[go: up one dir, main page]

RU2221628C1 - Method of cleaning waste gases of electrolytic process - Google Patents

Method of cleaning waste gases of electrolytic process Download PDF

Info

Publication number
RU2221628C1
RU2221628C1 RU2002133773/15A RU2002133773A RU2221628C1 RU 2221628 C1 RU2221628 C1 RU 2221628C1 RU 2002133773/15 A RU2002133773/15 A RU 2002133773/15A RU 2002133773 A RU2002133773 A RU 2002133773A RU 2221628 C1 RU2221628 C1 RU 2221628C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
alumina
adsorbent
gases
purification
desorption
Prior art date
Application number
RU2002133773/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002133773A (en
Inventor
Н.В. Головных
С.П. Истомин
В.В. Веселков
Л.С. Козлова
Е.Н. Киселева
Н.А. Коннова
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Сибирский научно-исследовательский, конструкторский и проектный институт алюминиевой и электродной промышленности"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Сибирский научно-исследовательский, конструкторский и проектный институт алюминиевой и электродной промышленности" filed Critical Открытое акционерное общество "Сибирский научно-исследовательский, конструкторский и проектный институт алюминиевой и электродной промышленности"
Priority to RU2002133773/15A priority Critical patent/RU2221628C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2221628C1 publication Critical patent/RU2221628C1/en
Publication of RU2002133773A publication Critical patent/RU2002133773A/en

Links

Images

Landscapes

  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

FIELD: adsorption cleaning of gases exhausted from electrolyzers in aluminum production process. SUBSTANCE: proposed method includes bringing exhaust gases in contact with adsorbent; used as adsorbent is alumina modified by lithium carbonate at mass ratio of 1:0.0015-0.0025. EFFECT: improved technical and economical parameters of gas cleaning process. 1 tbl

Description

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к технологии очистки газов, отходящих от электролизеров при производстве алюминия, с помощью адсорбентов. The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy, in particular to a technology for cleaning gases from the electrolytic cells in the production of aluminum, using adsorbents.

Известен способ "сухой" очистки фторсодержащих газов (А.с. СССР 463631, С 01 В 7/22, опубл. 15.03.75 г.) путем пропускания их через ионообменные смолы с последующей десорбцией продукта. A known method of "dry" purification of fluorine-containing gases (AS USSR 463631, 01 B 7/22, publ. 03/15/75,) by passing them through ion-exchange resins followed by desorption of the product.

Поскольку продуктом десорбции, как правило, является фтористо-водородная кислота, то возникают проблемы с созданием передела ее гидрохимической переработки. Since the product of desorption, as a rule, is hydrofluoric acid, problems arise with the creation of a redistribution of its hydrochemical processing.

Известен способ очистки фторсодержащих газов (А.с. СССР 581977, В 01 D 53/02, опубл. 30.11.77 г.) путем пропускания их через слой керамзита или цементного клинкера. Использованный адсорбент непригоден для дальнейшей утилизации, т.к. является экологически небезопасным отходом. A known method of purification of fluorine-containing gases (AS USSR 581977, 01 D 53/02, publ. 30.11.77) by passing them through a layer of expanded clay or cement clinker. Used adsorbent is unsuitable for further disposal, as It is an environmentally unsafe waste.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки фторсодержащих газов путем контакта их с твердым адсорбентом, в качестве которого используют глинозем (В.Г. Терентьев, А.В. Сысоев, И. С. Гринберг и др. Производство алюминия. - М.: "Металлургия", 1997 г., с.270). The closest in technical essence and the achieved result is a method of purification of fluorine-containing gases by contacting them with a solid adsorbent, which is used as alumina (V. G. Terentyev, A. V. Sysoev, I. S. Grinberg and others. Aluminum production. - M .: "Metallurgy", 1997, p.270).

Согласно известному способу продуктом "сухой" очистки газов является фторированный глинозем, который направляют в электролизные корпуса. According to the known method, the product of "dry" gas purification is fluorinated alumina, which is sent to the electrolysis cells.

Перед загрузкой в электролизер фторированный глинозем помещают на корку электролизной ванны, где он разогревается до ~300oС для окончательной просушки. В этот период происходит частичная десорбция фтористого водорода из глинозема, за счет чего повышаются расход фтористых солей и ухудшение санитарно-экологического состояния окружающей среды.Before loading into the electrolyzer fluorinated alumina is placed on the crust of the electrolysis bath, where it is heated to ~ 300 o C for final drying. During this period, partial desorption of hydrogen fluoride from alumina occurs, due to which the consumption of fluoride salts and the deterioration of the sanitary-ecological state of the environment increase.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение технико-экономических показателей очистки газов. The task of the invention is to increase the technical and economic indicators of gas purification.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение десорбционных процессов в глиноземе. The technical result of the invention is to reduce desorption processes in alumina.

Технический результат достигается тем, что в способе очистки отходящих газов электролитического производства алюминия, включающем контактирование очищаемых газов с глиноземом, контактирование очищаемых газов осуществляют с глиноземом, модифицированным карбонатом лития в массовом соотношении 1: 0,0015-0,0025. The technical result is achieved by the fact that in the method of purification of exhaust gases from the electrolytic production of aluminum, including contacting the purified gases with alumina, the contacting of the purified gases is carried out with alumina, modified lithium carbonate in a mass ratio of 1: 0.0015-0.0025.

Техническая сущность предлагаемого изобретения состоит в следующем. The technical essence of the invention is as follows.

Известно (А.Г. Касаткин. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М. : "Химия", 1971 г., с.595), что адсорбенты имеют различные по диаметру капиллярные каналы - поры, которые условно можно разделить на макропоры, переходные и микропоры. It is known (A.G. Kasatkin. The main processes and apparatuses of chemical technology. - M.: "Chemistry", 1971, p.595) that adsorbents have capillary channels of different diameters - pores that can conditionally be divided into macropores, transitional and micropores.

Размеры микропор приближаются к размерам адсорбируемых молекул, и адсорбция в микропорах приводит к заполнению их объема. The sizes of micropores approach the sizes of adsorbed molecules, and adsorption in micropores leads to the filling of their volume.

Микропоры в процессе адсорбции играют роль лишь транспортных каналов, а переходные поры в процессе адсорбции образуют лишь слой адсорбируемого вещества. Micropores in the adsorption process play the role of only transport channels, and transition pores in the adsorption process form only a layer of adsorbed substance.

Таким образом, сорбционная емкость сорбента зависит главным образом от количеств микропор адсорбента. Thus, the sorption capacity of the sorbent depends mainly on the amount of micropores of the adsorbent.

В известном способе очистки фторсодержащих газов, предусматривающем их контакт с адсорбентом, в качестве которого используют глинозем, количество фтористого водорода, адсорбированного в единице массы, будет зависеть от количества микропор глинозема. In the known method of purification of fluorine-containing gases, providing for their contact with an adsorbent, which is used as alumina, the amount of hydrogen fluoride adsorbed per unit mass will depend on the amount of micropores of alumina.

В предлагаемом способе при модифицировании глинозема карбонатом лития в процессе адсорбции наряду с микропорами будут принимать участие макропоры и переходные, поскольку карбонат лития будет улавливаться именно на них. In the proposed method, when modifying alumina with lithium carbonate in the adsorption process, along with micropores, macropores and transitional ones will also take part, since lithium carbonate will be captured precisely on them.

А наряду с процессом физической сорбции в микропорах будут происходить процессы хемосорбции в макропорах и переходных по следующим реакциям:
2HF(г)+Li2CO3=2LiF+H2O+CO2; (1)
2AlF3(г)+Li2CO3=6LiF+Al2O3+3CO2; (2)
6NaAlF4+3Li2CO3=2Na3Li3Al2F12+Al2O3+3CO2. (3)
В результате реакции (1)-(3) образуются фторсодержащие термодинамически более стабильные и менее склонные к десорбции литиевые соединения. Кроме того, образование литиевых соединений на поверхности сорбента будет сужать транспортные каналы, препятствуя также процессу десорбции.
And along with the process of physical sorption in micropores, there will be processes of chemisorption in macropores and transient in the following reactions:
2HF (g) + Li 2 CO 3 = 2 LiF + H 2 O + CO 2 ; (1)
2AlF 3 (g) + Li 2 CO 3 = 6 LiF + Al 2 O 3 + 3CO 2 ; (2)
6NaAlF 4 + 3Li 2 CO 3 = 2Na 3 Li 3 Al 2 F 12 + Al 2 O 3 + 3CO 2 . (3)
As a result of reaction (1) - (3), fluorine-containing thermodynamically more stable and less prone to desorption lithium compounds are formed. In addition, the formation of lithium compounds on the surface of the sorbent will narrow the transport channels, also hindering the desorption process.

Сопоставительный анализ предлагаемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что в качестве адсорбента используют глинозем, модифицированный карбонатом лития в массовом соотношении 1:0,0015-0,0025. A comparative analysis of the proposed solution with the prototype shows that the inventive method differs from the known one in that alumina modified with lithium carbonate in a mass ratio of 1: 0.0015-0.0025 is used as an adsorbent.

Таким образом, заявляемое техническое решение отличается от прототипа и соответствует условию патентоспособности "новизна". Thus, the claimed technical solution differs from the prototype and meets the condition of patentability "novelty."

Анализ известных технических решений, полученных из общедоступных сведений, показал, что модифицирование глинозема для адсорбции фтористого водорода гидроoксидом калия или натрия, а также карбонатом натрия известно (Пат. Великобритании 1281597, C 01 F 7/02, опубл. 12.07.72 г.; приор. США от 05.09.72 г. ; пат. США 3773633, С 22 D 3/12, опубл. 20.11.73 г.; пат. США 3823079, С 22 D 3/12, опубл. 09.07.74 г.). An analysis of the known technical solutions obtained from publicly available information showed that alumina modification for adsorption of hydrogen fluoride by potassium or sodium hydroxide, as well as sodium carbonate is known (US Pat. UK 1281597, C 01 F 7/02, publ. 12.07.72 g .; US Priority dated September 5, 72; US Pat. No. 3,773,633, C 22 D 3/12, published November 20, 73; US Pat. No. 3,823,079, C 22 D 3/12, published on July 9, 74) .

Однако использование фторированного глинозема, модифицированного гидроокисью калия, в процессе электролиза алюминия невозможно, т.к. ион калия из-за своей повышенной сорбционной активности легко проникает в поры футеровки и легко ее разрушает. However, the use of fluorinated alumina modified with potassium hydroxide in the process of aluminum electrolysis is impossible, because Due to its increased sorption activity, potassium ion easily penetrates into the pores of the lining and easily destroys it.

Дополнительное внесение ионов натрия в процесс электролиза приводит к увеличению криолитового отношения, перерасходу фтористого алюминия, и, в конечном итоге, к понижению выхода алюминия по току. The additional introduction of sodium ions into the electrolysis process leads to an increase in the cryolite ratio, an overspending of aluminum fluoride, and, ultimately, to a decrease in the current output of aluminum.

По сравнению с известными модификаторами соли лития образуют термодинамически более стабильные соединения, что приводит к снижению расхода фтористого алюминия и выбросов фтористого водорода в окружающую среду. Compared with the known modifiers, lithium salts form thermodynamically more stable compounds, which leads to a decrease in the consumption of aluminum fluoride and emissions of hydrogen fluoride into the environment.

Таким образом, в обнаруженной технической информации отсутствуют сведения об обеспечиваемом заявляемым изобретением техническом результате, а отличительные признаки его не совпадают с отличительными известных решений. Это означает, что заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень". Thus, in the discovered technical information there is no information about the technical result provided by the claimed invention, and its distinguishing features do not coincide with the distinctive known solutions. This means that the claimed technical solution meets the condition of patentability "inventive step".

Возможность осуществления способа подтверждается следующими примерами. The possibility of implementing the method is confirmed by the following examples.

Газ, поступающий на очистку, отсасывают из коллектора и пропускают через модуль "реактор-рукавный фильтр" производительностью 100 тыс. нм3/час.The gas entering the purification is sucked out of the collector and passed through a reactor-bag filter module with a productivity of 100 thousand nm 3 / h.

В реактор, представляющий собой низконапорную трубу Вентури, направляют очищаемый газ, содержащий 600 мг HF/нм3 и поток свежего глинозема (Аl2О3) с карбонатом лития (Li2СО3) в массовом соотношении 1:0,0020.A cleaned gas containing 600 mg HF / nm 3 and a stream of fresh alumina (Al 2 O 3 ) with lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) in a weight ratio of 1: 0.0020 is sent to the reactor, which is a low-pressure venturi pipe.

Продолжительность контакта очищаемого газа с адсорбентом осуществляют в течение 3 сек, затем фторированный адсорбент направляют в рукавный фильтр, а оттуда - в электролизер. В реактор при этом загружают свежую порцию адсорбента. The contact time of the gas to be cleaned with the adsorbent is carried out for 3 seconds, then the fluorinated adsorbent is sent to the bag filter, and from there to the electrolyzer. In this case, a fresh portion of the adsorbent is loaded into the reactor.

Десорбция фтористого водорода на корке электролита составила 1,1 кг HF/т Al, эффективность очистки по фтористому водороду 99,17%. The desorption of hydrogen fluoride on the crust of the electrolyte was 1.1 kg HF / t Al; the purification efficiency for hydrogen fluoride was 99.17%.

В таблице представлены результаты экспериментов по прототипу и предлагаемому способу. The table shows the results of experiments on the prototype and the proposed method.

Как следует из таблицы, по сравнению с прототипом, предлагаемый способ позволяет снизить процесс десорбции с 10,6 до 1,1 кг HF/т Al, повысить эффективность очистки с 95,0 до 99,17% и снизить расход фтористого алюминия 21,6 до 16,3 кг/т Al. As follows from the table, in comparison with the prototype, the proposed method allows to reduce the desorption process from 10.6 to 1.1 kg HF / t Al, to increase the cleaning efficiency from 95.0 to 99.17% and to reduce the consumption of aluminum fluoride by 21.6 up to 16.3 kg / t Al.

Изменение соотношения Аl2О3/Li2СО3 выше заявляемого предела приводит к снижению показателей эффективности очистки и десорбции HF.Changing the ratio of Al 2 About 3 / Li 2 CO 3 above the claimed limit leads to a decrease in the efficiency of cleaning and desorption of HF.

При изменении соотношении Аl2О3/Li2СО3 ниже заявляемого предела улучшение показателей эффективности очистки и десорбции HF не наблюдается.When changing the ratio of Al 2 About 3 / Li 2 CO 3 below the claimed limit, an improvement in the efficiency of HF purification and desorption is not observed.

Claims (1)

Способ очистки отходящих газов электролитического производства алюминия, включающий контактирование очищаемых газов с глиноземом, отличающийся тем, что контактирование очищаемых газов осуществляют с глиноземом, модифицированным карбонатом лития в массовом соотношении 1:0,0015-0,0025.The method of purification of exhaust gases from the electrolytic production of aluminum, comprising contacting the purified gases with alumina, characterized in that the contacting of the purified gases is carried out with alumina modified with lithium carbonate in a mass ratio of 1: 0.0015-0.0025.
RU2002133773/15A 2002-12-15 2002-12-15 Method of cleaning waste gases of electrolytic process RU2221628C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002133773/15A RU2221628C1 (en) 2002-12-15 2002-12-15 Method of cleaning waste gases of electrolytic process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002133773/15A RU2221628C1 (en) 2002-12-15 2002-12-15 Method of cleaning waste gases of electrolytic process

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2221628C1 true RU2221628C1 (en) 2004-01-20
RU2002133773A RU2002133773A (en) 2004-06-10

Family

ID=32091858

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002133773/15A RU2221628C1 (en) 2002-12-15 2002-12-15 Method of cleaning waste gases of electrolytic process

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2221628C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2749421C1 (en) * 2020-07-14 2021-06-09 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Two-stage gas-cleaning module for purifying electrolysis gases

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3823079A (en) * 1972-12-14 1974-07-09 Reynolds Int Inc Aluminum reduction cell operating system
US4006066A (en) * 1974-01-24 1977-02-01 Vereinigte Aluminum-Werke Aktiengesellschaft Method of and apparatus for the treatment of exhaust-gases in the electrolytic production of aluminum
SU728691A1 (en) * 1972-03-22 1980-04-15 Элкем-Спигерверкет А/С (Фирма) Method of separating fluor from gases of aluminium production
WO1996015846A1 (en) * 1994-11-23 1996-05-30 ABB Fläkt Aktiebolag Method for separating substances from a gaseous medium by dry adsorption

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU728691A1 (en) * 1972-03-22 1980-04-15 Элкем-Спигерверкет А/С (Фирма) Method of separating fluor from gases of aluminium production
US3823079A (en) * 1972-12-14 1974-07-09 Reynolds Int Inc Aluminum reduction cell operating system
US4006066A (en) * 1974-01-24 1977-02-01 Vereinigte Aluminum-Werke Aktiengesellschaft Method of and apparatus for the treatment of exhaust-gases in the electrolytic production of aluminum
WO1996015846A1 (en) * 1994-11-23 1996-05-30 ABB Fläkt Aktiebolag Method for separating substances from a gaseous medium by dry adsorption

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
В.Г. ТЕРЕНТЬЕВ и др. Производство алюминия. - Новокузнецк: СибВАМИ, 2000, с.269. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2749421C1 (en) * 2020-07-14 2021-06-09 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Two-stage gas-cleaning module for purifying electrolysis gases

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7083875B2 (en) Method for Producing Lithium Hydroxide Monohydrate from Boiled Water
JP5375890B2 (en) Carbon dioxide adsorption separation method
US20240198280A1 (en) Method and absorbent for absorbing carbon dioxide from air
CN102502498B (en) Method for separating and recovering chlorine and oxygen of hydrogen chloride oxidation gas mixture by use of PSA (Pressure Swing Adsorption) technology
CA3059899A1 (en) Method for preparing lithium concentrate from lithium-bearing natural brines and processing thereof into lithium chloride or lithium carbonate
CN106466617A (en) A kind of preparation method of ultra-high specific surface area nitrogen-rich porous carbon desulfurizer
JPH10509215A (en) Method for separating substances from gaseous media by dry adsorption
JP6510257B2 (en) Purification method of nitrous oxide
CN110325261A (en) Carbon dioxide separator
KR20130083217A (en) Method for recovering carbon dioxide contained in the exhaust gas
RU2221628C1 (en) Method of cleaning waste gases of electrolytic process
US8999041B2 (en) Carbon dioxide isolating device and method
Abdelrahman et al. Interfacial adsorption and recovery of Lithium ions using sulfonated graphene oxide and Ti3C2Tx MXene nanocomposite hydrogels
JP4873108B2 (en) Carbon dioxide adsorption separation method
CN104911631A (en) Novel method for efficiently purifying aluminum electrolysis fluorine-containing flue gas by using porous alumina
JP2011200750A (en) Method for removing halogen-based gas
CN111039478A (en) Method for realizing resource utilization of byproduct NaCl waste salt in coal chemical wastewater treatment
RU2277068C2 (en) Method of production of lithium fluorides for electrolytic production of aluminum (versions)
US20080019894A1 (en) Process for refining nitrogen trifluoride gas using alkali earth metal exchanged zeolite
JPH07265664A (en) Method for disposing of climatically active halogenated compounds that decompose ozone
EP0987221B1 (en) Method of purification of salt solutions for electrolysis by removing iodine- and/or silicate anions by anion exchange, using zirconium hydroxide as anion exchanger
CN117295686A (en) Method for producing high-purity lithium hydroxide monohydrate
JPH0521610B2 (en)
CN102828203B (en) Method for purifying flue gas in aluminum electrolysis production
CN1152734C (en) Desulfurizing process and apparats with regeneratable desulfurizing agent

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20041216