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预焙阳极铝电解槽排烟量的计算 杜丽张万福冯学用 沈阳铝镁设计研究院，辽宁沈阳1 1 0 0 0 1 摘 要简要计算了预焙槽炼铝生产过程中每生产1 t 铝理论产生的烟气量，并根据归纳整理 出的经验公式，计算出丁不同容量预培阳极铝电解槽单槽排烟量。 关键词预培槽炼铝；排烟覃；捧烟量 中圉分类号T F 8 2 1文献标识码A 文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 0 1 0 5 0 0 2 2 0 3 采用预焙槽炼铝，烟气治理比采用自焙 槽炼铝更易达标排放。产铝量约占我国铝产 量6 0 ％的自焙槽铝厂正在进行自焙槽改预 焙槽、改建或增设电解烟气干法净化装置的 工程。要获得好的烟气净化效果及系统运行 经济，建设投资省，烟气净化装置的设计很重 要，而电解槽单槽排烟量的确定对净化装置 的设计也很重要。单槽排烟量确定值小，净 化装置总抽风量也小，电解槽烟气不能全抽 走，部分逸出槽罩外，烟气治理不完全；反之， 单槽排烟量确定值大，净化装置总抽风量也 大，造成净化装置投资大，运行成本高。 本文简要计算了预焙槽炼铝生产过程中 每生产1 t 铝理论产生的烟气量，并根据作者 归纳整理的经验公式，计算出了不同容量预 焙阳极铝电解槽单槽排烟量，供同行参考。 1电解生产过程产生的烟气量 1 ．1 冰晶石氧化铝熔盐电解过程中产 生的c 吼和C O 量 冰晶石氧化铝熔盐电解的总反应 式【l 】 A l z 0 3 十志c 2 A l 羔C 0 2 作者简介杜丽 1 9 6 0 一 ．女，辽宁人．高级工程师 哔等c 0 1 式中N c 0 2 ％ 体积分数 ；1 一N C O ％ 体积分数 按经验．N 7 0 ％，1 一N 3 0 ％，则总反 应式为 A 1 2 哂 1 ．7 7 C 2 A 1 1 ．2 4 c o z 0 ．5 3 C O 2 此时按反应式 2 ，理论上需要的碳和生 成的c 0 2 、C O 数量如下 以1 0 0 0 k gA I 为计算基础 理论需要量理论生成量 A 1 2 0 3 1 8 9 0 k gA 1 1 0 0 0 k g C 3 9 3 k gc 0 2 1 0 1 0 k g C O 2 7 3 1 k g 总计2 2 8 3 k g总计2 2 8 3 k g 即碳的理论需要量是3 9 3 k g ，该值介乎 生成1 0 0 ％c q 的所需碳量3 3 3 k g 以及生成 1 0 0 ％C O 的所需碳量6 6 6 k g 之间。 现代预焙槽炼铝，生产l t 铝阳极碳块净 耗为4 3 0 k g ，这就是说，工业生产上实际消耗 的碳量总是超过理论需要量，多消耗了约 2 0 ％，这是由于碳阳极在空气中氧化和在电 解质中掉粒产生碳渣所致。 万方数据 由上所述，当从电解质中逸出的气体温 度为1 5 0 ℃、压力为1 ．0 1 3 3 3 1 0 5 P a 时，每 生产1 t 铝产生的c 0 2 和C O 量按公式 V n R T ／P 计算．分别为7 9 7 m 3 和 3 3 8 m 3 。 1 ．2 冰晶石氧化铝熔盐电解过程中产 生I - I F 和C F 4 量 H F 是主要气态污染物，C F 4 是在阳极效 应临近时以及发生时产生的，阳极效应临近 时，C F 4 含量只占气氟的1 ．5 ％～2 ％，而阳 极效应发生时高达2 0 ％～4 0 ％。现代预焙 槽炼铝，阳极效应系数仅为0 ．3 次／槽- d ，故 本文仅计算H F 产生量。 H F 产生的机理如下 a ．原料中的水分对固态氟盐在高温下 发生的分解反应 在4 0 0 ～6 0 0 ℃下，氧化铝 中仍有0 ．2 ％- - 0 ．5 ％H 2 0 2 ／3A 1 F 3 s I - 1 2 0 g 1 ／3A b 0 3 s 2 H F g b ．进入熔盐中的H 2 0 对液态氟盐发生 的分解反应 2 ／3A 1 F 3 1 H 2 0 1 1 ／3A h 0 3 1 2 H F g 而一部分H 2 0 是由阳极中的氢与氧离 子所起的电化学反应而生成 0 2 一 1 ，络合的 一2 e 一十心 g H 2 0 g 经长期的试验分析。预焙槽炼铝每生产 1 t 铝，平均产出8 ．3 3 k g 的H F ，即在工业生 产中，产生的H F 气体体积按V n R T ／P 计 算为1 5 m 3 。 1 ．3 预培槽炼铝每生产1 t 铝产生的气体量 预焙槽炼铝每生产1 t 铝产生的气体量 为c 0 2 、C O 和H F 体积之和即 Q 1 1 5 0 m 3 2预焙阳极铝电解槽集气罩排 烟量计算 预焙阳极铝电解槽集气罩由水平罩板和 数块侧部罩板组成，水平罩板下设有排烟道， 排烟道侧面、端面均设有抽风口。烟气经排 烟道汇集后由槽上烟管排至净化装置主烟 道。送入净化装置处理。 整个电解槽集气罩类似伞形罩。电解槽 产生的热污染烟气，在浮力的作用下形成上 升气流，通常只要罩口面积大于上升气流横 断面积，设计排烟量大于上升气流流量，就可 使污染烟气全部排入净化装置主烟道。但预 焙阳极铝电解槽一般都有1 0 多组以上阳极 组，1 组阳极对应l 块侧部罩板，每块侧部罩 板间均会有细小缝隙，这就使得整个槽罩集 气效率仅能达到9 8 ％。 由上节计算可知，电解生产过程中产生 的烟气量很小。在生产实践中，由于槽罩集气 效率不能达到1 0 0 ％，为防止热烟气外逸，只 得加大排烟量。作者根据多年的设计及现场 测试数据，依据伞形排风罩排风计算公式归 纳整理出一个确定预焙阳极铝电解槽单槽排 烟量的经验公式 0 L Ⅳ 刁一1 H 口3 6 0 0 式中Q 单槽排烟量 m 3 ／h L 槽膛长度 m Ⅳ槽膛宽度 m 日- 。槽罩集气效率的倒数，取 I ／0 ．9 8 1 ．0 2 H 槽罩料面至罩内排烟道抽风口 距离。取l m ”罩内排烟道抽风口控制风速．取 0 ．1 3 m ／s 表1 为各容量磺焙阳极铝电解槽排烟量 计算及设计确定值。 表1 中所列单槽排烟量计算值适用于海 拔高度小于5 0 0 m 的电解铝厂。电解槽生产 一段时间后。槽罩集气效率会降低，故单槽排 烟量的设计确定值略大于计算值。 按气体状态方程式P v P 】V 1 计算， 电解铝厂所处地海拔高度不同，相同容量、相 同槽膛面积的电解槽排烟量也不同。一般在 海拔较低的地区可取设计确定值的下限。海 拔较高的地区取设计确定值的上限。 下转第2 8 页 万方数据 2 8 特别说明的是，焙砂的磨矿粒度对金的浸出 率影响很大。 由此可见，贵州省某金矿浮选金精矿的 焙烧预处理要取得成功．必须选择好合理的 焙烧方式、合理的焙烧设备、合理的焙烧气 氛、焙烧温度及合理的入浸粒度。 3 结语 1 贵州省某金矿属微细粒浸染型原生 金矿，该矿现有提金工艺存在的问题是焙烧 预处理工艺不过关。焙烧温度难于控制。焙 烧气氛无法控制。 2 采用隔焰加热中性焙烧预处理一磨 矿一洗涤一氰化浸出～活性炭吸附一载金炭 提金工艺处理该矿，金的总回收率达到 8 9 ％。 p 。 ～p 喵 d 、q 岿～一。‘憎、妒p 口、审、叫峥q ～妒廿_ 廿p _ 、妒。 、p 。v p q p 呻 、一呻 、妒 上接第2 3 页 表1 各容量预焙阳极铝电解槽排烟量计算值及设计确定值 坐盎一出L 一丛 h 12 量￡ 璺b 兰堡坚 盐苎堕亟盐堡塞焦 7 0 9 100 2 1 3 7 2 45 8 5 ．3 2 ．7 5 l 0 ．9 80 ．1 33 6 0 03 8 4 2 3 S ∞～4 0 0 0 7 S9 1O ．0 2 2 9 82 64 3 5 42 ．8 510 ．9 8 0 ．1 33 6 0 03 9 3 83 5 0 0 ～4 0 0 0 8 09 1O ．0 2 4 4 2 2 8 ．0 86 ．1 12 ．7 5109 8 0 ．1 33 6 0 04 2 3 0 4 0 0 0 4 5 0 0 1 3 5 9 100 4 1 2 24 7 ．4 0 7 ．8 63 ．8l0 9 801 33 6 0 0 5 5 6 65 5 0 0 - - 6 0 0 0 1 6 09 2 50 0 4 9 6 5 5 7 ．1 09 23 8 109 80 ．1 33 6 0 06 2 0 5 6 0 0 0 ～6 5 0 0 1 9 09 3 00 5 8 9 66 78 01 0638 109 801 33 6 0 06 s 7 4 7 0 0 0 ～7 5 0 0 2 0 09 3O ．0 6 2 4 07 17 6 1 0 ．63 81 09 801 33 6 0 06 8 7 47 1 9 0 07 5 0 0 2 3 09 300 7 1 7 6 8 2 ．5 21 1 ．7 637 8 10 ．9 80 ．1 33 6 0 0 7 4 1 87 5 0 0 ～8 0 0 0 2 8 0 9 300 8 7 3 61 0 0 4 6 1 4 ．83 ．7 8l09 80 ．1 3 3 6 0 08 8 6 99 0 0 0 - - 9 5 0 0 3 0 0 9 30 0 9 3 6 01 0 7 ．6 4 1 4 ．53 ．8 8l0 粥 0 ．1 33 6 0 08 7 7 39 0 0 0 ～9 5 0 0 主塑羔I _ 上二 塑生．． 丝塑 壁 塑 堂 堑 螋 塑 对于海拔高度为1 5 0 0 ～2 0 0 0 m 的高原 地区，在工程设计中可将计算值乘以1 ．1 。海 拔高度为2 0 0 0 m 以上的高原地区乘以1 ．2 ～ 1 ．3 。例如．抚顺铝厂，兰州连城铝厂．青海铝 厂海拔高度分别为7 4 ，1 8 9 5 和2 3 4 5 m ．相同 的2 0 0 k A 预焙槽单槽排烟量分另0 为7 0 0 0 、 7 5 0 0 和9 0 0 0 l 1 1 3 ／h 。 3结语 预焙槽炼铝生产过程中理论上产生的烟 气量很小，约占单槽排烟量的1 ％。对于预 焙槽．槽罩集气效率、槽罩料面至罩内排烟道 抽风口距离、罩内排烟道抽风口控制风速均 为不变值，单槽排烟量的确定主要与槽容量 和槽膛尺寸有关。 参考文献 [ 1 ] 邱竹贤．甄焙槽炼铝[ M ] ．北京冶金工业出版 社．1 9 8 0 万方数据