DE3001910A1 - METHOD AND DEVICE FOR SEPARATING DUST FROM THE EXHAUST GASES OF ALUMINUM MELT FLOW ELECTROLYSIS - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR SEPARATING DUST FROM THE EXHAUST GASES OF ALUMINUM MELT FLOW ELECTROLYSISInfo
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Description
VEREINIGTE ALUMINIUM-WERKE
AKTIENGESELLSCHAFTUNITED ALUMINUM PLANTS
Aktiengesellschaft
Verfahren und Vorrichtung zur Auftrennung von Staubgut aus den Abgasen der AluminiumschmelzflußelektrolyseMethod and device for separating dust from the waste gases from the aluminum smelting electrolysis
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Auftrennung von Staubgut aus den Abgasen der Aluminiumschmelzf1ußelektrolyse. The invention relates to a method and a device for separating dust from the exhaust gases of the aluminum smelting electrolysis.
Moderne Anlagen zur Gewinnung von Aluminium besitzen aus Gründen der Luftreinhaltung völlig gekapselte Elektrolysezellen, um das Prozeßabgas möglichst vollständig zu erfassen. Die Reinigung der. Abgase erfolgt dann meist in Naßwäschern oder neuerdings mit Trockenreinigungsanlagen durch Adsorption an Aluminiumoxid.Modern plants for the extraction of aluminum have completely encapsulated electrolysis cells for reasons of air pollution control, in order to capture the process exhaust gas as completely as possible. The cleaning of the. Exhaust gases then mostly take place in wet scrubbers or more recently with dry cleaning systems through adsorption of aluminum oxide.
Zusammen mit den Fluoriden und der Tonerde werden aber auch Kohlenstoff und die Verbindungen von Phosphor, Vanadin, Titan, Eisen, Silicium und Schwefel aus dem Abgas abgeschieden, die bei der totalen Rückführung wieder in das Elektrolysebad gelangen.However, together with the fluorides and the clay, carbon and the compounds of phosphorus, vanadium, Titanium, iron, silicon and sulfur are separated from the exhaust gas, which is returned to the electrolysis bath when it is completely recycled reach.
Auf diese Weise reichern sich diese Verunreinigungen an und führen zu einer Verminderung der Stromausbeute und zu einer
Verschlechterung der Metal 1 quälitat.
Es ist daher ratsam, den gesamten Rohgasstaub vor der Behandlung in Naßwäschern oder Trockenreinigungsanlagen sepa
rat abzuscheiden.In this way, these impurities accumulate and lead to a reduction in the current yield and a deterioration in the metal quality.
It is therefore advisable to separate all of the raw gas dust before treatment in wet scrubbers or dry cleaning systems.
Der in diesem Staubgut enthaltene Fluoranteil macht die kostenintensive Beseitigung auf einer Sondermül1 deponie erforderlich. Außerdem gehen dadurch wertvolle Rohstoffe wieThe fluorine content contained in this dust makes the costly one Disposal at a hazardous waste disposal site is required. In addition, valuable raw materials such as
Kryolith und Tonerde verloren. - 4 -Lost cryolite and clay. - 4 -
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Aktiengesellschaft
Eine Möglichkeit, wenigstens den Fluoranteil aus diesem Abfall zurückzugewinnen, ist in der DE-OS 24 03 282.4 beschrieben.One way to get at least the fluorine from this Recovering waste is described in DE-OS 24 03 282.4.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Auftrennung von Staubgut aus den Abgasen der Aluminiumschmelzflußelektrolyse in der Weise, daß die Fluoride und der Tonerdeinhalt weitgehend zurückgeführt und die Verunreinigungen zusammen mit dem Kohlenstoff bis auf Restgehalte von etwa 5 % abgetrennt werden können.The object of the present invention is to separate dust from the waste gases of the aluminum smelting electrolysis in such a way that the fluoride and the alumina content are largely recycled and the impurities together with which carbon can be separated to a residual content of about 5%.
Zur Lösung wird vorgeschlagen, daß eine Aufschlämmung des Staubgutes einer Flotation unterworfen wird, wobei der schwimmfähige Schaum mit den Verunreinigungen Kohlenstoff, Phosphor-, Vanadin-, Titan-, Eisen-, Silizium- und Schwefelverbindungen abgetrennt wird und als Sediment Kryolith, Chiolith und Aluminiumoxid erhalten wird, das nach dem Trocknen wieder in der ATuminiumschmelzf1ußelektrolyse eingesetzt wird.To solve it, it is proposed that a slurry of the Dust is subjected to flotation, whereby the buoyant foam with the impurities carbon, Phosphorus, vanadium, titanium, iron, silicon and sulfur compounds are separated and cryolite as sediment, Chiolite and alumina is obtained, which after the Drying used again in the aluminum smelting electrolysis will.
Das auf diesem Wege erhaltene Gemisch aus Chiolith, Kryolith und Aluminiumoxid enthält so wenig störende Verunreinigungen, daß es nach dem Entwässern und Trocknen wieder in den Schmelzflußelektrolyseprozeß eingesetzt werden kann. Der mengenmäßig sehr viel kleinere Anteil an Schaum,, in dem die Verunreinigungen enthalten sind, kann entweder verbrannt oder deponiert werden.The mixture of chiolite and cryolite obtained in this way and aluminum oxide contains so few undesirable impurities that it can be returned to the after dewatering and drying Melt flow electrolysis process can be used. Of the in terms of quantity, a much smaller proportion of foam, in which the Contaminants can either be incinerated or landfilled.
In einem speziellen Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß die Reinigung der Abgase in einem zweistufigen Naßwaschverfahren bei einer Fließrate von 2 bis 10 Liter Waschwasser pro Kubikmeter Abgas und einem Feststoffgehalt von 5 bis 35 g Feststoff pro Liter erfolgt und das Waschwasser über Düsen im Gegenstrom zum Abgas auf ein Fül1körperbett aus Kunststoff-Formteilen versprüht wird.In a special application of the invention Process is provided that the cleaning of the exhaust gases in a two-stage wet scrubbing process at one flow rate from 2 to 10 liters of washing water per cubic meter of exhaust gas and a solids content of 5 to 35 g of solids per liter is carried out and the washing water is sprayed via nozzles in countercurrent to the exhaust gas onto a Fül1körperbett made of plastic molded parts will.
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Aktiengesellschaft
Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß die Auftrennung des Staubg.utes ohne besondere Zusätze erfolgen kann.This process has the advantage that the dust can be separated without any special additives.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigenIn the following the invention is based on two exemplary embodiments explained in more detail. Show it
Figur 1 ein Verfahren zur Auftrennung von Rohgasstaub aus der Aluminiumelektrolyse durch Naßwäsche,Figure 1 shows a method for separating raw gas dust from aluminum electrolysis by wet scrubbing,
Figur 2 ein Verfahren zur Auftrennung des RohgasstaubsFIG. 2 shows a method for separating the raw gas dust
durch Flotation mit einer Sammler-Schäumer-Kombination. by flotation with a collector-frother combination.
In dem ein- oder zweistufigen Naßwäscher 1 gemäß Figur 1 wird das mittels Ventilator 2 aus den Elektrolysezellen abgesaugte Elektrolyseabgas im Gegenstrom mit Wasser gewaschen. Das Waschwasser wird mit der Pumpe 3 umgewälzt und über ein Düsensystem 4 fein zerteilt.In the one- or two-stage wet scrubber 1 according to FIG. 1, what is sucked out of the electrolysis cells by means of a fan 2 Electrolysis waste gas washed in countercurrent with water. The washing water is circulated with the pump 3 and over a Nozzle system 4 finely divided.
Die Abscheidung der sauren Abgaskomponente HF und der Stäube erfolgt nun innerhalb der beiden dynamischen Füllkörperbetten
5 und 6 durch innigsten Kontakt mit dem Waschwasser. Als Füllkörper dienen Hohlkugeln aus Polypropylen
mit einem Durchmesser unter 50 mm, die im aufsteigenden Gasstrom wirbeln, von dem im Gegenstrom herabrieselnden Waschwasser
benetzt werden und so eine große Phasengrenzfläche
für den Stoffaustausch bilden, die durch den Zusammenstoß der Kugeln ständig zerrissen und erneuert wird.
Dadurch wird eine sehr gute Absorptionsleistung erreicht ιnd im ablaufenden Waschwasser 7 so viel Luft mitgerissen, da,,
auf der Oberfläche des Vorlagebeckens ein schwimmfähiger Schaum 8 entsteht, der aus Kohlenstoff und den vorgenannten
Verunreinigungen besteht.
Wenn dieser Schaum mittels Strahlsaugern 9, wie z.B. Injektoren,
abgesaugt und aus dem System entfernt wird, verbleibtThe separation of the acidic exhaust gas component HF and the dusts now takes place within the two dynamic packing beds 5 and 6 through the closest contact with the washing water. Hollow spheres made of polypropylene with a diameter of less than 50 mm serve as fillers, which swirl in the ascending gas flow, are wetted by the wash water trickling down in countercurrent and thus form a large phase interface for the exchange of substances, which is constantly torn and renewed by the collision of the spheres. As a result, a very good absorption capacity is achieved and so much air is entrained in the running wash water 7 that a buoyant foam 8 is formed on the surface of the reservoir, which consists of carbon and the aforementioned impurities.
If this foam is sucked off by means of jet suction devices 9, such as injectors, and removed from the system, it remains
130030/0555 öAD ORIGINAL130030/0555 öAD ORIGINAL
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Aktiengesellschaft
im umlaufenden Waschwasser nur noch Aluminiumoxid, Kryolith
und Chiolith, sofern durch Zugabe von NaOH und Al(OH)3 10
in geeigneter Menge die Flotations- und Fällungsbedingungen
ideal eingehalten werden.
5in the circulating washing water only aluminum oxide, cryolite and chiolite, provided that the flotation and precipitation conditions are ideally maintained by adding NaOH and Al (OH) 3 10 in a suitable amount.
5
Diese Randbedingungen lassen sich wie folgt beschreiben: pH-Wert: zwischen 0,5 und 6» bevorzugt zwischen 1 und 3; Fluoridkonzentration: 0,5 bis 20 g F/l; Sulfatkonzentration: 0,5 bis 40 g S0./1; Feststoffgehalt: 5 bis 35 g Feststoff/T;These boundary conditions can be described as follows: pH value: between 0.5 and 6 »preferably between 1 and 3; Fluoride concentration: 0.5 to 20 g F / l; Sulphate concentration: 0.5 to 40 g S0./1; Solids content: 5 to 35 g solids / T;
3
Waschwassermenge: 2 bis 10 l/m Abgas.3
Wash water volume: 2 to 10 l / m exhaust gas.
Damit die Konzentrationen im Gleichgewicht bleiben, muß entsprechend den abgeschiedenen Mengen Fluorid und Feststoff ausgeschleust werden über das programmgesteuerte Ventil 11. Die weitere Behandlung dieses abgezweigten Teilstromes besteht im Eindicken 12, Filtrieren 13 und Trocknen 14. das dabei erhaltene Produkt enthält Chiolith, Kryolith und Tonerde und kann wieder in den Elektrolyseofen zurückgeführt werden.In order for the concentrations to remain in equilibrium, it must be appropriate the separated amounts of fluoride and solids are discharged via the program-controlled valve 11. The further treatment of this branched off substream consists of thickening 12, filtering 13 and drying 14. das The product obtained contains chiolite, cryolite and alumina and can be returned to the electrolysis furnace will.
Aus dem Eindicker 12 kann der feststofffreie Klarlauf durch Leitung 18 in die erste Stufe des Naßwäschers zurückgegeben werden. Aus dem Vakuumtrommelfilter 13 wird ein Teilstrom durch Leitung 19 in den Eindicker 12 zurückgegeben und ein anderer Teilstrom durch Leitung 20 als fluorfreie Abluft mit der Vakuumpumpe entfernt. Aus dem Trockner 14, der hier als Drehrohrofen dargestellt ist, kann das Abgas über Leitung 32 zum Wäscher abgeleitet werden. Die Tonerde wird über Leitung 33 evtl. über einen Silo der Elektrolyse im Kreislauf zugeführt.From the thickener 12, the solid-free clear runoff can be returned through line 18 to the first stage of the wet scrubber will. A partial flow is generated from the vacuum drum filter 13 returned through line 19 to the thickener 12 and another partial flow through line 20 as fluorine-free exhaust air removed with the vacuum pump. From the dryer 14, which is shown here as a rotary kiln, the exhaust gas can be conveyed via line 32 can be derived to the scrubber. The alumina is circulated via line 33, possibly via a silo, of the electrolysis fed.
Der abgesaugte Schaum kann nach Neutralisation 15 und Eindickung 16 ebenfalls filtriert 17 und danach verbrannt oder deponiert werden.The extracted foam can after neutralization and thickening 16 also filtered 17 and then incinerated or landfilled.
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Der feststofffreie Klarlauf wird aus dem Eindicker 16 über Leitung 33 in die erste Stufe des Naßwäschers eingegeben. Aus dem Vakuumtrommelfilter 17 wird ein Teilstrom über die Leitung 34 in den Eindicker zurückgegeben und ein weiterer Teilstrom über Leitung 35 als fluorfreie Abluft aus der Vakuumpumpe entfernt. Die Leitung 36 führt zur Deponie.The solid-free clear runoff is transferred from the thickener 16 Line 33 entered into the first stage of the wet scrubber. From the vacuum drum filter 17 is a partial flow over the Line 34 returned to the thickener and a further partial flow via line 35 as fluorine-free exhaust air from the vacuum pump removed. Line 36 leads to the landfill.
Das Verfahren gemäß Figur 2 kann wie folgt beschrieben werden:The method according to Figure 2 can be described as follows:
Das Rohgas aus den Elektrolyseöfen 21 wird in einem Elektrofilter oder in einem Gewebefilter entstaubt und anschließend in einer Trockengasreinigungsanlage 23 das Fluorwasserstoffgas an Al2O3 adsorbiert.The raw gas from the electrolysis furnace 21 is dedusted in an electrostatic precipitator or in a fabric filter and then the hydrogen fluoride gas is adsorbed on Al 2 O 3 in a dry gas cleaning system 23.
Der Rohgasstaub aus der Staubvorabscheidung 22 wird mit dem Flotationsmedium 24 in einem Mischer 37 aufgeschlämmt und diese Trübe mit einem Feststoffgehalt von 50 bis 200 g/l in die Flotationsanlage 25 gegeben. Die Rührwerke 26 a bis 26 e sorgen mit ihren Propellern für einen sehr feinblasigen Eintrag der angesaugten oder zwangsweise eingeblasenen Luft. Mit diesen Luftbläschen und durch Zugabe der Sammler-Schäumer-Kombination 27 werden die Verunreinigungen zusammen mit dem Kohlenstoff auf der Oberfläche ausgeschwommen. The raw gas dust from the dust pre-separation 22 is slurried with the flotation medium 24 in a mixer 37 and this pulp with a solids content of 50 to 200 G / l added to the flotation plant 25. The agitators 26 a to 26 e with their propellers ensure a very fine bubble Entry of the sucked in or forced air. With these air bubbles and by adding the Collector-foamer combination 27, the impurities are floated out together with the carbon on the surface.
über die Austragsrinne 28 erfolgt der Abzug der Flotte 29, während über den Ablauf 30 das gereinigte Sediment ausgeschleust wird.The liquor 29 is withdrawn via the discharge chute 28, while the cleaned sediment is discharged via the outlet 30.
Die wertvollen Inhaltstoffe im Sediment wie Chiolith5 Kryolith und Aluminiumoxid (Tonerde) können nach dem Entwässern und Trocknen 31 direkt in den Elektrolyseofen zurückgeführt werden.The valuable constituents in the sediment such as chiolite 5, cryolite and aluminum oxide (clay) can be returned directly to the electrolysis furnace after dewatering and drying 31.
Das Flotationsmedium ist gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung: The flotation medium is characterized by the following composition:
130030/0555130030/0555
AKTIENGESELLSCHAFTSHARED COMPANY
Fluoridgehalt: 0,5 bis 20 g/l
Sulfatgehalt: 0,5 bis 40 g/l
pH-Wert: 0,5 bis 6, bevorzugt 1 bis 3.Fluoride content: 0.5 to 20 g / l
Sulphate content: 0.5 to 40 g / l
pH value: 0.5 to 6, preferably 1 to 3.
Die Sammler-Schäumer-Kombination -auch als Flotationshilfsmittel bezeichnet - besteht aus einem Gemisch von Butanol und Decanol mit Zusätzen von 2- Äthylhexanol und Heptanol-Isomeren. Dieses Hilfsmittel wird in einer Menge von 0,1 bis 5 g/l der Trübe zugesetzt, um die Auftrennung in Sediment und Flotte zu beschleunigen.The collector-foamer combination - also known as a flotation aid - consists of a mixture of butanol and decanol with additions of 2-ethylhexanol and heptanol isomers. This resource comes in a lot 0.1 to 5 g / l of the pulp was added in order to accelerate the separation into sediment and liquor.
Als Frischwasser kann in beiden Verfahren zur Ergänzung der Verdampf u.ngsverl uste normales Brauchwasser verwendet werden. Bei starker Verschmutzung des Brauchwassers ist es vorteilhaft, die Flotation gemäß Anspruch 4 durch Zusatz einer Sammler-Schäumer-Kombination zu verbessern. Dies geschieht zweckmäßigerweise in einer nachgeschalteten Zelle.Normal service water can be used as fresh water in both processes to supplement the evaporation and loss will. In the case of heavy pollution of the service water, it is advantageous to add the flotation according to claim 4 a collector-foamer combination. This is expediently done in a downstream cell.
130030/0555130030/0555
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