки электролизера (на электролизере горелок две) в час отводится 750 м3 газа. Увеличение объема газов после сгорания происходит за счет подсоса воздуха в горелке и через неплотности в газоходах. Средняя температура отсасываемой от горелки газово-воздушной смеси 150С.

В электролизных цехах современных алюминиевых заводов, оснащенных мощными электролизерами, применяется двухступенчатая система очистки газов, отходящих от электролизеров. На первой ступени очистки наиболее часто применяются электрофильтры.

Процесс электролиза алюминия, который осуществляется в криолит-глиноземных расплавах, связан со значительными потерями фтора в виде фтористого водорода. В настоящее время на отечественных алюминиевых заводах очистка газовых выбросов от НF осуществляется мокрым способом в пенных аппаратах путем орошения отходящих газов растворами кальцинированной соды, с предварительной очисткой от взвешенных частиц.

Корпус электрофильтра выполнен из стали и разделен продольной перегородкой на две секции; снаружи корпус теплоизолирован. Для сбора уловленной пыли на электрофильтре смонтированы шесть бункеров, по три бункера на каждую секцию. Внутри корпуса со стороны ввода газа установлены газораспределительные решетки, обеспечивающие равномерное распределение газов по сечению электрофильтров. Пыль с решеток периодически удаляют встряхиванием, осуществляемым устройством ударно-молоткового типа. Активная часть электрофильтра включает систему из коронирующих и осадительных электродов, раздельно питаемых током высокого напряжения 40_50 кВ. от повысительно - выпрямительных агрегатов преобразовательной подстанции. Коронирующие электроды расположены точно посередине между пластинами осадительных электродов. Пыль с осадительных и коронирующих электродов удаляется периодическим встряхиванием специальными механизмами. Встряхивание производится за счет продольного соударения их, а коронирующих с помощью устройства ударно-молоткового типа с приводом от электродвигателя.

При непрерывном встряхивании коронирующих электродов периодичность составляет 1 _ 1.5 удара в минуту. При встряхивании электродов пыль, уловленная на осадительных электродах, по желобам ссыпается в бункера, из которых она удаляется периодически или непрерывно с помощью гидросмыва.

Процесс электрического обеспыливания протекает следующим образом. При подаче на электроды тока высокого напряжения между ними возникает не однородное электрическое поле, напряженность которого можно изменять регулированием напряжения питания.

На поверхности коронирующего электрода напряженность поля имеет наибольшую величину, и при определенной величине приложенного напряжения между электродами образуется коронный разряд. В результате коронного разряда возникает направленное движение к электродам заряженных частиц. В зоне «короны» происходит ударная ионизация газа с образованием большого количества ионов и электронов. Ионы сталкиваются со взвешенными в газе пылевыми частицами, адсорбируются ими и сообщают пылинкам свой заряд. Заряженные взвешенные частицы под действием электрического поля движутся к противоположно заряженному электроду и осаждаются на его поверхности, а очищенные газы, пройдя электрическое поле, выходят из электрофильтра. Основная масса пыли получает отрицательный заряд и осаждается на осадительном электроде.

Один электрофильтр способен очистить до 150000 м3 газа в час при скорости газа 2м/с, и запыленность на входе не более 40 г/м3. Оптимальная температура газов, поступающих в электрофильтр, составляет 100_150С.

Степень очистки в электрофильтре составляет: от пыли 96_99%, от смолистых веществ 60%. В двухступенчатых системах газоочистки алюминиевых заводов в качестве второй ступени применяют аппараты мокрой газоочистки: пенные аппараты и скрубберы.

Схема газоочистной установки приведена на рисунке 4.2



1Дымосос;

2.Горизонтальный электрофильтр;

3. Решетки пенного аппарата;

4. Циклон-каплеуловитель; 5. Полый скрубберж

6. Дымоход

7. Циркуляционный бак;

8. Насос откачки раствора;

9. Насос закачки раствора.

Рис. 4.2 Установка для очистки газовых выбросов.

Наиболее распространены пенные аппараты, как более эффективные.

В пенных аппаратах происходит очистка газов от газообразных химических примесей (фтористого водорода, сернистого газа) абсорбцией (поглощением). Поэтому часто пенный аппарат называют абсорбером. Пенный аппарат выполняет и вторую задачу - доочистку газа от пыли, не уловленной в электрофильтре.

Пенный аппарат представляет собой герметичную цилиндрическую со скошенным днищем камеру. Внутри камеры имеются две рабочие полки, выполненные из перфорированных стальных листов. Свободное «живое» сечение верхней полки составляет 27.2% от полной площади полки, а нижней полки 42.6%. Это необходимо для того, чтобы верхняя полка работала в основном с переливом орошающего раствора в центральный стакан, а нижняя полностью на провал. Орошающий раствор подаётся на верхнюю решетку через коллектор с соплами.

Под рабочими решетками помещена газораспределительная решетка, которая обеспечивает равномерное распределение потока газа по всему сечению камеры и пенообразование по всей площади решеток.

Ввод газа в пенный аппарат выполняется в виде патрубка с зонтом.

Очищенный газ отводится через патрубок в крышке корпуса пенного аппарата. Под выхлопным патрубком в корпусе пенного аппарата с помощью кронштейнов подвешена чаша гидрозатвора, имеющая наполнительный и сливной патрубки. Раствор из пенного аппарата сливается в циркуляционный бак непрерывно через сливной патрубок. Для удобства обслуживания аппарата на корпусе имеются монтажные люки, лазы, лестницы и обслуживающие площадки.

Принцип работы пенного аппарата заключается в следующем. Газ, поступающий в пенный аппарат через патрубок ввода газа, равномерно распределяется по всему сечению камеры газораспределительной решетки и последовательно проходит через два ряда рабочих полок. Содовый раствор из коллектора растекается по верхней решетке и под действием газовых струй образует на ней слой пены. Заданное свободное сечение полок обеспечивает образование на пенной решетки сильно турбулизованной газожидкостной системы, которая представляет собой взвешенный слой жидкости в виде быстро движущихся струй и пленок, перемешанных с пузырьками газа. Вся орошающая жидкость на решетке находится в виде динамически устойчивой подвижной пены. На решетке поддерживают слой жидкости высотой всего 20_50 мм, а из него образуется слой пены высотой до 100_200мм, задаваемой высотой порога. В слое пены с развитой поверхностью контакта между жидкостью и газом происходит очень интенсивное поглощение пыли и химических газообразных примесей. Степень улавливания пыли достигает максимума при высоте слоя пены 80_100мм. Перемещаясь по верхней решетке от периферии к центру, пенный слой через переливной порог высотой 65_80мм попадает в центральный стакан, где пена разрушается и через гидрозатвор поступает на нижнюю решетку. Сечение отверстий верхней решетки и скорости газа в отверстиях обеспечивают частичный провал орошающего раствора. Очищенный газ после пенных решеток поступает через гидрозатвор, служащий в открытом состоянии первой ступенью каплеулавливания в циклон-каплеуловитель и оттуда в дымовую трубу.