DE2345295A1

DE2345295A1 - FILTER ARRANGEMENT FOR PURIFYING THE EXHAUST GASES FROM ELECTROLYTIC CELLS FOR THE EXTRACTION OF ALUMINUM

Info

Publication number: DE2345295A1
Application number: DE19732345295
Authority: DE
Inventors: Ragnar Noekleby
Original assignee: Ardal og Sunndal Verk AS
Current assignee: Ardal og Sunndal Verk AS
Priority date: 1972-09-07
Filing date: 1973-09-07
Publication date: 1974-03-21
Also published as: NL7312413A; FR2198773A1; IS2171A7; ES418524A1; IT996136B; AU5997573A

Description

Die Erfindung betrifft filteranordnungen zum Reinigen von Abgasen, die beim Betrieb von Zellen zur elektrolytischen Aluminiumgewinnung entstehen, und insbesondere Filteranordnungen mit einer Einrichtung zum Beifügen von Aluminiumoxid zu dem Gasstrom zum Zweck des chemischen Absorbierens der vorhandenen gasförmigen Fluoride sowie mit einem nachgeschalteten Beutelfilter, von dem aus der abgeschiedene Staub und das Aluminiumoxid den elektrolytischen Zellen erneut zugeführt wird.The invention relates to filter assemblies for cleaning of exhaust gases that arise during the operation of cells for the electrolytic production of aluminum, and in particular filter arrangements having means for adding alumina to the gas stream for the purpose of chemically absorbing the existing gaseous fluoride as well as with a downstream bag filter from which the separated dust and the alumina is returned to the electrolytic cells.

Die Trockenreinigung von aus Zellen zur elektrolytischen Aluminiumgewinnung stammenden, Fluoride enthaltenden Gasen unter Beifügung von Aluminiumoxid zu dem Gasstrom zum Zweck des chemischen Aufnehmens der gasförmigen Fluoride durch die Oxidkörner sowie unter nachfolgendem Abscheiden des behandelten Oxids und des Staubes aus dem Gas mit Hilfe von Beutelfiltern erweist sich bezüglich des Entfernens der Fluoride aus dem Gas als sehr wirksam. Bekanntlich bietet das erneute Umwälzen des abgeschiedenen Oxids und des Staubes zu den elektrolytischen Zellen unter anderem wirtschaftliche Vorteile.The dry cleaning of fluoride-containing gases from cells for electrolytic aluminum production Adding alumina to the gas stream for the purpose of chemically taking up the gaseous fluorides by the oxide grains as well as with subsequent deposition of the treated Oxide and dust from the gas with the help of bag filters turns out to be related to the removal of the fluorides from the Gas to be very effective. As is known, recirculating the deposited oxide and dust provides electrolytic Cells, among other things, economic advantages.

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In der Norwegischen Patentanmeldung 2802/71/sind ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Trockenreinigung fluoridhaltiger, von Zellen zur elektrolytischen Aluminiumgewinnung abgegebener Dämpfe beschrieben, die es ermöglichen, auf selektive vv'eise eine chemische Absorption von Fluoriden zu erreichen, während die chemische Absorption der Schwefelbestandteile auf einem annehmbaren niedrigen Wert gehalten wird, jjie vorliegende Erfindung ist auf eine leiteranordnung gerichtet, bei der sich das Verfahren nach der genannten Norwegischen Patentanmeldung auf vorteilhafte Weise anwenden läßt, deren Anwendbarkeit sich jedoch nicht auf die Benutzung der besonderen Merkmale nach der genannten Norwegischen Patentanmeldung beschränkt«In Norwegian patent application 2802/71 / are a Method and device for the dry cleaning of fluoride-containing cells for electrolytic aluminum production given off vapors, which enable a selective chemical absorption of fluorides while keeping the chemical absorption of the sulfur constituents at an acceptably low level The present invention is directed to a ladder assembly directed, in which the method according to the said Norwegian patent application apply in an advantageous manner can, but its applicability does not apply to the use of the special features according to the said Norwegian patent application limited"

Ein Nachteil der vorstehend genannten Verfahren besteht darin, daß zusätzlich zu den Fluoriden auch unerwünschte Bestandteile, z.B. Eisen und andere Schwermetallverbindungen sowie kohlenstoffhaltiger Staub aus dem Gas abgeschieden werden und daß diese Stoffe zusammen mit dem verwendeten Oxid von dem Beutelfilter aus erneut zu den elektrolytischen Zellen zurückgeleitet werden, in denen die Schwermetallverbindungen teilweise von dem erzeugten metallischen Aluminium aufgenommen werden und so zu einer unerwünschten Verunreinigung des Aluminiums führen. Hierbei handelt es sich um ein sehr schwerwiegendes Problem, insbesondere deshalb, weil sich Eisen sehr schädlich auf die Eigenschaften des Aluminiums auswirkt. Ferner kann Kohlenstoffstaub, der nach dem Abscheiden den elektrolytischen Zellen erneut zugeführt wird, dann, wenn er in großen Mengen vorhanden ist, den elektrolytischen Prozeß stören und zu einer Verringerung des Wirkungsgrades des zugeführten elektrischen Stroms führen.A disadvantage of the above-mentioned process is that, in addition to the fluorides, undesirable constituents, E.g. iron and other heavy metal compounds as well as carbonaceous dust can be separated from the gas and that these substances, together with the oxide used, are returned to the electrolytic cells from the bag filter are returned in which the heavy metal compounds are partially absorbed by the metallic aluminum produced and thus become an undesirable contamination of aluminum. This is a very serious problem, especially because Iron has a very harmful effect on the properties of aluminum. Furthermore, carbon dust can be deposited after it has been deposited is supplied again to the electrolytic cells, when it is present in large quantities, the electrolytic process interfere and lead to a reduction in the efficiency of the electrical current supplied.

Versuche mit Elektrofiltern zum Reinigen der Gase aus elektrolytischen Zellen, die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden, haben gezeigt, daß sich solche unerwünschten Schwermetallverbindungen sowie Kohlenstoff enthaltender Staub, die eine erheblich höhere elektri-Try using electrostatic precipitators to purify the gases Electrolytic cells made in connection with the present invention have shown that such unwanted heavy metal compounds as well as carbon-containing dust, which have a significantly higher electrical

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sche Leitfähigkeit haben als die übrigen Bestandteile des in dem Gas vorhandenen Staubes, sehr leicht mit Hilfe eines besonders einfachen und billigen Elektrofilters abscheiden lassen. Beim Gebrauch von Elektrofiltern bekannter Art haben die Versuche gezeigt, daß eine selektive Abscheidung von Schwermetallverbindungen und Kohlenstoff enthaltendem Staub unmittelbar nach dem Eintreten des Gases in die Elektrofilter stattfindet, während die übrigen Staubbestandteile erst danach während des weiteren Hindurchströmens des Gases durch das Filter abgeschieden werden.cal conductivity than the other components of the dust present in the gas, very easily with the help of a special simple and cheap electrostatic precipitators. When using electrostatic precipitators of the known type Experiments showed that a selective deposition of heavy metal compounds and dust containing carbon immediately after the gas enters the electrostatic precipitator takes place, while the remaining dust components only then during the further flow of the gas through the filter to be deposited.

Obwohl die vorliegende Erfindung insbesondere bei Zellen angewendet werden soll, die mit vorgebra_nnten Anoden versehen sind, sei der Vollständigkeit halber erwähnt, daß Elektrofilter bereits früher in Kombination mit Naßwäschern zum Reinigen von Gasen benutzt worden sind, die von Zellen der Bauart S/derberg zum Erzeugen von Aluminium abgegeben werden. Jedoch bestand der Zweck dieser bekannten Anordnung nicht im Entfernen von Schwermetallen, sondern im Entfernen von Teerbestandteilen und dergl. aus dem Gas zum Zweck der Verringerung der Bildung von Schaum und Schlamm in dem nachgeschalteten Naßwäscher derart, daß die Nachteile des Entstehens von Schaum und Schlamm vermieden werden konnten. Die bei dieser bekannten Anordnung benutzten Elektrofilter waren so ausgebildet, daß sich eine Verweilzeit des Gases in dem Elektrofilterteil von 6 bis 10 see oder mehr ergab. Somit wurde mit dieser bekannten Anordnung nicht eine Lösung der speziellen Probleme angestrebt, mit denen sich die vorliegende Erfindung befaßt, und es wird durch diese Anordnung auch keinerlei Hinweis auf eine Lösung dieser Probleme gegeben.Although the present invention is to be applied in particular on cells which are provided with vorgebra _n nth anodes of completeness it should be mentioned that electrostatic filters have been previously used in combination with wet scrubbers for cleaning of gases by cells of the type S / derberg to produce aluminum. However, the purpose of this known arrangement was not to remove heavy metals but to remove tar and the like from the gas for the purpose of reducing the formation of foam and sludge in the downstream wet scrubber so that the disadvantages of the formation of foam and sludge are avoided could become. The electrostatic precipitators used in this known arrangement were designed so that a residence time of the gas in the electrostatic precipitator part of 6 to 10 seconds or more resulted. Thus, not a solution to the specific problems were with this known arrangement sought by which the present invention is concerned, and it is given by this arrangement also no indication of a solution to these problems.

Zur Trockenreinigung von Gasen aus Zellen der Bauart S/derberg wurde ferner versucht, Elektrofilter vor dem Beigeben des Oxids und vor dem Beutelfilter zu benutzen. Bei diesen Versuchen wurde jedoch angestrebt, aus dem Gas vorhandene Teerbestandteile zu entfernen, um ein Ablagern dieser Bestandteile auf den Pilterbeuteln und somit eine Beeinträch-For dry cleaning of gases from cells of the type S / derberg also tried to use electrostatic precipitators before adding the oxide and before the bag filter. at In these attempts, however, the aim was to remove existing tar constituents from the gas in order to deposit them Components on the pilter bags and thus an impairment

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tigung der Wirkungsweise der Beutelfilter zu verhindern. Außerdem benötigt man zu diesem Zweck Elektrofilter, bei denen eine Verweilzeit des Gases von 6 bis 10 see oder mehr erforderlich ist.to prevent the mode of operation of the bag filter. In addition, for this purpose, electrostatic precipitators are required in which the gas has a residence time of 6 to 10 seconds or more is required.

Durch die Erfindung ist nunmehr eine Trockenreinigungsanordnung geschaffen worden, bei der ein Beutelfilter mit einem billigen Elektrofilter kombiniert ist, welch letzteres in den Gasstrom vor dem Funkt eingeschaltet ist, an dem das Aluminiumoxid als chemisches Absorptionsmittel beigefügt wird« Eine erfindungsgemäße Filteranordnung dieser Art, die dem eingangs genannten Zweck dient, ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß vor der genannten Einrichtung und dem Beutelfilter ein Elektrofilter angeordnet ist, bei dem die Länge des Filters, die Strömungsgeschwindigkeit des Gases und die elektrische Spannung so gewählt sind, daß eine selektive Abscheidung nur der Schwermetallverbindungen, insbesondere von Eisen und gegebenenfalls von Kohlenstoff enthaltendem Staub erzielt wird. Bei der Kombination von Abschnitten, aus denen sich die Filteranordnung nach der Erfindung zusammensetzt, erhält daher das Elektrofilter solche Abmessungen, daß die Verweilzeit des Gases in der elektrostatischen Filterzone bei einer normalen angelegten elektrischen Spannung genügend lang ist, um die unerwünschten Schwermetallverbindungen und erforderlichenfalls den Kohlenstoff enthaltenden Staub abzuscheiden, wobei jedoch die Verweileeit gleichzeitig·so kurz ist, daß die wertvollen Fluorid- und Aluminlumoxidbeetandteile des in dem Gas enthaltenen Staubes das Elektrofilter auf eine solche Weise durchströmen, daß diese Stoffe in einem möglichst geringen Ausmaß abgeschieden werden. Versuche haben gezeigt, daß es bei entsprechend gewählten Werten für die Länge des Filters, die Strömungsgeschwindigkeit des Gases und die elektrische Spannung möglich ist, praktisch sämtliche Schwermetallverbindungen, insbesondere eisenhaltige Verunreinigungen und den gesamten Kohlenetoff enthaltenden Staub mit Hilfe eines normalen Elektrofilter unter Einhaltung einer Behandlungszeit von 0,1 bis 1,0 see abzuscheiden, während fürBy the invention, a dry cleaning arrangement has now been created in which a bag filter with is combined with a cheap electrostatic precipitator, which is switched on in the gas flow upstream of the point at which the Aluminum oxide is added as a chemical absorbent serves the purpose mentioned at the outset, is in particular characterized in that in front of said device and the bag filter an electrostatic precipitator is arranged, in which the length of the filter, the flow rate of the gas and the electrical voltage are chosen so that a selective deposition only the heavy metal compounds, especially iron and possibly carbon-containing dust is achieved. When combining sections that make up the filter arrangement according to the invention, therefore receives the electrostatic precipitator such dimensions that the residence time of the gas in the electrostatic filter zone with a normal applied electrical voltage is long enough to remove the unwanted heavy metal compounds and if necessary to separate the carbon-containing dust, but at the same time the dwell time is so short is that the valuable fluoride and alumina components of the dust contained in the gas flow through the electrostatic precipitator in such a way that these substances in one to be deposited as little as possible. Tests have shown that with appropriately chosen values for the The length of the filter, the flow rate of the gas and the electrical voltage is possible, practically all of them Heavy metal compounds, especially iron-containing impurities and all the carbon-containing dust Using a normal electrostatic precipitator while adhering to a treatment time of 0.1 to 1.0 seconds, while for

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eine 80- bis 90-prozentige Abscheidung der übrigen Staubund Teerbestandteile eine Verweilzeit von 6 bis 10 see benötigt wird.80 to 90 percent separation of the remaining dust and Tar constituents a residence time of 6 to 10 seconds is required.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention and advantageous details of the invention are described below with reference to a schematic drawing explained in more detail using an exemplary embodiment.

Die Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung einer Auaführungsform einer Trockenreinigungs- bzw. leiteranordnung.The drawing shows a schematic representation of an embodiment of a dry cleaning or ladder arrangement.

Der dargestellten Filteranordnung wird das Gas, das aus den elektrolytischen Zellen stammt, welche in einer besonderen Halle aufgestellt sind, über eine Rohrleitung 1 zugeführt, und der zugeführte Gasstrom wird auf zwei parallelgeschaltete Elektrofilter 2 und 3 aufgeteilt, denen Beutelfilterabschnitte 6 bzw. 7 nachgeschaltet sind, von denen jedes mit dem zugehörigen Elektrofilter durch eine Rohrleitung 4 bzw. 5 verbunden ist. Jenseits der Beutelfilter wird das gereinigte Gas in einem ·Auslaßkanal 8 gesammelt, der zu einem Abzug 9 führt. In der Zeichnung ist schematisch eine Einrichtung 10 angedeutet, die dazu dient, den Beutelfiltern 6 und 7 an ihren Eintrittaenden Aluminiumoxid zuzuführen. Diese Einrichtung kann z.B. so ausgebildet sein, wie es in der eingangs genannten Norwegischen Patentanmeldung beschrieben ist.The illustrated filter arrangement is the gas that comes from the electrolytic cells, which in a special Hall are set up, supplied via a pipe 1, and the supplied gas flow is connected to two parallel Split electrostatic precipitator 2 and 3, which are followed by bag filter sections 6 and 7, each of which is connected to the associated electrostatic precipitator by a pipe 4 and 5, respectively. Beyond the bag filters, that will cleaned gas is collected in an outlet channel 8 which leads to a vent 9. In the drawing is a schematic Device 10 indicated, which serves to supply the bag filters 6 and 7 at their inlet ends with aluminum oxide. This device can, for example, be designed as in the aforementioned Norwegian patent application is described.

Um eine nähere Angabe bezüglich der Abmessungen der Elektrofilter zu machen, die bei den erfindungsgemäßen Filteranordnungen verwendet werden, sei bemerkt, daß bei einer normalen angelegten elektrischen Spannung und der üblichen Gasströmungsgeschwindigkeit von 1 m/sec ein Elektrofilter, das in der Strömungsrichtung eine Länge von etwa 500 mm hat, bewirkt, daß die Verweilzeit des Gases in dem Elektrofilter etwa 0,5 see beträgt und daher in dem weiter oben genannten Bereich liegt.In order to provide more detailed information regarding the dimensions of the electrostatic precipitator, which are used in the filter arrangements according to the invention are used, it should be noted that with a normal applied electric voltage and the usual Gas flow rate of 1 m / sec an electrostatic precipitator, which has a length of about 500 mm in the direction of flow, causes the residence time of the gas in the electrostatic precipitator to be about 0.5 seconds and therefore to that mentioned above Area lies.

Patentansprüche; 409812/0948 Claims; 409812/0948

Claims

PAIEHTAIf PROBLEMS

1. Filter assembly for cleaning electrolytic Gases released from cells for aluminum production, especially in cells with pre-burned anodes, as well as mii; a facility for adding alumina to the gas stream for the purpose of chemically absorbing gaseous fluorides and one of these Device downstream bag filter, from which the separated dust and the separated aluminum oxide the electrolytic cells are supplied again, characterized in that the device (10) for Adding aluminum oxide to the gas flow and the bag filter (6, 7) is preceded by an electrostatic precipitator (2, 3), where the values for the length of the filter, the flow rate of the gas and the applied electrical voltage are chosen so that a selective separation of only the heavy metal compounds, in particular iron and optionally of carbon-containing dust.

2. Filter arrangement according to claim 1, characterized in that the values for the length of the electrical filters (2, 3) and the flow rate of the gas so are chosen so that there is a residence time of the gas in the electrostatic precipitator of about 0.1 to 1.0 seconds.

The patent attorney:

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