CN103143235B - 一种稀土金属及合金生产过程中的尾气处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种稀土金属及合金生产过程中的尾气处理方法，其特征是：利用含有与制备的稀土金属及合金中同类稀土元素的稀土氧化物与无机酸反应，制成含同类稀土元素阳离子盐，阳离子盐溶于水中并调成酸性溶液，制成吸收液，吸收液pH值的范围为0.5~6.0，稀土盐浓度为0.1~100g/L，将吸收液注入设置在电解炉尾气出口端的吸收塔进行吸收操作，吸收含氟尾气的工作温度为-10~80°C。其优点是：利用可循环工艺，在降低超标排放物浓度的同时，将其转化为生产物料，不产生对环境有影响的废弃物，提高有价元素的利用率，降低生产成本。

Description

一种稀土金属及合金生产过程中的尾气处理方法
应用领域：
本发明涉及一种可循环的氧化物熔盐电解法生产过程中大量含氟尾气的处理方法，特别涉及一种稀土金属及合金生产过程中的尾气处理方法，属于稀土冶金中的尾气处理领域。
背景技术：
氧化物熔盐电解法是目前制备稀土金属及合金的主导工艺，稀土金属及合金在冶炼过程中所产生大量含氟尾气目前还没有合理有效的治理手段，同时在电解过程中所流失的稀土物料目前也没有相对完善的解决方案，因此面对日益严格的尾气排放标准，亟待开发一种合理有效的环保治理工艺方法。
目前工业上对稀土生产尾气的吸收处理方法主要有两种：一种是布袋除尘结合沸石吸收法，另一种是水喷淋吸收法。
前一种方法利用尾气出口端设置布袋，对稀土氧化物粉尘物料进行回收，然后用沸石对含氟气体进行吸收。布袋除尘可以对稀土氧化物粉尘物料进行部分收集，而沸石吸收含氟气体基本无效，只能排入大气当中。该法还因除尘布袋阻力大，而使设备动力消耗较高。后续方案主要是利用沸石在固态下对含氟气体进行吸收，在尾气实际温度（30~50°C）下，沸石对含氟气体的吸收基本无效果。
后一种方法，简单地用水喷淋吸收工艺尾气。该法对粉尘物料的洗涤有一定效果，但粉尘物料洗涤量大时，容易堵塞喷淋系统；而对废气中氟的的吸收效果，也会随吸收液酸浓度的增大而变差。吸收最终产物也不能被本系统消化。
发明内容：
本发明的目的是针对目前稀土电解工艺尾气处理方案中所存在的问题，提供一种以稀土元素阳离子盐溶液为吸收液的稀土金属及合金生产过程中的尾气处理方法，利用可循环工艺，在降低超标排放物浓度的同时，将其转化为生产物料，不产生对环境有影响的废弃物，提高有价元素的利用率，降低生产成本。对稀土电解工艺的完善和科技含量和先进性的提高，都有重要意义。
本发明的内容包括以下步骤：
（1）利用含有与制备的稀土金属及合金中同类稀土元素的稀土氧化物与无机酸反应，制成含同类稀土元素阳离子盐，以用于后期配制吸收尾气的吸收液；
（2）将步骤1中的阳离子盐溶于水中并调成酸性溶液，制成吸收液，吸收液pH值的范围为0.5~6.0，稀土盐浓度为0.1~100g/L，将吸收液注入设置在电解炉尾气出口端的吸收塔进行吸收操作，吸收含氟尾气的工作温度为-10~80°C；
通过对吸收液pH值的监控，判断吸收液的状况，确定向吸收液中补充步骤（1）所制盐类的时机和数量，以保证吸收液的吸收能力；
（3）在尾气吸收完成一个周期后，将吸收塔中的稀土氟化物沉淀从体系中分离出来，经洗涤、过滤、干燥操作后返回电解炉作为补充炉料，酸液经对pH值进行调整至0.5~6.0，继续作为吸收液用于吸收含氟尾气。
步骤（2）中所述的吸收操作采用的是喷淋法；
步骤(1)中所述的稀土元素阳离子盐所涉及稀土阳离子对应的稀土元素为镧、铈、镨、钕、钐、钆、镝、钇；
步骤(1)中所述的酸性吸收液中的阴离子酸根为Cl-、NO- 3、SO2-4、CO2- 4。
本发明的优点是：所实现的利用稀土元素阳离子酸性溶液吸收电解尾气相比传统处理工艺而言，尾气吸收能力已超过《稀土生产企业污染物排放标准》要求，最终使稀土电解行业具有环保、清洁的特点；用所生产稀土元素阳离子盐溶液喷淋法工艺处理尾气，氧化物粉尘经喷淋洗涤进入吸收液，从而补充了吸收液中的稀土离子，同时吸收液将氟化氢吸收并转化为稀土氟化物沉淀，该沉淀物经洗涤、过滤、干燥后可成为电解生产的必需原料，提高了有价元素的利用率；整个吸收体系的吸收过程为一可循环过程，将未达到排放标准的元素转化为再生炉料的同时，不产生需要排放的液体和固体废弃物，避免了二次污染，且利用吸收后所生成的氟化稀土作为炉料补充，稀土电解工艺的环境友好性及经济效益具有显著提高。
具体实施方式：
实施例1：国内某电解生产镨钕金属企业工艺尾气的吸收：
首先利用镨钕氧化物与某无机酸反应生成镨钕盐，溶解形成浓度为0.1~100 g/L的溶液，加酸调整pH值到0.5~6.0成吸收液，注入专门设计喷淋塔形成电解尾气吸收系统。将电解生产镨钕金属企业工艺尾气导入吸收系统进行吸收操作。过程中对吸收液pH值进行实时检测，确保吸收液吸收效果。在吸收液pH值小于0.5之后，适当补充镨钕盐。吸收完成一个周期后，将生成的镨钕氟化物沉淀从体系中分离出来，经洗涤、过滤、干燥操作后，经化验分析合格后返回电解炉作为补充炉料，酸液经适当调整则继续吸收含氟尾气。
检测工艺尾气中粉尘浓度和气体含氟浓度，结果远高于《稀土行业污染物排放标准》的要求。经该系统处理后，未检出上述两项超标物质。
实施例2：国内某电解生产镝铁合金企业工艺尾气的吸收
与实例1类似的操作过程，用镝盐配制吸收液，对国内某电解生产镝铁合金企业工艺尾气进行吸收，同样取得令人满意的结果。

Claims (4)

1.一种稀土金属及合金生产过程中的尾气处理方法，其特征是：
（1）利用含有与制备的稀土金属及合金中同类稀土元素的稀土氧化物与无机酸反应，制成含同类稀土元素阳离子盐，以用于后期配制吸收尾气的吸收液；            
（2）将步骤（1）中的阳离子盐溶于水中并调成酸性溶液，制成吸收液；吸收液pH值的范围为0.5~6.0，稀土盐浓度为0.1~100g/L；将吸收液注入设置在电解炉尾气出口端的吸收塔进行吸收操作，吸收含氟尾气的工作温度为-10~80℃；
通过对吸收液pH值的监控，判断吸收液的状况，确定向吸收液中补充步骤（1）所制盐类的时机和数量，以保证吸收液的吸收能力；
（3）在尾气吸收完成一个周期后，将吸收塔中的稀土氟化物沉淀从体系中分离出来，经洗涤、过滤、干燥操作后返回电解炉作为补充炉料，酸液调整pH值至0.5~6.0，继续作为吸收液用于吸收含氟尾气。
2.根据权利要求1所述的稀土金属及合金生产过程中的尾气处理方法，其特征是：步骤（2）中所述的吸收操作采用的是喷淋吸收法。
3.根据权利要求1所述的稀土金属及合金生产过程中的尾气处理方法，其特征是：步骤（1）中所述的稀土元素阳离子盐所涉及稀土阳离子对应的稀土元素为镧、铈、镨、钕、钐、钆、镝、钇。
4.根据权利要求1所述的稀土金属及合金生产过程中的尾气处理方法，其特征是：步骤（1）中所述的吸收液中的阴离子为Cl--、NO3 -、SO4 2-、CO4 2-。
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