CN109045975A - 一种锂云母焙烧烟气处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种循环吸收锂云母焙烧烟气的处理工艺，所述锂云母焙烧烟气由上而下进入吸收塔，所述水玻璃溶液经循环泵打进吸收塔的喷淋装置内，并与锂云母焙烧烟气逆向接触反应，生成的混合吸收液汇集于吸收塔底部。通过上述工艺处理，一方面得到氟硅酸钠产品，另一方面将废气SO3经处理又重复应用于锂云母硫酸法提取工艺中，避免资源浪费，提高资源利用率。

Description

一种锂云母焙烧烟气处理工艺
技术领域
本发明属于锂云母烟气处理领域，尤其涉及一种锂云母焙烧烟气处理工艺。
背景技术
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。我国含锂矿物丰富，如锂辉石、锂云母。ɑ-锂辉石晶型转换为β-锂辉石后较易提取其中的锂元素。而锂云母矿物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，从锂云母精矿中提取锂时需先焙烧脱氟。
锂云母提取锂是一个极为重要的生产环节，现有的从锂矿物中提锂的方法主要有硫酸盐法、氯化物法、石灰石法、硫酸法以及气-固反应法等，这些方法都是将锂矿物进行高温焙烧，然后用不同的方法处理焙烧渣进一步制取锂盐。其中硫酸法进行锂云母提取锂工艺中，是将锂云母精矿与浓硫酸在200-700℃条件下焙烧，使锂云母中的锂转换为可溶于水的硫酸锂。硫酸法的优点在于物流量小、锂云母以及焙烧后物料不需要细磨，固液相易混合均匀，浸出简单，锂、钾的回收率高，浸出液锂浓度高、蒸发量小。缺点是焙烧时产生的烟气中含有大量的HF和SO3，直接排放会对环境造成污染。此外，现有技术通过石灰石来吸收烟气，生产氟化钙和硫酸钙混合物，造成固废。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种锂云母焙烧烟气处理工艺，其能有效解决现有技术存在的上述问题。
为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：一种循环吸收锂云母焙烧烟气的处理工艺，所述锂云母焙烧烟气由上而下进入吸收塔，所述水玻璃溶液经循环泵打进吸收塔的喷淋装置内，并与锂云母焙烧烟气逆向接触反应，生成的混合吸收液汇集于吸收塔底部。
进一步的，所述水玻璃溶液经循环泵打进吸收塔内，所述吸收塔内的水玻璃溶液或/和混合吸收液经循环泵打进吸收塔的喷淋装置内，如此反复，形成循环吸收。
进一步的，所述吸收塔循环吸收时间2～4h，而后通过循环泵排入沉降槽内。
进一步的，所述混合吸收液经循环泵排到沉降槽中，经搅拌、自然冷却至室温，获得氟硅酸钠结晶和上清液。
进一步的，所述氟硅酸钠结晶经离心分离，再经120℃-200℃温度烘干得到氟硅酸钠固体产品。
进一步的，所述上清液经循环泵流入硫酸配液池。
进一步的，所述吸收塔温度为60℃-80℃。
进一步的，所述吸收塔采用动力波吸收塔.
进一步的，所述装置包括吸收塔、水玻璃溶液池、沉降槽、硫酸配液池，所述吸收塔内设有喷淋装置，所述吸收塔上设有进液口和出液口，所述进液口与水玻璃溶液池通过循环泵相连接，所述出液口通过循环泵分别与喷淋装置和沉降槽相连接，所述沉降槽通过循环泵与硫酸配液池相连接。
进一步的，所述装置包括多组互相连接的吸收塔，且每组吸收塔均与水玻璃溶液池和沉降槽通过循环泵相连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明的反应原理如下：
6HF+Na2SiO3＝Na2SiF6↓+3H2O
SO3+H2O＝H2SO4
经吸收塔吸收得到的混合吸收液中有Na2SiF6、H2SO4和Na2SiO3，吸收塔内的混合吸收液经循环泵排到沉降槽中，经搅拌、自然冷却至室温，获得氟硅酸钠结晶和上清液；氟硅酸钠结晶经离心分离，得到含水3％-5％的半成品氟硅酸钠，再经150℃温度烘干得到氟硅酸钠固体产品；上清液经循环泵流入硫酸配液池，此外，在硫酸配液池6中加入浓硫酸调配硫酸配液池中硫酸的浓度，而后用于锂云母提取工艺中。通过上述工艺处理，一方面得到氟硅酸钠产品，另一方面将废气SO3经处理又重复应用于锂云母硫酸法提取工艺中，避免资源浪费，提高资源利用率。
(2)动力波吸收塔的工作原理是利用流体力学中的动量平衡原理，将液体吸收剂喷入气流当中，通过对气液两相动量平衡关系的控制，使液体在气体的必经之路上形成一个泡沫区，泡沫区范围内的液体表面积很大且更新速度很快，可与气体发生瞬间的传质传热，从而达到吸收和急冷的良好效果。吸收塔采用动力波吸收塔提高了废气与吸收液的接触面积，从而提高吸收效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
附图标记说明：
吸收塔1、水玻璃溶液池2、循环泵3、喷淋装置4、沉降槽5、硫酸配液池6。
具体实施方式
为能进一步说明本发明的内容、特点及功效，兹例举以下实施例进一步描述本发明。本领域的技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的前提下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围。
实施例1：
参照图1，一种循环吸收锂云母焙烧烟气的处理工艺，包括以下步骤：
1)锂云母焙烧烟气通过吸收塔1塔顶由上向下进入吸收塔1，水玻璃溶液池2内的水玻璃溶液经循环泵打入吸收塔1内，吸收塔1内的水玻璃溶液经循环泵3打进吸收塔1的喷淋装置4，并与锂云母焙烧烟气逆向接触反应，生成的混合吸收液汇集于吸收塔底部，其中，混合吸收液包括氟硅酸钠(Na2SiF6)、硫酸(H2SO4)及未反应的水玻璃(Na2SiO3·9H2O)；
2)吸收塔内的水玻璃溶液和混合吸收液经循环泵打进吸收塔的喷淋装置内，如此反复，形成循环吸收；
3)吸收塔内的混合吸收液经循环泵排到沉降槽5中，经搅拌、自然冷却至室温，获得氟硅酸钠结晶和上清液；氟硅酸钠结晶经离心分离，得到含水3％-5％的半成品氟硅酸钠，再经150℃温度烘干得到氟硅酸钠固体产品；
4)上清液经循环泵流入硫酸配液池6，此外，在硫酸配液池6中加入浓硫酸调配硫酸配液池中硫酸的浓度，而后用于锂云母提取工艺中。
其中，吸收塔采用动力波吸收塔。动力波的工作原理是利用流体力学中的动量平衡原理，将液体吸收剂喷入气流当中，通过对气液两相动量平衡关系的控制，使液体在气体的必经之路上形成一个泡沫区，泡沫区范围内的液体表面积很大且更新速度很快，可与气体发生瞬间的传质传热，从而达到吸收和急冷的良好效果。
此外，吸收塔温度为60℃-80℃之间，因为温度过低，反应生成氟硅酸钠易产生结晶，阻塞塔和管道；温度过高，吸收效果不好。
再有，喷淋装置采用多组高压喷嘴，喷嘴朝向可采用均朝向上或部分朝向上方、部分朝向外侧布置，以使吸收液水玻璃与废气充分接触。
锂云母在300-500℃下焙烧产生的烟气成分:HF65％-80％、SO38％-20％、其它为水蒸气。经上述工艺处理后的烟气中HF和SO3含量符合GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》。
实施例2：
处理工艺步骤同实施例1，其中该实施例采用3组相同的动力波吸收塔，烟气依次通过3组相连的吸收塔以保证烟气的完全吸收，且每组吸收塔循环吸收3h后，将塔内混合吸收液排出到沉降槽进行后续处理。
锂云母在300-500℃下焙烧产生的烟气成分:HF65％-80％、SO38％-20％、其它为水蒸气。经上述工艺处理后的烟气中HF和SO3含量符合GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》。
实施例3：
1)锂云母焙烧烟气通过吸收塔塔顶由上向下进入吸收塔，水玻璃溶液经循环泵打进吸收塔的喷淋装置，并与锂云母焙烧烟气逆向接触反应，生成的混合吸收液汇集于吸收塔底部，其中，混合吸收液包括氟硅酸钠(Na2SiF6)、硫酸(H2SO4)及未反应的水玻璃(Na2SiO3·9H2O)；
2)吸收塔内的混合吸收液经循环泵排到沉降槽中，经搅拌、自然冷却至室温，获得氟硅酸钠结晶和上清液；氟硅酸钠结晶经离心分离，得到含水3％-5％的半成品氟硅酸钠，再经150℃温度烘干得到氟硅酸钠固体产品；
3)上清液经循环泵流入硫酸配液池，此外，在硫酸配液池中加入浓硫酸调配硫酸配液池中硫酸的浓度，而后用于锂云母提取工艺中。
其中，吸收塔采用动力波吸收塔。动力波的工作原理是利用流体力学中的动量平衡原理，将液体吸收剂喷入气流当中，通过对气液两相动量平衡关系的控制，使液体在气体的必经之路上形成一个泡沫区，泡沫区范围内的液体表面积很大且更新速度很快，可与气体发生瞬间的传质传热，从而达到吸收和急冷的良好效果。
此外，吸收塔温度为60℃-80℃之间，因为温度过低，反应生成氟硅酸钠易产生结晶，阻塞塔和管道；温度过高，吸收效果不好。
再有，喷淋装置采用多组高压喷嘴，喷嘴朝向可采用均朝向上或部分朝向上方、部分朝向外侧布置，以使吸收液水玻璃与废气充分接触。
锂云母在300-500℃下焙烧产生的烟气成分:HF65％-80％、SO38％-20％、其它为水蒸气。经上述工艺处理后的烟气中HF和SO3含量符合GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》。
实施例4：
处理工艺步骤同实施例3，其中该实施例采用2组吸收塔，烟气依次通过2组相连的吸收塔以保证烟气的完全吸收，之后将塔内混合吸收液排出到沉降槽进行后续处理。
锂云母在300-500℃下焙烧产生的烟气成分:HF65％-80％、SO38％-20％、其它为水蒸气。经上述工艺处理后的烟气中HF和SO3含量符合GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种循环吸收锂云母焙烧烟气的处理工艺，其特征在于：所述锂云母焙烧烟气由上而下进入吸收塔，所述水玻璃溶液经循环泵打进吸收塔的喷淋装置内，并与锂云母焙烧烟气逆向接触反应，生成的混合吸收液汇集于吸收塔底部。
2.根据权利要求1所述的一种循环吸收锂云母焙烧烟气的处理工艺，其特征在于：所述水玻璃溶液经循环泵打进吸收塔内，所述吸收塔内的水玻璃溶液或/和混合吸收液经循环泵打进吸收塔的喷淋装置内，如此反复，形成循环吸收。
3.根据权利要求2所述的一种循环吸收锂云母焙烧烟气的处理工艺，其特征在于：所述吸收塔循环吸收时间2～4h，而后通过循环泵排入沉降槽内。
4.根据权利要求1或3所述的一种循环吸收锂云母焙烧烟气的处理工艺，其特征在于：所述混合吸收液经循环泵排到沉降槽中，经搅拌、自然冷却至室温，获得氟硅酸钠结晶和上清液。
5.根据权利要求4所述的一种循环吸收锂云母焙烧烟气的处理工艺，其特征在于：所述氟硅酸钠结晶经离心分离，再经120℃-200℃温度烘干得到氟硅酸钠固体产品。
6.根据权利要求4所述的一种循环吸收锂云母焙烧烟气的处理工艺，其特征在于：所述上清液经循环泵流入硫酸配液池。
7.根据权利要求1所述的一种循环吸收锂云母焙烧烟气的处理工艺，其特征在于：所述吸收塔温度为60℃-80℃。
8.根据权利要求1所述的一种循环吸收锂云母焙烧烟气的装置，其特征在于：所述吸收塔采用动力波吸收塔。
9.一种如权利要求3所述的一种循环吸收锂云母焙烧烟气的装置，其特征在于：所述装置包括吸收塔、水玻璃溶液池、沉降槽、硫酸配液池，所述吸收塔内设有喷淋装置，所述吸收塔上设有进液口和出液口，所述进液口与水玻璃溶液池通过循环泵相连接，所述出液口通过循环泵分别与喷淋装置和沉降槽相连接，所述沉降槽通过循环泵与硫酸配液池相连接。
10.根据权利要求9所述的一种循环吸收锂云母焙烧烟气的装置，其特征在于：所述装置包括多组互相连接的吸收塔，且每组吸收塔均与水玻璃溶液池和沉降槽通过循环泵相连接。
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