CN117367118A - 一种高效节能的锂辉石焙烧转型***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效节能的锂辉石焙烧转型***及方法，提出α型锂辉石配入硫磺进行悬浮焙烧的转型方案，利用硫磺氧化放热实现α型锂辉石的高温转型，避免天然气、煤炭、电等燃料的消耗。利用本发明的锂辉石悬浮焙烧转型***进行α型锂辉石的转型焙烧，具有反应时间短、处理量大等优点。本发明的锂辉石悬浮焙烧转型***，可充分利用焙砂(β型锂辉石)和烟气所携带的热量，分别实现压缩空气/富氧空气/氧气及α型锂辉石的预热。
Description
技术领域
本发明涉及锂辉石提锂技术领域，具体涉及一种高效节能的锂辉石焙烧转型***及方法。
背景技术
锂作为一种新型能源和战略性资源，是现代工业发展不可或缺的原材料，被广泛用于新能源汽车的动力电池、航空航天、核工业等领域。
锂主要从锂辉石、锂云母以及盐湖中提取，但相较于锂辉石，锂云母的品位较低，提取成本较高，以及我国盐湖中镁锂比高、镁锂离子半径接近、不易分离等因素，导致我国主要从锂辉石中提锂。
锂辉石有α、β及γ三种晶型，天然的α型锂辉石加热至950-1150℃，会转变成β型锂辉石，在更高的温度下β型锂辉石会转变成γ型锂辉石。α型锂辉石为单斜晶系，结构致密，化学惰性大，除氢氟酸外几乎不与各种酸、碱反应，所以不宜直接提锂；β型锂辉石为四方晶型，结构疏松，能与酸碱反应，适于锂的提取。
基于锂辉石的特性，El lestad等提出了硫酸焙烧法提锂工艺，即α型锂辉石经950-1150℃高温焙烧转型，β型锂辉石与硫酸混合后在250-300℃下焙烧，以使β型锂辉石与硫酸发生置换反应，生成可溶性硫酸锂，焙砂经水浸出获得硫酸锂溶液，该溶液经除杂+蒸发浓缩+沉锂工艺可得到碳酸锂产品。
因此，α型锂辉石锂辉石的晶型转变焙烧工艺是整个提锂工艺的基础，晶型转换焙烧的质量好坏直接影响锂的回收率，同时锂辉石转型焙烧的能耗占整个提锂工艺的比值最大，是降低生产成本的关键。
目前，工业上普遍采用回转窑进行锂辉石转型焙烧，该焙烧工艺主要存在如下缺点：
(1)回转窑采用煤粉、天然气作能源，碳排放量大、污染环境。
(2)回转窑内传热性差(辐射传热)，焙烧时间长，温控难度大，生产能力低，成品能耗高，设备占地大、设备投资高，生产成本高。
(3)由于回转窑高温焙烧传热性差，焙烧转型物料会出现局部的硬性烧结块，易结窑皮或生产大块，增加后续粉磨***电耗。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种高效节能的锂辉石焙烧转型***及方法，降低锂辉石回转窑焙烧转型时天然气、煤炭或电等能源的消耗量，同时加快反应速率，提升产能。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高效节能的锂辉石焙烧转型***，包括悬浮焙烧炉；
所述悬浮焙烧炉包括锂辉石喷管、硫磺粉喷管、风帽、布风室和炉壳；所述锂辉石喷管和硫磺粉喷管的一端均连通于所述炉壳的内部；所述布风室设于所述炉壳的内部的下部，所述布风室内部中空，其底部设有与布风室外部连通的进风口，其顶部均匀设有多个风帽；所述锂辉石喷管和硫磺粉喷管的一端的位置高于所述布风室的位置。
进一步地，上述***还包括有预热器一和预热器二，所述预热器一的出料口连通于所述预热器二的进料口，所述预热器二的出料口连通于所述锂辉石喷管的另一端。
进一步地，上述***还还包括有球磨机，所述球磨机连通于所述预热器一的进料口。
更进一步地，所述炉壳的焙烧烟气出口连接于预热器二的换热气入口，预热器二的换热气出口连接于预热器一的换热气入口，预热器一的换热气出口连接于所述布袋收尘器的进气口，布袋收尘器的出尘口连通于所述布袋收尘料仓，布袋收尘器的出气口连接于高温风机。
进一步地，上述***还包括有冷却器一和冷却器二，所述炉壳的出料口连通于所述冷却器一的入料口，所述冷却一的出料口连通于所述冷却器二的入料口。
更进一步地，所述冷却器二的换热气入口连接于所述压缩风机，所述冷却器二的换热气出口连接于所述冷却器一的换热气入口，所述冷却器一的换热气出口连接于布风室的进风口。
本发明还提供一种利用上述***的锂辉石焙烧转型方法，具体过程如下：
α型锂辉石通过锂辉石喷管射流喷入悬浮焙烧炉的炉壳中，同时由硫磺粉喷管喷入硫磺粉，并向布风室的进风口通入压缩空气、压缩富氧空气或压缩氧气，压缩空气、压缩富氧空气或压缩氧气由布风室经风帽喷出，使α型锂辉石和硫磺粉混匀，并呈流化态焙烧，转型焙烧得到β型锂辉石；
焙烧温度为950-1150℃，所述焙烧温度通过α型锂辉石与硫磺粉的重量比进行控制，α型锂辉石与硫磺粉的重量比为1:0.7-2；焙烧时间为10-600s。
进一步地，α型锂辉石进入悬浮焙烧炉前，先经球磨机球磨至-74μm粒级占比≧85％，然后依次经过预热器一和预热器二进行干燥及预热；焙烧烟气依次经过预热器二和预热器一，与预热器一和预热器二中的α型锂辉石进行热交换，实现α型锂辉石的预热，完成热交换后的烟气在高温风机的作用下进入布袋除尘器回收烟尘，收尘后的烟气送往制酸工序，以回收SO2，制得的浓硫酸用于硫酸焙烧法提锂和/或外售。
进一步地，转型焙烧得到的β型锂辉石依次经过冷却器一和冷却器二与压缩空气、压缩富氧空气或压缩氧气进行换热冷却，而压缩空气、压缩富氧空气或压缩氧气与β型锂辉石换热后升温，从布风室的进风口进入悬浮焙烧炉中焙烧；冷却后的β型锂辉石用于硫酸焙烧法提锂。
进一步地，α型锂辉石的含水率≤5％。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明提出α型锂辉石配入硫磺进行悬浮焙烧的转型方案，利用硫磺氧化放热实现α型锂辉石的高温转型，避免天然气、煤炭、电等燃料的消耗。
(2)本发明的锂辉石悬浮焙烧转型***中，通过改进的悬浮焙烧炉进行α型锂辉石的转型焙烧，具有反应时间短、处理量大等优点。
(3)本发明的锂辉石悬浮焙烧转型***，可充分利用焙砂(β型锂辉石)和烟气所携带的热量，分别实现压缩空气/富氧空气/氧气及α型锂辉石的预热。
附图说明
图1为本发明实施例1的***结构图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。
实施例1
本实施例提供一种高效节能的锂辉石焙烧转型***，如图1所示，包括球磨机1、预热器一2、预热器二3、悬浮焙烧炉4、冷却器一6、冷却器二7、硫磺粉料仓5、压缩风机8、高温风机11、布袋收尘器9和布袋收尘料仓10；
所述悬浮焙烧炉4包括锂辉石喷管4-1、硫磺粉喷管4-2、风帽4-3、布风室4-4和炉壳4-5；所述锂辉石喷管4-1和硫磺粉喷管4-2的一端均连通于所述炉壳4-5的内部；所述布风室4-4设于所述炉壳4-5的内部的下部，所述布风室4-4内部中空，其底部设有与布风室4-4外部连通的进风口，其顶部均匀设有多个风帽4-3；所述锂辉石喷管4-1和硫磺粉喷管4-2的一端的位置高于所述布风室4-4的位置；
球磨机1的出料口连通于所述预热器一2的进料口，所述预热器一2的出料口连通于所述预热器二3的进料口，所述预热器二3的出料口连通于所述锂辉石喷管4-1的另一端，所述硫磺粉料仓5连通于所述硫磺粉喷管4-2的另一端；所述炉壳4-5的出料口连通于所述冷却器一6的入料口，所述冷却一6的出料口连通于所述冷却器二7的入料口。
在本实施例中，所述冷却器二7的换热气入口连接于所述压缩风机8，所述冷却器二7的换热气出口连接于所述冷却器一6的换热气入口，所述冷却器一6的换热气出口连接于布风室4-4的进风口。
在本实施例中，所述炉壳4-5的焙烧烟气出口连接于预热器二3的换热气入口，预热器二3的换热气出口连接于预热器一2的换热气入口，预热器一2的换热气出口连接于所述布袋收尘器9的进气口，布袋收尘器9的出尘口连通于所述布袋收尘料仓10，布袋收尘器9的出气口连接于高温风机11。
实施例2
本实施例提供一种利用实施例1所述***的锂辉石焙烧转型方法，包括如下步骤：
(1)将含水率为4.8％的α型锂辉石进球磨机细磨，球磨后α型锂辉石-74μm粒级占比为86.78％。
(2)将细磨后的α型锂辉石通过给料器依次输送至预热器一和预热器二进行干燥及预热，预热后的α型锂辉石温度为258℃。
(3)将预热后的α型锂辉石通过锂辉石喷管射流喷入悬浮焙烧炉中，同时通过硫磺粉喷管喷入锂辉石质量70％的硫磺粉，而压缩空气则由布风室经风帽喷出，使α型锂辉石和硫磺粉混匀，并呈流化态焙烧。焙烧温度为950℃，焙烧时间为600s。
(4)转型焙烧完成的锂辉石，经冷却器一和冷却器二与压缩冷空气进行换热冷却后进入硫酸法焙烧提锂工序。而压缩冷空气与热态的β型锂辉石换热后，进入悬浮焙烧炉中焙烧。
(5)转型焙烧反应后的高浓度二氧化硫烟气，经预热器一和预热器二换热降温后，进入布袋除尘器回收烟尘，收尘后的烟气进行制酸，以回收SO2，制得的浓硫酸可用于硫酸法焙烧提锂，富余的硫酸可外售。
实施例3
本实施例提供一种利用实施例1所述***的锂辉石焙烧转型方法，包括如下步骤：
(1)将含水率为3.4％的α型锂辉石进球磨机细磨，球磨后α型锂辉石-74μm粒级占比为90.25％。
(2)将细磨后的α型锂辉石通过给料器输送至预热器一和预热器二进行干燥及预热，预热后的α型锂辉石温度为324℃。
(3)将预热后的α型锂辉石通过锂辉石喷管射流喷入悬浮焙烧炉中，同时通过硫磺粉喷管喷入锂辉石质量114％的硫磺粉，而压缩空气则由布风室经风帽喷出，使α型锂辉石和硫磺粉混匀，并呈流化态焙烧。焙烧温度为1080℃，焙烧时间为135s。
(4)转型焙烧完成的锂辉石，经冷却器一和冷却器二与压缩冷空气进行换热冷却后进入硫酸法焙烧提锂工序。而压缩冷空气与热态的β型锂辉石换热后，进入悬浮焙烧炉中焙烧。
(5)转型焙烧反应后的高浓度二氧化硫烟气，经预热器一和预热器二降温后，进入布袋除尘器回收烟尘，收尘后的烟气进行制酸，以回收SO2，制得的浓硫酸可用于硫酸法焙烧提锂，富余的硫酸可外售。
实施例4
本实施例提供一种利用实施例1所述***的锂辉石焙烧转型方法，包括如下步骤：
(1)将含水率为2.7％的α型锂辉石进球磨机细磨，球磨后α型锂辉石-74μm粒级占比为91.33％。
(2)将细磨后的α型锂辉石通过给料器输送至预热器一和预热器二进行干燥及预热，预热后的α型锂辉石温度为357℃。
(3)将预热后的α型锂辉石通过锂辉石喷管射流喷入悬浮焙烧炉中，同时通过硫磺粉喷管喷入锂辉石质量200％的硫磺粉，而压缩空气则由布风室经风帽喷出，使α型锂辉石和硫磺粉混匀，并呈流化态焙烧。焙烧温度为1150℃，焙烧时间为10s。
(4)转型焙烧完成的锂辉石，经冷却器一和冷却器二与压缩冷空气进行换热冷却后进入硫酸法焙烧提锂工序。而压缩冷空气与热态的β型锂辉石换热后，进入悬浮焙烧炉中焙烧。
(5)转型焙烧反应后的高浓度二氧化硫烟气，经预热器一和预热器二降温后，进入布袋除尘器回收烟尘，收尘后的烟气进行制酸，以回收SO2，制得的浓硫酸可用于硫酸法焙烧提锂，富余的硫酸可外售。
对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高效节能的锂辉石焙烧转型***，其特征在于，包括悬浮焙烧炉；
所述悬浮焙烧炉包括锂辉石喷管、硫磺粉喷管、风帽、布风室和炉壳；所述锂辉石喷管和硫磺粉喷管的一端均连通于所述炉壳的内部；所述布风室设于所述炉壳的内部的下部，所述布风室内部中空，其底部设有与布风室外部连通的进风口，其顶部均匀设有多个风帽；所述锂辉石喷管和硫磺粉喷管的一端的位置高于所述布风室的位置。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，还包括有预热器一和预热器二，所述预热器一的出料口连通于所述预热器二的进料口，所述预热器二的出料口连通于所述锂辉石喷管的另一端。
3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，还包括有球磨机，所述球磨机连通于所述预热器一的进料口。
4.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述炉壳的焙烧烟气出口连接于预热器二的换热气入口，预热器二的换热气出口连接于预热器一的换热气入口，预热器一的换热气出口连接于所述布袋收尘器的进气口，布袋收尘器的出尘口连通于所述布袋收尘料仓，布袋收尘器的出气口连接于高温风机。
5.根据权利要求1所述的***，其特征在于，还包括有冷却器一和冷却器二，所述炉壳的出料口连通于所述冷却器一的入料口，所述冷却一的出料口连通于所述冷却器二的入料口。
6.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述冷却器二的换热气入口连接于所述压缩风机，所述冷却器二的换热气出口连接于所述冷却器一的换热气入口，所述冷却器一的换热气出口连接于布风室的进风口。
7.一种利用实施例1-6任一所述***的锂辉石焙烧转型方法，其特征在于，具体过程如下：
α型锂辉石通过锂辉石喷管射流喷入悬浮焙烧炉的炉壳中，同时由硫磺粉喷管喷入硫磺粉，并向布风室的进风口通入压缩空气、压缩富氧空气或压缩氧气，压缩空气、压缩富氧空气或压缩氧气由布风室经风帽喷出，使α型锂辉石和硫磺粉混匀，并呈流化态焙烧，转型焙烧得到β型锂辉石；
焙烧温度为950-1150℃，所述焙烧温度通过α型锂辉石与硫磺粉的重量比进行控制，α型锂辉石与硫磺粉的重量比为1:0.7-2；焙烧时间为10-600s。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，α型锂辉石进入悬浮焙烧炉前，先经球磨机球磨至-74μm粒级占比≧85％，然后依次经过预热器一和预热器二进行干燥及预热；焙烧烟气依次经过预热器二和预热器一，与预热器一和预热器二中的α型锂辉石进行热交换，实现α型锂辉石的预热，完成热交换后的烟气在高温风机的作用下进入布袋除尘器回收烟尘，收尘后的烟气送往制酸工序，以回收SO2，制得的浓硫酸用于硫酸焙烧法提锂和/或外售。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，转型焙烧得到的β型锂辉石依次经过冷却器一和冷却器二与压缩空气、压缩富氧空气或压缩氧气进行换热冷却，而压缩空气、压缩富氧空气或压缩氧气与β型锂辉石换热后升温，从布风室的进风口进入悬浮焙烧炉中焙烧；冷却后的β型锂辉石用于硫酸焙烧法提锂。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，α型锂辉石的含水率≤5％。
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