способ и устройство для обработки отходов электролизера для получения алюминия

Формула изобретения

1. Способ обработки газообразных отходов, производимых по меньшей мере одним электролизером (1) для получения алюминия электролизом в расплаве, включающий в себя:

транспортировку упомянутых отходов через по меньшей мере один канал (11) к средствам (12-19) обработки, включающим в себя, по меньшей мере:

реактор (12), выполненный с возможностью извлечения фторсодержащих продуктов, содержащихся в этих отходах, за счет реакции с порошкообразным глиноземом (16);

сепарирующее устройство (13), выполненное с возможностью разделения выходящего из реактора или реакторов (12) глинозема и остаточной газовой фракции и содержащее средства (14) фильтрации;

введение отходов и порошкообразного глинозема в реактор или реакторы (12) с тем, чтобы провести реакцию отходов с глиноземом;

разделение глинозема и остаточной газовой фракции при помощи сепарирующего устройства (13);

транспортировку всего или части глинозема, выходящего из сепарирующего устройства (13), к одному или множеству электролизеров (1), и отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя инжектирование капелек охлаждающей жидкости в канал (11) транспортировки или по меньшей мере один из каналов (11) транспортировки в по меньшей мере одной точке (Р), расположенной выше по потоку относительно реактора или реакторов (12), таким образом, чтобы охладить отходы за счет испарения упомянутой жидкости перед их введением в реактор или реакторы (12).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расположение точки или точек (Р) инжектирования охлаждающей жидкости в каналы (11) транспортировки является таким, что капельки полностью испаряются до того, как достигнут реактора(ов)(12).

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что капельки инжектируют в направлении течения отходов.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что капельки охлаждающей жидкости инжектируют в форме конуса (40) диспергирования с углом раскрытия менее примерно 20°.

5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что размер капелек находится в интервале от 1 до 100 мкм.

6. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что упомянутые капельки получают распылением упомянутой жидкости.

7. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что охлаждающая жидкость представляет собой воду или жидкость, содержащую воду.

8. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что он включает в себя измерение температуры отходов в по меньшей мере одной точке Т, расположенной на определенном расстоянии Dm от реактора или реакторов (12), и регулировку расхода жидкости в зависимости от измеренной температуры.

9. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя нагревание охлаждающей жидкости перед ее введением в канал или каналы (11) транспортировки.

10. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя циркуляцию отходов через трубку Вентури, расположенную выше по потоку относительно реактора или реакторов (12), и тем, что по меньшей мере часть упомянутого инжектирования капелек охлаждающей жидкости осуществляют в трубке Вентури.

11. Установка для обработки газообразных отходов, производимых по меньшей мере одним электролизером (1) для получения алюминия электролизом в расплаве, содержащая:

средства (12-19) обработки, включающие в себя, по меньшей мере:

реактор (12), выполненный с возможностью извлечения фторсодержащих продуктов, содержащихся в упомянутых отходах, за счет реакции с порошкообразным глиноземом (16);

сепарирующее устройство (13), выполненное с возможностью разделения выходящего из реактора или реакторов (12) глинозема и остаточной газовой фракции и содержащее средства (14) фильтрации;

по меньшей мере один канал (11) транспортировки упомянутых отходов к упомянутым средствам (12-19) обработки;

средства (23, 24, 25) доставки всего или части глинозема, выходящего из сепарирующего устройства (13), к одному или множеству электролизеров (1); и отличающаяся тем, что она дополнительно содержит устройство (30) инжектирования капелек охлаждающей жидкости в канал (11) транспортировки или по меньшей мере один из каналов (11) транспортировки в по меньшей мере одной точке (Р), расположенной выше по потоку относительно реактора или реакторов (12).

12. Установка по п.11, отличающаяся тем, что каждый реактор (12) содержит средства для перевода порошкообразного глинозема (16) в суспензию.

13. Установка по п.11, отличающаяся тем, что расположение точки или точек (Р) инжектирования охлаждающей жидкости в каналы (11) транспортировки является таким, что капельки полностью испаряются до того, как достигнут реактора или реакторов (12).

14. Установка по п.11, отличающаяся тем, что устройство (30) инжектирования охлаждающей жидкости в каналы (11) транспортировки содержит по меньшей мере одно средство (31) инжектирования, выбранное среди средств распыления.

15. Установка по п.14, отличающаяся тем, что средства распыления содержат по меньшей мере одно сопло.

16. Установка по любому из пп.11-15, отличающаяся тем, что она содержит трубку Вентури, расположенную выше по потоку относительно реактора или реакторов (12), и тем, что по меньшей мере одна точка Р инжектирования капелек охлаждающей жидкости расположена в трубке Вентури.

17. Установка по любому из пп.11-15, отличающаяся тем, что канал или каналы (11) транспортировки имеют антикоррозионное покрытие на всей или на части их внутренней стенки.

18. Установка по любому из пп.11-15, отличающаяся тем, что устройство (30) инжектирования дополнительно содержит средства (33, 37) регулирования.

19. Установка по п.18, отличающаяся тем, что средства (33, 37) регулирования включают в себя регулятор (37) давления и/или расхода охлаждающей жидкости.

20. Установка по п.18, отличающаяся тем, что она содержит систему (50) регулирования, включающую в себя по меньшей мере один датчик (51) для измерения температуры отходов выше по потоку относительно реактора или реакторов (12) и центральный пост (52) управления устройством (30) инжектирования.

Описание изобретения к патенту

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к производству алюминия электролизом в расплаве согласно способу Холл-Эру. Более конкретно, оно относится к обработке газообразных отходов, производимых электролизерами.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Металлический алюминий производят в промышленных масштабах электролизом в расплаве, а именно электролизом оксида алюминия (глинозема), растворенного в ванне расплавленного криолита, называемой ванной электролита, согласно хорошо известному способу Холл-Эру. Реакции электролиза, побочные реакции и высокие рабочие температуры приводят к образованию газообразных отходов, которые содержат, главным образом, диоксид углерода, фторсодержащие продукты и пыль (глинозем, электролит и т.п.).

Выброс упомянутых отходов в атмосферу является строго контролируемым и регламентируемым, причем не только в том, что касается окружающей атмосферы в электролизном цехе по причинам безопасности персонала, работающего вблизи электролизеров, но также и в том, что касается загрязнения атмосферного воздуха в целом. Законодательства многих государств по защите окружающей среды от загрязнения накладывают ограничения на количества выбрасываемых в атмосферу отходов.

В настоящее время существуют решения, которые позволяют ограничить распространение, уловить и обработать упомянутые отходы надежным и удовлетворительным образом. На самых современных заводах распространение газообразных отходов ограничивают при помощи размещения укрывающих колпаков, улавливают посредством всасывания и обрабатывают в установке химической обработки таким образом, чтобы извлечь фторсодержащие газы за счет реакции со «свежим» порошкообразным глиноземом, то есть с глиноземом, содержащим немного или совсем не содержащим фторсодержащих продуктов. Фторсодержащие газы адсорбируются на глиноземе. Глинозем и частицы выходящей из электролизеров пыли затем отделяют от остаточного газа и используют повторно, полностью или частично, для питания электролизеров. Скорость циркуляции глинозема через установку обработки обычно известна.

Установки для обработки отходов содержат обычно один или несколько реакторов, в которых отходы приводят в контакт с порошкообразным глиноземом таким образом, чтобы провести реакцию отходов с глиноземом, и фильтры для отделения глинозема от остаточного газа. Часть глинозема, отделенного от остаточного газа, может быть вновь введена в реактор для того, чтобы увеличить эффективность обработки.

Установки для обработки отходов обычно содержат батарею блоков обработки, подключенных параллельно, при этом каждый такой блок включает в себя один реактор и одну камеру фильтрации, содержащую средства фильтрации (обычно, фильтрующие мешки или вкладыши), и бункер с псевдоожиженным слоем. В заявке на патент Франции №FR 2692497 (соответствующей австралийскому патенту AU 4007193) на имя Societe Procedair описан блок обработки, в котором реактор и фильтры заключены в общую оболочку.

По соображениям рентабельности завода производители алюминия стремятся получить как можно более высокие силы тока электролиза, при этом сохраняя и даже улучшая условия функционирования электролизеров. Вместе с тем, повышение силы тока вызывает увеличение выделения отходов и подъем их температуры. Однако повышенная температура отходов может привести к ухудшению характеристик обработки отходов и даже к разрушению установки для их обработки, в частности обычно используемых фильтрующих тканей из полимерного материала.

Температура отходов может быть понижена путем разбавления окружающим воздухом выше по потоку относительно установок для их обработки. Однако такое решение приводит к значительному увеличению общего объемного расхода обрабатываемых газов, которое делает неизбежным значительное увеличение размера установок для обработки, требуемое для того, чтобы сохранить производительность обработки выходящих из электролизеров отходов, которая является полезной производительностью установки. Упомянутое увеличение размера установок для обработки увеличивает инвестиционные затраты и издержки производства. Охлаждение отходов разбавлением окружающим воздухом, кроме того, имеет неудобство, связанное с тем, что оно чувствительно к температуре окружающего воздуха.

Итак, заявитель искал промышленно приемлемые и экономичные средства, которые позволят обрабатывать отходы электролизеров, имеющие повышенные температуры, то есть температуры, обычно превышающие примерно 120°С.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем изобретении предлагается способ обработки газообразных отходов, производимых электролизером для получения алюминия электролизом в расплаве, включающий в себя охлаждение этих отходов выше по потоку относительно средств обработки.

Точнее, в настоящем изобретении предлагается способ обработки газообразных отходов, производимых электролизером для получения алюминия электролизом в расплаве, согласно которому отходы транспортируют через по меньшей мере один канал (трубопровод) к средствам обработки, включающим в себя по меньшей мере один реактор и одно сепарирующее устройство, отходы и порошкообразный глинозем вводят в реактор с тем, чтобы провести реакцию содержащихся в отходах фторсодержащих продуктов с глиноземом, и отделяют глинозем от остаточного газа при помощи сепарирующего устройства, при этом способ отличается тем, что в один или по меньшей мере один из каналов транспортировки отходов выше по потоку относительно средств обработки инжектируют капельки охлаждающей жидкости.

В настоящем изобретении также предлагается установка для обработки газообразных отходов, производимых электролизером для получения алюминия электролизом в расплаве, содержащая по меньшей мере один канал транспортировки упомянутых отходов, по меньшей мере один реактор и одно сепарирующее устройство, и отличающаяся тем, что она дополнительно содержит устройство инжектирования капелек охлаждающей жидкости в один или по меньшей мере один из каналов транспортировки.

Отходы охлаждают за счет испарения упомянутых капелек. Заявитель установил, что таким образом можно эффективно охлаждать отходы электролизера, не ухудшая работу электролизера или установки для обработки отходов.

Настоящее изобретение позволяет увеличить массовую производительность и, следовательно, полезную мощность установки для обработки отходов без увеличения ее размера. При этом может быть увеличена сила тока в электролизерах завода без необходимости изменения размера установок для обработки отходов.

Настоящее изобретение также позволяет уменьшить размер установок для обработки отходов без уменьшения «полезной» мощности всасывания на уровне электролизеров или эффективности обработки, то есть без увеличения выбросов на уровне фонарей цехов электролиза. Это является особенно интересным при строительстве новой установки для обработки отходов и позволяет избежать чрезмерного увеличения размеров такой установки, связанного с разбавлением отходов окружающим воздухом.

Изобретение позволяет увеличить силу тока электролизеров завода без необходимости замены существующих установок установками большего размера.

Охлаждение отходов вызывает также уменьшение их фактического расхода, что позволяет уменьшить скорость фильтрации и, следовательно, износ фильтров и уменьшить потребление электроэнергии вытяжными вентиляторами благодаря более низкой нагрузке, которая не уравновешивается увеличением объемной плотности.

Изобретение будет лучше понято при изучении следующего ниже подробного описания и прилагаемых фигур.

Фигура 1 схематически иллюстрирует электролизер, снабженный установкой для обработки газообразных отходов, типичной для известного уровня техники.

Фигура 2 схематически иллюстрирует электролизер, снабженный установкой для обработки газообразных отходов согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фигура 3 схематически иллюстрирует устройство инжектирования капелек охлаждающей жидкости согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фигура 4 схематически иллюстрирует вариант установки для обработки отходов согласно изобретению.

Как показано на фигуре 1, электролизер (1) для получения алюминия электролизом содержит электролизную ванну (2), углеродные аноды (3), частично погруженные в ванну (5) электролита, и устройство (4) для питания ванны электролита глиноземом. Электролизная ванна (2) закрыта укрывающим средством (10), способным ограничивать распространение газообразных отходов, производимых электролизером (1). Укрывающее средство обычно включает в себя колпаки, которые являются полностью или частично съемными.

Отходы содержат газообразную часть (содержащую, главным образом, воздух, диоксид углерода и фторсодержащие продукты) и твердую часть или «пыль» (содержащую глинозем, ванну электролита и т.п.). Обычно отходы извлекают из-под укрывающего средства (10) отсасыванием при помощи одного или нескольких вентиляторов (21), расположенных ниже по потоку относительно установки для обработки (12-19). Их транспортируют к средствам (12-19) обработки по одному или нескольким каналам (11). Обработка позволяет извлечь фторсодержащие продукты, содержащиеся в этих отходах, и оставляет остаточную газовую фракцию, содержащую пренебрежимо малое количество фторсодержащих продуктов. Таким образом, остаточная газовая фракция представляет собой ту фракцию газообразной части отходов, которая не прореагировала с глиноземом.

Согласно изобретению, способ обработки газообразных отходов, производимых по меньшей мере одним электролизером (1) для получения алюминия электролизом в расплаве, включает в себя охлаждение отходов выше по потоку относительно средств (12-19) обработки.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения способ обработки газообразных отходов, производимых по меньшей мере одним электролизером (1) для получения алюминия электролизом в расплаве, включает в себя:

- транспортировку упомянутых отходов через по меньшей мере один канал (11) к средствам (12-19) обработки, включающим в себя, по меньшей мере:

- реактор (12), выполненный с возможностью извлечения фторсодержащих продуктов, содержащихся в отходах, за счет реакции с порошкообразным глиноземом (16);

-·сепарирующее устройство (13), выполненное с возможностью разделения выходящего из реактора или реакторов (12) глинозема и остаточной газовой фракции и содержащее средства (14) фильтрации;

- введение отходов и порошкообразного глинозема в реактор или реакторы (12) с тем, чтобы провести реакцию отходов с глиноземом;

- разделение глинозема и остаточной газовой фракции при помощи сепарирующего устройства (13);

- транспортировку всего или части глинозема, выходящего из сепарирующего устройства (13) и называемого «фторированным глиноземом», к одному или множеству электролизеров (1);

и отличается тем, что он дополнительно включает в себя инжектирование капелек охлаждающей жидкости в один или по меньшей мере один из каналов (11) транспортировки в по меньшей мере одной точке (Р), расположенной выше по потоку относительно реактора или реакторов (12), таким образом, чтобы охладить отходы за счет испарения упомянутой жидкости перед их введением в реактор или реакторы (12).

Глинозем, называемый «свежим» и используемый для извлечения фторсодержащих продуктов из отходов, поступает обычно из бункера (16).

Часть (17) «фторированного» глинозема (18), полученного в результате операции разделения, может быть вновь введена в реактор(ы) (12) для того, чтобы увеличить эффективность обработки.

Транспортировка всего или части фторированного глинозема, выходящего из сепарирующего устройства (13), к электролизерам (1) может быть прямой или непрямой.

Положение точки (Р) инжектирования выше по потоку относительно реактора(ов) (12) схематически изображено на фигурах 2 и 4. Обычно точки (Р) инжектирования расположены выше по потоку относительно системы (19) для обработки отходов, включающей в себя реактор или реакторы (12).

Расположение точки или точек (Р) инжектирования охлаждающей жидкости в каналы (11) транспортировки предпочтительно является таким, что капельки полностью испаряются до того, как достигнут реактора или реакторов (12). Это позволяет избежать поступления охлаждающей жидкости в реактор в жидком состоянии, что могло бы привести к проблемам с транспортировкой глинозема и повреждению средств фильтрации. Расстояние D между точкой или точками (Р) инжектирования и каждым реактором (12), которое позволяет достигнуть полного испарения капелек, обычно превышает 15 м.

Еще предпочтительнее, капельки охлаждающей жидкости полностью испаряются до того, как они встречаются со стенкой, ближайшей к точке инжектирования, или с первым препятствием. Это позволяет избежать попадания капелек на стенку каналов (11) и/или накопления жидкости, которые могли бы привести к коррозии каналов. С этой целью капельки предпочтительным образом инжектируют в направлении течения отходов. С этой же самой целью капельки охлаждающей жидкости предпочтительно инжектируют в форме конуса диспергирования (или «конуса орошения») (40), имеющего малый угол раскрытия , который обычно составляет менее примерно 20° (см. фигуру 3). С этой же самой целью предпочтительно формировать капельки, размер которых является таким, что они будут полностью испарены за время их пробега между точкой или точками инжектирования и ближайшим препятствием.

Время испарения капелек зависит от температуры отходов и размера капелек. Расстояние, пробегаемое за время испарения капелек, зависит от скорости движения отходов. Изобретатели оценили, что для типичных промышленных установок и для температур порядка 150°С размер капелек, предпочтительно, составляет менее 100 мкм с тем, чтобы обеспечить их полное испарение до того, как они достигают препятствия или реактора. Размер капелек обычно находится в интервале от 1 мкм до 100 мкм, так как капельки с размером менее 1 мкм трудны для получения. Очень мелкие капельки могут быть получены при помощи сопел, запитываемых смесью охлаждающей жидкости и сжатого воздуха.

Предпочтительно, способ включает в себя нагревание охлаждающей жидкости перед ее введением в канал или каналы (11) транспортировки для того, чтобы уменьшить время, необходимое для ее испарения. Данный вариант позволяет также понизить пороговую величину температуры, которая обычно составляет 120°С, ниже которой капельки не могут быть полностью испарены до того, как они достигают реактора. Нагревание может быть осуществлено путем контактирования канала (35) подачи охлаждающей жидкости с каналами (11) транспортировки отходов или за счет прямого контакта охлаждающей жидкости с каналами (11) транспортировки перед ее инжектированием в отходы. Охлаждающая жидкость обычно нагревается до определенной температуры, которая, преимущественно, на 10-20° ниже температуры испарения жидкости.

Согласно выгодному варианту изобретения, осуществляют циркуляцию отходов через трубку Вентури, расположенную выше по потоку относительно реактора или реакторов (12), и инжектируют все или часть капелек охлаждающей жидкости в этой трубке Вентури. Другими словами, способ согласно изобретению преимущественно включает в себя циркуляцию отходов через трубку Вентури, и при этом по меньшей мере часть упомянутого инжектирования капелек охлаждающей жидкости осуществляют в трубке Вентури. Турбулентное движение отходов в трубке Вентури позволяет улучшить перемешивание капелек и ускорить их испарение. Часть капелек охлаждающей жидкости, при необходимости, может быть инжектирована выше по потоку относительно трубки Вентури и/или ниже по потоку относительно нее.

Можно выгодно комбинировать упомянутые различные средства для того, чтобы способствовать быстрому испарению капелек (инжектирование капелек в направлении истечения отходов, формирование конуса диспергирования с малой угловой апертурой, формирование капелек малого размера, нагревание охлаждающей жидкости перед ее введением в поток отходов и/или пропускание отходов через трубку Вентури).

Степень испарения капелек может, при необходимости, контролироваться при помощи детекторов (таких как оптические системы или гигрометры) около входа в реактор.

Необходимый расход охлаждающей жидкости зависит от температуры отходов, желаемого падения температуры и скрытой теплоты испарения охлаждающей жидкости. Когда охлаждающей жидкостью является чистая вода, расход в типичном случае составляет от 0,1 до 2 г воды/Нм ³ отходов/°С, а чаще - от 0,2 до 1 г воды/Нм ³ отходов/°С. Таким образом, например, для понижения температуры на 10°С при расходе отходов 100 Нм ³/с расход охлаждающей жидкости в 0,5 г воды/Нм ³ отходов/°С соответствует общему расходу 500 г/с.

Преимущественно, упомянутые капельки получают распылением упомянутой жидкости, обычно - исходя из жидкой фазы. Упомянутое распыление может быть осуществлено с использованием по меньшей мере одного сопла.

Капельки могут получаться непрерывным или прерывистым образом.

Охлаждающая жидкость предпочтительно представляет собой воду или жидкость, содержащую воду, так как вода обладает очень высокой скрытой теплотой испарения. Жидкостью, содержащей воду, может быть водный раствор. Охлаждающая жидкость может, при необходимости, содержать добавку, способную предотвратить коррозию и/или улучшить обработку отходов.

Согласно выгодному варианту осуществления изобретения, регулируют интенсивность получения упомянутых капелек или расход охлаждающей жидкости в зависимости от измеренных величин и/или определенных критериев. Например, расход жидкости может быть скорректирован, с использованием обратной связи, в зависимости от температуры отходов, измеренной непосредственно перед их введением в реактор, а точнее - измеренной в точке Т, расположенной на определенном расстоянии Dm от него (см. фигуру 4). Другими словами, способ обработки согласно изобретению предпочтительно включает в себя измерение температуры отходов в по меньшей мере одной точке Т, расположенной на определенном расстоянии Dm от реактора или реакторов (12), и регулировку расхода жидкости в зависимости от измеренной температуры. Согласно подварианту данного варианта осуществления, расход жидкости может быть скорректирован с использованием обратной связи в зависимости от измерений температуры отходов, осуществляемых непосредственно перед их введением в реактор или реакторы (12), и измерений расхода отходов, осуществляемых обычно выше или ниже по потоку относительно устройства (30) инжектирования. Измерения температуры отходов выше по потоку относительно устройства (30) инжектирования могут, при необходимости, осуществляться для того, чтобы определить скорость испарения охлаждающей жидкости.

Согласно изобретению, установка для обработки газообразных отходов, производимых по меньшей мере одним электролизером (1) для получения алюминия электролизом в расплаве, включает в себя средства (12-19) обработки и устройство (29) охлаждения, расположенное выше по потоку относительно упомянутых средств обработки.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения устройство (29) охлаждения содержит по меньшей мере одно устройство (30) инжектирования, выполненное с возможностью инжектирования капелек охлаждающей жидкости в упомянутые отходы выше по потоку относительно средств (12-19) обработки.

Точнее, установка для обработки газообразных отходов, производимых по меньшей мере одним электролизером (1) для получения алюминия электролизом в расплаве, содержит:

- средства (12-19) обработки, включающие в себя по меньшей мере:

- реактор (12), выполненный с возможностью извлечения фторсодержащих продуктов, содержащихся в упомянутых отходах, за счет реакции с порошкообразным глиноземом (16);

- сепарирующее устройство (13), выполненное с возможностью разделения выходящего из реактора или реакторов (12) глинозема и остаточной газовой фракции и содержащее средства (14) фильтрации;

- по меньшей мере один канал (11) транспортировки упомянутых отходов к упомянутым средствам (12-19) обработки;

- средства (23, 24, 25) доставки всего или части глинозема, выходящего из сепарирующего устройства (13) и называемого «фторированным глиноземом», к одному или множеству электролизеров (1);

и отличается тем, что она дополнительно содержит устройство (30) инжектирования капелек охлаждающей жидкости в один или по меньшей мере один из каналов (11) транспортировки в по меньшей мере одной точке (Р), расположенной выше по потоку относительно реактора или реакторов (12).

Реактор или реакторы (12) и сепарирующее(ие) устройство или устройства (13) могут быть сгруппированы в одну систему (19) обработки.

Каждый реактор обычно включает в себя средства перевода порошкообразного глинозема в суспензию. Данный вариант дает возможность эффективно провести реакцию глинозема с газообразными отходами, подаваемыми по каналу или каналам (11).

Средства (14) фильтрации сепарирующего устройства (13) обычно интегрированы в камере (15) удерживания.

Часть «фторированного» глинозема, выходящего из сепарирующего устройства (13) по каналу или каналам (18) выпуска, может быть вновь введена в реактор или реакторы (12) с помощью канала (17) отвода.

Средства (23, 24, 25) транспортировки обычно включают в себя средства (24) хранения, а также каналы (23) транспортировки и каналы (25) распределения.

Фракцию остаточного газа (то есть газообразную часть отходов, очищенную от фторсодержащих продуктов), выходящую из сепарирующего устройства (13), удаляют обычно при помощи средств (20, 21, 22) откачки. При необходимости, она может быть обработана дополнительными средствами.

Как показано на фигуре 3, устройство (30) инжектирования охлаждающей жидкости в канал или каналы (11) транспортировки обычно включает в себя по меньшей мере одно средство (31) инжектирования и источник (39) охлаждающей жидкости. Устройство (30) инжектирования может включать в себя насос (38). В одном из вариантов осуществления изобретения средство (31) инжектирования представляет собой средство распыления, такое как сопло или множество сопел. Средства распыления позволяют сформировать по меньшей мере один конус диспергирования (или «конус орошения») (40) из капелек охлаждающей жидкости, который может быть ориентированным. Устройство (30) инжектирования может также включать в себя фильтр (36) для того, чтобы задержать частицы, которые могли бы засорить средство (31) распыления. Средство или средства (31) инжектирования изготовлены, предпочтительно, из материала, способного противостоять коррозии, или покрыты материалом, способным противостоять коррозии.

Согласно одному из вариантов изобретения, устройство (30) инжектирования включает в себя также источник (34) сжатого воздуха.

Кроме того, устройство (30) инжектирования может содержать средства (33, 37) регулирования, такие как регулятор (37) давления и/или расхода охлаждающей жидкости. В том варианте изобретения, согласно которому устройство (30) инжектирования включает в себя источник (34) сжатого воздуха, устройство (30) инжектирования предпочтительно содержит регулятор (33) давления сжатого воздуха. Устройство (30) инжектирования может также содержать средства измерения давления и/или расхода охлаждающей жидкости и/или воздуха. Эти средства позволяют контролировать устройство (30) инжектирования или управлять этим устройством. Контроль или управление могут быть осуществлены оператором, автоматом или системой регулирования.

Канал или каналы (11) транспортировки могут иметь антикоррозионное покрытие на всей или на части их внутренней стенки, в частности вблизи от точки или точек (Р) инжектирования капелек.

Согласно выгодному варианту изобретения, установка для обработки отходов содержит трубку Вентури, расположенную выше по потоку относительно реактора или реакторов (12), и при этом по меньшей мере одна точка (Р) инжектирования капелек охлаждающей жидкости расположена в трубке Вентури. При необходимости, одна или несколько точек инжектирования могут быть расположены выше и/или ниже по потоку относительно трубки Вентури.

Согласно другому выгодному варианту изобретения, установка для обработки отходов содержит систему (50) регулирования, включающую в себя по меньшей мере один датчик (51) для измерения температуры отходов выше по потоку относительно реактора или реакторов (12) (а точнее - в точке Т, расположенной на определенном расстоянии Dm от них) и центральный пост (52) управления устройством (30) инжектирования (см. фигуру 4). Центральный пост (52) управления обычно осуществляет обратную связь с регулятором (37) давления и/или расхода охлаждающей жидкости и/или с регулятором (33) давления сжатого воздуха в зависимости от измеренных значений температуры. Управление обычно осуществляется таким образом, чтобы избежать повышения температуры отходов выше определенного порогового значения Tm.

ИСПЫТАНИЯ

Испытание по охлаждению с использованием способа и устройства согласно изобретению осуществляли на электролизерах для получения алюминия электролизом.

Установка для обработки отходов была подобна установке согласно фигуре 2 и дополнительно включала в себя трубку Вентури ниже по потоку относительно точки инжектирования капелек воды. Устройство инжектирования содержало распылительное сопло, приводимое в действие сжатым воздухом.

Охлаждающей жидкостью была вода комнатной температуры. Инжектирование охлаждающей воды было непрерывным и продолжалось 3 недели.

Отходы выходили из 3-х электролизеров, работающих при 495 кА. Поток отходов составлял примерно 9 Нм³/с. Температура отходов на входе в реактор в отсутствие ввода охлаждающей жидкости составляла примерно 150°С. Инжектирование воды позволяло уменьшить температуру отходов электролизеров на по меньшей мере 8°С. Уменьшение температуры достигало даже 20°С.

Заявитель отмечал, что расход охлаждающей воды, достаточный для значительного понижения температуры отходов, очень мало увеличивает содержание воды в отходах. Точнее, расход инжектируемой воды примерно 2,1 л/мин, достаточный для понижения температуры отходов на примерно 8°С, приводит к введению примерно 0,3 мас.% воды в поток отходов, тогда как содержание воды в отходах без инжектирования воды находится в диапазоне от 0,9 до 1,1 мас.% (наблюдаемые значения находятся обычно в диапазоне от 0,1 до 2 мас.%, сообразно влажности окружающего воздуха).

Заявитель также обнаружил, что инжектированная вода лишь очень мало связывается с глиноземом во время обработки, и что выбросы фторсодержащих продуктов электролизером не увеличиваются, когда отходы охлаждают путем инжектирования воды. Инжектированная в отходы вода опять почти полностью обнаруживается в вентиляционном канале, и при этом содержание воды в глиноземе существенным образом не изменяется.

Характеристики установки для обработки отходов не ухудшаются в результате присутствия воды в отходах. В среднем, они даже улучшаются в течение времени испытания, что изобретатели приписывают понижению средней температуры отходов.

Данные испытания показывают также, что степень истирания (то есть образования мелких частиц в результате трения) является более низкой, чем в отсутствие инжектирования охлаждающей воды. Начинаясь со среднего значения в примерно 10%, степень истирания уменьшается до примерно 5% в течение периода охлаждения в 3 недели.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

1. Электролизер

2. Электролизная ванна

3. Аноды

4. Устройство подачи глинозема

5. Ванна электролита

10. Укрывающее средство

11. Канал транспортировки

12. Реактор

13. Сепарирующее устройство

14. Фильтры

15. Камера удерживания

16. Источник свежего глинозема

17. Канал отвода фторированного глинозема

18. Канал выпуска фторированного глинозема

19. Система обработки

20. Канал откачки

21. Вентилятор

22. Вентиляционный канал

23. Канал транспортировки фторированного глинозема

24. Средство хранения фторированного глинозема

25. Канал распределения фторированного глинозема

29. Устройство охлаждения

30. Устройство инжектирования

31. Средство инжектирования

32. Вход сжатого воздуха

33. Регулятор давления сжатого воздуха

34. Источник сжатого воздуха

35. Вход охлаждающей жидкости

36. Фильтр

37. Регулятор давления и/или расхода охлаждающей жидкости

38. Насос

39. Источник охлаждающей жидкости

40. Конус диспергирования капелек охлаждающей жидкости

50. Система регулирования

51. Датчик измерения температуры отходов

52. Центральный пост управления