一種含鋰礦物的脫氟焙燒裝置及工藝的制作方法

文檔序號：11647444閱讀：356來源：國知局

本發(fā)明屬于礦物質(zhì)原料的處理方法技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種含氟礦物脫氟的處理新方法，尤其涉及一種利用流化床的脫氟焙燒裝置及工藝。

背景技術(shù)：

鋰元素被譽為是21世紀的能源元素。鋰及其化合物廣泛應用于鋰電池、陶瓷、玻璃、鋁冶煉、醫(yī)藥等工業(yè)領(lǐng)域。近年來，隨著鋰離子電池在便攜式電子設(shè)備、電動汽車、空間技術(shù)和國防工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應用，對鋰的需求量日益增加。我國有豐富的理云母資源，其li2o含量一般在4-5％。因此，如何經(jīng)濟、高效地開發(fā)和利用鋰云母礦石，對我國鋰工業(yè)具有重要意義。

目前，工業(yè)上普遍采用石灰焙燒法從鋰云母礦中提取鋰，即將石灰石與鋰云母按3：1的重量比例在球磨機內(nèi)球磨、混合，然后經(jīng)800-900℃高溫焙燒成熟料，熟料再經(jīng)水淬、細磨、浸出、過濾或離心分離獲得浸出液和殘渣，浸出液經(jīng)蒸發(fā)、結(jié)晶和離心分離獲得單水氫氧化鋰。石灰焙燒法工藝簡單，原料價格低廉，但存在浸出液中鋰含量低、蒸發(fā)能耗高、鋰的回收率低及石灰石配比高等缺點。人們先后開發(fā)了氯化焙燒法(thermochimicaacta,2000,362,25-35)、硫酸法(無機鹽工業(yè),2004,4,30-31)、硫酸鹽法(mineralsengineering,2010,23,563-566)和壓煮法(有色金屬[冶煉部分],2001,5,19-21)等新工藝從鋰云母礦中提取鋰。

鋰云母礦中的鋰是以氟鋁硅酸鹽的復雜形態(tài)存在，礦物結(jié)構(gòu)十分致密，導致磨礦困難和鋰的浸出率低。除氯化法外，其余工藝均需要預先對鋰云母進行高溫水蒸氣焙燒轉(zhuǎn)型、脫氟處理使與氟結(jié)合的鋰、鉀、銣及銫等有價元素轉(zhuǎn)變為各自的氧化物。脫氟處理后其結(jié)構(gòu)疏松、可磨性好，并且有利于提高鋰的浸出率。因此，鋰云母的焙燒脫氟預處理對鋰云母的后續(xù)磨礦、浸出鋰等加工處理具有重要作用。

研究表明(宜春鋰云母焙燒過程的研究,礦業(yè)工程,1994,93,56-58)水蒸氣存在下能顯著提高脫氟效率，高溫水蒸氣先吸咐在鋰云母礦物表面上，然后離解成h⁺和oh^–，并以hf形式逸出；水蒸氣-鋰云母反應體系主要受熱力學因素(化學勢)和鋰云母結(jié)構(gòu)(物理因素)的影響，大量水蒸氣分壓和高溫下有利于鋰云母中氟的脫除；而水蒸氣向鋰云母內(nèi)部結(jié)構(gòu)的擴散或含鋰化合物的向外遷移均是影響水蒸氣脫氟效率的關(guān)鍵。因此，水蒸氣和鋰云母礦粉的充分接觸和均勻反應溫度是影響脫氟效率的兩個重要因素。

現(xiàn)有技術(shù)如cn201410247471.2、cn201310239742.5、cn201310062852.9、cn201210379229.1及cn201210052443.6等普遍采用回轉(zhuǎn)窯焙燒鋰云母礦脫氟。但是，回轉(zhuǎn)窯中水蒸氣與鋰云母料接觸不充分，抑制了水蒸氣在鋰云母表面的吸附、向內(nèi)擴散或含鋰物質(zhì)的遷移，導致其脫氟率低，嚴重時出現(xiàn)高溫下爐料的結(jié)圈問題，影響設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，如cn201210052443.6中采用不銹鋼回轉(zhuǎn)窯反應器進行焙燒脫氟，在860℃的高溫下進行水蒸氣脫氟反應80min，其脫氟礦中f含量仍高達2.0wt％，脫氟率只有40％；特別是，由于鋰云母中低熔點物質(zhì)的存在，使得在回轉(zhuǎn)窯加工處理鋰云母時，不可避免的出現(xiàn)高溫下的爐料的熔融結(jié)圈問題，從而嚴重影響回轉(zhuǎn)窯工藝的正常操作；若焙燒溫度過低又會影響鋰云母的脫氟效率。

另外，回轉(zhuǎn)窯焙燒能耗高、蒸氣耗量大也是制約回轉(zhuǎn)窯焙燒脫氟工業(yè)化應用和推廣的不利因素。主要原因在于：

(1)高溫脫氟尾氣及高溫焙燒礦的顯熱沒有充分利用，能量利用率低；

(2)高溫脫氟尾氣含有大量水蒸氣沒有循環(huán)利用，造成水蒸氣耗量大；

另一方面，在對鋰云母脫氟焙燒過程中，氟主要以hf形式逸出，若不加以處理直接排放到大氣中，將對環(huán)境造成危害。因此，如何回收利用鋰云母中的氟是鋰云母脫氟焙燒工藝面臨的問題。cn102530874a公開了從鋰云母脫氟尾氣中制備hf和氟化物的方法，主要是采用堿溶液(氫氧化鈉、石灰乳或氨水)吸收hf，經(jīng)干燥脫水得到相應的氟鹽，再經(jīng)濃硫酸處理可以制備hf。該工藝簡單、技術(shù)成熟，但該方法由于采用濕法堿液吸收，無法利用高溫尾氣的能量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有鋰云母焙燒脫氟技術(shù)存在的能量利用率低、水蒸氣耗量大等問題，本發(fā)明的目的在于提供一種含鋰礦物的脫氟焙燒裝置及工藝，所述脫氟焙燒裝置具有脫氟效率高，蒸氣可循環(huán)利用，能量利用率高等優(yōu)點，特別適合于大規(guī)模連續(xù)工業(yè)生產(chǎn)。

為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明的目的之一在于提供一種脫氟焙燒裝置，所述脫氟焙燒裝置包括預熱待脫氟物料的礦粉預熱系統(tǒng)、預熱水蒸氣的水蒸氣預熱系統(tǒng)、用于待脫氟物料與水蒸氣反應的流化床焙燒系統(tǒng)和水蒸氣循環(huán)系統(tǒng)，流化床焙燒系統(tǒng)包括流化床焙燒爐，礦粉預熱系統(tǒng)及水蒸氣預熱系統(tǒng)與流化床焙燒系統(tǒng)相連，水蒸氣循環(huán)系統(tǒng)用于制備新鮮的水蒸氣并將新鮮的水蒸氣和流化床焙燒系統(tǒng)排出的含氟氣體輸送到水蒸氣預熱系統(tǒng)；

任選地，所述裝置還包括進料系統(tǒng)、氣體吸收系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)；進料系統(tǒng)與礦粉預熱系統(tǒng)相連，用于為礦粉預熱系統(tǒng)輸送待脫氟物料或待脫氟物料與固氟劑的混合料；氣體吸收系統(tǒng)與流化床焙燒系統(tǒng)相連，用于吸收流化床焙燒系統(tǒng)產(chǎn)生的hf氣體；冷卻系統(tǒng)與流化床焙燒系統(tǒng)相連，用于冷卻流化床焙燒系統(tǒng)排出的脫氟物料。

所述進料系統(tǒng)用于將待脫氟物料或待脫氟物料與固氟劑混合的混合料輸送到礦粉預熱系統(tǒng)；

所述礦粉預熱系統(tǒng)用于預熱待脫氟物料，使其溫度達到800-860℃，并將預熱后的待脫氟物料輸送到流化床焙燒系統(tǒng)；

所述水蒸氣循環(huán)系統(tǒng)用于將部分含有水蒸氣的焙燒尾氣返回流化床焙燒爐，重新參與脫氟反應；

所述水蒸氣預熱系統(tǒng)用于產(chǎn)生高溫水蒸氣(900-1100℃)，并將高溫水蒸氣輸送到流化床焙燒系統(tǒng)；

所述流化床焙燒系統(tǒng)用于預熱后的待脫氟物料和高溫水蒸氣進行脫氟反應，反應后產(chǎn)生脫氟物料和含氟氣體；當待脫氟物料中含有固氟劑時，所述流化床焙燒系統(tǒng)用于預熱后的混合物料和高溫水蒸氣進行脫氟反應，反應后產(chǎn)生脫氟物料、固體氟化物和含氟氣體，流化床焙燒系統(tǒng)中的脫氟劑能夠迅速捕獲水蒸氣與待脫氟物料反應產(chǎn)生的hf氣體，生成固體氟化物，從而實現(xiàn)原位脫氟，因此，含氟氣體中的hf氣體的濃度已經(jīng)很低；

所述氣體吸收系統(tǒng)用于吸收含氟氣體中的氟化氫，所述氣體吸收系統(tǒng)中放置有固氟劑，所述固氟劑為堿金屬氧化物、堿金屬氫氧化物、堿土金屬氧化物或堿土金屬氫氧化物中的一種或至少兩種的組合；

所述冷卻系統(tǒng)用于冷卻脫氟物料，便于其排出、收集。

所述脫氟焙燒裝置的脫氟率達85％以上，并且焙燒過程經(jīng)濟性好，采用部分水蒸氣循環(huán)降低了水蒸氣耗量，并且將流化床焙燒系統(tǒng)產(chǎn)生的含氟氣體用于預熱水蒸氣，減少了制備水蒸氣的能源消耗量。

所述流化床焙燒系統(tǒng)包括進料閥、流化床焙燒爐、焙燒爐分離器和出料閥，所述流化床焙燒爐的進料口通過進料閥與礦粉預熱系統(tǒng)相連，流化床焙燒爐的出料口通過出料閥與焙燒礦冷卻系統(tǒng)相連，焙燒爐分離器的進氣口與流化床焙燒爐的出氣口相連，焙燒爐分離器的出氣口與氣體吸收系統(tǒng)相連。

優(yōu)選地，所述流化床焙燒爐為3-7級流化床反應器，如流化床焙燒爐為3級、4級、5級、6級或7級流化床反應器，優(yōu)選為3-5級流化床反應器。

優(yōu)選地，所述流化床焙燒爐的流化段設(shè)置有垂直內(nèi)構(gòu)件。

優(yōu)選地，所述氣體分布板開孔方向為沿圓周的切線方向，使待脫氟物料在流化床焙燒爐中以旋轉(zhuǎn)方式流化，增加待脫氟物料在流化床焙燒爐中的停留時間，使待脫氟物料和水蒸氣充分接觸并發(fā)生脫氟反應。

所述水蒸氣循環(huán)系統(tǒng)包括蒸氣鍋爐和壓縮機，蒸氣鍋爐的進氣口與流化床焙燒系統(tǒng)的出氣口或氣體吸收系統(tǒng)的出氣口相連，蒸氣鍋爐的出水口及煙氣出口與壓縮機的進氣口相連，壓縮機的出氣口與水蒸氣預熱系統(tǒng)相連。

優(yōu)選地，所述壓縮機排出的氣體先經(jīng)過冷卻系統(tǒng)再進入水蒸氣預熱系統(tǒng)。利用高溫脫氟物料的冷卻預熱循環(huán)水蒸氣產(chǎn)生高溫水蒸氣，熱量利用率高。

優(yōu)選地，所述水蒸氣預熱系統(tǒng)包括熱風爐，熱風爐設(shè)有煤氣和空氣進氣口，在此燃燒產(chǎn)生高溫煙氣，并與來自旋冷卻風分離器的水蒸氣混合。

所述礦粉預熱系統(tǒng)包括燃燒室、旋風預熱器和旋風分離器，燃燒室的出氣口與旋風預熱器的進氣口相連，旋風預熱器的出氣口與旋風分離器的進氣口相連，所述旋風預熱器的生料進料口與進料系統(tǒng)相連。

優(yōu)選地，所述旋風預熱器為3-6級旋風預熱器，如3級旋風預熱器、4級旋風預熱器、5級旋風預熱器或6級旋風預熱器等。

優(yōu)選地，所述旋風分離器的出料口與旋風預熱器的生料進口相連。

所述進料系統(tǒng)包括原料倉、料斗和螺旋加料器，所述原料倉的出料口與料斗的進料口相連，所述料斗的出料口與螺旋加料器的進料口相連，所述螺旋加料器的出料口與礦粉預熱系統(tǒng)相連。

優(yōu)選地，所述旋風分離器的出氣口與布袋收塵器相連，布袋收塵器經(jīng)下料機與料斗相連。

所述氣體吸收系統(tǒng)包括氣體吸收裝置，氣體吸收裝置的進氣口與流化床焙燒系統(tǒng)相連，氣體吸收裝置的出氣口與礦粉預熱系統(tǒng)和蒸氣鍋爐的進氣口相連。

優(yōu)選地，所述氣體吸收裝置為固定床、流化床或移動床，優(yōu)選為固定床。

優(yōu)選地，所述氣體吸收裝置中裝填有固氟劑。

優(yōu)選地，所述固氟劑為堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物、堿金屬氫氧化物或堿土金屬氫氧化物中的任意一種或至少兩種的組合，典型但非限制性的組合為：堿金屬氧化物與堿金屬氫氧化物，堿土金屬氧化物與堿土金屬氫氧化物，堿金屬氧化物與堿土金屬氧化物，堿金屬氧化物、堿金屬氫氧化物與堿土金屬氧化物，堿金屬氧化物、堿金屬氫氧化物、堿土金屬氧化物與堿土金屬氫氧化物等。采用固體物質(zhì)作為固氟劑能夠避免凈化含氟氣體過程中余熱的浪費。

所述冷卻系統(tǒng)包括旋風冷卻器和冷卻旋風分離器，旋風冷卻器的進氣口與壓縮機的出氣口相連，旋風冷卻器的進料口與流化床焙燒系統(tǒng)相連，旋風冷卻器的出氣口與冷卻旋風分離器的進氣口相連，冷卻旋風分離器的出氣口與水蒸氣預熱系統(tǒng)相連。

優(yōu)選地，所述冷卻旋風分離器的出料口與旋風冷卻器的進料口相連。

優(yōu)選地，所述旋風冷卻器為3-6級旋風冷卻器，如3級旋風冷卻器、4級旋風冷卻器、5級旋風冷卻器或6級旋風冷卻器等。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述脫氟焙燒裝置包括進料系統(tǒng)、礦粉預熱系統(tǒng)、流化床焙燒系統(tǒng)、水蒸氣預熱系統(tǒng)、水蒸氣循環(huán)系統(tǒng)、氣體吸收系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)；

所述進料系統(tǒng)包括原料倉、料斗和螺旋加料器；礦粉預熱系統(tǒng)包括燃燒室、旋風預熱器和旋風分離器；流化床焙燒系統(tǒng)包括進料閥、流化床焙燒爐、焙燒爐分離器和出料閥；水蒸氣預熱系統(tǒng)包括熱風爐；氣體吸收系統(tǒng)包括氣體吸收裝置；焙燒礦冷卻系統(tǒng)包括旋風冷卻器和冷卻旋風分離器；水蒸氣循環(huán)系統(tǒng)包括蒸氣鍋爐和壓縮機；

原料倉的出料口與料斗的進料口相連，料斗的出料口與螺旋加料器的進料口相連，螺旋加料器的出料口與旋風預熱器的生料進口相連；燃燒室的出氣口與旋風預熱器的進氣口相連，旋風預熱器的出料口通過進料閥與流化床焙燒爐的進料口相連；

蒸氣鍋爐的出水口以及蒸氣鍋爐的煙氣出氣口與壓縮機的進氣口相連，壓縮機的出氣口與旋風冷卻器的進氣口相連；

流化床焙燒爐的出料口通過出料閥與旋風冷卻器的進料口相連，旋風冷卻器的出氣口與冷卻旋風分離器的進氣口相連，冷卻旋風分離器的出氣口與熱風爐的進氣口相連；

流化床焙燒爐的出氣口與氣體吸收裝置的進氣口相連，氣體吸收裝置的出氣口與蒸氣鍋爐的進氣口及旋風預熱器的進氣口相連。

本發(fā)明的目的之二在于提供一種利用所述脫氟焙燒裝置進行脫氟的工藝，所述工藝包括如下步驟：

(1)將待脫氟物料或待脫氟物料與固氟劑的混合料預熱，得到預熱后的待脫氟物料；同時將水蒸氣預熱，產(chǎn)生預熱后的水蒸氣；

(2)預熱后的待脫氟物料和預熱后的水蒸氣進入流化床焙燒爐進行脫氟反應，得到脫氟物料和含氟氣體；

(3)利用含氟氣體的余熱制備水蒸氣，并將制備水蒸氣后的含氟氣體與制備的水蒸氣混合預熱用于進行步驟(2)所述脫氟反應；

任選地，進行步驟(4)：將含氟氣體凈化脫氟，并將脫氟物料冷卻回收。

步驟(1)所述待脫氟物料為含鋰礦物、含鉀礦物或含銫礦物中的一種或至少兩種的組合；

優(yōu)選地，步驟(1)所述待脫氟物料鋰云母礦、氟碳鈰礦、氟鈹?shù)V或氟鈹鈮鉭礦中的任意一種或至少兩種的組合，優(yōu)選為鋰云母礦。典型但非限制性的組合為：鋰云母礦與氟碳鈰礦，氟鈹?shù)V與氟鈹鈮鉭礦，氟碳鈰礦與氟鈹?shù)V，氟碳鈰礦、氟鈹?shù)V與氟鈹鈮鉭礦，鋰云母礦、氟碳鈰礦、氟鈹?shù)V與氟鈹鈮鉭礦。

優(yōu)選地，步驟(1)所述待脫氟物料的粒徑為50-500μm，如55μm、60μm、80μm、100μm、200μm、300μm、400μm或450μm等。

優(yōu)選地，按照固氟劑與f反應所生成的氟化物中氟與金屬元素的摩爾比，步驟(1)所述固氟劑的使用量過量10-90％，如過量12％、15％、18％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或85％等。

優(yōu)選地，步驟(1)所述待脫氟物料在旋風預熱器上進行預熱，所述旋風預熱器為3-6級旋風預熱器，如3級旋風預熱器、4級旋風預熱器、5級旋風預熱器或6級旋風預熱器等，優(yōu)選為4級旋風預熱器。

優(yōu)選地，步驟(1)所述水蒸氣在熱風爐上預熱。

優(yōu)選地，步驟(2)所述預熱后的待脫氟物料的溫度為800-860℃，如810℃、820℃、830℃、840℃或850℃等。

優(yōu)選地，步驟(2)所述預熱后的水蒸氣的溫度為900-1100℃，如910℃、 940℃、960℃、990℃、1030℃、1060℃、或1090℃等。

優(yōu)選地，步驟(2)所述預熱后的水蒸氣中水蒸氣的含量＞30v％(“v％”如無特殊說明均表示體積百分數(shù))，如35v％、40v％、50v％、60v％、70v％、80v％、90v％或95v％等。

優(yōu)選地，步驟(2)所述脫氟反應的溫度為820-860℃，如830℃、840℃、850℃或855℃等。

優(yōu)選地，步驟(2)中預熱后的待脫氟物料在流化床焙燒爐中的停留時間為30-120min，如40min、50min、70min、80min、90min、100min或110min等。

優(yōu)選地，步驟(2)所述流化床焙燒爐為3-7級流化床反應器，如流化床焙燒爐為3級、4級、5級、6級或7級流化床反應器，優(yōu)選為3-5級流化床反應器。

優(yōu)選地，步驟(3)所述含氟氣體在蒸氣鍋爐上制備水蒸氣。

優(yōu)選地，步驟(3)所述含氟氣體的余熱還用于預熱待脫氟物料，用于制備水蒸氣的含氟氣體占含氟氣體總量的20-70v％(體積百分含量)，如25v％、28v％、30v％、32v％、35v％、40v％、45v％、48v％、52v％、60v％、63v％或68v％等。高溫含氟氣體一部分用于預熱待脫氟物料，一部分用于制備水蒸氣，回收了反應尾氣的顯熱，提高了尾氣顯熱的利用效率。

優(yōu)選地，所述含氟氣體為凈化脫氟后的含氟氣體。

優(yōu)選地，步驟(4)所述脫氟物料的余熱用于預熱步驟(3)所述的水蒸氣與含氟氣體的混合氣。

優(yōu)選地，預熱后的水蒸氣與含氟氣體的混合氣，其溫度為700-800℃，如710℃、720℃、730℃、740℃、750℃、760℃、780℃或790℃等。

優(yōu)選地，步驟(4)所述脫氟物料在旋風冷卻器上冷卻，所述旋風冷卻器為 3-6級旋風冷卻器，如3級旋風冷卻器、4級旋風冷卻器、5級旋風冷卻器或6級旋風冷卻器等，優(yōu)選為4級旋風冷卻器。

優(yōu)選地，冷卻后的脫氟物料的溫度為200℃以下，如190℃、180℃、160℃、150℃、120℃、100℃、80℃、60℃、50℃或20℃等。

優(yōu)選地，步驟(4)采用堿金屬氧化物、堿金屬氫氧化物、堿土金屬氧化物或堿土金屬氫氧化物中的一種或至少兩種的組合凈化脫氟，典型但非限制性的組合為：堿金屬氧化物與堿金屬氫氧化物，堿土金屬氧化物與堿土金屬氫氧化物，堿金屬氧化物與堿土金屬氧化物，堿金屬氧化物、堿金屬氫氧化物與堿土金屬氧化物，堿金屬氧化物、堿金屬氫氧化物、堿土金屬氧化物與堿土金屬氫氧化物等。

優(yōu)選地，步驟(4)采用k2o、na2o、cao或mgo中的一種或至少兩種的組合凈化脫氟，典型但非限制性的組合為k2o與na2o，cao與mgo，k2o與cao，k2o、na2o與cao，k2o、na2o、cao與mgo等。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

(1)本發(fā)明提供的脫氟焙燒裝置的脫氟效率高，能夠使得水蒸氣和待脫氟物料在流化床焙燒爐中充分接觸，并且防止鋰云母礦焙燒脫氟過程中的熔融結(jié)圈，脫氟率達85％以上；

(2)本發(fā)明提供的脫氟焙燒裝置的熱量利用率高，采用固體吸附劑(固氟劑)吸收流化床焙燒系統(tǒng)排出的尾氣并回收f(氟)資源，凈化后的高溫氣體一部分用于預熱待脫氟物料，一部分用于預熱蒸氣鍋爐的水產(chǎn)生水蒸氣，回收了反應尾氣的顯熱；同時，利用高溫脫氟物料預熱來自水蒸氣鍋爐的低溫水蒸氣產(chǎn)生高溫水蒸氣，回收了高溫脫氟礦的顯熱，實現(xiàn)脫氟物料的冷卻；

(3)本發(fā)明提供的脫氟焙燒裝置的水蒸氣耗量低，凈化后的高溫氣體經(jīng)補充新鮮水蒸氣、壓縮機壓縮、旋風冷卻器和熱風爐預熱后返回至流化床焙燒爐，實現(xiàn)了水蒸氣循環(huán)利用。

附圖說明

圖1是實施例1提供的鋰云母礦流化床脫氟焙燒裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1，原料倉；2，料斗；3，螺旋加料器；4-1，第一級旋風預熱器；4-2，第二級旋風預熱器；4-3，第三級旋風預熱器；4-4，第四級旋風預熱器；5，進料閥；6，流化床焙燒爐；6-1，焙燒爐分離器；7，出料閥；8-1，第一級旋風冷卻器；8-2，第二級旋風冷卻器；8-3，第三級旋風冷卻器；8-4，第四級旋風冷卻器；9，冷卻旋風分離器；10，壓縮機；11，燃燒室；12，熱風爐；13，氣體吸收裝置；14，蒸氣鍋爐；15，旋風分離器；16，布袋收塵器；17，下料機。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

實施例1

圖1提供了一種鋰云母礦流化床脫氟焙燒裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，所述裝置包括：進料系統(tǒng)、礦粉預熱系統(tǒng)、流化焙燒系統(tǒng)、水蒸氣預熱系統(tǒng)、氣體吸收系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和水蒸氣循環(huán)系統(tǒng)。

進料系統(tǒng)用于將待脫氟物料輸送到礦粉預熱系統(tǒng)，包括原料倉1、料斗2、螺旋加料器3；

礦粉預熱系統(tǒng)用于預熱待脫氟物料，使其溫度達到800-850℃，包括燃燒室11、四級旋風預熱器和旋風分離器15，四級旋風預熱器包括依次相連的第一級旋風預熱器4-1、第二級旋風預熱器4-2、第三級旋風預熱器4-3和第四級旋風預熱器4-4；

流化焙燒系統(tǒng)包括進料閥5、流化床焙燒爐6、焙燒爐分離器6-1和出料閥7，流化床焙燒爐5是鋰云母礦粉和水蒸氣反應的場所，為多級流化床反應器，優(yōu)選為3-7級，進一步優(yōu)選為3-5級，流化床焙燒爐5的流化段設(shè)有垂直內(nèi)構(gòu)件，氣體分布板開孔方向為沿圓周的切線方向；

水蒸氣預熱系統(tǒng)包括熱風爐12，用于預熱水蒸氣，使水蒸氣的溫度達到900-1100℃，并將預熱后的水蒸氣輸送到流化床焙燒系統(tǒng)；

氣體吸收系統(tǒng)用于將流化床焙燒系統(tǒng)產(chǎn)生的含氟氣體脫氟凈化，吸收含氟氣體中包含的hf和sif4，回收f資源，凈化后的高溫氣體用于循環(huán)使用、預熱水蒸氣和/或待脫氟物料，氣體吸收系統(tǒng)包括氣體吸收裝置13，氣體吸收裝置13可為固定床、流化床或移動床，優(yōu)選為固定床；

冷卻系統(tǒng)用于使流化床焙燒系統(tǒng)產(chǎn)生的脫氟物料降溫，同時將高溫脫氟物料的顯熱用于水蒸氣的預熱，包括四級旋風冷卻器和冷卻旋風分離器9；四級旋風冷卻器包括依次相連的第一級旋風冷卻器8-1、第二級旋風冷卻器8-2、第三級旋風冷卻器8-3和第四級旋風冷卻器8-4；

水蒸氣循環(huán)系統(tǒng)用于使來自流化床焙燒爐6產(chǎn)生的含有水蒸氣的高溫尾氣用于預熱冷水產(chǎn)生新鮮水蒸氣，并與新鮮水蒸氣混合，經(jīng)壓縮機10壓縮送入冷卻系統(tǒng)，再輸送到水蒸氣預熱系統(tǒng)，產(chǎn)生溫度為900-1100℃的水蒸氣，包括蒸氣鍋爐14和壓縮機10；

所述進料系統(tǒng)、礦粉預熱系統(tǒng)、流化焙燒系統(tǒng)、水蒸氣預熱系統(tǒng)、氣體吸收系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和水蒸氣循環(huán)系統(tǒng)的連接方式如下：

原料倉1的出料口與料斗2的進料口相連，料斗2的出料口通過管道與螺旋加料器3的進料口相連接，螺旋加料器3的出料口通過管路與第一級旋風預熱器4-1的進料口連接；

燃燒室11的出氣口與第四級旋風預熱器4-4的進氣口連通，第一級旋風預熱器4-1的出氣口通過管道與旋風分離器15的進氣口相連通，旋風分離器15的出氣口通過管道與布袋收塵器16的進氣口相連通；布袋收塵器16收集的礦粉經(jīng)下料機17返回至料斗2；第四級旋風預熱器4-4的出料口通過管路與進料閥5相連通；

蒸氣鍋爐14的水蒸汽出口與壓縮機10的進氣口相連，壓縮機10的水蒸氣出氣口與第一級旋風冷卻器8-1的進氣口相連；

流化床焙燒爐6的進料口與進料閥5的出料口連通，流化床焙燒爐6底部的進氣口通過管道與熱風爐12的出氣口相連通，流化床焙燒爐6頂部的出氣口通過管道與焙燒爐分離器6-1進氣口相連通，焙燒爐分離器6-1的出料口通過管道與流化床焙燒爐6相連通，焙燒爐分離器6-1的出氣口通過管道與氣體吸收裝置13及第四級旋風預熱器的進氣口相連通；流化床焙燒爐6上部的出料口通過管道與出料閥7的進料口相連通，出料閥7的出料口通過管道與第四級旋風冷卻器8-4的進料口相連通；

氣體吸收裝置13的進氣口與焙燒爐分離器6-1的出氣口相連，氣體吸收裝置13的出氣口與蒸氣鍋爐14的進氣口和第四級旋風預熱器4-4的進氣口相連；

第四級旋風冷卻器8-4頂部的出氣口通過管道與冷卻旋風分離器9的進氣口連通，冷卻旋風分離器9的出氣口通過管道與熱風爐12的進氣口相連通，第一級旋風冷卻器8-1下部設(shè)有出料口，脫氟物料冷卻后從出料口排出。

采用所述脫氟焙燒裝置對待脫氟物料脫氟的工藝如下：

通入燃燒室11中的煤氣和空氣在此充分燃燒反應產(chǎn)生高溫熱煙氣，產(chǎn)生的高溫熱煙氣送入第四級旋風預熱器4-4中，并依次通過第三級旋風預熱器4-3、第二級旋風預熱器4-2及第一級旋風預熱器4-1預熱待脫氟物料，使其溫度達到 800-850℃；

從蒸氣鍋爐14的進水口通入的冷水與來自氣體吸收裝置的高溫脫氟氣體換熱，從蒸氣鍋爐14的出水口排出的水蒸氣與排出的脫氟氣體混合進入壓縮機10提高壓力后送入第一級旋風冷卻器8-1中，并依次通過第二級旋風冷卻器8-2、第三級旋風冷卻器8-3及第四級旋風冷卻器8-4預熱水蒸氣，使其溫度達到700-800℃；水蒸氣經(jīng)冷卻旋風分離器9分離后進入熱風爐12進一步提升溫度至900-1100℃；

800-850℃的鋰云母礦粉通過進料閥5進入流化床焙燒爐6與來自流化床焙燒爐6底部的900-1100℃的水蒸氣充分接觸并反應，產(chǎn)生脫氟物料和含氟氣體；

流化床焙燒爐6產(chǎn)生的脫氟物料通過出料閥7進入第四級旋風冷卻器8-4，并依次通過第三級旋風冷卻器8-3、第二級旋風冷卻器8-2及第一級旋風冷卻器8-1冷卻脫氟物料，使其溫度溫度降低到200℃以下；

流化床焙燒爐6產(chǎn)生的含氟氣體經(jīng)焙燒爐分離器6-1分離，分離產(chǎn)生的固體顆粒返回流化床焙燒爐6繼續(xù)進行焙燒反應，分離產(chǎn)生的氣體進入氣體吸收裝置13，經(jīng)固氟劑脫氟后產(chǎn)生的高溫凈化氣體一部分進入蒸氣鍋爐14，用作預熱水蒸氣的熱源，另一部分進入第四級旋風預熱器4-4中，用于預熱待脫氟物料。

實施例2

利用實施例1提供的裝置進行鋰云母焙燒脫氟，包括如下步驟：

(1)將鋰云母礦粉從原料倉1中加入料斗2中，經(jīng)螺旋加料器3送至第一級旋風預熱器4-1，并依次通過第二級旋風預熱器4-2、第三級旋風預熱器4-3及第四級旋風預熱器4-4與來自燃燒室11的高溫熱煙氣進行換熱；與此同時，蒸氣鍋爐14和熱風爐12產(chǎn)生高溫水蒸氣；

(2)預熱后的鋰云母礦粉溫度升至800℃，被送入流化床焙燒爐6，與來自熱風爐12的高溫水蒸氣(1000℃)充分接觸進行焙燒脫氟反應，其焙燒反應條件為：流化床焙燒爐6為5級流化床反應器，鋰云母礦粉平均粒徑50μm，進料速率為1000kg/h，焙燒溫度850℃，水蒸氣含量為49v％，流化氣速為0.85m/s，物料停留時間為120min，脫氟反應脫除與li等有價元素結(jié)合的f，并使鋰云母礦相結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變；

(3)從流化床焙燒爐6排出的含有hf及sih4的氣體被送入氣體吸收裝置13中回收，氣體吸收裝置13中的固氟劑為cao，凈化后的高溫尾氣(脫氟率大于98％)的50v％用于預熱蒸氣鍋爐14中的水產(chǎn)生高溫水蒸氣，其余進入第四級旋風預熱器4-4中用于預熱待脫氟物料；