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鋰輝石是目前鋰化學(xué)制品的主要工業(yè)礦物原料。溴化鋰、氯化鋰、氫氧化鋰等鋰化合物廣泛用于空調(diào)、制冷、除濕和空氣凈化;丁基鋰用作主體異性橡膠和合成橡膠的聚合催化劑;鋰基潤(rùn)滑脂用于軍事機(jī)械化裝備、石油化工設(shè)備、精密儀表等;鋰電池用于心臟起搏器、助聽(tīng)器、袖珍計(jì)算機(jī)、閃光燈、電子手表等電子器件。金屬鋰和鋰材還廣泛用于原子能、航空、航天、軍事、冶金、電子、玻璃、陶瓷、機(jī)械制造等工業(yè)部門(mén)。鋰的用途在不斷擴(kuò)大，正在開(kāi)拓的新用途是用于可控?zé)岷司圩兌押吞妓徜嚾芤喝剂想姵氐取ｄ囀俏磥?lái)的“能源”金屬，可望成為給人類(lèi)長(zhǎng)期供給能源的重要燃料。
鋰輝石有三種晶型，天然的稱作α型鋰輝石;經(jīng)過(guò)加熱到1150℃~1200℃，會(huì)轉(zhuǎn)變成β型鋰輝石;在更高的溫度下β型鋰輝石會(huì)轉(zhuǎn)變成γ型的鋰輝石。
α型鋰輝石為單斜晶系，結(jié)構(gòu)致密，化學(xué)惰性大，除氫氟酸外幾乎不與各種酸、堿反應(yīng)，所以不宜直接提鋰。β型鋰輝石為四方晶型，由于晶型的轉(zhuǎn)變礦物的物理化學(xué)性質(zhì)也產(chǎn)生明顯的變化，能與酸堿產(chǎn)生反應(yīng)，適于鋰的提取。因此鋰輝石的晶型轉(zhuǎn)變焙燒工藝是整個(gè)提鋰工藝的基礎(chǔ)，晶型轉(zhuǎn)換焙燒的質(zhì)量好壞直接影響鋰的回收率。
主要介紹我公司為國(guó)內(nèi)兩家大型鋰鹽廠做的鋰輝石晶型轉(zhuǎn)變焙燒工段的工藝介紹。
二、鋰輝石晶型轉(zhuǎn)變焙燒工藝
2.1 鋰輝石物料性質(zhì)
兩家鋰鹽廠用的鋰輝石原料來(lái)自同一個(gè)礦山，屬于高品位鋰輝石，化學(xué)組分見(jiàn)下表
鋰輝石原料的物理性質(zhì)如下：進(jìn)廠原料水分6%左右，休止角55°，容重1.53t/m3，物料細(xì)度2mm篩余11%;轉(zhuǎn)型焙燒后的鋰輝石休止角38°，容重0.9 t/m3。
2.2 轉(zhuǎn)型焙燒工藝(詳詢白總：13803857310)
案例工藝一：四川某鋰鹽廠產(chǎn)能600t/d，采用的是預(yù)熱器+回轉(zhuǎn)窯+篦冷機(jī)工藝。 結(jié)合進(jìn)廠鋰輝石顆粒粒度及其粒度情況，窯尾采用粗顆粒用三級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器。鋰輝石原料從C1進(jìn)料口喂入，經(jīng)過(guò)三級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱后，經(jīng)C3旋風(fēng)筒收集下來(lái)，經(jīng)C3鎖風(fēng)閥下料管、窯尾煙室下料舌頭喂入回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行煅燒。該技術(shù)是嫁接了窯外預(yù)熱預(yù)分解窯的窯尾預(yù)熱器中預(yù)熱部分的功能，利用從回轉(zhuǎn)窯窯尾出來(lái)的高溫?zé)煔庾鳛榇诸w粒用三級(jí)懸浮預(yù)熱器熱源，進(jìn)行入窯鋰輝石原料的預(yù)熱，物料在撒料板作用下與煙氣充分接觸，物料和煙氣迅速充分換熱，經(jīng)預(yù)熱器換熱后出C1的廢氣溫度降到了15 0℃左右，廢氣直接進(jìn)入窯尾除塵器進(jìn)行凈化除塵，凈化后的煙氣經(jīng)窯尾排風(fēng)機(jī)、煙囪排入大氣。鋰輝石原料在預(yù)熱器內(nèi)進(jìn)行了烘干和預(yù)熱兩個(gè)物理變化，溫度從常溫加熱到近300℃。
回轉(zhuǎn)窯采用的是Φ4.3×62m回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)，斜度3.5%。經(jīng)預(yù)熱器干燥、預(yù)熱后的物料喂入回轉(zhuǎn)內(nèi)繼續(xù)煅燒，通過(guò)調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)速來(lái)控制物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的停留時(shí)間，從而確保鋰輝石盡可能由α型轉(zhuǎn)變成β型，保證鋰輝石的煅燒質(zhì)量。煅燒鋰輝石的熱量由窯頭四通道高效煤粉燃燒器燃燒煤粉提供，煤粉采用風(fēng)掃煤磨進(jìn)行粉磨，采用申克轉(zhuǎn)子秤計(jì)量，羅茨風(fēng)機(jī)氣力輸送至窯頭燃燒器。
經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)型焙燒的鋰輝石從窯頭進(jìn)入到四代篦冷機(jī)進(jìn)行冷卻，窯頭熟料冷卻采用的是改進(jìn)型用四代篦冷機(jī)，冷卻面積為35m2，適合這種轉(zhuǎn)型焙燒后細(xì)粉物料的冷卻及輸送，冷卻后的β型鋰輝石溫度為環(huán)境溫度+65℃左右。從篦下鼓入的冷風(fēng)與高溫β型鋰輝換熱后的熱氣體，一部分做為二次風(fēng)進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)助燃，一部分做為煤磨熱風(fēng)，對(duì)原煤進(jìn)行烘干，多余的風(fēng)就進(jìn)入換熱器進(jìn)行降溫、窯頭收塵器凈化除塵，凈化后的氣體經(jīng)窯頭排風(fēng)機(jī)、窯頭煙囪排入大氣。窯頭窯尾袋除塵器粉塵排放濃度≤30mg/Nm3，均能達(dá)到國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。
采用管磨粉磨煤粉及細(xì)焙燒料，煤粉采用閉路風(fēng)掃磨、被燒料采用開(kāi)路管磨粉磨。生產(chǎn)線用原煤熱值為6500kcal/kg，工程設(shè)計(jì)煅燒熱耗為750 kcal/kg-cl。現(xiàn)在調(diào)試階段已經(jīng)進(jìn)入尾聲，產(chǎn)能達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，晶轉(zhuǎn)率在98.5%以上，經(jīng)統(tǒng)計(jì)核算實(shí)際熱耗為650kcal/kg-cl。
案例工藝二：江西某鋰鹽廠產(chǎn)能600t/d，采用的是余熱鍋爐+回轉(zhuǎn)窯+篦冷機(jī)工藝。 窯尾蒸汽鍋爐：利用出回轉(zhuǎn)窯高溫含塵廢氣作為窯尾蒸汽鍋爐的加熱源，窯尾蒸汽鍋爐產(chǎn)生蒸汽的同時(shí)降低了含塵煙氣的溫度，出鍋爐150℃左右的含塵煙氣直接入窯尾袋除塵器進(jìn)行凈化除塵，凈化后的氣體經(jīng)窯尾排風(fēng)機(jī)、煙囪直接排入大氣。
鋰輝石原料(含窯灰)經(jīng)過(guò)計(jì)量、鎖風(fēng)喂料裝置、窯尾煙室喂料裝置喂入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，入窯鋰輝石原料隨同回轉(zhuǎn)窯的旋轉(zhuǎn)從窯尾運(yùn)動(dòng)至窯頭，經(jīng)過(guò)了干燥、預(yù)熱、轉(zhuǎn)型焙燒。回轉(zhuǎn)窯采用Φ4.3×68m，斜度3.5。通過(guò)調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)速來(lái)控制物料在窯內(nèi)的停留時(shí)間，從而確保鋰輝石盡可能由α型轉(zhuǎn)變成β型。煅燒鋰輝石的熱量由窯頭四通道高效煤粉燃燒器燃燒煤粉提供，煤粉采用風(fēng)掃立磨進(jìn)行粉磨，采用申克轉(zhuǎn)子秤計(jì)量，羅茨風(fēng)機(jī)氣力輸送至窯頭燃燒器。經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)型焙燒的鋰輝石從窯頭進(jìn)入到四代篦冷機(jī)進(jìn)行冷卻，窯頭熟料冷卻采用改進(jìn)型用四代篦冷機(jī)，冷卻面積為35m2。冷卻后的轉(zhuǎn)型焙燒料溫度為環(huán)境溫度+65℃左右。從篦下鼓入的冷風(fēng)與高溫轉(zhuǎn)型焙燒料進(jìn)行換熱，換熱后的熱氣體一部分作為二次風(fēng)進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)阻燃，一部分作為煤磨熱風(fēng)，對(duì)原煤進(jìn)行烘干。多余的熱風(fēng)作為窯頭熱水鍋爐的加熱源，窯頭熱水鍋爐產(chǎn)生熱水的同時(shí)降低了多余熱風(fēng)的溫度，出鍋爐150歲數(shù)左右的余風(fēng)直接進(jìn)入窯頭袋除塵器進(jìn)行凈化除塵，凈化后的氣體經(jīng)窯頭排風(fēng)機(jī)、窯頭煙囪直接排入大氣。。窯頭窯尾袋除塵器粉塵排放濃度≤30mg/Nm3，均能達(dá)到國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。
采用立磨粉磨煤粉和焙燒料，生產(chǎn)線用原煤熱值6100kcal/kg，工程設(shè)計(jì)煅燒熱耗為825kcal/kg-cl。本工程我司負(fù)責(zé)工程設(shè)計(jì)、項(xiàng)目管理及生產(chǎn)調(diào)試，該項(xiàng)目已經(jīng)在2013年8月完成了調(diào)試工作，現(xiàn)在已經(jīng)生產(chǎn)階段。產(chǎn)能達(dá)到了600t/d，晶轉(zhuǎn)率也在98.5%以上，實(shí)際熱耗只有670kcal/kg-cl。
三、 工藝生產(chǎn)配套的自動(dòng)化系統(tǒng)
為滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)線的工藝要求，保證工藝設(shè)備可靠運(yùn)行，穩(wěn)定工藝參數(shù)，保證產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約能源，提高生產(chǎn)線的運(yùn)轉(zhuǎn)率。以上這兩個(gè)項(xiàng)目的管理操作系統(tǒng)都是采用技術(shù)先進(jìn)、性能可靠、基于現(xiàn)場(chǎng)控制站加上位機(jī)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(DCS系統(tǒng))，對(duì)主生產(chǎn)線集中監(jiān)視、操作和分散控制，可有效提高電控設(shè)備的可靠性和可維護(hù)性，實(shí)現(xiàn)控制、監(jiān)視、操作的現(xiàn)代化。通過(guò)DCS與工廠管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接，使管理人員能隨時(shí)掌握工廠生產(chǎn)的實(shí)際情況，實(shí)現(xiàn)管理現(xiàn)代化，大地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。
以上兩種生產(chǎn)工藝都是因地制宜，不僅結(jié)合了業(yè)主的需求，也滿足了產(chǎn)品的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。
因目前鋰輝石原料、轉(zhuǎn)型焙燒料物性不詳，工程設(shè)計(jì)是在僅有的試驗(yàn)數(shù)據(jù)上進(jìn)行的，工程實(shí)施、試生產(chǎn)調(diào)試中難免走了些彎路，完全靠我司在熟知回轉(zhuǎn)窯煅燒機(jī)理，以及在水泥行業(yè)、活性石灰等行業(yè)的積累的經(jīng)驗(yàn)排出一切困難，使生產(chǎn)線得以順利達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)。我司在這兩個(gè)項(xiàng)目中總結(jié)了鋰輝石轉(zhuǎn)型焙燒設(shè)計(jì)、設(shè)備選型等方面的經(jīng)驗(yàn)，為將來(lái)同項(xiàng)目奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。兩個(gè)項(xiàng)目在回轉(zhuǎn)窯煅燒鋰輝石工藝上革命性的突破，以上這兩個(gè)項(xiàng)目無(wú)論在產(chǎn)能上還是質(zhì)量上都處于國(guó)內(nèi)先水平，也得到了業(yè)主的充分肯定。