CN115751967A - 一种锂辉石矿粉焙烧装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种锂辉石矿粉焙烧装置及方法，涉及新能源制造技术领域。其装置包括一级旋风预热器、二级旋风预热器、焙烧主炉、旋风分离器、旋风冷却器、粉体余热锅炉、尾气净化器、引风机和磨机。将锂辉石矿粉逐级送入一级和二级旋风预热器，与热气换热后进入焙烧主炉进行相变反应。粉料随热气进入旋风分离器，细粉随热气逐级进入二级和一级旋风预热器，预热新加物料。粗粉进入旋风冷却器，完成初步冷却并加热助燃风。块料从主炉底部排出，与粗粉合并进入粉体余热锅炉，冷却物料同时加热除盐水，最后进入磨机。本发明热耗低，流程简单，单套装置处理能力大，占地面积小，节约建设投资，效率高，充分利用余热，废气集中便于处理，无环境污染。

Description

一种锂辉石矿粉焙烧装置及方法

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焙烧装置及方法。

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焙烧装置及方法，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焙烧装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一方面，本发明提供一种锂辉石矿粉焙烧装置，包括一级旋风预热器、二级旋风预热器、焙烧主炉、旋风分离器、旋风冷却器、粉体余热锅炉、磨机、尾气净化器和引风机；

一级旋风预热器进料口与二级旋风预热器出气口连通，锂辉石矿粉A喂料通过进料管道与一级旋风预热器的进料口连通，一级旋风预热器出料口通过进料管道与二级旋风预热器的进料口连通，一级旋风预热器出气口与尾气净化器进气口连通，尾气净化器出气口与引风机进气口连通，引风机出气口排至大气；二级旋风预热器出料口与焙烧主炉的进料口连通，焙烧主炉出料口与粉体余热锅炉进料口连通，焙烧主炉出气口与旋风分离器进料口连通；旋风分离器出气口与二级旋风预热器的进料口连通，旋风分离器出料口通过进空气管道与旋风冷却器的进料口连通；旋风冷却器出料口与粉体余热锅炉进料口连通，旋风冷却器出气口与焙烧主炉的燃料口连通；粉体余热锅炉出料口与磨机进料口连通，磨机出料口接至其他转运设备。

进一步地，焙烧主炉和粉体余热锅炉均设置低温除盐水进口和高温除盐水出口。

进一步地，所述焙烧主炉为立式结构，其上部为燃烧相变反应区，下部为余热回收区。

进一步地，所述燃烧相变反应区的炉内壁设有耐火材料和保温材料，用于减少热量的散失；所述余热回收区的炉内壁设有加热水套，加热水套上设置低温除盐水进口和高温除盐水出口，用于冷却物料同时加热除盐水。

进一步地，所述装置能够用于锂云母脱氟，此时对耐火材料进行调整，采用耐氟化氢的耐火材料，并且在燃烧器上方设置喷蒸汽或者喷水层，保证锂云母的脱氟效率。

进一步地，所述装置在使用中，旋风预热器的个数根据锂辉石矿粉成分和各级温度需求进行卸除或增加。

另一方面，本发明提供一种锂辉石矿粉焙烧方法，使用上述的焙烧装置实现，包括以下步骤：

将锂辉石矿粉A，逐级送入一级旋风预热器和二级旋风预热器，锂辉石矿粉A与热气换热后进入焙烧主炉进行相变反应；粉料在焙烧主炉靠重力做自由落体运动；焙烧主炉大部分粉料通过热气被系统负压引出，含料热气通过旋风分离器分离后的粗粉料进入旋风冷却器，冷却为粉料J；粉料在焙烧主炉中还会产生块料I，从焙烧主炉底部排出后与旋风冷却器冷却后的粉料J一起，直接进入粉体余热锅炉，进一步实现物料的冷却；最后进入磨机进一步研磨达到物料粒度要求，实现满足后续工序的需求；

焙烧主炉内温度为1200℃～1400℃，其温度根据矿粉成分进行调节；

含料热气通过旋风分离器分离后的细粉随热气逐级送入二级旋风预热器和一级旋风预热器对新加入的锂辉石矿粉进行预热，最后通过尾气净化器进行处理，再通过引风机排至大气，整个系统动力由引风机提供，实现负压密闭操作；旋风分离器分离后的粉料通过旋风冷却器对助燃空气进行预热，然后送至焙烧主炉内与燃料B混合燃烧，用于维持焙烧主炉内的温度。

进一步地，锂辉石矿粉A的粒度小于75微米50％～80％，品位1％～5％，含水量小于等于20％。

进一步地，结合粉料的成分和转化时间，通过调整焙烧主炉的高度以便于调整燃烧区域，控制焙烧主炉内的温度场和流场，既要保证充分的相变反应，又要减少块料的形成，实现最优的运行工况。

进一步地，焙烧主炉和粉体余热锅炉均能利用物料的高温对除盐水进行加热，冷却物料的同时，又加热除盐水进行余热回收。

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焙烧装置及方法，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，流程简单，单套装置处理能力大，占地面积小，节约建设投资，效率高，充分利用余热；本发明废气集中便于处理，无环境污染；本发明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焙烧装置结构及方法流程示意图。

图中：1、级旋风预热器，2、二级旋风预热器，3、焙烧主炉，4、旋风分离器，5、旋风冷却器、6、粉体余热锅炉，7、尾气净化器，8、引风机，9、磨机；A、锂辉石矿粉，B、燃料，C、空气，D、低温除盐水，E、高温除盐水，F、产品物料，G、尾气，H、含粉料热气，I、块料，J、粉料。

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。

本实施例的锂辉石矿粉焙烧装置如图1所示，包括一级旋风预热器1、二级旋风预热器2、焙烧主炉3、旋风分离器4、旋风冷却器5、粉体余热锅炉6、尾气净化器7、引风机8和磨机9。

一级旋风预热器1进料口与二级旋风预热器2出气口连通，锂辉石矿粉A喂料通过进料管道与一级旋风预热器1的进料口连通，一级旋风预热器1出料口通过进料管道与二级旋风预热器2的进料口连通，一级旋风预热器1出气口与尾气净化器7进气口连通，尾气净化器7出气口与引风机8进气口连通，引风机8出气口排至大气；二级旋风预热器2出料口与焙烧主炉3的进料口连通，焙烧主炉3出料口与粉体余热锅炉6进料口连通，焙烧主炉3出气口与旋风分离器4进料口连通；旋风分离器4出气口与二级旋风预热器2的进料口连通，旋风分离器4出料口通过进空气管道与旋风冷却器5的进料口连通；旋风冷却器5出料口与粉体余热锅炉6进料口连通，旋风冷却器5出气口与焙烧主炉3的燃料口连通；粉体余热锅炉6出料口与磨机9进料口连通，磨机9出料口接至其他转运设备；焙烧主炉3和粉体余热锅炉6均设置低温除盐水进口和高温除盐水出口。

所述焙烧主炉3为立式结构，其上部为燃烧相变反应区，下部为余热回收区。上部燃烧相变反应区炉壁为耐火材料和保温材料，用于减少热量的散失。下部余热回收区为加热水套，用于冷却物料同时加热除盐水，加热水套上设置低温除盐水进口和高温除盐水出口。

本实施例的装置中旋风预热器的个数可以根据锂辉石矿粉成分和各级温度需求进行卸除或增加的调整。

本实施例的装置仍可用于锂云母脱氟，只是对耐火材料进行调整，并且在燃烧器上方设置喷蒸汽或者喷水层，保证锂云母的脱氟效率。

采用上述一种锂辉石矿粉焙烧装置进行锂辉石矿粉焙烧的方法，按照以下步骤进行：

物料步骤：将锂辉石矿粉A逐级送入一级旋风预热器1和二级旋风预热器2，与热气换热后进入焙烧主炉3进行相变反应。焙烧主炉3内的温度为1200℃～1400℃，其温度可以根据矿粉成分进行调节，焙烧主炉3内温度的维持通过燃料B和助燃空气燃烧提供，粉料在炉内靠重力做自由落体运动，结合粉料的成分和转化时间，可以调整焙烧主炉3的高度以便于调整燃烧区域，控制炉内的温度场和流场，既要保证充分的相变反应，又要减少块料的形成，实现最优的运行工况。焙烧主炉3大部分粉料通过热气被系统负压引出，通过旋风分离器4分离后进入旋风冷却器5，冷却为粉料J。在焙烧主炉3运行中，由于锂辉石矿粉含有各种天然杂质，其易在相变反应温度时发生熔融和结块，小部分锂辉石矿粉不可避免的会产生块料I，块料相对粒度不大，具有一定的流动性，块料I从焙烧主炉底部排出后与旋风冷却器5冷却后的粉料J一起，直接进入粉体余热锅炉6，进一步实现物料的冷却和余热的回收；因为粉体余热锅炉6中冷却后的物料粒度差异较大，需要进入磨机9进一步研磨得到产品物料F，实现满足后续工序的需求。焙烧主炉3在炉体下部区域加热除盐水，进行余热回收。

锂辉石矿粉A的粒度小于75微米50％～80％，品位1％～5％，含水量小于等于20％。

含料热气步骤：含料热气具有大量热量，可以用于助燃空气和物料的预热，焙烧主炉3内温度的维持通过燃料B和助燃空气燃烧提供，含料热气通过旋风分离器4，分离后的细粉随热气逐级送入二级旋风预热器2和一级旋风预热器1对新加入的锂辉石矿粉进行预热，最后通过尾气净化器7进行处理，再通过引风机8排至大气，整个系统动力由引风机8提供，实现负压密闭操作。旋风分离器4分离后的粉料通过旋风冷却器5对助燃空气进行预热，然后送至焙烧主炉3内与燃料B混合燃烧。

余热回收步骤：焙烧主炉3和粉体余热锅炉6均设有低温除盐水进口和高温除盐水出口，低温除盐水D从低温除盐水进口进入，高温除盐水E从高温除盐水出口流出，均能利用物料的高温对除盐水进行加热，既有效的冷却物料，同时又加热除盐水，实现余热进一步回收。

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)

1.一种锂辉石矿粉焙烧装置，其特征在于：包括一级旋风预热器(1)、二级旋风预热器(2)、焙烧主炉(3)、旋风分离器(4)、旋风冷却器(5)、粉体余热锅炉(6)、尾气净化器(7)、引风机(8)和磨机(9)；

一级旋风预热器(1)进料口与二级旋风预热器(2)出气口连通，锂辉石矿粉A喂料通过进料管道与一级旋风预热器(1)的进料口连通，一级旋风预热器(1)出料口通过进料管道与二级旋风预热器(2)的进料口连通，一级旋风预热器(1)出气口与尾气净化器(7)进气口连通，尾气净化器(7)出气口与引风机(8)进气口连通，引风机(8)出气口排至大气；二级旋风预热器(2)出料口与焙烧主炉(3)的进料口连通，焙烧主炉(3)出料口与粉体余热锅炉(6)进料口连通，焙烧主炉(3)出气口与旋风分离器(4)进料口连通；旋风分离器(4)出气口与二级旋风预热器(2)的进料口连通，旋风分离器(4)出料口通过进空气管道与旋风冷却器(5)的进料口连通；旋风冷却器(5)出料口与粉体余热锅炉(6)进料口连通，旋风冷却器(5)出气口与焙烧主炉(3)的燃料口连通；粉体余热锅炉(6)出料口与磨机(9)进料口连通，磨机(9)出料口接至其他转运设备。

2.根据权利要求1所述的锂辉石矿粉焙烧装置，其特征在于：所述焙烧主炉(3)和粉体余热锅炉(6)均设有低温除盐水进口和高温除盐水出口。

3.根据权利要求1或2所述的锂辉石矿粉焙烧装置，其特征在于：所述焙烧主炉(3)为立式结构，其上部为燃烧相变反应区，下部为余热回收区。

4.根据权利要求3所述的锂辉石矿粉焙烧装置，其特征在于：所述燃烧相变反应区的炉内壁设有耐火材料和保温材料，用于减少热量的散失；所述余热回收区的炉内壁设有加热水套，加热水套上设置低温除盐水进口和高温除盐水出口，用于冷却物料同时加热除盐水。

5.根据权利要求4所述的锂辉石矿粉焙烧装置，其特征在于：所述装置能够用于锂云母脱氟，此时对耐火材料进行调整，采用耐氟化氢的耐火材料，并且在燃烧器上方设置喷蒸汽或者喷水层，保证锂云母的脱氟效率。

6.根据权利要求1所述的锂辉石矿粉焙烧装置，其特征在于：所述装置在使用中，旋风预热器的个数根据锂辉石矿粉成分和各级温度需求进行卸除或增加。

7.一种锂辉石矿粉焙烧方法，使用权利要求1所述的焙烧装置实现，其特征在于：包括以下步骤：

将锂辉石矿粉A逐级送入一级旋风预热器(1)和二级旋风预热器(2)，锂辉石矿粉A与热气换热后进入焙烧主炉(3)进行相变反应；粉料在焙烧主炉(3)靠重力做自由落体运动；焙烧主炉(3)大部分粉料通过热气被系统负压引出，含料热气通过旋风分离器(4)分离后的粗粉料进入旋风冷却器(5)，冷却为粉料J；粉料在焙烧主炉(3)中还会产生块料I，从焙烧主炉(3)底部排出后与旋风冷却器(5)冷却后的粉料J一起，直接进入粉体余热锅炉(6)，进一步实现物料的冷却；最后进入磨机(9)进一步研磨达到物料粒度要求，实现满足后续工序的需求；

焙烧主炉(3)内的温度为1200℃～1400℃，其温度根据矿粉成分进行调节；

含料热气通过旋风分离器(4)分离后的细粉随热气逐级送入二级旋风预热器(2)和一级旋风预热器(1)对新加入的锂辉石矿粉进行预热，最后通过尾气净化器(7)进行处理，再通过引风机(8)排至大气，整个系统动力由引风机(8)提供，实现负压密闭操作；旋风分离器(4)分离后的粉料通过旋风冷却器(5)对助燃空气进行预热，然后送至焙烧主炉(3)内与燃料B混合燃烧，用于维持焙烧主炉(3)内的温度。

8.根据权利要求7所述的锂辉石矿粉焙烧方法，其特征在于：所述锂辉石矿粉A的粒度小于75微米50％～80％，品位1％～5％，含水量小于等于20％。

9.根据权利要求7所述的锂辉石矿粉焙烧方法，其特征在于：结合粉料的成分和转化时间，通过调整焙烧主炉(3)的高度以便于调整燃烧区域，控制焙烧主炉(3)内的温度场和流场，既要保证充分的相变反应，又要减少块料的形成，实现最优的运行工况。

10.根据权利要求7所述的锂辉石矿粉焙烧方法，其特征在于：焙烧主炉(3)和粉体余热锅炉(6)均能利用物料的高温对除盐水进行加热，冷却物料的同时，又加热除盐水进行余热回收。

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