CN115638654B - 一种锂辉石矿粉相变转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种锂辉石矿粉相变转换装置，涉及新能源制造技术领域。该装置整体形式为立式结构的炉体，并分为上下两段，上段为燃烧相变反应区，下段为冷却收料区，上下两段之间设置裙座；裙座用于保证炉体荷载由厂房框架承受；燃烧相变反应区的顶部设置进料口，炉体内壁设置耐火层，内部设有燃烧器；冷却收料区的炉体内壁设置水套，其中循环流动除盐水，用于冷却物料同时加热除盐水；冷却收料区的底部为倒置的锥体，锥体底端设置块料出口；锥体上方的炉壁下部设有热气粉料出口。本发明能够实现燃烧加热、相变转换、物料冷却和余热回收一体化功能。

Description

一种锂辉石矿粉相变转换装置

技术领域

本发明涉及新能源制造技术领域，尤其涉及一种锂辉石矿粉相变转换装置。

背景技术

目前，在新能源领域，锂电池的需求量呈指数型增长，各大车企都积极快速开展锂电池研究业务。我国虽然拥有丰富的锂资源，但是品位低，当前的提锂工艺，主要采用回转窑烧结法，其热耗高，产能小，建设投资高，系统复杂，运行成本高，对锂的回收率低。

因此，有必要设计一种锂辉石矿粉相变转换装置，以解决上述问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种锂辉石矿粉相变转换装置，实现燃烧加热、相变转换、物料冷却和余热回收一体化功能。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种锂辉石矿粉相变转换装置，整体形式为立式结构的炉体，并分为上下两段，上段为燃烧相变反应区，下段为冷却收料区，上下两段之间设置裙座；裙座用于保证炉体荷载由厂房框架承受；

燃烧相变反应区的顶部设置进料口，炉体内壁设置耐火层，内部设有燃烧器；

冷却收料区的炉体内壁设置水套，其中循环流动除盐水，用于冷却物料同时加热除盐水；冷却收料区的底部为倒置的锥体，锥体底端设置块料出口；锥体上方的炉壁下部设有热气粉料出口。

进一步地，所述进料口为旋转式布料器，以实现物料均布，保证下料顺畅；旋转式布料器与炉体顶盖使用法兰连接。

进一步地，旋转式布料器中加入的锂辉石矿粉，其粒度小于75微米的占比为50%~80%，品位1%~5%，含水量小于等于2%，温度为350℃~400℃。

进一步地，所述燃烧器设有两层或多层；上部的燃烧器为切圆布置，使物料在炉内发生旋流运动，最大程度与热气进行扰动，充分换热；下部的燃烧器为对称布置，使物料在相变反应发生时，最大程度避免物料因杂质结块。

进一步地，所述裙座与炉壁通过焊接形式进行固定。

进一步地，所述水套的下部设置低温除盐水进口，水套的上部设置高温除盐水出口。

进一步地，所述热气粉料出口包括若干个，并沿着炉壁水平均匀布置；各热气粉料出口均向内延伸到炉内一定长度，向外汇总至一根总管后经热气粉料收集口外排。

进一步地，炉内为负压运行，通过引风机连通热气粉料收集口进行引风实现。

进一步地，所述块料出口为设置限流阀的出料管。

进一步地，所述锥体的下料角度不小于60度。

进一步地，所述耐火层为多层材料复合布置，内侧最高温为浇注料，中间为隔热层，贴近炉壁为保温层，保证炉内温度达到1300℃，且温度场均匀。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明提供的锂辉石矿粉相变转换装置，相比悬浮焙烧炉，克服了锂辉石矿粉高温结块性的弊端；相比回转窑，热耗低，单套装置处理能力大，占地面积小，效率高，充分利用余热；本发明能够实现燃烧加热、相变转换、物料冷却和余热回收一体化功能，可实现行业突破性的发展，对国家、社会和企业意义重大。

附图说明

图1为本发明实施例提供的锂辉石矿粉相变转换装置结构示意图；

图2为本发明实施例提供的切圆布置燃烧器的布置结构示意图；

图3为本发明实施例提供的对称布置燃烧器的布置结构示意图；

图4为本发明实施例提供的热气粉料收集口的布置结构示意图。

图中：1、旋转式布料器；2、耐火层；3、切圆布置燃烧器；4、对称布置燃烧器；5、裙座；6、高温除盐水出口；7、低温除盐水进口；8、炉体；9、水套；10、热气粉料收集口；11、锥体；12、限流阀；13、出料管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本实施例的锂辉石矿粉相变转换装置包括旋转式布料器1、耐火层2、切圆布置燃烧器3、对称布置燃烧器4、裙座5、高温除盐水出口6、低温除盐水进口7、炉体8、水套9、热气粉料收集口10、锥体11、限流阀12和出料管13。

整体形式为立式结构，作为进料口的旋转式布料器1位于最顶部，与炉体8顶盖用法兰连接，粒度小于75微米的占比为50%~80%、品位1%~5%、含水量小于等于2%、温度为350℃~400℃的锂辉石矿粉从旋转式布料器1加入，经过旋转式布料器1实现物料均布，保证下料顺畅，可以在炉内最大程度的与热气进行热交换，完成相变反应。

炉体8分为上下两段，上段为燃烧相变反应区，下段为冷却收料区。上段炉体内壁设置耐火层2，减少热损失，保证炉内温度达到1300℃，且温度场均匀。耐火层2为多层材料复合布置，内侧最高温为浇注料，中间为隔热层，贴近炉壁为保温层。上段实现温度的要求是通过内部两层燃烧器持续提供燃烧热实现的，其上层燃烧器为切圆布置燃烧器3，如图2所示，使物料在炉内发生旋流运动，最大程度与热气进行扰动，充分换热，下层燃烧器为对称布置燃烧器4，如图3所示，这种布置方式主要考虑物料在相变反应发生时，最大程度避免物料因为杂质结块，故炉体上段完成相变反应。

上下两段炉体之间设置裙座5，与炉壁通过焊接形式进行固定，用于保证炉体荷载由厂房框架承受。

炉体8下段在内壁设置水套9，水套9的下部设置低温除盐水进口7，水套9的上部设置高温除盐水出口6，使其中循环流动除盐水，其目的是对炉内的物料进行冷却，同时加热水套9中的除盐水实现余热回收，物料被冷却后的温度为700℃~800℃。

下段冷却收料区的底部为倒置的锥体11，锥体11底端设置块料出口，锥体11上方的炉壁下部设有热气粉料出口。热气粉料出口沿着炉壁均匀布置若干个，如图4所示，保证最大程度对粉料进行负压抽取，负压由引风机提供，此部分粉料是理想产品，既实现相变反应，同时又避免结块。各热气粉料出口均向内均延伸到炉内一定长度，向外汇总至一根总管后经热气粉料收集口10外排。

物料在炉内因为相变反应所需要的高温环境，不可避免的出现块料，虽然占比较小，但是仍无法通过负压热气抽取，故炉体8底部设置锥体仓，其下料角度不小于60度，锥体11底端的块料出口为设置限流阀12的出料管13，保证此部分块料有效的排出。设置限流阀12既可以缓冲物料保证炉内的负压环境，同时稳定持续下料。

本实施例的锂辉石矿粉相变转换装置的使用方法如下：

将锂辉石矿粉从装置顶部加入，通过旋转式布料器1实现均匀布料，物料在炉体内做自由落体运动，直到炉体8底部。炉体8上段的相变区域设置耐火层2，减少散热损失和保证相变的温度要求。通过上层的切圆布置燃烧器3，在物料未达到结块温度的前提下，使物料充分与热气进行传热，实现部分物料的相变反应；然后经过下层的对称布置燃烧器4，使物料温度进一步提高，并且减少物料间的接触，防止在高温情况下结块。然后物料经过下段炉体时，炉壁上的水套9既对物料降温冷却，避免结块，也实现余热回收加热除盐水；冷却后的物料大部分为粉料，小部分为无法避免产生的块料，块料通过出料管13和限流阀12控制排料即可，锥体11保证不小于60度的下料角度，粉料则通过热气粉料收集口10负压引出到旋风分离器，热气粉料收集口10管道沿着炉体四周均布布置吸风口即热气粉料出口，保证粉料最大程度由负压引出。

本实施例的装置也可用于锂云母脱氟，此时只需对耐火层进行调整，采用耐氟化氢的耐火层，并且在燃烧器上部设置喷蒸汽或者喷水层，保证锂云母的脱氟效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种锂辉石矿粉相变转换装置，其特征在于：该装置整体形式为立式结构的炉体（8），并分为上下两段，上段为燃烧相变反应区，下段为冷却收料区，上下两段之间设置裙座（5）；裙座（5）用于保证炉体（8）荷载由厂房框架承受；

燃烧相变反应区的顶部设置进料口，炉体（8）内壁设置耐火层（2），内部设有燃烧器；所述燃烧器设有两层或多层；上部的燃烧器为切圆布置燃烧器（3），使物料在炉内发生旋流运动，最大程度与热气进行扰动，充分换热；下部的燃烧器为对称布置燃烧器（4），使物料在相变反应发生时，最大程度避免物料因杂质结块；

冷却收料区的炉体（8）内壁设置水套（9），其中循环流动除盐水，用于冷却物料同时加热除盐水；冷却收料区的底部为倒置的锥体（11），锥体（11）底端设置块料出口；锥体（11）上方的炉壁下部设有热气粉料出口。

2.根据权利要求1所述的锂辉石矿粉相变转换装置，其特征在于：所述进料口为旋转式布料器（1）；旋转式布料器（1）与炉体（8）顶盖使用法兰连接。

3.根据权利要求2所述的锂辉石矿粉相变转换装置，其特征在于：所述旋转式布料器（1）中加入的锂辉石矿粉，其粒度小于75微米的占比为50%~80%，品位1%~5%，含水量小于等于2%，温度为350℃~400℃。

4.根据权利要求1所述的锂辉石矿粉相变转换装置，其特征在于：所述裙座（5）与炉壁通过焊接形式进行固定。

5.根据权利要求1所述的锂辉石矿粉相变转换装置，其特征在于：所述水套（9）的下部设置低温除盐水进口（7），水套（9）的上部设置高温除盐水出口（6）。

6.根据权利要求1所述的锂辉石矿粉相变转换装置，其特征在于：所述热气粉料出口包括若干个，并沿着炉壁水平均匀布置；各热气粉料出口均向内延伸到炉内一定长度，向外汇总至一根总管后经热气粉料收集口（10）外排。

7.根据权利要求6所述的锂辉石矿粉相变转换装置，其特征在于：炉内为负压运行，通过引风机连通热气粉料收集口（10）进行引风实现。

8.根据权利要求1所述的锂辉石矿粉相变转换装置，其特征在于：所述块料出口为设置限流阀（12）的出料管（13）。

9.根据权利要求1所述的锂辉石矿粉相变转换装置，其特征在于：所述锥体（11）的下料角度不小于60度。

10.根据权利要求1所述的锂辉石矿粉相变转换装置，其特征在于：所述耐火层（2）为多层材料复合布置，内侧最高温为浇注料，中间为隔热层，贴近炉壁为保温层。

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