1.本實(shí)用新型屬于大氣環(huán)境治理領(lǐng)域，具體涉及一種可用于稀土金屬電解熔煉含氟尾氣處理的循環(huán)噴淋系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

2.稀土金屬冶煉目前通常是采用氟化物熔鹽電解工藝，電解過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的含氟尾氣，并伴隨含有稀土元素粉塵產(chǎn)生。稀土冶煉過(guò)程產(chǎn)生的粉塵和含氟尾氣，如不進(jìn)行有效治理，將對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染。針對(duì)上述尾氣治理，目前通常的作法是兩段處理工藝，第一段采用旋風(fēng)分離或布袋除塵的方法收集含有稀土的粉塵，第二段再將含氟的廢氣采用沸石吸收或引入噴淋塔用水溶液循環(huán)吸收氣體中的氟，達(dá)標(biāo)后排放。

3.針對(duì)去除粉塵后的含氟尾氣，如在噴淋塔(也稱“循環(huán)塔”)內(nèi)采用氫氧化鈣溶液吸收尾氣中的氟，則會(huì)形成難溶的氟化鈣，累積后對(duì)塔內(nèi)填料和管道堵塞，即影響對(duì)尾氣的處理效率也影響環(huán)保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。如直接采用氫氧化鈉溶液作為吸收劑，累積形成氟化鈉鹽溶液，一方面，尾氣中持續(xù)不斷有氟需要吸收，則需要不斷的添加氫氧化鈉，另一方面，形成的氟化鈉將達(dá)到飽和狀態(tài)而在噴淋塔內(nèi)結(jié)晶，造成對(duì)塔內(nèi)填料和管道的堵塞，如為了防止噴淋塔堵塞，則需要定期排出氟化鈉溶液，增加了處理氟化鈉溶液的成本，而且形成的氟化鈉鹽利用價(jià)值低，通常需要作為固廢委外處置，增加企業(yè)的成本。

4.此外，公開號(hào)為cn103143235a的實(shí)用新型專利還公開了一種采用含有稀土陽(yáng)離子的無(wú)機(jī)鹽溶液吸收處理含氟尾氣的方法，該方法主要是對(duì)除塵后的含氟尾氣進(jìn)行處理，但該方法存在工藝運(yùn)行穩(wěn)定性的問題，也存在環(huán)境治理隱患，原因如下：(1)在ph0.5—6的酸性條件下，采用稀土無(wú)機(jī)鹽(含有cl-，no

3-) 吸收尾氣中的氟，氟在水溶液中首先形成f-，遇稀土陽(yáng)離子后形成不溶于水的氟鹽，這些不溶性氟鹽在噴淋塔內(nèi)累積將造成填料和管道堵塞，嚴(yán)重影響循環(huán)液體對(duì)氟的吸收；(2)由于吸收氟后，溶液持續(xù)酸化，溶液中實(shí)際沒有被完全反應(yīng)吸收的氟離子形成容易揮發(fā)的氫氟酸，部分酸性氣體將隨尾氣釋放到大氣中，存在環(huán)境污染隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

5.為解決上述問題，本實(shí)用新型提出一種循環(huán)噴淋系統(tǒng)，可用于稀土金屬電解熔煉含氟尾氣的處理，以對(duì)尾氣中的氟進(jìn)行充分吸收與資源化利用，同時(shí)還能消除環(huán)境污染隱患。

6.本實(shí)用新型的具體技術(shù)方案如下：

7.一種可用于含氟廢氣處理的循環(huán)噴淋系統(tǒng)，包括串聯(lián)的至少兩級(jí)噴淋塔以及一組沉淀裝置；所述噴淋塔內(nèi)為氫氧化鈉溶液，ph值不小7；所述沉淀裝置包括依次連接的第一沉淀池和第二沉淀池，第一沉淀池內(nèi)投加有能與氟離子反應(yīng)形成氟鹽沉淀的氫氧化物或氧化物，并通過(guò)管道連接第一級(jí)噴淋塔，第二沉淀池通過(guò)管道連接至少一級(jí)噴淋塔；含氟廢氣進(jìn)入循環(huán)噴淋系統(tǒng)后，與第一級(jí)噴淋塔內(nèi)的氫氧化鈉溶液反應(yīng)，生成含有氟化鈉的溶液流

入第一沉淀池，并與所述氫氧化物或氧化物反應(yīng)生成難溶于水的氟鹽沉淀，沉淀后的上清液溢流至第二沉淀池，第二沉淀池內(nèi)的上清液返回至噴淋塔循環(huán)使用。

8.優(yōu)選的，所述第一級(jí)噴淋塔還通過(guò)管道連接第二沉淀池，將部分含有的氟化鈉的溶液引入第二沉淀池，以反應(yīng)沉淀第一沉淀池中過(guò)量的氫氧化物或氧化物。

9.優(yōu)選的，所述第二沉淀池通過(guò)管道連接第一級(jí)噴淋塔，第二沉淀池內(nèi)的上清液返回至第一級(jí)噴淋塔循環(huán)使用。

10.優(yōu)選的，所述沉淀裝置還包括清液池，第二沉淀池內(nèi)的上清液溢流至清液池，清液池的清液返回至噴淋塔循環(huán)使用。

11.優(yōu)選的，所述噴淋塔內(nèi)的氫氧化鈉溶液的濃度不高于5％，更優(yōu)選的為 3％～5％。

12.優(yōu)選的，所述氫氧化物或氧化物為氫氧化鋰、氫氧化鈣或氧化鈣中的至少一種。

13.優(yōu)選的，所述噴淋塔的最后一級(jí)為清水塔，用于清洗前級(jí)噴淋塔吸收處理后的含氟尾氣。

14.優(yōu)選的，各噴淋塔底部通過(guò)管道依次連通，以維持各塔內(nèi)相同的液位高度。

15.優(yōu)選的，所述噴淋塔設(shè)有自動(dòng)補(bǔ)水裝置，用于向噴淋塔自動(dòng)補(bǔ)水，以維持各塔內(nèi)液體在預(yù)設(shè)液位高度。

16.優(yōu)選的，所述循環(huán)噴淋系統(tǒng)還包括排氣筒，最后一級(jí)噴淋塔處理后的廢氣通過(guò)排氣筒排放，并通過(guò)管道將排氣筒與噴淋塔底部連通，以實(shí)現(xiàn)冷凝水的回流利用。

17.基于本實(shí)用新型所公開的循環(huán)噴淋系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)含氟尾氣的有效處理，具體包括以下有益效果：

18.(1)采用氫氧化鈉溶液對(duì)含氟尾氣噴淋充分吸收，在堿性條件下避免氫酸酸的生成，徹底消除了酸霧對(duì)大氣污染的隱患。

19.(2)可采用間隙或連續(xù)將噴淋塔內(nèi)含有氟化鈉的溶液排放到沉淀池，并在沉淀池中投加能與氟離子反應(yīng)形成氟鹽沉淀的氫氧化物或氧化物等物質(zhì)，使溶液中的氟化鈉反應(yīng)生成氟化鋰或氟化鈣沉淀，實(shí)現(xiàn)含氟尾氣中氟資源的回收利用，同時(shí)也避免了傳統(tǒng)方案中氟化鈉在噴淋塔內(nèi)因達(dá)到飽和狀態(tài)后結(jié)晶造成的塔內(nèi)填料或管道堵塞；并且，相較于傳統(tǒng)方案，無(wú)需再定期清塔排出氟化鈉以及做蒸發(fā)結(jié)晶氟化鈉處理，大大節(jié)省了運(yùn)行成本。

20.(3)可通過(guò)設(shè)置兩級(jí)以上的沉淀池，并在第一級(jí)沉淀池之后的沉淀池中引入少量塔底溶液，以反應(yīng)第一級(jí)沉淀中投加過(guò)量的鋰離子或鈣離子，防止鋰離子或鈣離子進(jìn)入噴淋塔內(nèi)，消除噴淋塔結(jié)晶堵塞隱患，進(jìn)一步確保噴淋循環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

21.(4)可通過(guò)控制噴淋塔內(nèi)氫氧化鈉的濃度在5％以內(nèi)，保證氟化鈉在保持較低濃度時(shí)溶于水，不會(huì)產(chǎn)生結(jié)晶，使含有的氟化鈉的溶液能完全進(jìn)入沉淀池進(jìn)行沉淀，確保塔內(nèi)不會(huì)因氟化鈉結(jié)晶造成堵塞。

22.(5)噴淋塔內(nèi)形成的含有的氟化鈉的溶液經(jīng)沉淀后可實(shí)現(xiàn)氫氧化鈉和水的循環(huán)利用，大大減少了氫氧化鈉的用量，降低運(yùn)行成本。

23.(6)通過(guò)在將排氣筒與各噴淋塔底部之間設(shè)置聯(lián)通管道，以及在噴淋塔上設(shè)置自動(dòng)補(bǔ)水裝置，可實(shí)現(xiàn)冷凝水的回流和自動(dòng)補(bǔ)水，實(shí)現(xiàn)噴淋塔噴淋水循環(huán)利用，無(wú)廢水排放。

附圖說(shuō)明

24.圖1為循環(huán)噴淋系統(tǒng)中的噴淋塔的結(jié)構(gòu)示意圖；

25.圖2為循環(huán)噴淋系統(tǒng)中的沉淀裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

26.結(jié)合圖1和圖2所示，實(shí)施例中公開一種可用于稀土金屬電解熔煉含氟尾氣處理的循環(huán)噴淋系統(tǒng)，采取三級(jí)噴淋處理，其中第一級(jí)噴淋塔(即1#塔)和第二級(jí)噴淋塔(即2#塔)為吸收塔，第三級(jí)噴淋塔(即3#塔)為清水塔。每個(gè)噴淋塔包括設(shè)置在其底部的相對(duì)獨(dú)立的水箱，當(dāng)然也可以將水箱獨(dú)立設(shè)置，通過(guò)管道與噴淋塔底部連通。在1#塔內(nèi)循環(huán)水中投加濃度≤5％氫氧化鈉，使各噴淋塔內(nèi)循環(huán)水的ph≥7。每個(gè)噴淋塔底維持一定的液位高度，且通過(guò)管道將排氣筒底部與噴淋塔塔底水箱液體連通，3#塔塔底水箱設(shè)置有自動(dòng)補(bǔ)水閥門，塔內(nèi)循環(huán)水被空氣蒸發(fā)后，可由3#塔塔底水箱自動(dòng)補(bǔ)充清水以維持液位穩(wěn)定。沉淀裝置可設(shè)置在噴淋塔附近，具體包括依次連接的沉淀池a和沉淀池b和清液池c，定期將1#塔塔底溶液通過(guò)管道排入沉淀池a內(nèi)。在沉淀池a中投加氫氧化鋰、氫氧化鈣或氧化鈣，經(jīng)攪拌反應(yīng)沉淀后，上清液溢流至級(jí)沉淀池b，進(jìn)一步沉降后，上清液進(jìn)入清液池c中，再將清液池c中的清液用泵抽入1#塔塔底水箱，沉淀池內(nèi)的沉淀物可以定期打撈、脫水、干燥。如沉淀池a內(nèi)投加的是氫氧化鋰，則可以將沉淀物干燥后回稀土熔煉爐再利用，如沉淀池a內(nèi)投加的是氫氧化鈣或氧化鈣，則將沉淀物另行處置，實(shí)現(xiàn)資源化。

27.需要說(shuō)明的是，上述設(shè)置僅為一種優(yōu)選方案，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可根據(jù)待處理含氟尾氣的狀況對(duì)循環(huán)噴淋系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置。例如，含氟尾氣中含氟量較高時(shí)，可設(shè)置兩級(jí)以上的吸收塔，以保證氟離子的充分吸收，或者，也可以在除第一級(jí)噴淋塔外的其它吸收塔內(nèi)補(bǔ)充氫氧化鈉溶液；也可以設(shè)置兩級(jí)以上的沉淀池，保證氟離子的充分反應(yīng)并實(shí)現(xiàn)沉淀。例如，沉淀池或清液池可通過(guò)管道連接各噴淋塔塔底的水箱，將上清液或清液泵入至任意噴淋塔內(nèi)。

28.為防止沉淀池內(nèi)沒有反應(yīng)完全的鋰離子或鈣離子等隨清液進(jìn)入噴淋塔，與尾氣中的氟反應(yīng)，在塔內(nèi)形成氟化物沉淀，造成塔內(nèi)填料和管道的堵塞，在將塔底溶液排放到沉淀池a的同時(shí)，引入小股溶液排放到沉淀池b中，使流入沉淀池b的氟離子與鋰離子或鈣離子反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，去除沉淀a內(nèi)反應(yīng)過(guò)量的氟離子再隨清液循環(huán)回到塔內(nèi)再處理。

29.循環(huán)噴淋系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，稀土熔煉中的含氟尾氣在進(jìn)入吸收塔后，充分的與一定濃度的堿性氫氧化鈉溶液反應(yīng)，生成氟化鈉鹽溶液，氟化鈉溶于水，在保持較低濃度時(shí)不會(huì)產(chǎn)生結(jié)晶，亦不會(huì)產(chǎn)生沉淀而造成對(duì)塔內(nèi)填料與管道的堵塞。將噴淋塔的水溶液維持在ph≥7，反應(yīng)過(guò)程中亦不會(huì)產(chǎn)生多余的氫離子，形成氟化氫氣體，污染環(huán)境。將含有的氟化鈉的溶液排放到沉淀池a后，與投加的氫氧化鋰、氫氧化鈣或氧化鈣反應(yīng)，生成難溶于水的氟鹽沉淀，減少溶液中氟離子含量，同時(shí)增加溶液中氫氧化鈉的含量，氟鹽沉淀在沉淀池沉降后，上清液返回噴淋塔循環(huán)使用，低成本實(shí)現(xiàn)噴淋塔含氟化鈉鹽水的循環(huán)利用。

30.由此可見，基于上述循環(huán)噴淋系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)在前期投加氫氧化鈉生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行后不再需要補(bǔ)投氫氧化鈉，大幅度節(jié)省生產(chǎn)成本；利用不溶性氟鹽在沉淀池的沉淀，既實(shí)現(xiàn)氟的資源化利用，又避免了難溶性氟鹽對(duì)塔內(nèi)填料與管道的堵塞，有利于系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行；經(jīng)堿液吸收的尾氣再經(jīng)過(guò)最后清水噴淋洗滌后排放到大氣中，徹底消除了酸霧以及氟對(duì)環(huán)境的污染隱患。

31.下面結(jié)合實(shí)施例所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)應(yīng)用案例，對(duì)本實(shí)用新型及其效果作進(jìn)一步說(shuō)明。

32.應(yīng)用案例1：某稀土金屬熔煉車間將32臺(tái)熔煉爐的尾氣集中收集除塵后，引入實(shí)施例中所示的噴淋循環(huán)系統(tǒng)，系統(tǒng)采用3個(gè)噴淋塔與一個(gè)排氣筒的串聯(lián)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，每個(gè)塔的內(nèi)徑為3.8米，高度10米，塔底部與排氣筒底部用管道聯(lián)接，在噴淋塔系統(tǒng)附近設(shè)置一組沉淀裝置。開始運(yùn)行初期投加氫氧化鈉使1#、2#淋塔內(nèi)循環(huán)水ph達(dá)7以上，每天先將清液池c的清液抽出5m3至1#噴淋塔，再將1#噴淋塔的塔底溶液排出5m3至沉淀池a池，在沉淀池a中投加氫氧化鋰 70kg，攪拌后靜置。定期對(duì)沉淀池內(nèi)的沉淀物氟化鋰進(jìn)行清理，脫水、干燥后作為稀土熔煉的導(dǎo)電鹽回用。經(jīng)第三方檢測(cè)，排氣筒尾氣中氟化物含量≤3mg/m3。

33.應(yīng)用案例2：對(duì)某稀土企業(yè)金屬熔煉車間16臺(tái)電解爐的尾氣集中收集除塵后，引入實(shí)施例中所示的噴淋循環(huán)系統(tǒng)，系統(tǒng)采用3個(gè)噴淋塔與一個(gè)排氣筒的串聯(lián)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，每個(gè)塔的內(nèi)徑為3.2米，高度10米，塔底部與排氣筒底部用管道聯(lián)接，在噴淋塔系統(tǒng)附近設(shè)置一組沉淀裝置。開始運(yùn)行初期投加氫氧化鈉使 1#、2#噴淋塔內(nèi)循環(huán)水ph達(dá)7以上，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后，每天先將清液池c的清液抽出3m3至1#噴淋塔，再將1#噴淋塔的塔底溶液排出3m3至沉淀池a池，在沉淀池a中投加氧化鈣50kg，攪拌后靜置。定期對(duì)沉淀池內(nèi)的沉淀物氟化鈣進(jìn)行清理，脫水、干燥后另行處置。經(jīng)第三方檢測(cè)，排氣筒尾氣中氟化物含量≤3mg/m3。

34.最后需要說(shuō)明的是，盡管以上結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方案進(jìn)行了描述，但本實(shí)用新型并不局限于上述的具體實(shí)施方案和應(yīng)用領(lǐng)域，上述的具體實(shí)施方案僅僅是示意性的、指導(dǎo)性的，而不是限制性的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本說(shuō)明書的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型權(quán)利要求所保護(hù)的范圍的情況下，還可以做出很多種的形式，這些均屬于本實(shí)用新型保護(hù)之列。技術(shù)特征：

1.一種可用于含氟廢氣處理的循環(huán)噴淋系統(tǒng)，其特征在于，包括串聯(lián)的至少兩級(jí)噴淋塔以及一組沉淀裝置；所述噴淋塔內(nèi)為氫氧化鈉溶液，ph值不小于7；所述沉淀裝置包括依次連接的第一沉淀池和第二沉淀池，第一沉淀池內(nèi)投加有能與氟離子反應(yīng)形成氟鹽沉淀的氫氧化物或氧化物，并通過(guò)管道連接第一級(jí)噴淋塔，第二沉淀池通過(guò)管道連接至少一級(jí)噴淋塔；含氟廢氣進(jìn)入循環(huán)噴淋系統(tǒng)后，與第一級(jí)噴淋塔內(nèi)的氫氧化鈉溶液反應(yīng)，生成含有氟化鈉的溶液流入第一沉淀池，并與所述氫氧化物或氧化物反應(yīng)生成難溶于水的氟鹽沉淀，沉淀后的上清液溢流至第二沉淀池，第二沉淀池內(nèi)的上清液返回至噴淋塔循環(huán)使用。2.如權(quán)利要求1所述的循環(huán)噴淋系統(tǒng)，其特征在于，所述第一級(jí)噴淋塔還通過(guò)管道連接第二沉淀池，將部分含有的氟化鈉的溶液引入第二沉淀池，以反應(yīng)第一沉淀池中過(guò)量的氫氧化物或氧化物。3.如權(quán)利要求1或2所述的循環(huán)噴淋系統(tǒng)，其特征在于，所述第二沉淀池通過(guò)管道連接第一級(jí)噴淋塔，第二沉淀池內(nèi)的上清液返回至第一級(jí)噴淋塔循環(huán)使用。4.如權(quán)利要求1或2所述的循環(huán)噴淋系統(tǒng)，其特征在于，所述沉淀裝置還包括清液池，第二沉淀池內(nèi)的上清液溢流至清液池，清液池的清液返回至噴淋塔循環(huán)使用。5.如權(quán)利要求1或2所述的循環(huán)噴淋系統(tǒng)，其特征在于，所述噴淋塔內(nèi)氫氧化鈉溶液的濃度不高于5％。6.如權(quán)利要求1或2所述的循環(huán)噴淋系統(tǒng)，其特征在于，所述氫氧化物或氧化物為氫氧化鋰、氫氧化鈣或氧化鈣中的至少一種。7.如權(quán)利要求1或2所述的循環(huán)噴淋系統(tǒng)，其特征在于，所述噴淋塔的最后一級(jí)為清水塔，用于清洗前級(jí)噴淋塔吸收處理后的含氟尾氣。8.如權(quán)利要求1或2所述的循環(huán)噴淋系統(tǒng)，其特征在于，各噴淋塔底部通過(guò)管道依次連通，以維持各塔內(nèi)相同的液位高度。9.如權(quán)利要求1或2所述的循環(huán)噴淋系統(tǒng)，其特征在于，所述噴淋塔設(shè)有自動(dòng)補(bǔ)水裝置，用于向噴淋塔自動(dòng)補(bǔ)水，以維持各塔內(nèi)液體在預(yù)設(shè)液位高度。10.如權(quán)利要求1或2所述的循環(huán)噴淋系統(tǒng)，其特征在于，還包括排氣筒，最后一級(jí)噴淋塔處理后的廢氣通過(guò)排氣筒排放，并通過(guò)管道將排氣筒與噴淋塔底部連通，以實(shí)現(xiàn)冷凝水的回流利用。

技術(shù)總結(jié)

本實(shí)用新型公開一種可用于含氟廢氣處理的循環(huán)噴淋系統(tǒng)，含氟廢氣進(jìn)入循環(huán)噴淋系統(tǒng)后，與第一級(jí)噴淋塔內(nèi)的氫氧化鈉溶液反應(yīng)，生成的含有的氟化鈉的溶液流入第一沉淀池，并與其中的氫氧化物或氧化物反應(yīng)生成難溶于水的氟鹽沉淀，沉淀后的上清液溢流至第二沉淀池，第二沉淀池內(nèi)的上清液返回至噴淋塔循環(huán)使用。基于上述系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)尾氣中的氟進(jìn)行充分吸收與資源化利用，消除環(huán)境污染隱患。消除環(huán)境污染隱患。消除環(huán)境污染隱患。

技術(shù)研發(fā)人員：吳浩

受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京三易環(huán)境工程有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.07.27

技術(shù)公布日：2022/3/4