DE1161040B

DE1161040B - Verfahren zum Reinigen der Abgase von Aluminium-Elektrolyseoefen mit selbstbackenden Anoden unter gleichzeitiger Rueckgewinnung des Fluors

Info

Publication number: DE1161040B
Application number: DEM49508A
Authority: DE
Inventors: Dr Curt Scheidel
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1961-06-29
Filing date: 1961-06-29
Publication date: 1964-01-09
Also published as: CH401488A

Description

Verfahren zum Reinigen der Abgase von Aluminium-Elektrolyseöfen mit selbstbackenden Anoden unter gleichzeitiger Rückgewinnung des Fluors Über das Problem der Reinigung der fluor- und staubhaltigen Gase in der Alunnniumindustrie wird eingehend in der Zeitschrift »Erzbergbau und Metallhüttenwesen«, 1959, S.400 bis 405, und 1960, S. 419 bis 424, berichtet.
Danach ist es bekannt, die Abgase von beispielsweise Söderbergöfen unmittelbar an der Elektrolysezelle abzusaugen und über einen Zyklon und ein Kühlrohr zunächst zwei hintereinandergeschalteten Waschtürmen zuzuführen. Während diese zweistufige Gaswäsche ausreicht, um die gasförmigen Fluorverbindungen aus den Abgasen zu 99,5 O/o zu entfernen, bleibt die Entstaubung mit 84,10/0 erheblich hinter der Fluorauswaschung zurück. Man vergleiche hierzu besonders »Erzbergbau und Metallhüttenwesen«, 1960, S. 422. Zur Verbesserung hat man deshalb bereits die Nachschaltung eines Naßelektrofilters im Endgaskamin vorgenommen, wodurch der Abscheidungsgrad der gesamten Abreinigungsanlage in bezug auf Staub auf 93°/o verbessert werden konnte. An Stelle des Meßelektrofilters hat man dann ein Trockenelektrofilter vorgeschaltet, da sich Reinigungsschwierigkeiten im Betrieb des Naßelektrofflters ergaben.
Trockenelektrofilter arbeiten wegen des Teergehaltes im zu reinigenden Gas nur dann befriedigend, wenn die Gastemperaturen über 1600 C betragen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter gleichzeitiger Rückgewinnung des Fluors die sich bisher im Naßelektrofilter ergebenden Schwierigkeiten zu beseitigen, und von den auftretenden Gastemperaturen unabhängig zu sein.
Die Erfindung schlägt ein Verfahren vor zum Reinigen staubhaltiger, teerhaltiger und gasförmiger Fluorverbindungen enthaltender Abgase und Aluminium-Elektrolyseöfen mit selbstbackenden Anoden durch eine Gaswäsche mit einer teerverseifenden Waschflüssigkeit, z. B. einer 1- bis 50/oigen Sodalösung, und nachfolgender Gasreinigung auf elektrischem Weg, z. B. im Naßelektrofilter, unter gleichzeitiger Rückgewinnung des Fluors, wobei die Gaswäsche in einem der elektrischen Gasreinigung vorgeschalteten, zweckmäßig nach dem Gleichstromprinzip in an sich bekannter Weise arbeitenden Venturiwäscher durchgeführt wird und die gleiche Waschflüssigkeit für beide Reinigungsstufen verwendet wird, wobei die Waschflüssigkeit im Kreislauf über die erste und zweite Reinigungsstufe so lange geführt wird, bis sie in an sich bekannter Weise auf einen durch die Kyrolithsynthese geeigneten, z. B. Natriumfluoridgehalt von etwa 5 °/o angereichert ist.
Die genannte Waschflüssigkeit wird dem Venturi- rohr unter einem Druck von etwa 5 at zugeführt, wodurch im Venturiwascher eine feine Zerstäubung der Flüssigkeit und damit auf engem Raum eine quantitativ ausgezeichnete chemische und physikalische Reaktion auftritt. Die Auswaschung findet also unter günstigeren Druckbedingungen (Überdruck) als bisher bei den ausschließlich unter Saugzug von etwa 30 mm WS und mehr Unterdruck arbeitenden Waschtürmen statt. Die maximale Gasgeschwindigkeit im Venturihals wird zweckmäßig zwischen etwa 30 und 35 m/sec eingestellt.
In dieser Waschstufe wird nach der Erfindung der Fluorgehalt mit einem Wirkungsgrad von 99,5 °/o und mehr entfernt. Der Wirkungsgrad für die Teer- und Staubbeseitigung wird gemäß der Erfindung bewußt nur bis etwa 75 ovo getrieben, während im nachgeschalteten Naßelektrofilter, dem zwar größere Staubmengen zugeführt werden, ein Entstaubungsgrad von 99,SO/D angestrebt und erreicht wird, weil durch die vorgeschaltete Venturiwaschung die Befeuchtung der Rohgase so günstig ausfällt, daß die bisher im Naßelektrofilter üblichen Nebeldüsen überraschenderweise gänzlich wegfallen können und die Abreinigung der Niederschlagselektroden mit den üblichen Spüldüsen periodisch erfolgen kann, wobei die Anwendung einer teerverseifenden Waschflüssigkeit gemäß der Erfindung alle bisherigen Schwierigkeiten der Elektrodenabreinigung beseitigt.
Daraus ist ein erheblicher technischer Fortschritt abzuleiten, da nicht nur die genannten Schwierigkeiten behoben werden, sondern der Wirkungsgrad in bezug auf die Entstaubung gegenüber dem Stand der Technik wesentlich verbessert wird.
Durch Kreislauf der teerverseifenden Waschflüssigkeit kann diese an Fluor so weit angereichert werden, daß dieses zur Herstellung von Kryolith zurückgewonnen werden kann. Es ist beispielsweise bekannt, daß bei der Kryolithrückgewinnung bei der Reinigung der Abgase von Aluminium-Elektrolyseöfen mit Sodalösungen bei 50/0 gearbeitet wird. Zu diesem Zweck wird die Sodalösung im Kreislauf über den Venturiwascher und das Elektrofilter ohne eine Zwischenreinigung der Sodalösung geführt.
An Hand eines Ausführungsbeispiels wird an einer Abbildung der Gegenstand der Erfindung näher erläutert.
Mit 1 ist ein Aluminium-Elektrolyseofen bezeichnet, aus dem die Abgase unmittelbar an der Elektrolysezelle abgesaugt werden. Dies kann beispielsweise mittels einer Gassammelschürze geschehen, wie es aus der deutschen Patentschrift 1 059 667 bekannt ist. Die aus dem Aluminium-Elektrolyseofen 1 austretenden Abgase, die mit Flugstaub, Teer und gasförmigen Fluorverbindungen verunreinigt sind, werden vom Gebläse 4 durch einen erfindungsgemäß angeordneten Venturiwäscher 2 und ein diesem nach geschaltetes naßarbeitendes Elektrofilter 3 hindurchgesaugt und dabei von den genannten Bestandteilen weitgehend befreit. Das Reingas gelangt zum (nicht gezeichneten) Kamin 5.
Der Kreislauf der teerseifenden Waschflüssigkeit, als solche kann beispielsweise gering prozentige Sodalösung, etwa 30 g pro Liter, verwendet werden, führt aus dem Vorratsbehälter 6 über eine Druckpumpe 7, über die Düsen 8 und 9, zu den Abläufen des Venturirohrs und Elektrofilters zurück zum Vorratsbehälter 6. Die Sodalösung wird durch die Düse 8 unter Druck in den Venturiwascher strömungsparallel zum Gas eingespritzt und reinigt das Gas vornehmlich von den vorhandenen gasförmigen Fluorverbindungen. Als Venturiwäscher können zweckmäßig solche verwendet werden, wie sie beispielsweise in der deutschen Auslegeschrift 1071673 beschrieben sind, bei denen eine Eindüsung der Waschflüssigkeit in Gasrichtung erfolgt.
Das nunmehr abgekühlte und im Taupunkt erhöhte Gas enthält nur noch Teer und Flugstaub, die beide im Elektrofilter 3 elektrisch niedergeschlagen werden.
Dieser Niederschlag wird periodisch mit Hilfe der Spüldüsen 9 von den Niederschlagselektroden heruntergewaschen. Eine weitere zusätzliche Gasanfeuchtung im Elektrofilter ist nicht mehr erforderlich.
Sobald die als teerverseifende Waschflüssigkeit dienende Sodalösung eine Konzentration von etwa 50 g Natriumfluorid pro Liter erreicht hat, wird sie zur Weiterverarbeitung 10 - z. B. Kryolithsynthese -abgeleitet und durch frische Sodalösung ersetzt. Der anfallende Schlamm wird bei 11 abgelassen.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Reinigen staubhaltiger, teerhaltiger und gasförmiger Fluorverbindungen enthaltender Abgase von Aluminium-Elektrolyseöfen mit selbstbackenden Anoden durch eine Gaswäsche mit einer teerverseifenden Waschflüssigkeit, z. B. einer 1- bis 50/oigen Sodalösung und nachfolgender Gasreinigung auf elektrischem Weg, z. B. im Naßelektrofilter, unter gleichzeitiger Rückgewinnung der Fluors, da du r c h g e -kennzeichnet, daß die Gaswäsche in einem der elektrischen Gasreinigung vorgeschalteten, zweckmäßig nach dem Gleichstromprinzip in an sich bekannter Weise arbeitenden Venturiwäscher durchgeführt wird und die gleiche Waschflüssigkeit für beide Reinigungsstufen verwendet wird, wobei die Waschflüssigkeit im Kreislauf über die erste und zweite Reinigungsstufe so lange geführt wird, bis sie in an sich bekannter Weise auf einen durch die Kryolithsynthese geeigneten, z. B.

Natriumfluoridgehalt von etwa 5 e/a angereichert ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Gaswäsche im Venturiwäscher der ersten Stufe bei Halsgeschwindigkeiten des Gases zwischen etwa 30 und 35 m pro Sekunde im wesentlichen nur die gasförmigen Fluorverbindungen entfernt werden die Teer- und Staubbeseitigung jedoch nur etwa bis 75 75r'/o durchgeführt wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Gasreinigung ohne zusätzliche Flüssigkeitsvernebelung und nur mit periodischer Elektrodenabspülung mit der aus der ersten Verfahrensstufe anfallenden Waschflüssigkeit durchgeführt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: W. Fulda und H. Ginsberg, »Tonerde und Aluminium«, II. Teil »Das Aluminium«, 1953, S. 161/162; A. I. Beljajew, M.B.Rapoportund L.A. Firsanowa, »Metallurgie des Aluminiums« Bd. I, 1956, S. 256, 257.