CN107585774A - 一种锂云母多级悬浮焙烧脱氟的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂云母多级悬浮焙烧脱氟的方法，将锂云母矿粉投入到二级悬浮焙烧炉中，利用一级旋风收尘器收尘后的尾气进行干燥预热焙烧，预热后的矿粉与尾气通过二级旋风除尘器进行分离，分离后的矿粉投入到一级悬浮焙烧炉内，与从燃烧室获得的含水蒸气燃烧气体以及补充的水蒸气进行焙烧脱氟，并随气体一起进入一级旋风收尘器中完成气固分离，分离后的气体回到二级悬浮焙烧炉中预热新投入的矿粉，一级旋风收尘器中收集的矿粉进入保温罐中进一步通入水蒸气脱氟，得到脱氟锂云母。本发明锂云母可迅速完成脱氟，相对于传统回转窑、流化床脱氟工艺，具有能耗低、设备紧凑、投资少、处理量大、脱氟时间短、温度控制精确、流程简单、脱氟彻底优点。

Description

一种锂云母多级悬浮焙烧脱氟的方法

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多级悬浮焙烧脱氟的方法。

背景技术

锂和锂盐已经由传统的应用领域如玻璃陶瓷、电解铝、润滑脂、制冷等扩展到铝锂合金、锂电池、核聚变等高新技术领域，特别是新能源对于高效蓄电池可能存在的爆发式需求增长，对锂盐工业的技术进步提出了紧迫的挑战，研究含氟矿物脱氟新方法对后续矿石提锂及世界新能源的发展具有十分重要的意义。

锂云母是一种含氟的含锂矿物，结构致密，矿物中的氟会影响后续提锂的收率，脱氟是锂云母矿物的关键处理过程。目前普遍采用回转窑或者流化床焙烧锂云母矿脱氟，回转窑脱氟工艺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、蒸气耗量大等突出问题；流化床脱氟体系存在通入水蒸气量大、含氟气体处理过程复杂、流化床高温气体热焓未能综合利用、能耗高、矿粉在流化床中脱氟过程停留时间长、流化床内床层截面积大、易出现局部高温等突出问题。

本发明提出的多级悬浮焙烧脱氟的方法，采用烷烃类及水煤气燃料，燃烧的高温气体中含有大量水蒸气，使得矿粉在悬浮床内迅速升温的过程中就开始进行脱氟反应；矿粉在悬浮床内停留时间仅数秒，脱氟时间短，悬浮床内温度控制精确（精度在10℃以内），从而避免了矿粉熔融导致结壳的问题；同时本工艺具有悬浮床层截面积小、设备紧凑、处理能力大、成本低等特点；并结合保温罐中强化脱氟，脱氟率高，可达99%以上。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂云母多级悬浮焙烧脱氟的方法，提出了将锂云母磨细后再采用多级悬浮焙烧炉焙烧脱氟的工艺。锂云母颗粒磨细后，在悬浮状态下有利于更快的传热传质以及与水蒸气接触脱氟，矿粉升温速度快，脱氟的时间可以大大缩短；采用悬浮焙烧强化传热，温度控制更精确，设备效率高、成本低、能源的利用率更高；再联合锂云母在保温罐中脱氟，确保矿粉脱氟更完全。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种锂云母多级悬浮焙烧脱氟的方法，具体包括以下步骤：

1）将锂云母矿用破碎机磨细到一定的粒径，得到锂云母矿粉；

2）将步骤1）得到的锂云母矿粉投入到二级悬浮焙烧炉中，通入经一级旋风收尘器收尘后的尾气进行悬浮焙烧干燥预热；

3）预热后的锂云母矿粉与气体通过二级旋风除尘器进行分离，分离后得到锂云母矿粉与尾气；所得尾气中还含有少量矿粉，进一步除尘获得的矿粉返回到步骤2）所述的二级悬浮焙烧炉中，除尘后的气体中含氟量小于3%，采用固体固氟剂脱氟，脱氟后的尾气再经过除尘等步骤环保达标后经风机排到大气；

4）步骤3）中经二级旋风除尘器分离得到的锂云母矿粉投入到一级悬浮焙烧炉内，与从燃烧室获得的含水蒸气的燃烧气体以及补充的水蒸气迅速混合进行悬浮焙烧快速脱氟，矿粉随气体一起进入一级旋风收尘器中完成气固分离，分离后的尾气通入到步骤2）中所述的二级悬浮焙烧炉中，预热新投入的锂云母矿粉；

5）步骤4）中一级旋风收尘器收集的锂云母矿粉进入保温罐中进一步通入水蒸气脱氟，脱氟后的锂云母矿粉转入到冷却器中冷却，脱氟尾气引入到悬浮焙烧炉内。

步骤1）至步骤5）中所述破碎机出料口与二级悬浮焙烧炉进料口相连；二级旋风除尘器进气口与二级悬浮焙烧炉出口相连；一级旋风收尘器的进气口与一级悬浮焙烧炉的出口相连。

步骤1）中所述的锂云母矿粉的直径<2mm，含水量<20wt%；锂云母矿中的氧化锂含量≥0.5wt%，含氟量>0.5wt%。

步骤2）中，锂云母矿粉与二级悬浮焙烧炉中的气体运动方向一致，矿粉被尾气预热到温度为：150℃-800℃，预热时间为：1s-8s；所述二级悬浮焙烧炉中的气体的空床气速为：1m/s-8m/s。

步骤3）中经二级旋风除尘器气固分离后的尾气温度为：150℃-800℃；含氟尾气吸收净化使用的固氟剂为碱性物质。

步骤4）中，燃烧室内的燃料为天然气、液化气等烷烃类燃料或者水煤气；所述从燃烧室获得的含水蒸气的燃烧气体温度为：850℃-1000℃，水蒸气含量>20 wt %；所述补充到一级悬浮焙烧炉内的水蒸气来自保温罐；锂云母矿粉在一级悬浮焙烧炉中的脱氟反应温度为：820℃-900℃，反应时间为：1s-8s；一级悬浮焙烧炉中气体运动方向与矿粉在炉中的流动方向一致，气体在一级悬浮焙烧炉中的空床气速为：1m/s-8m/s；经一级旋风收尘器气固分离后的尾气温度为：750℃-900℃，经一级旋风收尘器收集的矿粉温度为：820℃-900℃。

步骤5）中保温罐内脱氟的水蒸气来自保温罐底部的蒸汽锅炉，通入的水蒸气与保温罐中锂云母矿粉的重量比为1：（100-2000），锂云母矿粉在保温罐中停留脱氟时间为：10min-120min，反应温度为：600℃-900℃；脱氟反应完成后的锂云母矿粉进入冷却器中用空气冷却到温度<200℃，被加热的空气引入燃烧室助燃。

采用该方法处理，锂云母脱氟率>99%。

本发明与现有技术相比，具有下述优点：

1、本发明所述的悬浮焙烧装置，所用燃料燃烧的高温气体中含有大于20wt%的水蒸气，在迅速升温脱氟过程中保证了锂云母矿粉与水蒸气充分接触，增大了接触面积，提高了脱氟率，且快速流动的高温热气体避免了物料在炉内结圈；

2、本发明所述的工艺，一级旋风收尘器分离得到的高温气体及保温罐中脱氟后的尾气循环至预热步骤预热矿粉过程中，含氟气体有利于破坏锂云母矿粉的致密硅酸盐结构，对后续脱氟及脱氟后矿粉提锂过程的进行更有利，并能综合利用高温气体的热焓预热投入的矿粉，降低能耗；

3、将经由悬浮焙烧达到一定温度的矿粉收集在保温脱氟罐内，继续通入水蒸汽脱氟，有利于确保脱氟的效果；

4、本发明所述的工艺，脱氟时间短，脱氟率高，脱氟率>99%。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图，其中：1-破碎机；2-螺旋加料斗；3-二级悬浮焙烧炉；4-二级旋风除尘器；5-电除尘器或沉降室；6-一级悬浮焙烧炉；7-一级旋风收尘器；8-保温罐；9-冷却器；10-燃烧室；11-除氟装置；12-除尘器。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不仅仅限于这些实施例。

实施例1

如图1所示，本发明的锂云母多级悬浮焙烧脱氟的方法，具体包括以下步骤：

1）将锂云母矿用破碎机1磨细到一定的粒径，得到锂云母矿粉；

2）将步骤1）得到的锂云母矿粉通过螺旋加料斗2投入到二级悬浮焙烧炉3中，通入经一级旋风收尘器7收尘后的尾气及来自保温罐8的脱氟尾气进行悬浮焙烧干燥预热；

3）预热后的锂云母矿粉与气体通过二级旋风除尘器4进行分离，分离后得到锂云母矿粉与尾气；所得尾气中还含有少量矿粉，需进一步在除尘器5除尘，除尘获得的矿粉返回到步骤2）所述的二级悬浮焙烧炉3中，除尘后的气体采用除氟装置11（其中含固氟剂碱性物质）吸附含氟气体中的氟，除氟后的尾气再经过除尘器12进行除尘处理，环保达标后经风机排到大气；

4）步骤3）中经二级旋风除尘器4分离得到的锂云母矿粉投入到一级悬浮焙烧炉6内，与从燃烧室10获得的含水蒸气的燃烧气体及由保温罐补充的水蒸气迅速混合进行悬浮焙烧快速脱氟，矿粉随气体一起进入一级旋风收尘器7中完成气固分离，分离后的尾气通入到步骤2）中所述的二级悬浮焙烧炉3中，预热新投入的锂云母矿粉；

5）步骤4）中一级旋风收尘器7收集的锂云母矿粉进入保温罐8中进一步通入水蒸气脱氟，脱氟后的锂云母矿粉转入到冷却器9中冷却。

实施例1

将磨细至粒径为1mm，含水量为15wt%，氧化锂含量为3.43wt%，含氟量为1.8wt%的锂云母矿粉投入到二级悬浮焙烧炉中，并通入经一级悬浮焙烧炉后旋风收尘的高温尾气（800℃）进行悬浮焙烧干燥预热到温度为500℃，预热时间为4s，二级悬浮焙烧炉中气体的空床气速为5m/s；预热后的锂云母矿粉与尾气通过二级旋风除尘器进行分离，分离后得到锂云母矿粉与尾气，得到的矿粉与来自燃烧室的水蒸气含量为30wt%的高温燃烧气体（1000℃）及补充的水蒸气在一级悬浮焙烧炉中迅速混合进行悬浮焙烧快速脱氟，脱氟反应温度为900℃，反应时间为4s，气体在一级悬浮焙烧炉的空床气速为5m/s；脱氟完成后随高温气体一起进入一级旋风收尘器中完成气固分离，分离后的高温尾气（800℃）去二级悬浮焙烧炉中预热新投入的矿粉；一级旋风收尘器收集的高温矿粉（850℃）进入保温罐中与底部通入的水蒸气以1:1500的重量比进行再次脱氟，锂云母矿粉在保温罐中停留脱氟时间为60min，反应温度为800℃，脱氟率为99.5%；脱氟后的锂云母矿粉转入到冷却器中用空气冷却到温度为40℃，冷却过程被加热的空气引入到燃烧室助燃,同时保温罐内产生的含氟气体可引入到悬浮焙烧炉内循环利用。上述过程中经二级旋风除尘器进行分离得到的尾气（500℃），其中还含有少量矿粉，需进一步除尘，除尘获得的矿粉返回到二级悬浮焙烧炉中，除尘后的气体含氟量为1.5%，采用固体固氟剂脱氟，脱氟后的尾气再经过除尘等步骤处理，环保达标后经风机排到大气。

实施例2

将磨细至粒径为1mm，含水量为15wt%，氧化锂含量为3.43wt%，含氟量为1.8wt%的锂云母矿粉投入到二级悬浮焙烧炉中，并通入经一级悬浮焙烧炉后旋风收尘的高温尾气（830℃）进行悬浮焙烧干燥预热到温度为600℃，预热时间为3s，二级悬浮焙烧炉中气体的空床气速为3m/s；预热后的锂云母矿粉与尾气通过二级旋风除尘器进行分离，分离后得到锂云母矿粉与尾气，得到的矿粉与来自燃烧室的水蒸气含量为40wt%的高温燃烧气体（950℃）及补充的水蒸气在一级悬浮焙烧炉中迅速混合进行悬浮焙烧快速脱氟，脱氟反应温度为850℃，反应时间为6s，气体在一级悬浮焙烧炉的空床气速为3m/s；脱氟完成后随高温气体一起进入一级旋风收尘器中完成气固分离，分离后的高温气体（830℃）去二级悬浮焙烧炉中预热新投入的矿粉；一级旋风收尘器收集的高温矿粉（850℃）进入保温罐中与底部通入的水蒸气以1:1500的重量比进行再次脱氟，锂云母矿粉在保温罐中停留脱氟时间为70min，反应温度为800℃，脱氟率为99.6%；脱氟后的锂云母矿粉转入到冷却器中用空气冷却到温度为40℃，冷却过程被加热的空气引入到燃烧室助燃，同时保温罐内产生的含氟气体可引入到悬浮焙烧炉内循环利用。上述过程中经二级旋风除尘器进行分离得到的尾气（600℃），其中还含有少量矿粉，需进一步除尘，除尘获得的矿粉返回到二级悬浮焙烧炉中，除尘后的气体含氟量为1.4%，采用固体固氟剂脱氟，脱氟后的尾气再经过除尘等步骤处理，环保达标后经风机排到大气。

实施例3

将磨细至粒径为1mm，含水量为10wt%，氧化锂含量为3.43wt%，含氟量为1.8wt%的锂云母矿粉投入到二级悬浮焙烧炉中，并通入经一级悬浮焙烧炉后旋风收尘的高温尾气（750℃）进行悬浮焙烧干燥预热到温度为500℃，预热时间为8s，二级悬浮焙烧炉中气体的空床气速为8m/s；预热后的锂云母矿粉与尾气通过二级旋风除尘器进行分离，分离后得到锂云母矿粉与尾气，得到的矿粉与来自燃烧室的水蒸气含量为30wt%的高温燃烧气体（980℃）及补充的水蒸气在一级悬浮焙烧炉中迅速混合进行悬浮焙烧快速脱氟，脱氟反应温度为880℃，反应时间为8s，气体在一级悬浮焙烧炉的空床气速为8m/s；脱氟完成后随高温气体一起进入一级旋风收尘器中完成气固分离，分离后的高温气体（750℃）去二级悬浮焙烧炉中预热新投入的矿粉；一级旋风收尘器收集的高温矿粉（880℃）进入保温罐中与底部通入的水蒸气以1:1800的重量比进行再次脱氟，锂云母矿粉在保温罐中停留脱氟时间为50min，反应温度为800℃，脱氟率为99.9%；脱氟后的锂云母矿粉转入到冷却器中用空气冷却到温度为30℃，冷却过程被加热的空气引入到燃烧室助燃,同时保温罐内产生的含氟气体可引入到悬浮焙烧炉内循环利用。上述过程中经二级旋风除尘器进行分离得到的尾气（400℃），其中还含有少量矿粉，需进一步除尘，除尘获得的矿粉返回到二级悬浮焙烧炉中，除尘后的气体含氟量为0.8%，采用固体固氟剂脱氟，脱氟后的尾气再经过除尘等步骤处理，环保达标后经风机排到大气。

实施例4

将磨细至粒径为0.5mm，含水量为10wt%，氧化锂含量为3.43wt%，含氟量为1.8wt%的锂云母矿粉投入到二级悬浮焙烧炉中，并通入经一级悬浮焙烧炉后旋风收尘的高温尾气（880℃）进行悬浮焙烧干燥预热到温度为700℃，预热时间为4s，二级悬浮焙烧炉中的气体的空床气速为6m/s；预热后的锂云母矿粉与尾气通过二级旋风除尘器进行分离，分离后得到锂云母矿粉与尾气，得到的矿粉与来自燃烧室的水蒸气含量为40wt%的高温燃烧气体（950℃）及补充的水蒸气在一级悬浮焙烧炉中迅速混合进行悬浮焙烧快速脱氟，脱氟反应温度为900℃，反应时间为6s，气体在一级悬浮焙烧炉的空床气速为6m/s；脱氟完成后随高温气体一起进入一级旋风收尘器中完成气固分离，分离后的高温气体（880℃）去二级悬浮焙烧炉中预热新投入的矿粉；一级旋风收尘器收集的高温矿粉（850℃）进入保温罐中与底部通入的水蒸气以1:1800的重量比进行再次脱氟，锂云母矿粉在保温罐中停留脱氟时间为60min，反应温度为800℃，脱氟率为99.9%；脱氟后的锂云母矿粉转入到冷却器中用空气冷却到温度为20℃，冷却过程被加热的空气引入到燃烧室助燃,同时保温罐内产生的含氟气体可引入到预热步骤进行循环利用。上述过程中经二级旋风除尘器进行分离得到的尾气（500℃），其中还含有少量矿粉，需进一步除尘，除尘获得的矿粉返回到二级悬浮焙烧炉中，除尘后的气体含氟量为1.0%，采用固体固氟剂脱氟，脱氟后的尾气再经过除尘等步骤处理，环保达标后经风机排到大气。

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 (8)

1.一种锂云母多级悬浮焙烧脱氟的方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）将锂云母矿用破碎机磨细，得到锂云母矿粉；

2）将步骤1）得到的锂云母矿粉投入到二级悬浮焙烧炉中，通入经一级旋风收尘器收尘后的尾气进行悬浮焙烧干燥预热；

3）预热后的锂云母矿粉与气体通过二级旋风除尘器进行分离，分离后得到锂云母矿粉与尾气；所得尾气中还含有少量矿粉，进一步除尘获得的矿粉返回到步骤2）所述的二级悬浮焙烧炉中，除尘后的气体中含氟量小于3%，采用固体固氟剂脱氟，脱氟后的尾气再经过除尘步骤环保达标后经风机排到大气；

4）步骤3）中经二级旋风除尘器分离得到的锂云母矿粉投入到一级悬浮焙烧炉内，与从燃烧室获得的含水蒸气的燃烧气体以及补充的水蒸气迅速混合进行悬浮焙烧快速脱氟，矿粉随气体一起进入一级旋风收尘器中完成气固分离，分离后的尾气通入到步骤2）中所述的二级悬浮焙烧炉中，预热新投入的锂云母矿粉；

5）步骤4）中一级旋风收尘器收集的锂云母矿粉进入保温罐中进一步通入水蒸气脱氟，脱氟后的锂云母矿粉转入到冷却器中冷却，脱氟尾气引入到悬浮焙烧炉内。

2.根据权利要求1所述的一种锂云母多级悬浮焙烧脱氟的方法，其特征在于：破碎机出料口与二级悬浮焙烧炉进料口相连；二级旋风除尘器进气口与二级悬浮焙烧炉出口相连；一级旋风收尘器的进气口与一级悬浮焙烧炉的出口相连。

3.根据权利要求1所述的一种锂云母多级悬浮焙烧脱氟的方法，其特征在于：步骤1）中所述的锂云母矿粉的直径<2mm，含水量<20wt%；锂云母矿中的氧化锂含量≥0.5wt%，含氟量>0.5wt%。

4.根据权利要求1所述的一种锂云母多级悬浮焙烧脱氟的方法，其特征在于：步骤2）中，锂云母矿粉与二级悬浮焙烧炉中的气体运动方向一致，矿粉被尾气预热到温度为：150℃-800℃，预热时间为：1s-8s；所述二级悬浮焙烧炉中气体的空床气速为：1m/s-8m/s。

5.根据权利要求1所述的一种锂云母多级悬浮焙烧脱氟的方法，其特征在于：步骤3）中经二级旋风除尘器气固分离后的尾气温度为：150℃-800℃；含氟尾气吸收净化使用的固氟剂为碱性物质。

6.根据权利要求1所述的一种锂云母多级悬浮焙烧脱氟的方法，其特征在于：步骤4）中，燃烧室内的燃料为天然气、烷烃类燃料或者水煤气；所述从燃烧室获得的含水蒸气的燃烧气体温度为：850℃-1000℃，水蒸气含量>20 wt %；所述补充到一级悬浮焙烧炉内的水蒸气部分来自保温罐所通入；锂云母矿粉在一级悬浮焙烧炉中的脱氟反应温度为：820℃-900℃，反应时间为：1s-8s；一级悬浮焙烧炉中气体运动方向与矿粉在炉中的流动方向一致，气体在一级悬浮焙烧炉中的空床气速为：1m/s-8m/s；经一级旋风收尘器气固分离后的尾气温度为：750℃-900℃，经一级旋风收尘器收集的矿粉温度为：820℃-900℃。

7.根据权利要求1所述的一种锂云母多级悬浮焙烧脱氟的方法，其特征在于：步骤5）中保温罐内脱氟的水蒸气来自保温罐底部的蒸汽锅炉，通入的水蒸气与保温罐中锂云母矿粉的重量比为1：（100-2000），锂云母矿粉在保温罐中停留脱氟时间为：10min-120min，反应温度为：600℃-900℃；脱氟反应完成后的锂云母矿粉进入冷却器中用空气冷却到温度<200℃，被加热的空气引入燃烧室助燃。

8.根据权利要求1所述的一种锂云母多级悬浮焙烧脱氟的方法，其特征在于：锂云母脱氟率>99%。