CN107539995A

CN107539995A - 一种锂云母循环焙烧脱氟的方法

Info

Publication number: CN107539995A
Application number: CN201710960057.XA
Authority: CN
Inventors: 旷戈; 陈玉红; 何杰; 李付杰; 邢盛洲; 刘瑜; 汤军军
Original assignee: Fuzhou University
Current assignee: Fuzhou University
Priority date: 2017-10-16
Filing date: 2017-10-16
Publication date: 2018-01-05
Anticipated expiration: 2037-10-16
Also published as: CN107539995B

Abstract

本发明提供了一种锂云母循环焙烧脱氟的方法，通过锂云母在富含水蒸气的循环焙烧炉内多次循环焙烧反应的过程，达到脱氟彻底的特点。具体步骤为：将通过粉碎处理的锂云母矿粉依次投入到一级气流预热器和二级气流预热器进行干燥预热和气固分离，再传输到循环焙烧炉内与高温含水蒸气燃烧气体进行多次循环焙烧脱氟过程，脱氟后的矿粉再经旋风收尘器收集后转入冷却器中冷却得到成品。本发明所述的方法，物料在炉内循环多次，与高温水蒸汽接触反应，系统的热稳定性强，设备使用寿命长，且炉内矿粉在高温燃烧气体搅动下焙烧脱氟均匀，脱氟彻底；整套设备热量利用率高，处理量大，温度控制精确。

Description

一种锂云母循环焙烧脱氟的方法

技术领域

本发明属于矿物质原料处理技术领域，具体涉及一种锂云母循环焙烧脱氟的方法。

背景技术

锂具有“21世纪能源金属”及“明天的宇航合金”等美称。随着高新技术的发展，锂作为一种绿色新能源材料在电动汽车、锂离子电池等领域的广泛应用，使得世界对锂及其化合物的需求呈爆发式增长。我国锂云母矿物丰富，研究脱氟新方法对后续矿石提锂工业具有重要的意义。

目前存在的矿石提锂工艺主要有石灰石烧结法、纯碱压煮法、硫酸法、氯化焙烧法和硫酸盐法，这些方法都存在能耗高、收率低、渣量大等缺点。锂云母是典型的层状硅酸盐结构矿物，矿石中的锂被嵌入在[Si-O]晶格中，且矿物中含有氟；锂云母在高温下会与水蒸气反应使得致密结构被破坏并脱除氟，对后续锂的提取具有重大意义，所以脱氟是锂云母矿物的关键处理过程。相对于其他脱氟方式：如：回转窑锂云母矿脱氟，存在锂云母物料与水蒸气接触不充分，炉温不易控制，炉中物料易熔融结圈，能耗高，生产率低，设备占地面积大及维修费用大等突出问题；另外流化床焙烧脱氟方式，具有流化床中由于床层面积大导致脱氟过程反应温度不均匀以及物料停留时间长等问题。

本发明提出的循环焙烧脱氟的方法，采用重油、天然气、液化气等烷烃类及水煤气为燃料，燃烧的高温气体中含有大量水蒸气，使得矿粉在循环流化床内迅速升温的过程中就开始进行脱氟反应；矿粉在循环流化床焙烧炉内循环多次，与水蒸气充分接触，脱氟效果好；本工艺具有温度均匀且控制精确，设备简单紧凑，处理量大，成本低等特点。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种锂云母循环焙烧脱氟的方法。通过将破碎后的锂云母投入循环焙烧炉内，锂云母颗粒在循环焙烧炉内循环多次，水蒸气与矿粉充分接触且反应时间足够，矿粉脱氟率高；整个工艺中设备紧凑简单；热量充分利用，热损失少，能源的利用率高。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种锂云母循环焙烧脱氟的方法，包括以下步骤：

1）将锂云母矿用粉碎机磨细到一定的粒径；

2）将磨细后的锂云母矿粉传输到一级气流预热器进行干燥预热，一级气流预热器的预热气体来自二级气流预热器，一级气流预热器分离后的尾气再经过电除尘或布袋除尘后得到含氟尾气，采用固氟剂吸收除去含氟尾气中的氟，环保达标后经风机排到大气中；

3）将步骤2）中经一级气流预热器分离和除尘得到的矿粉投入到二级气流预热器中二次干燥预热，二级气流预热器中的高温预热气体来自经循环焙烧炉后旋风收尘的尾气；

4）步骤3）中从二级气流预热器得到的锂云母被传输到循环焙烧炉，与来自循环焙烧炉底部燃烧器的高温气体以及引入的水蒸气进行焙烧脱氟反应，并通过后续连接的旋风收尘器收集，再经过排料密封槽返回焙烧炉中进行多次循环焙烧脱氟；

5）步骤4）中脱氟完成后的锂云母通过排料密封槽部分转入到空气流态化冷却器中用空气冷却，被加热的空气用鼓风机吹入循环焙烧炉底部燃烧器中与燃料燃烧或者去二级气流预热器预热新投入的矿粉。

步骤1）至步骤5）中所述粉碎机出料口与一级气流预热器进料口相连；一级气流预热器出料口与二级气流预热器进料口相连；二级气流预热器出料口与循环焙烧炉进料口相连；循环焙烧炉出料口与旋风收尘器进料口相连。

步骤1）中锂云母矿被磨细到粒径＜1000μm，含水量＜15wt%，锂云母矿中氧化锂含量≥0.8wt%，含氟量＞0.5wt%。

步骤2）中矿粉运动方向与热气流动方向一致；矿粉被预热到温度为200-400℃；热气流速为1-5m/s；经过电除尘后的含氟尾气温度为150-400℃，除尘后的含氟尾气采用干法脱氟后达到国家标准排空；所述的固氟剂为CaO、Na₂O或MgO中的一种或几种。

步骤3）中二级预热分离器内矿粉运动方向与高温热气流动方向一致；矿粉被高温预热气体预热到温度为600-800℃；热气流速为1-5m/s。

步骤4）中燃烧器内的燃料是烷烃类燃料，包括但不限于重油、天然气、液化气或者水煤气中的一种或几种；从燃烧器引入的高温气体温度为：850-1000℃，燃烧气体中水蒸气含量＞15 wt %；所述引入的水蒸气的量为投入锂云母重量的0.5-5%；锂云母矿粉在循环焙烧炉中被高温气体迅速加热到温度为：820-950℃；热气流动方向与矿粉在炉中的流动方向一致；高温气体空床流速为：2-10m/s；矿粉在循环焙烧炉内循环一次停留脱氟时间为：5-50s；循环焙烧炉中循环的锂云母量是投入的锂云母量的1.5-5.0倍，物料在循环焙烧炉内的循环次数为1.5-5.0次；循环焙烧炉后的旋风收尘器收尘后的尾气温度为：750-900℃。

步骤5）中冷却过后的脱氟锂云母温度＜80℃。

采用该方法处理，锂云母脱氟率＞98%。

本发明与现有技术相比，具有下述优点：

本发明所述的工艺，所使用的烷烃类燃料在燃烧过程中会产生大量高温水蒸气，以及引入的水蒸气使得炉内富含大量水蒸气与锂云母矿粉充分接触，由于物料在炉内多次循环及气流的搅动，矿粉温度均匀，炉内热稳定性高；整个过程热气处于重复利用中，提高了能量利用率，减少了热损失；整套装置占地面积少，设备紧凑简单，投资少，设备维修费用远低于传统回转窑工艺；本发明的循环焙烧装置处理量大，脱氟完全，脱氟率>98%。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

其中：1，粉碎机；2，一级气流预热器；3，二级气流预热器；4、5、6，循环流化床焙烧主反应炉；7、8，流态化冷却器；9，除氟装置；10，电除尘或布袋除尘器。

具体实施方式

本发明用下列实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于下列实例。

实施例1

一种锂云母循环焙烧脱氟的方法，具体步骤为：

将锂云母矿磨细至粒径为800μm；然后将含水量为10wt%，氧化锂含量为1.4wt%，含氟量为2.36wt%的锂云母矿粉依次投入到一级气流预热器和二级气流预热器中进行干燥预热，一级气流预热器中的矿粉被来自二级气流预热器出口的热气预热到400℃，经一级气流预热器分离后的尾气经过除尘后得含氟尾气，采用固氟剂CaO吸收除去含氟尾气中的氟，环保达标后经风机排到大气中；二级气流预热器中的矿粉被来自循环焙烧炉后连接的旋风收尘器气固分离的高温尾气预热到700℃；干燥预热后的矿粉传输到循环焙烧炉，与焙烧炉底部燃烧器产生的含水量为20wt%的高温热气及引入的水蒸气在炉内循环焙烧4次，引入的水蒸气量为投入的锂云母矿粉重量的2.5.0%焙烧脱氟温度为：850℃，热气流速为10m/s，循环一次时间为：30s，脱氟率为98.4%；循环焙烧炉后连接的旋风分离器分离的锂云母进入排料密封槽部分转入到空气流态化冷却器中冷却，被冷却器中加热的空气引入循环焙烧炉的燃烧器中与燃料燃烧；矿粉冷却得到脱氟锂云母成品。

实施例2

一种锂云母循环焙烧脱氟的方法，具体步骤为：

将锂云母矿磨细至粒径为700μm；然后将含水量为8wt%，氧化锂含量为3.6wt%，含氟量为1.16wt%的锂云母矿粉依次投入到一级气流预热器和二级气流预热器中进行干燥预热，一级气流预热器中的矿粉被来自二级气流预热器出口的热气预热到400℃，经一级气流预热器分离后的尾气经过除尘后得含氟尾气；采用固氟剂K₂O吸收除去含氟尾气中的氟，环保达标后经风机排到大气中；二级气流预热器中的矿粉被来自循环焙烧炉气固分离的高温尾气预热到650℃；干燥预热后的矿粉传输到循环焙烧炉，与焙烧炉底部燃烧器产生的含水量为20wt%的高温热气及从冷却器引入的水蒸气在炉内循环焙烧5次，引入的水蒸气量为投入的锂云母矿粉重量的3.0%，焙烧脱氟温度为：850℃，热气流速为10m/s，循环一次时间为：30s，脱氟率为98.8%；矿粉脱氟完成后经过旋风分离器气固分离，分离的尾气引入二级预热分离器干燥预热新的矿粉；循环焙烧炉后连接的旋风分离器分离的锂云母进入排料密封槽部分转入到空气流态化冷却器中冷却，被冷却器中加热的空气引入循环焙烧炉的燃烧器中与燃料燃烧或者去二级气流预热器预热新投入的矿粉，矿粉冷却后获得脱氟锂云母。

实施例3

一种锂云母循环焙烧脱氟的方法，具体步骤为：

将锂云母矿磨细至粒径为800μm；然后将含水量为8wt%，氧化锂含量为3.6wt%，含氟量为1.16wt%的锂云母矿粉依次投入到一级预热分离器和二级预热分离器中进行干燥预热，一级预热分离器中的矿粉被来自二级预热分离器出口的热气预热到400℃，经一级预热分离器分离后的尾气经过除尘后得含氟尾气；采用固氟剂CaO吸收除去含氟尾气中的氟，环保达标后经风机排到大气中；二级预热分离器中的矿粉被来自循环焙烧炉气固分离的高温尾气预热到700℃；干燥预热后的矿粉通过螺旋加料斗进入循环焙烧炉中，与焙烧炉底部燃烧器产生的含水量为20wt%的高温热气及从冷却器引入的水蒸气在炉内循环焙烧3次，引入的水蒸气的量为投入的锂云母重量的3.0%，焙烧脱氟温度为：850℃，热气流速为8m/s，循环一次时间为：40s，脱氟率为98.8%；矿粉脱氟完成后经过旋风分离器气固分离，分离的尾气引入二级预热分离器干燥预热新的矿粉；循环焙烧炉后连接的旋风分离器分离的锂云母进入排料密封槽部分转入到空气流态化冷却器中冷却，被冷却器中加热的空气引入去二级气流预热器预热新投入的矿粉，矿粉冷却后获得脱氟锂云母。

实施例4

一种锂云母循环焙烧脱氟的方法，具体步骤为：

将锂云母矿磨细至粒径为600μm；然后将含水量为8wt%，氧化锂含量为2.57wt%，含氟量为1.24wt%的锂云母矿粉依次投入到一级预热分离器和二级预热分离器中进行干燥预热，一级预热分离器中的矿粉被来自二级预热分离器出口的热气预热到300℃，经一级预热分离器分离后的尾气经过除尘后得含氟尾气；采用固氟剂MgO吸收除去含氟尾气中的氟，环保达标后经风机排到大气中；二级预热分离器中的矿粉被来自循环焙烧炉气固分离的高温尾气预热到700℃；干燥预热后的矿粉传输到循环焙烧炉中，与焙烧炉底部燃烧器产生的含水量为25wt%的高温热气及从冷却器引入的水蒸气在炉内循环焙烧5次，引入的水蒸气的量为投入的锂云母重量的4.0%，焙烧脱氟温度为：830℃，热气流速为8m/s,循环一次时间为：40s，脱氟率为99%；矿粉脱氟完成后经过旋风分离器气固分离，分离的尾气引入二级预热分离器干燥预热新的矿粉；循环焙烧炉后连接的旋风分离器分离的锂云母进入排料密封槽部分转入到空气流态化冷却器中冷却，被冷却器中加热的空气引入循环焙烧炉的燃烧器中与燃料燃烧，矿粉冷却后获得脱氟锂云母。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种锂云母循环焙烧脱氟的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将锂云母矿用粉碎机磨细到一定的粒径；

2）将磨细后的锂云母矿粉引入到一级气流预热器进行干燥预热，一级气流预热器的预热气体来自二级气流预热器后连接的旋风分离器气固分离的热气体，一级气流预热器的矿粉和气体的运动方向一致，在其后连接的沉降室以及电除尘或布袋除尘后完成气固分离，分离的含氟尾气；采用固氟剂吸收除去含氟尾气中的氟，环保达标后经风机排到大气中；分离获得的矿粉引入到二级气流预热器中；

3）将步骤2）中经过一级气流预热器及后续除尘得到的干燥矿粉投入到二级气流预热器中，二级气流预热器中的高温预热气体来自经循环焙烧炉后旋风收尘的尾气，矿粉与热气流运动方向一致进入二级气流预热器后的旋风分离器进行气固分离，分离获得的热矿粉引入到循环焙烧炉内，分离获得的热气体引入到一级气流预热器中；

4）步骤3）中从二级预热分离器后旋风除尘器得到的锂云母被引入到循环焙烧炉，与来自循环焙烧炉底部燃烧器的高温气体以及引入的水蒸气进行焙烧脱氟反应，并通过循环焙烧炉顶部后续连接的旋风收尘器收集到排料密封槽返回焙烧炉中进行多次循环焙烧脱氟；循环焙烧炉顶部连接的旋风收尘器分离的热气体去二级气流预热器；

5）步骤4）中循环焙烧炉后连接的旋风分离器分离的锂云母进入排料密封槽部分转入到空气流态化冷却器中冷却，被冷却器中加热的空气引入循环焙烧炉的燃烧器中与燃料燃烧或者去二级气流预热器预热新投入的矿粉。

2.根据权利要求1所述的一种锂云母循环焙烧脱氟的方法，其特征在于：步骤1）中锂云母矿被磨细到粒径＜1000μm；锂云母矿含水量＜15wt%，锂云母矿中氧化锂含量≥0.5wt%，含氟量＞0.5wt%。

3.根据权利要求1所述的一种锂云母循环焙烧脱氟的方法，其特征在于：步骤2）中一级气流预热器内矿粉运动方向与热气流动方向一致；矿粉被预热到温度为200-400℃；热气流速为1-5m/s；经过除尘后的含氟尾气的温度为150-400℃，除尘后的含氟尾气采用干法脱氟后达到国家标准排空；所述的固氟剂为CaO、Na₂O或MgO中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种锂云母循环焙烧脱氟的方法，其特征在于：步骤3）中二级气流预热器内矿粉运动方向与高温热气流动方向一致；矿粉被高温预热气体预热到温度为600-800℃；热气流速为1-5m/s。

5.根据权利要求1所述的一种锂云母循环焙烧脱氟的方法，其特征在于：步骤4）中燃烧器内的燃料是烷烃类燃料，包括但不限于重油、天然气、液化气或者水煤气中的一种或几种；从燃烧器引入的高温气体温度为：850-1000℃，燃烧气体中水蒸气含量＞15 wt %；所述引入的水蒸气的量为投入锂云母重量的0.5-5%；锂云母矿粉在循环焙烧炉中被高温气体迅速加热到温度为：820-950℃；热气流动方向与矿粉在炉中的流动方向一致；高温气体空床流速为：2-10m/s；矿粉在循环焙烧炉内循环一次停留脱氟时间为：5-50s；循环焙烧炉中循环的锂云母量是投入的锂云母量的1.5-5.0倍，物料在循环焙烧炉内的循环次数为1.5-5.0次；循环焙烧炉后的旋风收尘器收尘后的尾气温度为：750-900℃。

6.根据权利要求1所述的一种锂云母循环焙烧脱氟的方法，其特征在于：步骤5）中冷却过后的脱氟锂云母温度<80℃。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的方法得到的脱氟锂云母，其特征在于：所得到的锂云母脱氟率＞98%。