CN107934980A

CN107934980A - 锂云母循环流化床焙烧脱氟的方法

Info

Publication number: CN107934980A
Application number: CN201711317357.2A
Authority: CN
Inventors: 旷戈; 候彭; 汤军军; 陈玉红; 何杰; 李付杰; 邢盛洲; 刘瑜
Original assignee: Fuzhou University
Current assignee: Fuzhou University
Priority date: 2017-12-12
Filing date: 2017-12-12
Publication date: 2018-04-20
Anticipated expiration: 2037-12-12
Also published as: CN107934980B

Abstract

本发明公开了一种锂云母循环流化床焙烧脱氟的方法，具体步骤为：将磨细的矿粉投入循环流化床内，随燃烧热气体及引入的水蒸汽上升并焙烧脱氟，然后一起进入流化床顶部水平连接的旋风分离器气固分离，矿粉进入循环排料槽，部分矿粉经空气或蒸汽吹入流化床内循环焙烧脱氟，剩余矿粉排入冷却器中降温得到脱氟锂云母成品；旋风分离的尾气经余热蒸汽回收系统降温回收热量后进入除尘系统，最后进行尾气脱氟后排入大气。本发明所述的方法，锂云母矿粉在流化态中与高温水蒸汽接触反应，温度控制均匀、脱氟稳定彻底、温度控制均匀；流程简单，全过程热量以蒸汽及预热空气形式回收，热回收率高。

Description

锂云母循环流化床焙烧脱氟的方法

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循环流化床焙烧脱氟的方法。

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，不经处理直接从锂云母精矿中提取锂难度较大，故研究锂云母脱氟方法对后续矿石提锂工业具有重要的意义。

本发明提出的锂云母循环流化床焙烧脱氟的方法，采用煤焦油、天然气、液化气等烷烃类及焦炉煤气为燃料，燃烧的高温气体中含有大量水蒸气，使得矿粉在循环流化床内迅速升温的过程中就开始进行脱氟反应；焙烧后的尾气余热直接回收为蒸汽，能耗低、热回收率高；且该流程简单，过程阻力小。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种锂云母循环流化床焙烧脱氟的方法。通过将破碎后的锂云母投入循环流化床内，锂云母矿粉在循环流化床内循环中水蒸气与矿粉充分接触且反应时间足够，矿粉脱氟率高；高温尾气余热回收蒸汽，热量充分利用，热损失少，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：

一种锂云母循环流化床焙烧脱氟的方法，包括以下步骤：

1）将锂云母矿用粉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引入到循环流化床中，与循环流化床底部燃烧器生成的燃烧气体以及引入的水蒸气一起进行脱氟焙烧，随后矿粉与热气流一起进入循环流化床顶部水平连接的旋风分离器进行气固分离；分离的矿粉进入循环排料槽中，用蒸汽或者空气部分引入到循环流化床内与新加入的矿粉继续脱氟焙烧，剩余矿粉经排料槽排到冷却器中用空气进行冷却并回收热量，获得脱氟锂云母；旋风分离器分离的尾气进入余热蒸汽回收系统降温，并部分回收水蒸汽至循环流化床内参与脱氟反应；降温后的气体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循环流化床中继续脱氟焙烧。

步骤1）中所述锂云母矿被磨细到粒径＜1000μm；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，流化床内矿粉与热气流运动方向一致；矿粉被加热到温度为700-950℃；热气流速为0.5-5m/s；新加入到循环流化床内的矿粉量为在流化床内循环的矿粉总量的3%-20%；从循环排料槽中引入到循环流化床内继续脱氟焙烧的矿粉量占循环排料槽内矿粉量的80%-97%；矿粉在循环流化床内总的平均停留时间为5-50min；循环流化床旋风分离后的脱氟焙烧尾气的温度为700-950℃，进入余热蒸汽回收系统的尾气降温到温度为150-300℃；冷却器中被预热的空气用罗茨式风机引入燃烧器中助燃或吹入循环排料槽内将矿粉部分带入循环流化床内循环焙烧。

步骤2）中燃烧器内的燃料是煤焦油、天然气、液化气或者焦炉煤气中的一种或几种；燃烧气体中水蒸气含量＞1.5 wt %；所述引入的水蒸气的量为投入循环流化床内锂云母矿粉重量的0.2-10%；

采用该方法处理，所得到的锂云母脱氟率＞95%，焙烧过程燃料的热量以蒸汽的形式及热空气的形式回收热量，热回收率60%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，采用单级循环流化床结合尾气余热回收蒸汽，锂云母在循环流化床内脱氟充分，易控制，热气余热回收蒸汽，提高了能量利用率，减少了热损失；相对多级循环流化床系统流程短，更容易控制，投资少，过程阻力小，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为本发明的工艺流程图，其中：1，粉碎机；2，循环流化床；3，旋风分离器；4、循环排料槽；5，冷却器；6，罗茨式风机7，燃烧器；8，余热蒸汽回收系统；9，电除尘或布袋除尘器；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

一种锂云母循环流化床焙烧脱氟的方法，具体步骤为：

将锂云母矿磨细至粒径为80μm；然后将含水量为8wt%、氧化锂含量为0.5wt%、含氟量为1.5wt%的锂云母矿粉投入到循环流化床内，随流化床底部燃烧器生成的热空气及引入的水蒸汽上升焙烧脱氟，燃烧气体中水蒸气含量为10wt%，引入的水蒸汽量为投入循环流化床内锂云母重量的2%，热气流速为2m/s，矿粉被加热到850℃；然后一起进入流化床顶部水平连接的旋风分离器气固分离，矿粉落入循环排料槽内，85%的矿粉经空气或蒸气吹入流化床内循环焙烧，矿粉在循环流化床内总的停留反应时间为40min，剩余矿粉排入冷却器中用空气冷却得到脱氟锂云母成品；旋风分离的尾气温度为850℃，进入余热蒸汽回收系统降温到温度为150℃，经布袋除尘后进入尾气脱氟系统脱氟达标后排入大气。整个过程锂云母脱氟率为97%，热回收率为70%。

实施例2

一种锂云母循环流化床焙烧脱氟的方法，具体步骤为：

将锂云母矿磨细至粒径为110μm；然后将含水量为5wt%、氧化锂含量为4.0wt%、含氟量为0.8wt%的锂云母矿粉投入到循环流化床内，随流化床底部燃烧器生成的热空气及引入的水蒸汽上升焙烧脱氟，燃烧气体中水蒸气含量为10wt%，引入的水蒸汽量为投入循环流化床内锂云母重量的8%，热气流速为3m/s，矿粉被加热到840℃；然后一起进入流化床顶部水平连接的旋风分离器气固分离，矿粉落入循环排料槽内，80%的矿粉经空气或蒸气吹入流化床内循环焙烧，矿粉在循环流化床内总的停留反应时间为30min，剩余矿粉排入冷却器中用空气冷却得到脱氟锂云母成品；旋风分离的尾气温度为840℃，进入余热蒸汽回收系统降温到温度为150℃，经布袋除尘后进入尾气脱氟系统脱氟达标后排入大气。整个过程锂云母脱氟率为98%，热回收率为80%。

实施例3

一种锂云母循环流化床焙烧脱氟的方法，具体步骤为：

将锂云母矿磨细至粒径为60μm；然后将含水量为8wt%、氧化锂含量为0.5wt%、含氟量为1.5wt%的锂云母矿粉投入到循环流化床内，随流化床底部燃烧器生成的热空气及引入的水蒸汽上升焙烧脱氟，燃烧气体中水蒸气含量为12wt%，引入的水蒸汽量为投入循环流化床内锂云母重量的5%，热气流速为3m/s，矿粉被加热到860℃；然后一起进入流化床顶部水平连接的旋风分离器气固分离，矿粉落入循环排料槽内，90%的矿粉经空气或蒸气吹入流化床内循环焙烧，矿粉在循环流化床内总的停留反应时间为30min，剩余矿粉排入冷却器中用空气冷却得到脱氟锂云母成品；旋风分离的尾气温度为860℃，进入余热蒸汽回收系统降温到温度为180℃，经布袋除尘后进入尾气脱氟系统脱氟达标后排入大气。整个过程锂云母脱氟率为96.7%，热回收率为80%。

实施例4

一种锂云母循环流化床焙烧脱氟的方法，具体步骤为：

将锂云母矿磨细至粒径为800μm；然后将含水量为3wt%、氧化锂含量为3.6wt%、含氟量为2.8wt%的锂云母矿粉投入到循环流化床内，随流化床底部燃烧器生成的热空气及引入的水蒸汽上升焙烧脱氟，燃烧气体中水蒸气含量为15wt%，引入的水蒸汽量为投入循环流化床内锂云母重量的5%，热气流速为1.5m/s，矿粉被加热到880℃；然后一起进入流化床顶部水平连接的旋风分离器气固分离，矿粉落入循环排料槽内，85%的矿粉经空气或蒸气吹入流化床内循环焙烧，矿粉在循环流化床内总的停留反应时间为45min，剩余矿粉排入冷却器中用空气冷却得到脱氟锂云母成品；旋风分离的尾气温度为880℃，进入余热蒸汽回收系统降温到温度为160℃，经布袋除尘后进入尾气脱氟系统脱氟达标后排入大气。整个过程锂云母脱氟率为96%，热回收率为82%。

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

1.一种锂云母循环流化床焙烧脱氟的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）将锂云母矿用粉碎机磨细，得到锂云母矿粉；

2）将磨细后的锂云母矿粉引入到循环流化床中，与循环流化床底部燃烧器生成的燃烧气体以及引入的水蒸气一起进行脱氟焙烧，随后矿粉与热气流一起进入循环流化床顶部水平连接的旋风分离器进行气固分离；分离的矿粉进入循环排料槽中，用蒸汽或者空气部分引入到循环流化床内与新加入的矿粉继续脱氟焙烧，另一部分矿粉经排料槽排到冷却器中用空气进行冷却并回收热量，获得脱氟锂云母；旋风分离器分离的尾气进入余热蒸汽回收系统降温，并部分回收水蒸汽至循环流化床内参与脱氟反应；降温后的气体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循环流化床中继续脱氟焙烧。

2.根据权利要求1所述的锂云母循环流化床焙烧脱氟的方法，其特征在于：步骤1）中锂云母矿被磨细到粒径＜1000μm；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所述的锂云母循环流化床焙烧脱氟的方法，其特征在于：步骤2）中，流化床内矿粉与热气流运动方向一致；矿粉被加热到温度为700-950℃；热气流速为0.5-5m/s；新加入到循环流化床内的矿粉量为在流化床内循环的矿粉总量的3%-20%；从循环排料槽中引入到循环流化床内继续脱氟焙烧的矿粉量占循环排料槽内矿粉量的80%-97%；矿粉在循环流化床内总的平均停留时间为5-50min；所述旋风分离器分离的尾气的温度为700-950℃，进入余热蒸汽回收系统的尾气降温到温度为150-300℃；冷却器中被预热的空气用罗茨式风机引入燃烧器中助燃或吹入循环排料槽内将矿粉部分带入循环流化床内循环焙烧。

4.根据权利要求1所述的锂云母循环流化床焙烧脱氟的方法，其特征在于：步骤2）中燃烧器内的燃料是煤焦油、天然气、液化气或者焦炉煤气中的一种或几种；燃烧气体中水蒸气含量＞1.5 wt %；所述引入的水蒸气的量为投入循环流化床内锂云母矿粉重量的0.2-10%。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的方法得到的脱氟锂云母，其特征在于：所得到的锂云母脱氟率＞95%，焙烧过程燃料的热量以蒸汽的形式及热空气的形式回收热量，热回收率60%以上。