PL88402B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kriolitu, z gazów odpadowych, emitowanych z ele- ktrolizerów hut aluminium zawierajacych zwiazki fluoru.Znany i stosowany dotychczas sposób wytwarza- 5 nia kriolitu z gazów emitowanych z elektrolizerów polega na tym, ze gazy te kieruje sie do systemu mokrego oczyszczania, w którym zrasza sie je roz¬ tworem sody. W wyniku zachodzacych reakcji ot¬ rzymuje sie w roztworze fluorek sodowy i kwasny 10 weglan sodowy. Po oddzieleniu szlamu, z roztworu wytraca sie osad trudno rozpuszczalnego krolitu przez dodanie roztworu glinianu sodowego. Sposób ten znany jest pod nazwa metody bikarbonatowej.Osad kriolitu oddziela sie od roztworu, suszy i zu- 15 zywa ponownie w procesie elektrolizy A1203. Roz¬ twór pozostaly po oddzieleniu kriolitu, zawierajacy jeszcze pewne ilosci fluoru sodowego i obojetny weglan sodowy, uzupelnia sie soda techniczna i za¬ wraca do procesu oczyszczania gazów. 20 Otrzymany ta metoda kriolit, odpowiada scisle zwiazkowi NasAlF6, w którym stosunek molowy NaF : A1F3 równy jest 3, to znaczy, ze liczba krio- litowa otrzymanego kriolitu jest równa 3. Natomiast elektrolit, stosowany do wytwarzania aluminium na 25 drodze elektrolizy tlenku glinowego jest mieszanina kriolitu i fluoru glinowego, w której stosunek mo¬ lowy NaF : A1F8, w zaleznosci od stosowanej tech¬ nologii, waha sie w granicach 2,4—2,9.Ze wzgledu na to, ze w procesie elektrolizy alu- so minium straty fluorku glinkowego sa znacznie wie¬ ksze niz kriolitu, poniewaz preznosc par fluorku glinkowego w temperaturze procesu elektrolizy jest wielokrotnie wyzsza niz kriolitu, jednostkowe zu¬ zycie kriolitu jest okolo trzykrotnie mniejsze niz fluorku glinkowego.W procesie oczyszczania gazów mozna odzyskac 50—70% fluorku wprowadzonego do elektrolitu.Dlatego ilosc kriolitu odzyskanego metoda bikarbo- natowa przekracza na ogól wlasne zapotrzebowanie huty. Obecnie wprowadza sie coraz szerzej oczysz¬ czanie gazów w hutach aluminium za pomoca wo¬ dy. W procesie tym otrzymuje sie kwas fluorowo¬ dorowy, z którego otrzymuje sie kriolit kwasny, któ¬ rego liczba kriolitowa jest nizsza od 3. Kriolit taki moze byc w calosci zuzywany przez hute alumi¬ nium. Stosowanie wody do wymywania fluorowo¬ doru jest jednak ograniczone, poniewaz absorbcja fluorowodoru, przez jego wodny roztwór, przebiega tylko wtedy gdy stezenie fluorowodoru w gazie kie¬ rowanym do oczyszczania jest wyzsze niz równo¬ wazne cisnienie czastkowe fluorowodoru nad roz¬ tworem wodnym fluorowodoru. Dlatego w najno¬ woczesniejszych sposobach otrzymywania kriolitu z gazów odpadowych z hut aluminium, stosuje sie kombinowane metody oczyszczania gazów. Polega to na tym, ze w tej hucie tak zwane gazy anodowe, w których stezenie fluorowodoru przekracza 100 mg/m3 gazów, oczyszcza sie woda, w wy¬ niku czego otrzymuje sie roztwór kwasu fluoro- 88 40288 402 3 wodorowego czyli roztwór kwasny, a tak zwane gazy halowe, w których stezenie fluorowodoru nie przekracza 10 mg/m8 gazów, oczyszcza sie roztwo¬ rem sody technicznej, w wyniku czego otrzymuje sie roztwór zawierajacy fluorek sodowy oraz kwas¬ ny i obojetny weglan sodowy czyli tak zwany roz¬ twór alkaliczny. Kriolit otrzymuje sie przez doda¬ tek glinianu sodowego do mieszaniny tych roztwo¬ rów.Roztwór; od którego oddziela sie osad kriolitu, zawiera jeszcze fluorek sodowy oraz weglany so¬ dowe. W zaleznosci od warunków w jakich prze¬ biega synteza, w roztworze tym moze sie równiez znalezc wodorotlenek sodowy. Na ogól 40% flu¬ orowodoru emitowanego z elektrolizerów przecho¬ dzi do gazów halowych a okolo 60% do gazów ano¬ dowych. W zwiazku z tym oczyszczania gazów ha¬ lowych otrzymuje sie roztwór alkaliczny o duzej zawartosci fluorku sodowego, której stosowanymi dotychczas metodami nie mozna w calosci prze¬ tworzyc na kriolit w procesie jego syntezy i w ten sposób zbilansowac ilosci fluoru odzyskiwanego z iloscia wprowadzona do elektrolizy w postaci krio¬ litu.W roztworze po wytraceniu kriolitu pozostaje jeszcze dosc znaczna ilosc fluorku sodowego, a wiec stezenie fluorku'w pozostajacym w obiegu roztwo¬ rze systematycznie wzrasta powodujac coraz wiek¬ sze jego straty, wskutek unoszenia roztworu do at¬ mosfery przez oczyszczone gazy. W ten sposób moze dojsc do sytuacji, w której fluorowodór zostaje co prawda wymyty z gazów i przejdzie do roztworu jako fluorek sodowy, ale jednoczesnie utworzony fluorek sodowy zostanie w calosci wyrzucony do atmosfery i nie odzyska sie go w postaci kriolitu.Znany sposób otrzymywania kriolitu polega na tym, ze gazy oczyszcza sie metoda kominowa wia¬ zac cala ilosc fluorowodoru z gazów halowych przez roztwór obojetnego weglanu sodowego, który sto¬ suje sie w nadmiarze w stosunku do fluorowodoru.W wyniku reakcji w roztworze powstaje fluorek sodowy, siarczan sodowy oraz okolo 0,17% wago¬ wych kwasnego weglanu sodowego i pozostaje oko¬ lo 0,01% wagowych obojetnego weglanu sodowego.Wskaznik pH roztworu po oczyszczaniu gazów wy¬ nosi 8,8—9,2.Stosunek wagowy fluoru w postaci kwasu fluoro¬ wodorowego w roztworze kwasnym do fluoru w po¬ staci fluorku sodowego w roztworze alkalicznym, kierowanych po wymyciu gazów do procesu wy¬ tracania kriolitu jest mniejszy lub równy 1 :1. W reaktorze kriolitu dodaje sie glinian sodowy uzy¬ skujac kriolit, którego liczba kriolitowa waha sie w granicach 2,8—3,0.Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze gazy halowe traktuje sie roztworem obojetnego weglanu sodowego o takim stezeniu, aby roztwór po oczy¬ szczeniu gazów halowych zawieral 0,01—0,03% wa¬ gowych kwasnego weglanu sodowego i aby war¬ tosc pH tego roztworu wynosila 5,5—8,5. Do czesci tego roztworu dodaje sie roztwór aluminium so¬ dowego o stezeniu 20—40% wagowych i za pomoca tego roztworu neutralizuje sie oczyszczone uprze¬ dnio woda gazy anodowe, przy czym roztwór gli¬ nianu sodowego wprowadza sie w ilosci nie wiek¬ szej niz 2Xl(h-*l/m8 calej ilosci gazów anodowych kierowanych do oczyszczania.Wartosc pH roztworu po neutralizacji gazów ano¬ dowych utrzymuje sie w granicach 5J—7,5. Do roz- tworu po neutralizacji gazów anodowych, zawie¬ rajacego fluorek sodowy, wprowadza sie roztwór kwasny po wstepnym oczyszczeniu gazów anodo¬ wych woda przy czym roztwory te miesza sie w takiej ilosci aby na 3 mole fluorowodoru przypadal 1 mol fluorku sodowego, a nastepnie z roztworu reakcyjnego oddziela sie wytracony kriolit. Jesli w roztworze po oczyszczeniu gazów halowych zawar¬ tosc fluorku sodu wykazuje tendencje wzrostowe, roztwór glinianu sodowego o stezeniu, 20—40% wa- gowych dodaje sie równiez do tej czesci roztworu, która pozostaje w obiegu oczyszczania gazów ha¬ lowych.Ilosc glinianu i weglanu sodowego, dodawanego w poszczególnych operacjach procesu dobiera sie tak, aby w calym procesie oczyszczania gazów na fluorek sodowy przetworzyc nie wiecej jak 25% wagowych calkowitej ilosci fluoru odzyskanego z gazów. Nieoczekiwanie stwierdzono, ze utrzymujac wyzej opisane parametry podczas calego procesu wytwarzania kriolitu z gazów odpadowych, emito¬ wanych z elektrolizerów, uzyskuje sie zawsze krio¬ lit o liczbie kriolitowej 2,5—2,7, a wiec taki który moze byc calkowicie zuzywany przez hute alumi¬ nium.Dodatkowa zaleta sposobu wedlug wynalazku jest znaczne zmniejszenie emisji fluorowodoru do at¬ mosfery. Ponizszy przyklad wyjasnia blizej sposób wedlug wynalazku: Przyklad: Gazy halowe huty aluminium przemywa sie wodnym roztworem zawierajacym 0,08% wagowych weglanu sodowego w ilosci 2 litry roztworu na 1 normalny metr szescienny gazów.Uzyskany z oczyszczania gazów halowych roztwór wodny zawierajacy 0,2% fluorku sodowego posiada 40 wartosc pH = 7,5. Na kazdy 1 metr szescienny tego roztworu dodaje sie 3 litry roztworu wodnego za¬ wierajacego 37,5% wagowych glinianu sodowego o module kaustycznym 1,65 i mieszanine te kieruje sie do koncowego oczyszczania gazów anodowych. 45 Otrzymany stad roztwór o wartosci pH = 5,5 za¬ wierajacy zawiesine kriolitu miesza sie z roztwo¬ rem fluorowodoru, otrzymanym ze wstepnego oczy¬ szczania gazów anodowych i do tej mieszaniny do¬ daje sie roztwór zawierajacy 37,5% glinianu sodo- 50 wego w ilosci 3 litrów na 1 metr szescienny roz¬ tworu fluorowodoru i wytraca sie kriolit o liczbie kriolitowej 2,5. Wartosc pH roztworu z wytraco¬ nym kriolitem wynosi 6. 55 orku sodowego, nastepnie z roztworu reakcyjnego oddziela sie wytracony kriolit.88 402 ERRATA W lamie 2, w wierszu 3 i 6 jest: poniewaz preznosc par fluorku glinkowego w temperaturze procesu elektrolizy jest wielokrotnie wyzsza niz kriolitu, jed¬ nostkowe zuzycie kriolitu jest okolo trzykrotnie mniejsze niz fluorku glinkowego. powinno byc: poniewaz preznosc par fluorku glinowego w temperaturze procesu elektrolizy jest wielokrotnie wyzsza niz kriolitu, jednostkowe zuzycie kriolitu jest okolo trzykrotnie mniejsze niz fluorku glinowego.WDL. Zara. 3358. 105 egz.Cena 10 zl PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób otrzymywania kriolitu z gazów odpado¬ wych, emitowanych z elektrolizerów hut aluminium, 60 zawierajacych zwiazki fluoru, polegajacy na oczysz¬ czaniu gazów halowych roztworem obojetnego we¬ glanu sodowego i gazów anodowych woda, neutra- lizadji gazów anodowych po oczyszczeniu i wytra¬ ceniu z mieszaniny tych roztworów kriolitu, po- « przez wprowadzenie do niej roztworu glinianu so-88 - 5 dowego, znamienny tym, ze gazy halowe traktuje sie roztworem obojetnego weglanu sodowego o ta¬ kim stezeniu, aby roztwór po oczyszczeniu gazów halowych zawieral 0,01—0,03% wagowych kwasne¬ go weglanu sodowego, a wartosc pH tego roztworu wynosila 5,5—8,5, po czym do czesci tego roztworu dodaje sie roztwór glinianu sodowego o stezeniu 20—40% wagowych i za pomoca tego roztworu ne¬ utralizuje sie oczyszczone uprzednio woda gazy anodowe, przy czym roztwór glinianu sodowego wprowadza sie w ilosci nie wiekszej niz 2X—*l/lm8 402 6 calej ilosci gazów anodowych kierowanych do oczy¬ szczania, a wartosc pH roztworu po neutralizacji utrzymuje sie w granicach 5,5—7,5, po czym do roztworu, po neutralizacji gazów anodowych, za- 5 wierajacego fluorek sodowy, wprowadza sie roz¬ twór kwasny po wstepnym oczyszczaniu gazów anodowych, zawierajacych fluorek sodowy, woda, przy czym roztwory te miesza sie w takiej ilosci, aby na 3 mole fluorowodoru przypadal 1 mol flu- io* PL