稀土生产过程中常用的废气处理方法

稀土生产中废气的产生过程及组成

稀土生产由于原、辅材料的不同，所采用的生产工艺也不尽一致。但在生产流程的许

多工序都会产生废气，如氟碳铈矿浓硫酸焙烧法产生的含氟废气、稀土氯化物熔盐电解产

生的含氯废气、稀土硅铁合金火法冶炼废气等。这些工序的共同特点是产生的废气量大、

危害性大，对废气的处理工艺具有代表性。

①硫酸焙烧法处理氟碳铈镧矿所产生的工业废气中含有害物质较多，主要有氟化氢、

三氧化硫、二氧化硫、氟化硅和硫酸雾等。其产生过程如下：

浓硫酸分解稀土精矿的化学反应是比较复杂的，在低温段（窑尾）的反应更为剧烈，

因此，有部分挥发后的硫酸雾也随尾气排出。此外，在焙烧窑的尾气中还有二氧化碳和少

量固体颗粒（烟尘）。

②稀土氯化物熔盐电解产生的含氯废气主要是阳极产生的氯气。其反应过程为：

2C1——2e—→Cl2↑

在结晶氯化稀土电解时或氯化稀土脱水不完全电解时，还会产生氯化氢气体：

2RECl3＋3H2O→RE2O3＋6HCl↑

RECl3＋H2O→REOCl＋2HCl↑

③用电弧炉生产稀土硅铁合金过程中会产生大量烟气，烟气由二氧化碳、一氧化碳、

氟化硅、低价硅氧化物、二氧化硫等组成。这些成分主要来源于碳素炉衬和石墨电极参与

反应、氟化钙与二氧化硅作用、硫酸盐的分解等。

（MeO）＋C→[Me]＋CO↑

2(CaF2)＋2(SiO2)→(2CaO·SiO2)＋SiF4↑

(SiO2)＋[Si]→2SiO↑

MeSO4

△MeO＋SO3↑

此外，烟气中还含有大量的固体尘粒，也是硅铁合金生产废气中的重要害物。

④除上述工序产生废气外，由于在湿法冶炼中所使用的化工材料也比较多，如：盐酸、

氟氢酸、氢氧化钠、硝酸、氨等，它们与物料发生反应时，易挥发或排出氯化氢、氟化氢

气体及硝酸雾、氨气等。这些有害气体不但对生产净化设备有极强的腐蚀作用，而且对人

体和动植物等危害较大，对环境的影响也非常突出。

稀土生产中产生的主要废气组成如下表，可见，稀土生产工艺决定了它所排出的废气

中是固态、液态和气态物质混合的烟气。因此，对废气进行处理，回收有用物质，降低废

气的危害，具有一定的经济效益和环境效益。

表中稀土生产中排出主要废气

稀土生产过程中常用的废气处理方法

废气的处理方法是根据废气中所含物质的性质来确定的。对于颗粒物，可采用旋风除尘器、布收尘器和静电收尘器等分离设备，借助于不同的外力对颗粒的作用，使其到由大到小逐级分离。

废气的净化，一般有冷凝法、吸收法、吸附法、燃烧法和催化法等[7]。对于稀土生产中产生的

SO2、NO2、NH3、HF、HCl、H2SO4（雾）等有害气体，通常采用适当的液体吸收剂或固体吸收剂进行净化处理，以达

到分离有害气体的目的。吸收过程可分为物理吸收和化学吸收。常用的吸收剂有水、NaOH、Na2CO3、CaCO3和氨水等。而常用的吸收方法可分为喷淋吸收法（喷淋塔，填料塔）、泡罩吸收法（泡沫塔）、冲击吸收法（文氏塔、喷射塔）。

对废气的净化程度，以低于国家排放标准为根据。如表1是我国颁布的《大气污染物综合排放标准》GB 16297－1996（表中只列出与稀土生产有关的有害物质的排放标准）。稀土生产废气的处理规模，要根据各生产工序所排出的有害气体的浓度（或量）以及净化设备的效率来具体确定。既可以采用单级设备净化，又可以采用多级设备联合净化装置。但无论选用何种净化形式，都必须根据稀土生产废气的特点，选择净化设备，否则，达不到预期效果。下面，我们将对表2中所列稀土生产中排出废气的主要有害成分的净化方法分别叙述。

表1现有污染源大气污染物排放限值（部分）

表2稀土生产中排出主要废气

除尘方法

对废气中粉尘的处理方法主要有机械除尘、过滤除尘、洗涤除尘和静电除尘等几大类。要根据废气中粉尘含量及粉尘的密度、粒度、带电性等性质合理选择除尘方法，才能获得理想的除尘效果。

（1）机械除尘机械除尘是利用重力、惯性力和离心力等机械力将尘粒从气流中分离出来的方法，它适用含尘浓度较高、粉尘粒度较大（粒径5～10μm以上）的气体，一般用于含尘烟气的预净化。这类除尘方法所使用的设备具有结构简单，气流阻力小，基建投资、维修费用和运转费用都比较低的优点；缺点是设备较为庞大，除尘效率不高。

按照对除尘起主要作用的机械力分类，常用的机械除尘设备有以下两类。

①重力除尘器也叫粉尘沉降室。它是利用重力和惯性力的作用进行除尘的设备，适用于粉尘粒度在40μm以上或密度较大的粉尘颗粒。含尘气体通过一个体积较大带有隔板的空室，使气流速度在0.5m/s以下，粉尘在重力与隔板撞击力的共同作用下，沉降在重力除尘器的底部而从烟气中分离出来。此设备的除尘效率为40%～60%。

②旋风除尘器是利用离心力的作用进行分离净化的除尘设备，适合于粒度大于20μm的烟尘。含尘气流从除尘器圆柱体的上部侧面沿切线方向进入除尘器，在圆柱与中央排气管之间的空间作旋转运动沿螺线下降，使尘粒受离心力作用而被甩到器壁后失去速度，与烟气分离并滑入灰斗。旋风除尘器的除尘效率一般为70%～80%，特点是结构简单，体积小，效果稳定。

（2）过滤除尘过滤除尘是使含尘气体气流穿过滤料，把粉尘阻留下来而与烟气分离的方法。适用于处理含尘浓度较低，粉尘粒度0.1～0.2μm的气体除尘，除尘效率可达95%～99%。此法常用与旋风除尘器配合使用。最常用的是袋式除尘器。滤袋的材料一般采用天然纤维、合成纤维、玻璃纤维或致密的细度、绒布、羊毛毡等。由于要求过滤材料有良好的力学强度、耐热性和耐腐蚀性，使其应用的广泛性受到一定程度的制约。

（3）洗涤除尘洗涤除尘是利用水液体对气体中的尘粒进行捕集，使粉尘与气体分离的方法。适用于各种除尘废气的处理，除尘效率一般为70%～90%，高效率的洗涤除尘器收尘率可达95%～99%。洗涤除尘装置由于气流阻力大，用水量大，功率消耗大，因而运转费用较高。同时，洗涤液必须经过处理后才能排放，因此还需要附设废水处理设施。

洗涤除尘设备种类较多，应用较广的有离心式洗涤器、文丘里洗涤等。

（4）静电除尘静电除尘是利用高压电场对粉尘的作用，使气体流中的粉尘带电而被吸附在集尘极上，之后在粉尘自身重力或振动作用下从电极落下，从而达到除尘目的的方法。适用于除去粒度0.05～20μm的细小粉尘，