CH403720A - Procédé et dispositif pour l'épuration des fumées d'un atelier d'électrolyse d'alumine - Google Patents

Description

  
 



  Procédé et dispositif pour l'épuration des fumées d'un atelier d'électrolyse d'alumine
 Le présent brevet a pour objet, d'une part, un procédé d'épuration des fumées d'un atelier contenant des cuves d'électrolyse d'alumine, et, d'autre part, un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.



   Dans les ateliers d'électrolyse d'alumine, chaque cuve comporte une cathode comprise dans le corps de la cuve et une anode qui peut être, soit précuite, soit du type à autocuisson dite     Soederberg .    La combustion de ces anodes provoque un dégagement de gaz tels que des hydrocarbures légers, de l'oxyde de carbone, des composés soufrés; ce dégagement est plus important dans le cas des anodes à autocuisson que dans le cas des anodes précuites. Ces gaz sont chargés de produits fluorés provenant de la cryolithe. L'air ambiant d'un tel atelier est, en outre, fortement chargé de produits divers: alumine, goudrons, suies, produits fluorés et soufrés, ce qui exige une forte ventilation provoquant un renouvellement constant de l'air.

   De plus, les fumées provenant de tels ateliers ont, si elles sont lâchées dans l'atmosphère extérieure, des effets pernicieux sur la santé des populations voisines de l'usine, sur le bétail et les cultures.



   Le but de l'invention est d'assurer une épuration aussi complète que possible des gaz provenant des cuves et de l'air ambiant par le retrait des poussières et des gaz indésirables produits dans l'atelier, et de récupérer en même temps les produits fluorés transportés par les fumées.



   Pour cela, le procédé, objet du présent brevet est caractérisé en ce qu'on collecte à la sortie des jupes des cuves les gaz à faible débit et à forte concentration en fluor résultant de la combustion des gaz d'électrolyse, on élimine les goudrons et les poussières en suspensions dans ces gaz puis on fixe le fluor et les composés soufrés qu'ils contiennent en les lavant au moyen d'une solution aqueuse, et en ce qu'on aspire en outre, l'air de l'atelier que   l'on    refoule dans un laveur où on arrête les matières solides en suspension et dissout le fluor et les composés soufreux contenus dans cet air par distribution d'une solution aqueuse.



   Le dispositif pour la mise en   oeuvre    de ce procédé est caractérisé en ce qu'il comprend deux circuits de collecte de gaz dont   l'un    dit   au sol  est relié aux jupes des cuves et comprend un dépoussiéreur électrostatique et au moins un laveur, et dont l'autre dit   de toiture   est agencé de façon à collecter l'air de l'atelier et comprend également un laveur.



   Dans une forme particulière de mise en   oeuvre    du procédé, on peut utiliser pour laver les gaz collectés à la sortie des jupes des cuves une solution aqueuse d'aluminate de sodium qui fixe le fluor sous forme de cryolithe et les composés soufrés sous forme de sulfate de sodium. La solution distribuée dans l'air aspiré dans l'atelier peut être une solution aqueuse de carbonate de sodium qui dissout le fluor sous forme de chlorure de sodium et le soufre sous forme de sulfate de sodium.



   Le dessin annexé illustre un exemple de mise en oeuvre de ce procédé, objet du présent brevet et représente une forme d'exécution du dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.



   La fig. 1 est une vue schématique du dispositif;
 la fig. 2 une vue en plan de dessus d'un élément de ce dispositif, et
 la fig. 3 une vue en coupe selon la ligne A-A de cet élément.  



   La cuve d'électrolyse de l'atelier dont on désire assurer l'épuration comprend la cuve proprement dite 10 et l'anode 11, qui est ici une anode du type à autocuisson dite Soederberg   11;    elle est équipée de deux brûleurs 12 et 16 qui assurent la combustion des gaz, oxyde de carbone et soufre, et des goudrons provenant de l'autocuisson de l'anode 11. La partie inférieure de chaque brûleur est reliée en 13 et 17 à la jupe de la cuve 10 afin de canaliser les gaz et les goudrons, et sa partie verticale porte des ouvertures d'admission d'air comburant 14 et 18, afin de favoriser la combustion. La partie supérieure de chaque brûleur est reliée à une tuyauterie 15 et 19 qui canalise les gaz brûlés vers les collecteurs 20.



   Le premier circuit 100 est le circuit   au   sol      qui collecte les gaz de jupe de cuve; c'est un circuit à faible débit et à forte concentration en fluor, d'où l'intérêt de faire précéder le lavage proprement dit par un dépoussiérage électrostatique éliminant les goudrons et les suies, ce qui donne la possibilité de précipiter ensuite une cryolithe pure. Les gaz arrivent par les collecteurs 20 dans le dépoussiéreur électrostatique 101 qui arrête les goudrons, les suies et les poussières constituées par de l'alumine et par des produits fluorés sublimés.

   Les gaz quittent le dépoussiéreur 101 par la tubulure 102 et pénètrent dans le laveur 103 constitué par une chambre 104 qui, dans la réalisation de la demanderesse est en béton, mais qui pourrait tout aussi bien être en toute autre matière résistant aux gaz et aux réactifs, ou pourvue d'un revêtement y résistant. Cette chambre est divisée en plusieurs compartiments tels que 105, 106 et 107 dans l'exemple représenté. Dans un certain nombre de ces compartiments, par exemple 105 et 106, on pulvérise, au moyen des pulvérisateurs 108 dans 105, et 109 dans 106, une solution qui est, dans l'exemple considéré, de l'aluminate de sodium.

   Cette solution est recyclée au moyen d'au moins une pompe 110 et d'au moins d'un bac 111 les eaux de lavage dans lesquelles le fluor est fixé sous forme de cryolithe acide et le soufre sous forme de sulfate de soude, sont envoyées, en continu, par la tubulure 112 dans le décanter 113. Le dernier compartiment 107 n'a pas de pulvérisateur: il comporte, à sa sortie vers les ventilateurs 115 vers la cheminée 116. De son côté, la solution concentrée de cryolithe est décantée dans le bac 113 qui peut être muni d'un agitateur 117 afin d'éviter un trop fort tassement du dépôt; les eaux claires résultant de la décantation sont soutirées par la tubulure 118 et sont remployées après addition de réactif frais dans le bac 119. La cryolithe décantée est extraite par le tube 120, filtrée sur le ou les filtres 121, séchée en 122 et enfin stockée en 123.



   Le deuxième circuit 200 est le circuit   de toiture   qui collecte l'air de l'atelier ; vu la nécessité de maintenir, dans les salles, une ambiance correcte, ce circuit est à fort débit et, par conséquent, à faible concentration en fluor; l'utilisation d'un filtre électrostatique serait anti-économique ; il en résulte que, si   l'on    utilisait comme réactif l'aluminate de soude, on ne récupérerait qu'une cryolithe très impure, souillée par des goudrons et par de la suie.



  On y remédie en récupérant le fluor sous forme soluble, en utilisant un réactif tel que le carbonate de soude, ce qui permettra d'obtenir du fluorure de sodium soluble qu'il sera facile de séparer des boues souillées par simple décantation ; la solution claire ainsi obtenue sera mélangée, dans le bac 119 à l'aluminate de soude, dans le but de fixer le fluorure de sodium sur la cryolithe précipitée.



   Dans ce second circuit 200   l'air    de l'atelier est aspiré, par le ventilateur 201 à travers la hotte 202 et refoulé dans le laveur 203 dans lequel on pulvérise, au moyen des pulvérisateurs 204 la solution de carbonate de soude. Cette solution est recyclée au moyen d'au moins une pompe 205 et un bac 206; les matières solides : alumine, produits fluorés sublimés, goudrons, suies, sont mises en suspension, tandis que le fluor et le soufre sont dissous sous forme de fluorure et de sulfate de sodium. Les eaux de lavage enrichies en matières solides et en produits dissous, sont envoyées, en continu, dans un décanteur 207 ; les eaux claires issues de ce décanteur rejoignent, par la tubulure 208, le bac 119 où elles sont mélangées à l'aluminate de soude, de façon à fixer le fluorure de sodium sur la cryolithe précipitée dans le circuit 100.

   Du carbonate frais est amené par la conduite 211. Les fumées sortant du laveur 203 sont amenées à une cheminée d'évacuation 209 à l'intérieur de laquelle sont placés des séparateurs de gouttelettes 210.



   La phase solide issue du décanteur 207 passe successivement dans au moins un filtre et au moins un appareil de séchage, qui peuvent être les appareils 121 et 122 du circuit au sol qui servent alors alternativement pour   l'un    et l'autre circuit. La cryolithe ainsi obtenue est ensuite grillée, avant emploi, en vue de la débarrasser des suies et goudrons qu'elle contient.



   Les pulvérisateurs 108-109 du circuit 100 et 204 du circuit 200, ont posé un problème dont la solution a nécessité de nombreux tâtonnements: les appareils existants n'ont permis qu'une réduction de l'ordre de 65    /o    des particules solides contenues dans les fumées ; en outre, et surtout dans le cas des pulvérisateurs 204 du circuit 200, l'abrasion par les particules solides n'a permis qu'une durée de l'ordre de deux mois.

   Le remplacement des pulvérisateurs classiques par des pulvérisateurs excentriques a permis d'obtenir un dépoussiérage à 95   o/o :    ce pulvérisateur est représenté fig. 2 et 3.   I1    comporte un corps creux 1 de révolution autour de l'axe 2 et complètement fermé ;   l'un    des points où l'axe 2 coupe le corps 1 est percé d'un orifice d'émission 3 au voisinage de l'autre point d'intersection, d'une tubulure d'admission de liquide sous pression 4, sensiblement tangente à la paroi intérieure du corps creux 1.



  Dans l'exemple représenté, le corps creux 1 se compose d'un cylindre 5 fermé par deux bases, dont  l'une 6 porte l'orifice 3, l'autre 7 étant voisine de la tubulure d'admission 4, la base 7 est, dans l'exemple représenté, démontable afin de faciliter une inspection ou un nettoiement éventuels. Le corps creux 1 peut présenter d'autres formes : il peut être hémisphérique, conique, ou encore représenter une combinaison entre un cylindre et un cône ou un secteur sphérique, ou enfin présenter une section droite dont le rayon diminue régulièrement depuis la base 7 à la base 6.



   Le problème de la durée a, de son côté, été résolu par le choix de la matière dans laquelle est réalisé le pulvérisateur ; les polyamides ont donné des résultats satisfaisants ; la demanderesse a adopté le produit connu dans le commerce sous le nom de   rilsan     , mais les divers   nylons   ont également donné satisfaction.



   Le ventilateur 202, la virole contenant les éléments du laveur 203 ainsi que les tuyauteries de distribution de liquide sont fabriqués en chlorure de polyvinyle.



   REVENDICATIONS
 I. Procédé d'épuration des fumées d'un atelier contenant des cuves d'électrolyse d'alumine, caractérisé en ce qu'on collecte à la sortie des jupes des cuves les gaz à faible débit et à forte concentration en fluor résultant de la combustion des gaz d'électrolyse, on élimine les goudrons et les poussières en suspension dans ces gaz puis on fixe le fluor et les composés soufrés qu'ils contiennent en les lavant au moyen d'une solution aqueuse, et en ce qu'on aspire en outre l'air de l'atelier que   l'on    refoule dans un laveur où on arrête les matières solides en suspension et dissout le fluor et les composés soufrés contenus dans cet air par distribution d'une solution aqueuse.
  

Claims (1)

1. II. Dispositif pour la mise en ceuvre du procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il comprend deux circuits de collecte de gaz dont l'un dit au sol est relié aux jupes des cuves et comprend un dépoussiéreur électrostatique et au moins un laveur et dont l'autre dit de toiture est agencé de façon à collecter l'air de l'atelier et comprend également un laveur.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on lave les gaz collectés à la sortie des jupes des cuves au moyen d'une solution aqueuse d'aluminate de sodium capable de fixer le fluor sous forme de cryolithe et les composés soufrés sous forme de sulfate de sodium.

   2. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on lave l'air aspiré dans l'atelier au moyen d'une solution de carbonate de sodium capable de dissoudre le fluor sous forme de fluorure de sodium et les composés soufrés ou forme de sulfate de sodium.

   3. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on recycle la solution de lavage des gaz collectés aux jupes des cuves après l'avoir décantée de façon à en séparer une phase solide de cryolithe récupérée.

   4. Procédé selon les sous-revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce qu'on mélange la solution de lavage de l'air collecté dans l'atelier à la solution de lavage des gaz collectés aux jupes des cuves après décantation de ces deux solutions.

   5. Dispositif selon la revendication II, caractérisé en ce que le laveur du circuit au sol est constitué par une chambre à plusieurs compartiments dont au moins l'un contient des séparateurs de gouttelettes, les autres compartiments comprenant des pulvérisateurs capables de distribuer dans le circuit au sol une solution aqueuse fixant le fluor et les composés soufrés des gaz de ce circuit.

   6. Dispositif selon la sous-revendication 5, caractérisé en ce que le circuit au sol est équipé d'un bac, d'une pompe, d'un décanteur, d'un filtre et d'un séchoir, ces éléments faisant partie d'un circuit de recyclage de la solution distribuée par le pulvérisateur et le décanteur étant destiné à séparer ladite solution en une phase liquide et en une phase solide de cryolithe destinée à être récupérée.

   7. Dispositif selon la revendication II, caractérisé en ce que le laveur du circuit de toiture comprend des pulvérisateurs capables de distribuer dans ce circuit une solution aqueuse capable de dissoudre le fluor et les composés soufrés contenus dans l'air du circuit et d'arrêter les matières solides en suspension dans cet air.

   8. Dispositif selon les sous-revendications 6 et 7, caractérisé en ce que le circuit de toiture comprend un bac, une pompe et un décanteur, ladite pompe étant destinée à faire passer la solution de lavage de l'air collecté dans l'atelier du bac dans le décanteur et ce dernier étant relié au circuit au sol de façon que la solution décantée dans le décanteur se mélange à la solution de lavage du circuit au sol.