【摘要】：我國是目前世界上少有的幾個(gè)工業(yè)大國之一,也是目前世界上稀土資源儲(chǔ)量最大的國家和稀土成品出口最大的國家之一。稀土行業(yè)的粗狂式發(fā)展,導(dǎo)致稀土生產(chǎn)過程中廢氣的凈化效果一直不是很理想。進(jìn)入新世紀(jì),我國提出了可持續(xù)的綠色發(fā)展、加快生態(tài)文明建設(shè)的道路,要求工業(yè)污染物的排放必須符合相關(guān)的排放標(biāo)準(zhǔn)。因此,本研究針對(duì)稀土工業(yè)在生產(chǎn)中所產(chǎn)生的廢氣中含氟污染物的去除凈化進(jìn)行了詳細(xì)的研究:以江西省某稀土生產(chǎn)線的生產(chǎn)工藝流程為研究對(duì)象,分析其含氟廢氣產(chǎn)生的來源以及成分特征。然后,分析原有廢氣處理系統(tǒng)在廢氣的處理凈化過程中存在的一些問題并提出相應(yīng)的改造方案。最后,按改造方案施工后,進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行調(diào)試,分析改造效果。針對(duì)該廢氣處理系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì),得出如下結(jié)論:(1)稀土電解冶煉產(chǎn)生的含氟廢氣排放具有排放速率低,溫度高的特點(diǎn),由于稀土電解生產(chǎn)中工藝的需求,采用側(cè)向吸風(fēng)罩的設(shè)計(jì)比上引式提高高度的吸風(fēng)罩,更能有效的提升廢氣的吸收效率。采用側(cè)引式吸風(fēng)罩設(shè)計(jì)后,生產(chǎn)車間內(nèi)粉塵和含氟廢氣大幅減少,廢氣的收集率達(dá)到了 99%。車間和廠區(qū)內(nèi)粉塵和含氟化合物濃度均在《稀土工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的標(biāo)準(zhǔn)值以內(nèi)。(2)對(duì)于稀土電解冶煉產(chǎn)生的廢氣,采用加長的下引式重力沉降巷道的方式比采用布袋式除塵的方式更為經(jīng)濟(jì)。下引式重力沉降巷道既能夠達(dá)到一定的除塵效果,還能大大降低運(yùn)行的成本。(3)原一級(jí)水洗噴淋塔排放廢氣中的粉塵和氟化物統(tǒng)計(jì)值為56.02 mg/m3和4.65 mg/m3,達(dá)標(biāo)率分別為31.43%和57.14%,廢氣凈化效果不理想。通過重新設(shè)計(jì),將噴淋塔設(shè)計(jì)為二級(jí)噴淋淋洗,一級(jí)為5L/s的水淋洗,二級(jí)為5L/s的石灰水淋洗;通過施工后的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試監(jiān)測(cè),采用二級(jí)噴淋的方式,排放廢氣中粉塵濃度為30.02 mg/m3和3.16 mg/m3,達(dá)標(biāo)率均為100%。該設(shè)計(jì)能夠有效的提升電解廢氣中含氟污染物的凈化效果。(4)原噴淋廢水處理存在處理效果差,廢水量多的問題;通過設(shè)計(jì)改造增加中和沉淀池,向廢水中額外添加石灰粉,增加廢水中污染的沉淀效果,廢水在沉淀池經(jīng)過沉淀分層后,上清液循環(huán)到噴淋塔使用,沉積物離心脫水。(5)對(duì)整體廢氣處理系統(tǒng)調(diào)試監(jiān)測(cè),計(jì)算得到該次改造能夠每年減排氟化物0.21噸,粉塵4.62噸,減排率分別提升18.52%和35.81%,污染物減排效果顯著。(6)本次廢氣處理系統(tǒng)的改造,產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟(jì)以及環(huán)境效益,車間和廠區(qū)內(nèi)含氟化合物明顯降低,廢氣粉塵的收集通過回收利用產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟(jì)效益,另外,設(shè)計(jì)上的優(yōu)化使廢氣處理系統(tǒng)的電能消耗每天能夠節(jié)約2953.28元。
【圖文】：

圖２－２電解爐示意圖逡逑的熔鹽電解是一個(gè)電化學(xué)的反應(yīng)，通過人為的提供直流電，使稀土電解過程爐中不停地轉(zhuǎn)移。該電解爐中電解主要發(fā)生區(qū)域?yàn)榕c熔鹽直接接觸的石墨電解過程中，，通過提升溫度將電解爐內(nèi)部溫度提升至稀土精礦的熔點(diǎn)（不同稀的熔點(diǎn)溫度不同，大約在１０００°ｃ以上），然后將稀土精礦（細(xì)粉末狀）和電置于爐內(nèi)，待溶化后通電電解，此時(shí)稀土化合物在高溫的作用下處于熔融化態(tài)的稀土金屬在電勢(shì)的作用下向電極的陰極表面移動(dòng)，得到電子后被還原單質(zhì)。其中的電化學(xué)過程可概括為以下３個(gè)過程：逡逑土精礦熔融過程逡逑礦物中的稀土金屬通常以稀土氧化物和稀土氟化物的形式存在，同時(shí)稀土礦分水分，這些物質(zhì)在高溫熔爐中均能產(chǎn)生離解：逡逑ＲＥ２０３邐２ＲＥ３＋邋＋３０２－邐（２．１ＲＥＦ３邋＾邋ＲＥ３＋邋＋３Ｆ－邐（２．２ＬｉＦ邋－＞邋Ｌｉ＋邋＋邋Ｆ－邐（２．３

廢氣收集系統(tǒng)無法將６臺(tái)電解爐同時(shí)工作時(shí)產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行收集。另外，由于生產(chǎn)工藝逡逑的需要，電解爐上方需要留出至少１．５米的空間以便進(jìn)行電解爐內(nèi)的工藝操作（如：放逡逑置坩堝、放置炭塊、添加新物料等），如圖２－３邋（左）所示為原有的上引式吸風(fēng)罩。該電逡逑解爐的爐口為（３０ｃｍｘ３０ｃｍ）方形，爐內(nèi)四周和底部沒有開口，因此，該爐口上方的氣逡逑流動(dòng)力特征符合高斯正態(tài)分布，即羽流流動(dòng)。逡逑針對(duì)線羽流的熱動(dòng)力特性研究結(jié)果為［４４］：逡逑（１）
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X701

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本文編號(hào)：2664412