DE2346537A1 - PROCESS FOR PROCESSING ALUMINUM OXIDE, SODIUM ALUMINATE AND / OR ALKALIZED ALUMINUM OXIDE USED TO SEPARATE FLUORINE COMPOUNDS FROM EXHAUST GASES - Google Patents
PROCESS FOR PROCESSING ALUMINUM OXIDE, SODIUM ALUMINATE AND / OR ALKALIZED ALUMINUM OXIDE USED TO SEPARATE FLUORINE COMPOUNDS FROM EXHAUST GASESInfo
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Description
Verfahren zur Aufarbeitung von zur Abscheidung von Fluorverbindungen aus Abgasen eingesetztem Aluminiumoxid, Natriuinaluminat und/oder alkali si er temProcess for the processing of aluminum oxide used to separate fluorine compounds from exhaust gases, Sodium aluminate and / or alkali-safe tem
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufarbeitung von zur Abscheidung von Fluorverbindungen aus Abgasen eingesetztem Aluminiumoxid, Natriumaluminat und/oder alkalisiertem Aluminiumoxid .The invention relates to a method for working up for Separation of fluorine compounds from waste gases used aluminum oxide, sodium aluminate and / or alkalized aluminum oxide .
Solcho Stoffe werde-n insbesondere zur trockenen aasorptiven Reinigung von fluorhaltigen Abgasen aus Aluminiurnelektrolysezellen verwendet, z. E. in der Art, daß die Trockenadsorption in einer sta^k expandierten Aluminiumoxid-Wirbelschicht erfolgt.Such substances become particularly dry aasorptive Cleaning of fluorine-containing exhaust gases from aluminum electrolysis cells used, e.g. E. in such a way that the dry adsorption takes place in a sta ^ k expanded aluminum oxide fluidized bed.
Die Schrne.l ζΐlußelektrolyse zur Gewinnung von Hutte">aluminium wird technisch bei Temperaturen nahe 1000 0C beschrieben. Als Elektrolyt dient eine Schmelze aus Kryolith, der vielfach ein Überschuß von Alurniniumfluorid sowie andere Zusätze, wie Caiciumfluorid und Lithiumf j.uorid, zugegeben werden.The Schrne.l ζΐ lußelektrolyse for the production of cottage "> aluminum is technically described at temperatures close to 1000 0 C, a melt is of cryolite, frequently as the electrolyte of an excess of j.uorid Alurniniumfluorid as well as other additives such as Caiciumfluorid and Lithiumf added will.
Bei der relativ hohen Elektrolysetamperalur weise der Elektrolyt einen m°rklichen Dampfdruck auf. Infolgedessen enthalten 'die Abgase der Elektrolysezellen flüchtige Fluorverbindungen bzv*. deren TJmwandlungsprodu:rte, die in dem abgekühlten Abf;as in Form fester Verbindungen, viic Kryolith, Alumixiiumfluo^id, Chiolit-h, als feiner Staub neben verstaubtem Aluminiumoxid enthalten öind,With the relatively high electrolysis temperature, the electrolyte has a noticeable vapor pressure. As a result, the exhaust gases from the electrolysis cells contain volatile fluorine compounds or *. whose TJmwandlungsprodu: rte that in the cooled Dep;, chiolite-h, öind contain as fine dust beside dusty alumina as solid in the form of compounds VIIc cryolite, Alumixiiumfluo ^ id,
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BAD ORiGiNALBAD ORiGiNAL
Außerdem enthält das Abgas gasförmigen Fluorwasserstoff, der sekundär durch Hydrolyse der genannten Fluorverbindungen entsteht. Je nach Art der Absaugung und Verdünnung enthalten die Abgase bis zu 1000 mg HF/Nm, in der Regel jedoch weniger alü 100 mg HF/Nm . Der Staubgehalt im Abga? liegt in der gleichen Größenordnung .In addition, the exhaust gas contains gaseous hydrogen fluoride, the secondary to hydrolysis of the fluorine compounds mentioned. Depending on the type of suction and dilution, the exhaust gases contain up to 1000 mg HF / Nm, but usually less than 100 mg HF / Nm. The dust content in the exhaust? is of the same order of magnitude .
Während bisher die Entfernung des Fluorwasserstoffes in der Praxis überwiegend durch Naßwäsche erfolgte, sind in neuerer Zeit auch verschiedene Trockenadsorptionsverfahren bekannt geworden. Besonders günstig und wirtschaftlich aroeitet das in der DT-OS 2 O56 O96 beschriebene Verfahren, bei dem die TrockenadsorptLon in einer stark expandierten Aluminiumoxid-Wirbelschicht erfolgt. Bei der Anwendung des letzteren Verfahrens in der Praxis hat·sich gezeigt, daß für die Gasreinigung nur eine Menge von 10 % oder weniger des gesamten für die Elektrolyse benötigten Oxids eingesetzt zu werden braucht.While the removal of hydrogen fluoride in practice has hitherto mainly been carried out by wet washing, various dry adsorption processes have recently become known. The method described in DT-OS 2 O56 O96, in which the dry adsorption takes place in a strongly expanded aluminum oxide fluidized bed, is particularly favorable and economical. When the latter method is used in practice, it has been found that only an amount of 10 % or less of the total oxide required for the electrolysis needs to be used for gas cleaning.
Zusammen mit den Fluorverbindungen entweichen mit den Ofenabgasen auch andere Verbindungen, z. JrS. des Phosphors, Vanadins, K.Lsens, Titans, Schwefels, üiliciums etc. Es ist im einzelnen nicht geklärt, ob diese Verbindungen primär z. T, als gasförmige Verbindungen anfallen; sekundär finden sie sich jedenfalls als feste Verbindungen In dem zur Fluoradsorption verwendeten Aluminiumoxid o. dgl. wieder. Bei Rückgabe dieses Oxids in die Elektrolysezellen geraten auch diese Verunreinigungen in den Elektrolyten und verursachen eine Verschlechterung des Elektrclysebetriebes bzw. der Qualität des erzeugten Metalls. Es ist schon ein Verfahren bekannt, durch eine Nachbehandlung des fluorbeladenen Oxids einen störenden Kohlenstoffgehalt weitgehend dadurch zu entfernen, daß die zur Abgasreinigung verwendeten und danach zum Einsatz in die Elektrölyseöfan bestimmten Feststoffe, die neben Fluor noch weitere Verbindungen und Elemente, insbesondere auch den Kohlenstoff in Form von Kohlenstaub, enthalten, einer thermischen Behandlung unterzogen werden, bei der der Kohlenstoff dunch Verbrennung entfernt wird urici das Vjei der AbgasreinigungTogether with the fluorine compounds, other compounds, e.g. JrS. of phosphorus, vanadium, K.Lsens, Titans, sulfur, silicon, etc. It is not in detail clarified whether these connections are primarily z. T, as gaseous compounds attack; Secondly, they are found as solid compounds in that used for fluorine adsorption Alumina or the like again. When this oxide is returned to the electrolysis cells, these impurities also get into the Electrolytes and cause deterioration in the operation of the electrolysis or the quality of the metal produced. A method is already known through an after-treatment of the fluorine-laden Oxides a disruptive carbon content largely thereby to remove the solids used for exhaust gas purification and then intended for use in the Elektrölyseöfan in addition to fluorine also contain other compounds and elements, in particular also carbon in the form of coal dust, one thermal treatment in which the carbon dunch combustion is removed urici the vjei of exhaust gas purification
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überwiegend adsorptiv als Fluorwasserstoff aufgenommene und nicht fest gebundene-Fluor in eine stabile chemische Aluminium-Fluorverbindung übergeführt wird.predominantly absorbed by adsorption as hydrogen fluoride and not firmly bound-fluorine into a stable chemical aluminum-fluorine compound is convicted.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wie eingangs erläutertes Verfahren zu schaffen, mit dem die oben genannten Verunreinigungen, d. h. Verbindungen %. B. des Phosphors, Vanadins, Eisens, Titans, Schwefels, Siliciums etc., aus dem System Elektrolyseofen/Adsorber entfernt bzw. wirkungsvoll darin vermindert werden können. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Adsorbentien durch Pyrohydrolyse oder Chlorieren behandelt werden. Auf diese Weise gelingt eine weitgehende oder vollständige Eliminie^ung der Verunreinigung.The invention is based on the object of creating a method as explained at the beginning with which the above-mentioned impurities, ie compounds %. B. of phosphorus, vanadium, iron, titanium, sulfur, silicon, etc., can be removed from the system electrolysis furnace / adsorber or effectively reduced therein. According to the invention this is achieved in that the adsorbents are treated by pyrohydrolysis or chlorination. In this way it is possible to largely or completely eliminate the contamination.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Adsorbentien vor der Aufarbeitung in Kornfraktionen aufgeteilt werden. Dabei werden zweckmäßig Fraktionen unterhalb 20 /um, vorzugsweise unterhalb 15 /Um, abgetrennt, die die Hauptrnenge an Verunreinigungen enthalten. Es wurde nämlich festgestellt, daß die genannten schädlichen Verunreinigungen in der Feinfraktion des Dei der Fluoradsorption anfallenden Aluminiumoxid-Staub-Gemisches angereichert sind. Eine Siebanalyse ergab z. B., daß > 70 % des in dem fluorbeladenen Oxid enthaltenen Eisens und Vanadiums in der Feinstfraktien < 20 ,um, vorzugsweise < 15 /um, die ca. 20 % des Oxid-Staub-Gerniöches ausmacht, enthalten sind. Diese Arbeitsweise ist auch von Vorteil bei Einsatz von grobkörnigen Adsorbentien.In one embodiment of the invention it is provided that the adsorbents are divided into grain fractions before working up. It is expedient to remove fractions below 20 μm, preferably below 15 μm, which contain the main amount of impurities. This is because it has been found that the aforementioned harmful impurities are accumulated in the fine fraction of the aluminum oxide / dust mixture produced by fluorine adsorption. A sieve analysis showed z. B. that> 70 % of the iron and vanadium contained in the fluorine-laden oxide are contained in the very fine fraction <20 μm, preferably <15 μm, which makes up about 20 % of the oxide dust Gerniöches. This procedure is also advantageous when using coarse-grained adsorbents.
Eine Variante des wie oben beschriebenen Verfahrens besteht darin, daß die Aufteilung in Kornfraktionen durch '..'indsichtung vorgenommen wird. Hierzu möge folgendes Beispiel dienen:A variant of the method as described above is that the division into grain fractions by '..' indichtung is made. The following example may serve for this purpose:
Xornfraktionierung eines fluorbeladenen Oxids durch Windsichten.
Le.1stnng des Windsichter^: 1 t/h.
Tronriüchnitt!
<■ 20 /bm.Xorn fractionation of a fluorine-laden oxide by air classification. Le.1stnng of the wind sifter ^: 1 t / h.
Tronriüchnitt! <■ 20 / bm.
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unfraktionier-
ten GemischesAnalysis of the
unfractionated
th mixture
(78 Gew.%) Coarse fraction
(78% by weight )
(22 Gew.£)Fine action
(£ 22 wt.)
2 3Pe 0 O, wt. #
2 3
Es ist aber auch möglich, die Aufteilung in Kornfraktionen durch Sieben durchzuführen. Ein Beispiel hierfür ist das folgende:But it is also possible to split the grain into fractions by sieving. An example of this is the following:
Kornfraktionierung eines fluorbeladenen Oxid-Staub-Gemisches durch Siebung.Grain fractionation of a fluorine-laden oxide-dust mixture by sieving.
Kornfraktion Verunreinigung (Gew./^)Grain fraction impurity (wt / ^)
/um Gew.% Fe2°3 P2°5 V2°5/ around wt.% Fe 2 ° 3 P 2 O 5 V 2 O 5
Gew.% Verunreinigung
in Fraktion Wt.% Impurity
in faction
ν 15 /um 72 57 95ν 15 / around 72 57 95
Eine AusfünrungEfoi-m des erfindungsgemäßen Verfahrens wird darin erblickt, daß die Aufteilung in Kornfraktionen bereits beim Austrag der Adcorbentien a\AS dem Adsorber vorgenommen wird. Weiterhin ist es möglich, daß die Aufteilung mit Hilfe eines mit mehreren Feldern und 3t-.?»ubbunkorn auc^estattt-ten Elektiofliters vorgHi'iOinmen wird.One embodiment of the method according to the invention is given therein sees that the division into grain fractions is already carried out when the adsorbents are discharged from the adsorber. It is also possible that the division with the help of a with several fields and 3t-.? vorgHi'iOinmen.
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Zweckmäßig geschieht die Pyrohydrolyse bei Temperaturen oberhalb 500 0C, vorzugsweise oberhalb 600 0C. Z.B. erfolgt dies in der Weise, daß das zur Adsorption verwendete Oxid nach der Beladung einer Pyrohydrolyse, z.B. in einem Drehrohrofen, bei etwa 650 - 700 0C unterzogen wird. Dabei entweicht Fluorwasserstoff in konzentrierter Form, der in einer kleinen Trockenoder Naßreinigungsapparatur absorbiert werden kann. Hierzu ist es notwendig, bei der Pyrohydrolyse Temperaturen nicht wesentlich oberhalb 750 0C anzuwenden, da im anderen Fall die spezifische Oberfläche und damit die Adsorptionskapazität verringert werden würde. Das weitgehend entfluorierte Oxid kann erneut zur Adsorption von Fluorwasserstoff aus den Ofenabgasen verwendet werden. Dieser Cyc-lus läßt sich 6-10 mal wiederholen, ohne daß eine störende Verschlechterung der Adsorptionskapazität eintritt. Nach dem letzten Cyclus wird das Oxid bei z.B. 1000 0C einer Pyrohydrolyse unterworfen und kann einer Verwendung z.B. in der keramischen oder feuerfesten Industrie zugeführt werden.Suitably happens pyrohydrolysis at temperatures above 500 0 C, preferably above 600 0 CZB this is done in such a manner that the oxide used for the adsorption after loading a pyrohydrolysis, for example in a rotary kiln, at about 650-700 0 C is subjected. In the process, hydrogen fluoride escapes in concentrated form, which can be absorbed in a small dry or wet cleaning apparatus. For this it is necessary to apply not essential in the pyrohydrolysis temperatures above 750 0 C, as in the other case, the specific surface area and the adsorption capacity would be reduced. The largely defluorinated oxide can be reused to adsorb hydrogen fluoride from the furnace exhaust gases. This cycle can be repeated 6-10 times without a disruptive deterioration in the adsorption capacity. After the last cycle, the oxide is subjected to pyrohydrolysis at 1000 0 C one may, for example, and a use for example in the ceramic or refractory industry be supplied.
Versuche haben ergeben, daß das Chlorieren mit Chlorgas und/oder Chlorwasserstoffgas zweckmäßig bei Temperaturen oberhalb 600 C vorgenommen v;ird. Wie Versuche ergeben haben, werden beim Chlorieren die Verunreinigungen wie Eisen, Titan etc. weitgehend entfernt, so daß die chlorierten Adsorbentien unmittelbar der Elektrolyse zugeführt werden können.Experiments have shown that the chlorination with chlorine gas and / or Hydrogen chloride gas is expediently carried out at temperatures above 600 C. As tests have shown, the Chlorination largely removes the impurities such as iron, titanium, etc., so that the chlorinated adsorbents are immediately removed Electrolysis can be supplied.
Abschließend sei erwähnt, daß es durch die Maßnahme der Pyrohydrolyse möglich ist, die effektive Menge de"§ zur Adsorption verwendeten Oxids auf einen kleinen Bruchteil, z. B. 1 - 2 %, des zur Elektrolyse benötigten Oxids zu reduzierer.Finally, it should be mentioned that the measure of pyrohydrolysis makes it possible to reduce the effective amount of the oxide used for adsorption to a small fraction, for example 1-2 %, of the oxide required for electrolysis.
1. In einem Festbett wurde das als Adsorbens verwendete Oxid (►30 g-?roben) im Luftstrom (0,3 NirrVl-uft/Stunde) in Gegenwart von Wasserdampf erhitzt (Pyrohydrolyse).1. In a fixed bed, the oxide used as an adsorbent (►30 g-? Roben) in the air stream (0.3 NirrVl-uft / hour) in the presence heated by steam (pyrohydrolysis).
- 6 -5098t7/0897- 6 -5098t7 / 0897
Bestimmung der Oberfläche nach Brunauer-Emmet-TellerDetermination of the surface according to Brunauer-Emmet-Teller
2. In einem Pestbett wurde ein als Adsorbens verwendetes Oxid mit Chlorgas/Luft bzw. HCl/Luft behandelt. Dabei veränderte sich der Gehalt an Verunreinigungen wie folgt:2. In a plague bed, an oxide used as an adsorbent was treated with chlorine gas / air or HCl / air. It changed the content of impurities as follows:
ChlorierungsbedIndungen Chlorination conditions
Temperatur 0CTemperature 0 C
Verunreinigungen im Oxid (Gew.ΓImpurities in the oxide (wt
Fe2°3 Fe 2 ° 3
TiO,TiO,
Oxid vor der Chlorierung 1,2 0,28Oxide before chlorination 1.2 0.28
a) Chlor-Luftgemisch(1 : 1)a) Chlorine-air mixture (1: 1)
400°C 0,7 0,25400 ° C 0.7 0.25
5000C 0,7 0,21500 0 C 0.7 0.21
6000C 1,0 0,05600 0 C 1.0 0.05
7000C 0,6 o,o4700 0 C 0.6 o, o 4
800°C - 0,02800 ° C - 0.02
b) HCl-Luftgemisch (1:1)b) HCl-air mixture (1: 1)
65O0C - 0,0465O 0 C - 0.04
0,02}0.02}
0,0230.023
<0,003 <0,003 <0,003 < 0.003 <0.003 < 0.003
,003, 003
0,0240.024
0,0260.026
0,011 0,0Co 0,0060.011 0.0Co 0.006
0,0090.009
Ähnliche Ergebnisse werden bei der Aufarbeitung von beladenem Natriumaluminat erreicht.Similar results are achieved when working up loaded sodium aluminate.
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Legal Events
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OHN | Withdrawal |