CN108034839B

CN108034839B - 锂云母悬浮焙烧脱氟的方法

Info

Publication number: CN108034839B
Application number: CN201711319933.7A
Authority: CN
Inventors: 旷戈; 候彭; 汤军军; 陈玉红; 何杰; 邢盛洲; 刘瑜; 李付杰
Original assignee: Fuzhou University
Current assignee: Fuzhou University
Priority date: 2017-12-12
Filing date: 2017-12-12
Publication date: 2019-11-12
Anticipated expiration: 2037-12-12
Also published as: CN108034839A

Abstract

本发明公开了一种锂云母悬浮焙烧脱氟的方法，具体步骤为：将破碎后的锂云母传输到悬浮焙烧炉内，与炉底燃烧产生的热气体及余热蒸汽回收系统引入的水蒸气快速焙烧脱氟，焙烧后热气携带矿粉进入旋风分离器气固分离，矿粉转入保温罐内进一步进行停留脱氟，脱氟完成后的矿粉进入冷却器中冷却得到脱氟锂云母成品；旋风分离的热气体引入余热蒸汽回收系统回收热量，再经过除尘后进入尾气脱氟系统净化达标后排入大气。本发明所述的方法，锂云母矿粉在悬浮炉内停留时间短，并与高温水蒸汽接触反应，脱氟稳定彻底、温度控制均匀，流程简单；整个过程热量以蒸汽形式回收，能耗低，热量利用率高。

Description

锂云母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悬浮焙烧脱氟的方法。

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。

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，其结构常温下除氢氟酸外几乎不能被任何其他酸碱破坏，使得锂云母矿中锂的提取困难；高温下水蒸气与红热的锂云母反应使得其致密结构被破坏并脱除氟，有助于后续锂的提取，所以脱氟是锂云母矿物的关键处理过程。

本发明提出的悬浮焙烧脱氟的方法，采用重油、天然气、液化气等烷烃类燃料及水煤气为燃料，燃烧的高温气体中含有大量水蒸气，使得矿粉与水蒸气充分接触；物料在悬浮炉内停留时间短，处理量大，设备简单，焙烧后的热气的余热直接回收为蒸汽，热量利用率高，能耗低；且流程简单，过程阻力小等特点。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种锂云母悬浮焙烧脱氟的方法。通过将破碎后的锂云母投入悬浮焙烧炉内，与含水蒸气热气体及余热回收副产的蒸汽在炉内快速升温焙烧脱氟，并结合保温罐继续脱氟，矿粉脱氟率高；整个过程热量以蒸汽形式回收，热量充分利用，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：

一种锂云母悬浮焙烧脱氟的方法，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）将磨细后的锂云母矿粉传输到悬浮焙烧炉中，与悬浮焙烧炉底部燃烧器生成的燃烧气体以及引入的水蒸汽一起进行脱氟焙烧，矿粉与热气流运动方向一致，一起进入悬浮焙烧炉后连接的旋风分离器进行气固分离；

3）步骤2）分离的锂云母矿粉从保温罐顶部进入保温罐中，从保温罐底部通入少量水蒸汽继续脱氟过程，脱氟尾气从保温罐顶部进入余热蒸汽回收系统，脱氟后的锂云母矿粉从保温罐底部进入冷却器中空气冷却后获得脱氟锂云母，冷却器中被预热的空气引入到悬浮焙烧炉底部燃烧器作为助燃空气；

4）步骤2）中旋风分离器分离的尾气进入余热蒸汽回收系统降温，并回收部分水蒸汽引入到步骤2）所述的悬浮焙烧炉内及步骤3）所述的保温罐中；降温后的尾气经过布袋或者电除尘后，进入尾气脱氟系统达标后排空；在余热蒸汽回收系统以及布袋或者电除尘沉降收集的矿粉返回到悬浮焙烧炉中继续脱氟焙烧。

步骤1）中所述锂云母矿被磨细到粒径＜500μm；锂云母矿含水量≤10wt%，锂云母矿中氧化锂含量≥0.5wt%，含氟量＞0.5wt%。

步骤2）中，燃烧器内的燃料为烷烃类燃料，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；燃烧气体中水蒸气含量＞2 wt %；所述引入水蒸气的量为投入锂云母矿粉重量的0.5-5%；

步骤2）中，锂云母矿粉在悬浮焙烧炉中被加热到温度为700-900℃，在悬浮焙烧炉内的停留时间为1-30s；热气流速为0.5-8m/s；旋风分离后的尾气温度为700-900℃。

步骤3）中，锂云母矿粉在保温罐内的停留时间30-60min，从保温罐底部通入的水蒸汽的量与进入保温罐中的高温锂云母矿粉重量比为（0.01-0.1）:1，脱氟后的锂云母矿粉从保温罐引出进入空气冷却器的温度为400-600℃；脱氟尾气引出到余热蒸汽回收系统的温度为400-600℃；冷却器中被预热的空气温度为200-400℃。

步骤4）中，旋风分离器分离的尾气进入余热蒸汽回收系统的温度为700-900℃，经过回收热量的尾气降温到温度为150-300℃。

采用该方法处理，所得到的锂云母脱氟率＞93%；焙烧过程燃料燃烧产生的热量以蒸汽的形式回收，全过程热量利用率达70%以上。

本发明与现有技术相比，具有下述优点：

本发明所述的工艺，采用悬浮焙烧炉结合尾气余热回收蒸汽，锂云母在悬浮焙烧炉内迅速升温焙烧，并结合保温罐通水蒸汽停留脱氟确保脱氟完全，尾气余热以蒸汽形式回收，热量利用率高，相对多级悬浮焙烧系统流程短，更容易控制，过程阻力小；相对于循环流化床系统更简单；相对于传统回转窑工艺，占地小、能耗低，设备投资少、脱氟更彻底。

附图说明

图1为本发明锂云母悬浮焙烧脱氟的方法的流程图；其中，1-破碎机；2-加料斗；3-悬浮焙烧炉；4-旋风分离器；5-保温罐；6-余热蒸汽回收系统；7-冷却器；8-燃烧器；9-除尘器；10-尾气脱氟系统。

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

一种锂云母悬浮焙烧脱氟的方法，具体步骤为：

将锂云母矿磨细至粒径为300μm；然后将含水量为10wt%、氧化锂含量为1.4wt%、含氟量为2.36wt%的锂云母矿粉传输到悬浮焙烧炉内，与引入的水蒸气、焙烧炉底部燃烧器中天然气燃烧的热气在悬浮焙烧炉中迅速加热到850℃焙烧脱氟，燃烧气体中水蒸气含量为16wt%，热气流速为5m/s；引入的水蒸气的量为投入的锂云母量的4%；矿粉在悬浮焙烧炉内停留时间为5s，然后热气携带矿粉进入与悬浮焙烧炉顶部连接的旋风分离器中进行气固分离；分离的矿粉进入保温罐内，在保温罐的底部通入水蒸气进行保温脱氟，停留脱氟时间为30min，水蒸气与进入的矿粉的重量比为0.1:1，脱氟后高温含氟尾气（500℃）从保温罐顶部引出到余热蒸汽回收系统降温；矿粉从保温罐底部排出到冷却器时温度为450℃，采用空气冷却后获得脱氟的锂云母，被加热到250℃的空气去悬浮焙烧炉燃烧器助燃天然气燃烧；旋风分离器分离后的热气温度为850℃，进入余热回收蒸汽系统，降温到200℃后，进入布袋除尘系统，布袋除尘系统与余热回收蒸汽系统收集的矿粉返回到悬浮焙烧炉内进行焙烧反应；布袋除尘系统气固分离后的气体进入干法脱氟系统净化，达标后排空；余热蒸汽回收系统产生的蒸汽引入到悬浮焙烧炉和保温罐进行脱氟反应。锂云母经过此过程后的脱氟率为98.4%。

实施例2

一种锂云母悬浮焙烧脱氟的方法，具体步骤为：

将锂云母矿磨细至粒径为100μm；然后将含水量为5wt%、氧化锂含量为1.0wt%、含氟量为1.16wt%的锂云母矿粉传输到悬浮焙烧炉内，与引入的水蒸气、焙烧炉底部燃烧器中天然气燃烧的热气在悬浮焙烧炉中迅速加热到880℃焙烧脱氟，燃烧气体中水蒸气含量为10wt%，热气流速为1m/s；引入的水蒸气的量为投入的锂云母量的3%；矿粉在悬浮焙烧炉内停留时间为7s，然后热气携带矿粉进入与悬浮焙烧炉顶部连接的旋风分离器中进行气固分离；分离的矿粉进入保温罐内，在保温罐的底部通入水蒸气进行保温脱氟，停留脱氟时间为50min，水蒸气与进入的矿粉的重量比为0.05:1，脱氟后高温含氟尾气（400℃）从保温罐顶部引出到余热蒸汽回收系统降温；矿粉从保温罐底部排出到冷却器时温度为550℃，采用空气冷却后获得脱氟的锂云母，被加热到300℃的空气去悬浮焙烧炉燃烧器助燃天然气燃烧；旋风分离器分离后的热气温度为880℃，进入余热回收蒸汽系统，降温到250℃后，进入布袋除尘系统，布袋除尘系统与余热回收蒸汽系统收集的矿粉返回到悬浮焙烧炉内进行焙烧反应；布袋除尘系统气固分离后的气体进入干法脱氟系统净化，达标后排空；余热蒸汽回收系统产生的蒸汽引入到悬浮焙烧炉和保温罐进行脱氟反应。锂云母经过此过程后的脱氟率为95.6%。

实施例3

一种锂云母悬浮焙烧脱氟的方法，具体步骤为：

将锂云母矿磨细至粒径为50μm；然后将含水量为6wt%、氧化锂含量为3.4wt%、含氟量为2.6wt%的锂云母矿粉传输到悬浮焙烧炉内，与引入的水蒸气、焙烧炉底部燃烧器中天然气燃烧的热气在悬浮焙烧炉中迅速加热到830℃焙烧脱氟，燃烧气体中水蒸气含量为8wt%，热气流速为3m/s；引入的水蒸气的量为投入的锂云母量的3%；矿粉在悬浮焙烧炉内停留时间为3s，然后热气携带矿粉进入与悬浮焙烧炉顶部连接的旋风分离器中进行气固分离；分离的矿粉进入保温罐内，在保温罐的底部通入水蒸气进行保温脱氟，停留脱氟时间为60min，水蒸气与进入的矿粉的重量比为0.02:1，脱氟后高温含氟尾气（600℃）从保温罐顶部引出到余热蒸汽回收系统降温；矿粉从保温罐底部排出到冷却器时温度为350℃，采用空气冷却后获得脱氟的锂云母，被加热到400℃的空气去悬浮焙烧炉燃烧器助燃天然气燃烧；旋风分离器分离后的热气温度为830℃，进入余热回收蒸汽系统，降温到220℃后，进入布袋除尘系统，布袋除尘系统与余热回收蒸汽系统收集的矿粉返回到悬浮焙烧炉内进行焙烧反应；布袋除尘系统气固分离后的气体进入干法脱氟系统净化，达标后排空；余热蒸汽回收系统产生的蒸汽引入到悬浮焙烧炉和保温罐进行脱氟反应。锂云母经过此过程后的脱氟率为93.3%。

实施例4

一种锂云母悬浮焙烧脱氟的方法，具体步骤为：

将锂云母矿磨细至粒径为80μm；然后将含水量为5wt%、氧化锂含量为0.64wt%、含氟量为0.66wt%的锂云母矿粉传输到悬浮焙烧炉内，与引入的水蒸气、焙烧炉底部燃烧器中天然气燃烧的热气在悬浮焙烧炉中迅速加热到860℃焙烧脱氟，燃烧气体中水蒸气含量为8wt%，热气流速为1m/s；引入的水蒸气的量为投入的锂云母量的4%；矿粉在悬浮焙烧炉内停留时间为3s，然后热气携带矿粉进入与悬浮焙烧炉顶部连接的旋风分离器中进行气固分离；分离的矿粉进入保温罐内，在保温罐的底部通入水蒸气进行保温脱氟，停留脱氟时间为60min，水蒸气与进入的矿粉的重量比为0.03:1，脱氟后高温含氟尾气（450℃）从保温罐顶部引出到余热蒸汽回收系统降温；矿粉从保温罐底部排出到冷却器时温度为430℃，采用空气冷却后获得脱氟的锂云母，被加热到350℃的空气去悬浮焙烧炉燃烧器助燃天然气燃烧；旋风分离器分离后的热气温度为860℃，进入余热回收蒸汽系统，降温到210℃后，进入布袋除尘系统，布袋除尘系统与余热回收蒸汽系统收集的矿粉返回到悬浮焙烧炉内进行焙烧反应；布袋除尘系统气固分离后的气体进入干法脱氟系统净化，达标后排空；余热蒸汽回收系统产生的蒸汽引入到悬浮焙烧炉和保温罐进行脱氟反应。锂云母经过此过程后的脱氟率为93.8%。

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

1.一种锂云母悬浮焙烧脱氟的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）将锂云母矿用破碎机磨细，得到锂云母矿粉；

3）步骤2）分离的锂云母矿粉从保温罐顶部进入保温罐中，从保温罐底部通入水蒸汽继续脱氟过程，脱氟尾气从保温罐顶部进入余热蒸汽回收系统；脱氟后的锂云母矿粉从保温罐底部进入冷却器中空气冷却后获得脱氟锂云母，冷却器中被预热的空气引入到悬浮焙烧炉底部燃烧器作为助燃空气；

4）步骤2）中旋风分离器分离的尾气进入余热蒸汽回收系统降温，并回收部分水蒸汽引入到步骤2）所述的悬浮焙烧炉内及步骤3）所述的保温罐中；降温后的尾气经过布袋或者电除尘后，进入尾气脱氟系统达标后排空；在余热蒸汽回收系统以及布袋或者电除尘沉降收集的矿粉返回到悬浮焙烧炉中继续脱氟焙烧；

步骤2）中，燃烧器内的燃料为烷烃类燃料，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；燃烧气体中水蒸气含量＞2wt %；所述引入水蒸汽的量为投入锂云母矿粉重量的0.5-5%；

步骤2）中，锂云母矿粉在悬浮焙烧炉中被加热到温度为700-900℃，在悬浮焙烧炉内的停留时间为1-30s；热气流速为0.5-8m/s；旋风分离后的尾气温度为700-900℃；

步骤3）中，锂云母矿粉在保温罐内的停留时间30-60min，从保温罐底部通入的水蒸汽的量与进入保温罐中的锂云母矿粉重量比为（0.01-0.1）:1，脱氟后的锂云母矿粉从保温罐引出进入空气冷却器的温度为400-600℃；脱氟尾气引出到余热蒸汽回收系统的温度为400-600℃；冷却器中被预热的空气温度为200-400℃。

2.根据权利要求1所述的锂云母悬浮焙烧脱氟的方法，其特征在于：步骤1）中，锂云母矿被磨细到粒径＜500μm；锂云母矿含水量≤10wt%，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所述的锂云母悬浮焙烧脱氟的方法，其特征在于：步骤4）中，旋风分离器分离的尾气进入余热蒸汽回收系统的温度为700-900℃，经过回收热量的尾气降温到温度为150-300℃。