一种锂磷铝石焙烧酸化系统及其焙烧酸化方法与流程

本发明涉及锂磷铝石焙烧酸化技术领域，具体涉及一种锂磷铝石焙烧酸化系统及其焙烧酸化方法。

背景技术：

目前，国内的锂辉石提取锂盐主要以酸化焙烧回转窑焙烧酸化为主，采取两段焙烧、两段冷却的工艺方法生产出锂辉石酸化料用于后续工序的锂盐提取。两段焙烧、两段冷却的工艺方法具有以下特点：

(1)建造所需材料和设备较多，因此一次投资较大；

(2)设备较多，操作复杂；

(3)设备较多，维修工作量大,工人劳动强度高；

(4)热耗较高，不同锂辉石酸化焙烧热耗不一样，一般在800～1200kcal/kg。

因此，急需提供一种操作较为简单、热耗较低的焙烧酸化系统，降低锂磷铝石的设备成本和工艺成本。

技术实现要素：

本发明针对现有技术，提供了一种锂磷铝石焙烧酸化系统，将篦式冷却机产生的热空气回收与燃烧系统产生的热进行充分混合后共同作为系统热源，降低系统能耗。

本发明通过下述技术方案实现：所述一种锂磷铝石焙烧酸化系统，包括料仓、储酸罐、混酸机、酸化焙烧回转窑、篦式冷却机和燃烧系统；所述料仓和储酸罐分别连接混酸机，所述混酸机连接酸化焙烧回转窑，所述酸化焙烧回转窑连接篦式冷却机，所述篦式冷却机的热回收通道连接燃烧系统，所述燃烧系统为酸化焙烧回转窑提供热源；所述燃烧系统安装在篦式冷却机的热回收通道上，篦式冷却机回收的热空气与燃烧系统产生的热源充分混合后进入酸化焙烧回转窑。

所述篦式冷却机产生的热空气回收与燃烧系统产生的热进行充分混合后为酸化焙烧回转窑提供热源。所述篦式冷却机采用自然空气冷却酸化焙烧后的物料，换热后的得到的高温气体作为本焙烧酸化系统的部分供应热源，与燃烧系统产生的热进行充分混合，可有效减少燃烧系统燃料用量，减少能耗。

进一步地，所述酸化焙烧回转窑包括炉身和支撑炉身的回转支撑装置；所述炉身包括依次连接的回转前段、回转加热段、回转出料段；所述回转前段与混酸机连接；所述回转出料段设置有窑头罩，所述窑头罩的出料端设置有连接格栅和分料阀；所述窑头罩的出料端连接篦式冷却机；所述窑头罩上还设置有进风口，所述进风口与燃烧系统连接。所述回转前段设置有出风口，所述燃烧系统提供的热风从进风口向出风口流动。

进一步地，所述回转前段内设置有斜挂花环链条，通过斜挂花环链条传输混酸料、并达到传热、混合物料的作用，使混酸料在回转前段快速升温，同时不粘接在酸化焙烧回转窑的内表面上。

进一步地，所述篦式冷却机包括冷却风机、风室、篦床和驱动系统；所述风室位于篦床的下方，所述冷却风机向风室内吹入冷空气；所述篦床上设置有送料装置；所述驱动系统驱动送料装置运动，完成送料；所述热回收管道设在篦床上的上方。所述篦式冷却机的进料口与酸化焙烧回转窑的出料口连接；所述冷却风从篦床下方的风室一端将自然空气鼓入篦式冷却机内；所述篦式冷却机热回收通道上连接燃烧系统。

所述篦式冷却机将酸化焙烧的物料冷却至小于100℃的温度，在冷却过程中，位于篦式冷却机进料端的物料温度最高、位于出料端的物料温度最低，冷却物料会从篦式冷却机的进料端向出料端流动。

本发明还公开了一种锂磷铝石焙烧酸化方法，包括以下步骤：

s1)将锂磷铝石和浓硫酸分别计量后送入混酸机，料酸比列为1:0.45；

s2)在混酸机中搅拌混合得到混酸料；

s3)将混酸料送入酸化焙烧回转窑内，通过外设的燃烧系统提供热源，进行酸化焙烧，得到酸化焙烧物料；

s4)出窑酸化焙烧物料采用自然空气在篦式冷却机中冷却酸化物料小于100℃，换热后的高温气体和燃烧系统产生的热空气充分混合后共同作为酸化焙烧回转窑的热源；冷却后酸化物料破碎后进入下一工序。

进一步地，所述酸化焙烧回转窑所需总热源中，篦式冷却机回收的热能占比为65-75％。

进一步地，所述酸化焙烧回转窑的进热风为800～900℃。

进一步地，所述酸化焙烧回转窑的转速为0.2～2.0r/min，窑体斜度为3％；所述酸化焙烧回转窑的转速通过变频调速调整，控制物料在酸化焙烧回转窑内的停留时间。

进一步地，所述所述浓硫酸与锂磷铝石矿粉混合时的质量比为0.4～0.5:1。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明所提供的一种锂磷铝石焙烧酸化系统将出窑高温物料带走的部分热能经过篦式冷却机进行回收再次利用，降低系统能耗。

(2)本发明所提供的一种锂磷铝石焙烧酸化系统将物料焙烧和物料酸化两段工艺集中于同一套窑系统完成，简化了工艺流程，投资更省，成本更低。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的燃烧系统的结构示意图；

图3为本发明的储酸罐的结构示意图；

其中，1-料仓，2-储酸罐，3-混酸机，4-酸化焙烧回转窑，5-篦式冷却机，6-燃烧系统。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

在本发明中，所述锂磷铝石粉的原料成分如表1所示：

表1

在反应焙烧酸化过程中，其发生的主要化学反应如下：

li2o+h2so4→li2so4+h2o

na2o+h2so4→na2so4+h2o

k2o+h2so4→k2so4+h2o

cao+h2so4→caso4+h2o

fe2o3+h2so4→fe2(so4)3+h2o

mgo+h2so4→mgso4+h2o

al2o3+h2so4→al2(so4)3+h2o

al2o3+p2o5→2alpo4

该原料的化学成分及百分含量与普通的锂辉石化学成份存在较大的差异，特别是磷、铝、硅含量与锂辉石相比差异较大，本原料为低硅、高磷、高铝原料，而锂辉石为高硅、高铝原料，反应的主要有用产物：锂磷铝石为li2so4以及alpo4，而锂辉石酸化的主要产物为li2so4。

如图1～3所示，一种锂磷铝石焙烧酸化系统，包括料仓1、储酸罐2、混酸机3、酸化焙烧回转窑4、篦式冷却机5和燃烧系统6；所述料仓1和储酸罐2分别连接混酸机3，所述混酸机3连接酸化焙烧回转窑4，所述酸化焙烧回转窑4连接篦式冷却机5，所述篦式冷却机5的热回收通道连接燃烧系统6，所述燃烧系统6为酸化焙烧回转窑4提供热源；所述燃烧系统6安装在篦式冷却机5的热回收通道上，篦式冷却机5回收的热空气与燃烧系统6产生的热源充分混合后进入酸化焙烧回转窑4。

所述混酸机3和储酸罐2与混酸机3之间均设置有计量设备，用于加入的锂磷铝石粉和浓硫酸计量，所述计量设备优选转子秤。

所述燃烧系统6优选为燃烧器或热风炉。

所述料仓1内储存锂磷铝石矿粉，所述储酸罐2内储存浓度为95～98％的浓硫酸。所述混酸机3内设置有两根螺旋搅拌杆，实现锂磷铝石矿粉与浓硫酸的混合，并将混合得到混酸料输送至混酸机3的出料端。所述储酸罐2的下方设置有开关阀门，用于控制储酸罐2内的浓硫酸放出或关闭。

所述混酸机3的出料端与酸化焙烧回转窑4的进料端之间通过螺旋推料器连接，并通过螺旋推料器将混酸料输送入酸化焙烧回转窑4内，进行酸化焙烧。所述燃烧系统6与酸化焙烧回转窑4、篦式冷却机5连接，并外接进风风机，将进风风机和篦式冷却机5排出的换热风混合形成的燃烧系统6的进风，再加热至目标温度，作为酸化焙烧回转窑4的热源。

所述酸化焙烧回转窑4包括炉身和支撑炉身的回转支撑装置；所述炉身包括依次连接的回转前段、回转加热段、回转出料段；所述回转前段与混酸机3连接；所述回转出料段与篦式冷却机5连接；所述回转出料段设置有窑头罩；所述进风口设置在窑头罩上且与燃烧系统6连通；所述出风口设置在回转前段上，所述燃烧系统6提供的热风从进风口向出风口流动。

所述篦式冷却机5包括冷却风机、风室、篦床和驱动系统；所述风室位于篦床的下方，所述冷却风机向风室内吹入冷空气；所述篦床上设置有送料装置；所述驱动系统驱动送料装置运动，完成送料；所述热回收管道设在篦床上的上方。所述篦式冷却机5的进料口与酸化焙烧回转窑4的出料口连接；所述冷却风从篦床下方的风室一端将自然空气鼓入篦式冷却机5内；所述篦式冷却机5热回收通道上连接燃烧系统6。

优选地，所述篦式冷却机5尾部还设置有废气收尘器和与废弃收尘器连接的尾气风机，将篦式冷却机5中多余的热空气在废弃收尘器中进行除尘处理，并经过净化再由尾气风机排入大气，避免大气污染。

优选地，所述酸化焙烧回转窑4还设置有窑尾烟室，所述窑尾烟室通过废弃管道连接旋风收尘器，所述旋风收尘器的排气管连接酸雾处理系统，所述旋风收尘器的灰斗连接混酸机3，将旋风收尘器收下的细灰输送会混酸机3进行循环利用。酸化焙烧回转窑4内的烟气经过旋风收尘器除尘处理后，再进入酸雾处理系统内进行除酸雾，通过酸雾处理系统后的净化空气通过排风机排入大气。

基于上述系统，本发明公开的一种锂磷铝石焙烧酸化方法，具体包括以下步骤：

s1将锂磷铝石和浓硫酸分别计量后送入混酸机3；

s11将粉磨后的锂磷铝矿粉储存在料仓1内，经料仓1下的计量装置计量后送入混酸机3进行搅拌混合；

s12将浓硫酸储存罐中的浓硫酸输送至储酸罐2内，经管路中计量装置进行计量后送入混酸机3进行搅拌混合；

s2在混酸机3中搅拌混合得到混酸料；

s21锂磷铝矿粉及浓硫酸在混酸机3内进行充分的搅拌和混合，使物料在混酸机3内进行充分的混合，并输送至混酸机3的出料端；

s22混合均匀的酸混料通过混酸机3的出料端出口进入螺旋推料器，经螺旋推料器输送入酸化焙烧回转窑4内进行酸化焙烧；

s3将混酸料送入酸化焙烧回转窑4内，通过外设的燃烧系统6提供热源，进行酸化焙烧，得到酸化物料；焙烧烟气经旋风收尘器分离出粉尘，并回收至混酸机3；

s31单独设置的燃烧系统6采用天然气作为燃料，通过调节燃烧系统6的供风及掺加适当的冷风及回收利用部分冷却机来的余热空气，调节燃烧系统6出口烟气温度在800-900℃，通过连接在窑头的热风管送入酸化焙烧回转窑4内；酸化焙烧回转窑4内热风的流动方向与物料的输送方向相反；

s32混酸料在酸化焙烧回转窑4内进行酸化焙烧，混酸料在800-900℃的高温下进行干燥、脱水、化学反应、烧结反应，混酸料在酸化焙烧回转窑4内停留时间约90min，酸化焙烧后的物料通过窑头罩出料口进入下一工序；在酸化焙烧过程中，运行时酸化焙烧回转窑4的转速为0.2-2r/min，窑体斜度为3％，倾斜角度约1.719°。

s33来自燃烧系统6的烟气及酸化焙烧回转窑4内物理化学反应产生的废气经窑尾烟室汇集后通过烟气管道进入酸雾处理系统，经处理后的净化气体排入大气；

s4采用自然空气冷却酸化物料小于100℃，换热后的高温气体和燃烧系统产生的热空气充分混合后共同作为酸化焙烧回转窑的热源；冷却后酸化物料破碎后进入下一工序。

s41酸化焙烧后的高温物料从窑头罩落入篦式冷却机5，在窑头罩的出料端设有格栅和分料阀，格栅将大块物料与细料进行分离，细料进入篦式冷却机5进行冷却，大块物料通过格栅上部的分料阀及溜子溜至地面进行人工处理；

s42通过格栅的细料在篦式冷却机5内与进入的冷空气进行充分的热交换，冷却后的物料进入后续的篦式冷却机5配套的破碎机对物料进行破碎，破碎后物料粒度小于25mm，经破碎后的物料落入后续的输送设备送入下一工序进行处理；

s43换热后的空气部分和燃烧系统产生的热空气充分混合后共同作为酸化焙烧回转窑的热源，其余的热空气经收尘器处理后排入大气。

优选地，所述混酸机3采用变频调速装置，以控制混酸机3的转速，从而控制物料的搅拌速度和在混酸机3内的停留时间，使其根据不同的工艺情况控制混酸工艺效果。

所述燃烧系统6提供的热风从窑头流动至窑尾，所述混酸料则从酸化焙烧回转窑4的窑尾输送到窑头，二者运动方向相反，使热风对混酸料充分加热焙烧。

采用上述一种锂磷铝石焙烧酸化系统和焙烧酸化方法对锂磷铝石进行焙烧，其单位耗热降低至400kcal/kg，相较于原最低能耗800kcal/kg，能耗降低了50％。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。