一种焙烧脱氟装置及工艺的制作方法_3

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矿物、含钾矿物或含铯矿物中的一种或至少两种的组合,优选为锂云母矿。
[0098]优选地,步骤(1)所述待脱氟物料的粒径为50-500 μm,如55 μm、60 μm、80 μm、100 μ m、200 μ m、300 μ m、400 μ m 或 450 μ m 等。
[0099]优选地,步骤(2)所述预热后的待脱氟物料的温度为800-850°C,如810°C、820°C、830°(:、840°(:或 850°(:等。
[0100]优选地,步骤(2)所述预热后的水蒸气的温度为900-1000°C,如910°C、920°C、930 °C、940 °C、950 °C、960 °C、970 °C、980 °C 或 990 °C 等。
[0101]优选地,步骤(2)所述预热后的水蒸气中水蒸气的含量> 30v% (“v% ”如无特殊说明均表示体积百分数),如 35v%、40v%、50v%、60v%、70v%、80v%、9(^%或 95v%等。
[0102]优选地,步骤(2)所述脱氟反应的温度为820-860°(:,如830°(:、840°(:、850°(:或855°C 等。
[0103]优选地,步骤(2)中预热后的待脱氟物料在流化床焙烧炉5中的停留时间为30_120min,如 40min、50min、70min、80min、90min、lOOmin 或 llOmin 等。
[0104]步骤(3)所述脱氟物料冷却过程中产生的热量用于步骤(1)中的水蒸气预热系统。
[0105]优选地,步骤(3)采用碱金属氧化物、碱金属氢氧化物、碱土金属氧化物或碱土金属氢氧化物中的一种或至少两种的组合净化含氟气体,典型但非限制性的组合为:碱金属氧化物与碱金属氢氧化物,碱土金属氧化物与碱土金属氢氧化物,碱金属氧化物与碱土金属氧化物,碱金属氧化物、碱金属氢氧化物与碱土金属氧化物,碱金属氧化物、碱金属氢氧化物、碱土金属氧化物与碱土金属氢氧化物等。
[0106]优选地,步骤(3)采用K20、Na20、CaO或MgO中的一种或至少两种的组合净化含氟气体,典型但非限制性的组合为K20与Na20,CaO与MgO,K20与CaO,K20、Na20与CaO,K20、Na20、Ca0 与 MgO 等。
[0107]实施例1
[0108]图1提供了一种锂云母矿流化床焙烧脱氟装置的结构示意图,所述装置包括:进料系统、矿粉预热系统、流化焙烧系统、水蒸气预热系统、气体吸收系统、冷却系统和引风系统。
[0109]进料系统用于将锂云母矿粉输送到矿粉预热系统,包括料斗1、螺旋加料器2 ;
[0110]矿粉预热系统用于预热锂云母矿,使其温度达到800-850°C,包括燃煤流化床12、燃煤流化床分离器12-1、四级旋风预热器和旋风分离器13,四级旋风预热器包括依次相连的第一级旋风预热器3-1、第二级旋风预热器3-2、第三级旋风预热器3-3和第四级旋风预热器3-4 ;
[0111]流化焙烧系统是锂云母矿粉和水蒸气反应的场所,包括进料阀4、流化床焙烧炉5、焙烧炉分离器5-1和出料阀6,流化床焙烧炉5为多级流化床反应器,优选为3-7级,进一步优选为3-5级,流化床焙烧炉5的流化段设有垂直内构件,气体分布板开孔方向为沿圆周的切线方向;
[0112]水蒸气预热系统用于预热水蒸气,使水蒸气的温度达到900-1000°C,将预热后的水蒸气输送到流化床焙烧系统,包括蒸气锅炉9和燃烧室8 ;
[0113]气体吸收系统用于净化流化床焙烧系统产生的含氟气体,吸收含氟气体中包含的HF和SiF4,回收F资源,同时将净化后的高温气体输送到水蒸气预热系统用于预热水蒸气,包括气体吸收装置10和气固分离器10-1,气体吸收装置10可为固定床、流化床或移动床,优选为流化床;
[0114]冷却系统用于冷却流化床7焙烧系统产生的脱氟物料,同时将冷却脱氟物料过程中的显热用于水蒸气的预热,包括冷却流化床7和冷却流化床分离器7-1 ;
[0115]引风系统用于使流化床焙烧炉5形成负压环境,使流化床焙烧炉5中的待脱氟物料呈沸腾流化状态增加流化床焙烧系统中水蒸气的分压,促进待脱氟物料中F的迀移转化,促进水蒸气脱氟反应,包括引风机11 ;
[0116]所述进料系统、矿粉预热系统、流化焙烧系统、水蒸气预热系统、气体吸收系统、冷却系统和引风系统的连接方式如下:
[0117]料斗1的出料口通过管道与螺旋加料器2的进料口相连接,螺旋加料器2的出料口通过管路与第一级旋风预热器3-1的进料口连接;
[0118]燃煤流化床12的出气口与燃煤流化床分离器12-1的进气口相连,燃煤流化床分离器12-1的出气口与第四级旋风预热器3-4的进气口连通,第一级旋风预热器3-13-1的出气口通过管道与旋风分离器13的进气口相连通,旋风分离器13的出气口通过管道与布袋收尘器14的进气口相连通;布袋收尘器14收集的矿粉经下料机15返回至料斗1 ;第四级旋风预热器3-4的出料口通过管路与进料阀4相连通;
[0119]蒸气锅炉9的出水口与燃烧室8的进气口相连,燃烧室8的水蒸气出气口与流化床焙烧炉5的进气口相连,燃烧室8的烟气出气口与蒸气锅炉9的进气口相连;
[0120]流化床焙烧炉5的进料口与第四级旋风预热器3-4的出料口连通,流化床焙烧炉5底部的进气口通过管道与燃烧室8的出气口相连通,流化床焙烧炉5顶部的出气口通过管道与焙烧炉分离器5-1进气口相连通,焙烧炉分离器5-1的出料口通过管道与流化床焙烧炉5相连通,焙烧炉分离器5-1的出气口通过管道与气体吸收装置10的进气口相连通;流化床焙烧炉5上部的出料口通过管道与出料阀6的进料口相连通,出料阀6的出料口通过管道与冷却流化床7下部的进料口相连通;
[0121]气体吸收装置10的进气口与焙烧炉分离器5-1的出气口相连,气体吸收装置10的出气口与气固分离器10-1的进气口相连,气固分离器10-1的出气口与蒸气锅炉9的进气口相连,气固分离器10-1的出料口与气体吸收装置10相连;
[0122]冷却流化床7底部的进气口通过管道与空气管道相连,冷却流化床7顶部的出气口通过管道与冷却流化床分离器7-1的进气口连通,冷却流化床分离器7-1的出气口通过管道与燃烧室8的进气口以及蒸气锅炉9的进气口相连通,冷却流化床7下部设有出料口,脱氟物料冷却后从出料口排出;
[0123]引风机11与蒸气锅炉9的出气口相连通。
[0124]采用所述焙烧脱氟装置对待脱氟物料脱氟的工艺如下:
[0125]燃煤流化床12中煤粉与空气充分接触发生燃烧反应产生高温热烟气,产生的高温热烟气经分离器分离后送入第四级旋风预热器3-4中,并依次通过第三级旋风预热器3-3、第二级旋风预热器3-2及第一级旋风预热器3-1预热待脱氟物料,使其温度达到800-850°C ;反应后煤渣从燃煤流化床12的底部出料口排出;
[0126]从蒸气锅炉9的进水口通入的冷水与来自气固分离器10-1、燃烧室8以及冷却流化床分离器7-1的高温气体换热,从蒸气锅炉9的出水口排出的水蒸气进入燃烧室8进一步提高温度,使水蒸气的温度达到900-1000°C ;
[0127]800-850°C的锂云母矿粉通过进料阀4进入流化床焙烧炉5与来自流化床焙烧炉5底部的900-1000°C的水蒸气接触并反应,产生脱氟物料和含氟气体;
[0128]流化床焙烧炉5产生的脱氟物料通过出料阀6进入冷却流化床7,经冷却后的脱氟物料排出,冷却过程中产生的高温气体用作蒸气锅炉9和燃烧室8的热源;
[0129]流化床焙烧炉5产生的含氟气体经焙烧炉分离器5-1分离,分离产生的固体颗粒返回流化床焙烧炉5继续进行焙烧反应,分离产生的气体进入气体吸收装置10,经固氟剂脱氟后产生的高温净化气体进入蒸气锅炉9,用作预热水蒸气的热源;
[0130]引风机11与蒸气锅炉9的出气口相连通,用于使流化床焙烧炉5产生负压环境。
[0131]实施例2
[0132]利用实施例1提供的装置进行锂云母焙烧脱氟,包括如下步骤:
[0133](1)将锂云母矿粉加入料斗1中,经螺旋加料器2送至第四级旋风预热器3-4,并依次通过第三级旋风预热器3-3、第二级旋风预热器3-2及第一级旋风预热器3-1与来自燃煤流化床12的高温热烟气进行换热;与此同时,蒸气锅炉9和燃烧室8产生高温水蒸气;
[0134](2)预热后的锂云母矿粉温度升至800°C,被送入流化床焙烧炉5,与来自燃烧室8的高温水蒸气(900°C )充分接触进行焙烧脱氟反应,其焙烧反应条件为:流化床焙烧炉5为5级流化床反应器,锂云母矿粉平均粒径50 μ m,进料速率为300kg/h,焙烧温度850°C,水蒸气含量为99.9v%,流化气速为0.lm/s,物料停留时间为120min,脱氟反应脱除与Li等有价元素结合的F,并使锂云母矿相结构发生转变;
[0135](3)从流化床焙烧炉5排出的含有HF及SiH4的气体被送入气体吸收装置10中回收,气体吸收装置中的固氟剂为CaO,净化后的高温尾气(脱氟率大于98%)用于预热蒸气锅炉9中的水产生高温水蒸气;
[0136](4)焙烧反应后的矿粉被送入冷却流化床7中冷却,得到脱氟矿,脱氟过程中产生的热量用于预热蒸气锅炉9和燃烧室8中的水产生高温水蒸气。
[0137]本实施例中锂云母矿粉的脱氟率为88.3%。
[0138]对比例1
[0139]利用实施例1提供的装置进行锂云母焙烧脱氟,包括如下步骤:
[0140](1)将锂云母矿粉加入料斗1中,经螺旋加料器2送至第四级旋风预热器3-4,并依次通过第三级旋风预热器3-3、第二级旋风预热器3-2及第一级旋风预
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