锂矿石隧道窑焙烧方法及装置与流程

锂矿石隧道窑焙烧方法及装置

1.技术领域：本发明涉及锂电新能源技术的锂矿石材料领域，主要涉及锂矿石焙烧与装置，特别是一种锂矿石隧道窑焙烧提锂方法及装置。

2.

背景技术：

针对当前对环境要求的越来越严格的严峻形势，各国均对新能源进行大力发展；对于当前世界及我国提出的“碳达峰、碳中和”的要求，其将推动我国能源发展以从化石能源向新能源快速过渡，摆脱对国外能源依赖，缓解国内能源危机和环保问题，确保能源安全具有重要意义。锂电池新能源技术及应用为全球新能源主要技术方向之一，成为各国政府大力扶持的战略产业。

[0003]“锂”被誉为“能源金属”、“白色石油”，锂的化合物是锂电新能源的基础性核心原料。锂在自然界矿石中主要以锂辉石、锂云母、锂长石和磷铝石等锂矿石资源的形式存在。因此采用先进的工艺方法及装置从锂矿资源中提锂成为技术研究的重点。

[0004]

从锂矿中提锂，最关键的环节是锂矿焙烧，锂矿石经高温焙烧，将其复杂结构发生物理、化学变化，改变化学组成和物理性质，使难溶的氧化锂转变为易于溶出的锂化合物。锂矿焙烧工艺技术及装置决定了提锂率的高低，是评估锂矿综合利用水平的重要指标。

[0005]

目前，锂矿石焙烧主要采用回转窑技术，回转窑焙烧技术成熟，其产量大、易操作，已广泛应用于工业化生产。但因回转窑在焙烧过程中整个窑体和物料一直处于旋转、翻滚的工作状态，这一“动态”焙烧方式，导致机械动力大，耗能大，操控精度以及焙烧温度较难控制，而且焙烧过程中所产生的粉尘也相对较大。

[0006]

于是，业界重点关注隧道窑焙烧技术研究，隧道窑焙烧相对于回转窑则为“静态”焙烧的一种方式，即，隧道窑不动、物料不动，将物料压制模块砖形，经机械手层层叠起，码载置窑车上，窑车以一定速度，一车一车连续行驶通过设定不同温区段的隧道窑，完成物料焙烧过程。隧道窑焙烧有效避开了回转窑的不足，锂的回收率较高，能耗低。同时设备完好率高，利用率高，维修费用少。隧道窑焙烧，物料以砖块形态进入焙烧，整个焙烧过程基本不产生粉尘。

[0007]

然而，在随着隧道窑焙烧技术的不断推进的过程中，由隧道窑焙烧而产生的各种技术问题的不足也不断显现出来，如对于采用隧道窑炉对其他的物料进行焙烧时不会出现的问题，在对锂矿石或者锂云母原料的焙烧中不断出产生，比如隧道窑焙烧产生的或存在的“塌窑”现象，成了制约锂矿石采用该方法与装置的进行产业化应用的关键技术难题。隧道窑通常以气体燃料作为热源，如天然气、煤气等，通过燃气喷枪从隧道窑两侧面向窑内喷射火焰给隧道窑提供焙烧热源，通过控制喷枪火焰大小和燃气喷枪在窑炉的分布以及风网系统共同调节隧道窑内的温度和温度的均匀性。

[0008]

由于锂矿石在一定温度下会形成液相和软化，如锂云母在焙烧过程中，当温度达到940℃时，物料逐渐开始产生液相，当温度超过1000℃时，物料就会软化。隧道窑焙烧的锂矿物料是经压制成模块，通常为砖块型态，有利于机器手操作，层层叠起码置平板窑车上。焙烧过程中，在火焰直喷区中的局部砖块物料由于燃烧集中，极易形成燃烧的局部高温，而

锂矿块状的物料易因受过度高温而软化，从而造成“塌窑”现象的发生，且“塌窑”造成的坍塌砖块易导致卡车、卡窑的发生，进而被迫停产、停窑；需降温后才能进入窑内进行锂矿石物料砖块清理或窑体修补等，无法连续正常生产。局部高温焙烧物料将产生过烧结晶，直接降低焙烧质量。

[0009]

因此，如何来提供一种锂矿石隧道窑焙烧提锂方法及装置，锂矿石在使用隧道窑进行煅烧时，基于隧道窑锂矿物料砖块因局部受热温度过高而造成物料过烧和“塌窑”问题，创新锂矿石隧道窑焙烧装置及工艺技术，以避免燃气喷枪火焰直接喷射于砖块料物上，降低局部高温，使砖块物料焙烧温度更加均匀。彻底解决锂矿石隧道窑焙烧时，因局部温度过高出现过烧或出现倒窑的问题。大幅度的降低了锂矿石隧道窑煅烧提锂的生产成本。

[0010]

技术实现要素：

本发明的目的就是要提供一种锂矿石隧道窑焙烧提锂方法及装置，是以锂矿石为主原料，以钾、钠、钙盐为辅料，均以粉状形态充分混合均匀，加水搅拌制成锂矿石混合料，经陈化、码墩堆料、煅烧、破碎、球磨、搅拌浸锂等，其煅烧时采用隧道窑的“半隔焰”的燃烧方式，即在隧道窑的每个运转窑车上建设燃烧室，用耐火材料板将砖块物料与燃气火焰隔开，同时在耐火材料板上预留有多条间隙，使加热气体能从燃烧室中通过间隙流出，直接给物料砖块传导热量。燃气喷枪火焰喷射至窑内燃烧室内，使之充分燃烧使窑炉内温度均匀、恒定。此工艺及装置，很好的避开了火焰直射的超高温度，有效防止“塌窑”现象的发生；提高了产品的市场竞争力。

[0011]

本发明的目的之一是提供一种锂矿石隧道窑焙烧提锂方法，以锂矿石为主原料，以钾、钠、钙盐为辅料，均以粉状形态充分混合均匀，加水搅拌制成锂矿石混合料，其包括如下方法步骤：1）陈化，将锂矿石混合料先进行陈化处理，为陈化锂矿石混合料，2）码墩堆料，将陈化锂矿石混合料经自动输送装置输送至，压机装置储料仓中，经压机装置压制成方砖块形状，并由智能堆码装置，堆为相应符合要求的墩堆料，3）煅烧，将步骤2）块墩堆料送入隧道窑装置中进行煅烧，所述煅烧包括烘干区烘干、焙烧区焙烧和降温区降温，控制整个煅烧时间在6

?

10小时，并控制烘干时间大于2小时，得焙烧料；4）破碎，将上步得焙烧料经破碎装置破碎为150

㎜

以下的颗粒料；5）球磨，将步骤4）的颗粒料采用湿法球磨方法，球磨至100

?

200目，为球磨料；6）搅洗浸锂、过滤分离提锂、沉锂制备锂盐，将步骤5）球磨料加水混合，于匀速搅拌条件下，进行搅洗浸出处理，将熟料中经焙烧反应的可溶锂完全溶解于水液中；浸出用水为浓缩蒸发器产生的余热循环利用的蒸发水，控制蒸发水温度为40－60℃，经过滤固、液分离为过滤液，再加入co2气体或na2co3与li+化学反应，得碳酸锂。

[0012]

本发明所述的锂矿石隧道窑焙烧提锂方法，其步骤1）所述陈化处理是控制时间在24

??

48 h，同时防止陈化过程中的陈化锂矿石混合料表层水份蒸发，保持陈化锂矿石混合料水份含量分布均匀，控制陈化处理后的陈化锂矿石混合料中的水份含量为6

?

11wt%。

[0013]

本发明所述的锂矿石隧道窑焙烧提锂方法，其步骤2）所述墩堆料是指由单独的各砖块状物料经层层叠加起成相应立方体或长方体形状为墩，由若干双数墩合并为墩堆料，控制任意墩堆料与墩堆料之间设有墩间隙，控制墩间隙的距离为50－100

㎜

；同时控制组成

任意一墩的各砖块之间的间隔为砖间隙，控制砖间隙大小的距离为10

?

30

㎜

。

[0014]

所述的锂矿石隧道窑焙烧提锂方法，其步骤3）煅烧，是对墩堆料经烘干处理后，进入隧道窑装置中的焙烧区进行焙烧时，通过防煅烧塌窑装置对块状的墩堆料进行焙烧，控制防煅烧塌窑装置的焙烧温度为750℃－980℃。

[0015]

本发明的另一目的是提供一种实现上面所述锂矿石隧道窑焙烧提锂方法的装置，包括隧道窑炉体、隧道窑炉车，隧道窑炉体内包括隧道窑炉内腔，于隧道窑炉体壁面上相对应的设有若干燃气喷枪和热电偶，所述隧道窑炉内腔包括有烘干区、焙烧区、降温区，隧道窑炉车可于隧道窑炉腔内的烘干区、焙烧区、降温区内活动的运行，其特征是于隧道窑炉车上方设有若干防煅烧塌窑装置，墩堆料设于防煅烧塌窑装置上方，由防煅烧塌窑装置对墩堆料进行焙烧；所述防煅烧塌窑装置包括支撑底板、耐火支撑柱、焙烧隔焰板、隔焰燃烧室、隔焰间隙；支撑底板和焙烧隔焰板之间设有若干耐火支撑柱，耐火支撑柱的一端置于支撑底板上，另一端则顶于与支撑底板相对应的一侧的焙烧隔焰板上，所述隔焰燃烧室由耐火支撑柱所支撑于支撑底板和焙烧隔焰板之间的间隙空间构成，焙烧隔焰板上设有隔焰间隙。

[0016]

本发明所述装置，其设于隧道窑炉内腔内壁面上的所述燃气喷枪出气端与隔焰燃烧室的内腔空间相对应。

[0017]

进一步的，是所述隔焰间隙与墩间隙的大小相对应。

[0018]

优选的，是于焙烧隔焰板或支撑底板上分别设有隔焰小孔；所述隔焰小孔与墩堆料上的砖间隙大小相对应。

[0019]

进一步的，是于隧道窑炉体内腔设进风管道，于进风管道上设若干进风口；所述进风口的出口与焙烧隔焰板上下位置相对应。

[0020]

本发明公开的一种锂矿石隧道窑焙烧提锂方法及装置，与回转窑焙烧及现有技术的隧道窑炉煅烧的工艺相比具有如下突出的优点：１）控温更均匀：同一温区，温差≤

±

8℃；２）节能更环保：节省电耗≥40%，节省燃耗≥50%；砖块状物料静态焙烧全过程，基本无粉尘；3）设备完好率高：设备完好率提高80%以上，减少维修停机时间，提高连续生产效率。

[0021]

４）锂矿石焙烧质量高：由于焙烧控温精度高，焙烧质量高，锂浸出收得率高；锂云母焙烧熟料的锂浸出收得率可达95%；二是本发明与现有常规隧道窑对锂矿石的焙烧工艺相比１）控温更加容易更均匀：通过设立于防煅烧塌窑器或叫“半隔焰”燃烧室，避免燃气火焰直喷锂矿石砖块物料，以及通过砖块物料的间隙码摆方式和隧道窑的风网系统的“负压”的共同作用下，控温更加均匀，可以控制隧道窑焙烧区温差在1－3℃，且无火焰直喷所导致的物料局部受热过烧现象；２）隧道窑完好率更高：因无“塌窑”及卡车、卡窑现象，隧道窑完好率可提高10%以上，可连续生产6个月以上无需大修，比现有的隧道窑使用时间延长一倍以上；３）锂浸出收得率更高：在焙烧过程中，因无局部温度过高而导致物料过烧结晶和“塌窑”现象，对锂矿石砖块物料即墩堆料焙烧更均匀，因而焙烧质量好，锂云母焙烧熟料的

锂浸出收得率提高1－2%；４）能耗更低：在窑车与隧道窑两侧壁之间多层工凹凸密封结构等隔温、保温的基础上，利用隧道窑顶部采用主风网、支风网的吹风、吸风等作用，在窑车燃烧室之上的隧道窑窑体内形成相对负压，确保了热源向上传递至焙烧物料，防止了热源向窑车之下散失。能耗可进一步减少5－10%。

[0022]

另一方面，本发明基于隧道窑锂矿物料砖块因受热温度过高而造成物料过烧和“塌窑”问题，创新了锂矿石隧道窑焙烧装置及工艺技术，以避免燃气喷枪火焰直接喷射于砖块料物上，降低局部高温，使砖块物料焙烧温度更加均匀。采用“半隔焰”的燃烧方式，即在隧道窑的每个运转窑车上设一个或若干防煅烧塌窑器或叫燃烧室，用耐火材料板将砖块物料与燃气火焰隔开，同时在耐火材料板上预留有多条间隙，使加热气体能从燃烧室中通过间隙流出，直接给物料砖块传导热量。燃气喷枪火焰喷射至窑内燃烧室内，使之充分燃烧，一是加热隔焰板，通过隔焰板向物料砖块传递热量；二是高温火焰将窑内燃烧室内气体加热，通过风道系统将热气体从隔焰板间隙中流出传递热量，使窑内温度均匀、恒定。此工艺及装置，很好的避开了火焰直射的超高温度，将最高温度控制在980℃，且砖块物料受热更均匀，彻底解决了因局部温度过高出现产过烧或出现倒窑的问题。

[0023]

在隧道窑的每个运转窑车上，采用耐火材料制作的若干支撑柱和若干小平板塔建一个防煅烧塌窑器或叫“棚屋”空间。本发明所述的防煅烧塌窑器其制备材料采用耐火材料制备而成，如其小平板之间预留出间隙，支撑底板18的平板上用于层层叠起码置物料砖块，每层墩物料砖块之间间隙与“屋顶”间隙相对应，以利于热气体流动。

[0024]

优选的，控制耐火材料支撑柱即耐火支撑柱8的高度为200－500

㎜

，即隔焰燃烧室6高度，一般的可控制棚板即为焙烧隔焰板7的大小为600

×

600

㎜

方块，塔建焙烧隔焰板7时，板与板之间留有50

?

100

㎜

的缝隙即隔焰间隙5，所述隔焰间隙5可以是由若干块焙烧隔焰板5拼接而形成不完全隔焰的“半隔焰板”结构；也可以根据设计的隧道窑炉体内腔与隧道窑炉车的运行情况，由完整的焙烧隔焰板7分割出设若干的隔焰间隙5及隔焰小孔701形成，为了增强焙烧效果，于焙烧隔焰板5上还设有隔焰小孔701；耐火材料支撑柱或叫耐火支撑柱8与棚板即焙烧隔焰板7之间配有凹凸槽，安装时再用水玻璃胶和高温耐火泥混合粘结。燃气喷枪4装置于隧道窑两侧面，始终对准于所述的隔焰燃烧室6内，将喷枪燃气火焰直接喷入燃烧室，每个窑车都形成一个燃烧室。隔焰板将物料与燃气火焰隔离，由此避免喷枪火焰直接喷射于砖块料物上。

[0025]

在窑车与隧道窑两侧壁之间密封结构等隔温、保温的基础上，采用“半隔焰”的燃烧方式，燃气火焰在燃烧室充分燃烧，利用隧道窑顶部的主风网、支风网的吹风、吸风作用，在窑车燃烧室之上的隧道窑体内形成相对负压，确保了热源向上传递至焙烧物料，阻止了热源向窑车平面之下的无效区域散失。一是通过隔焰板向窑炉内传递热量；二是将燃烧室内的热气体从隔焰板间隙中喷出传递热量，使窑内砖块物料焙烧温度均匀、恒定。此工艺及装置较好的转变了焙烧方式，即将原直接火焰焙烧转变为缓冲间接焙烧，避开了火焰直射的物料产生的局面超高温度现象，隧道窑焙烧温度更加“柔和”，易于精准控制。

[0026]

通过控制喷枪火焰大小和燃气喷枪在窑炉分置，以及风网系统调节隧道窑内的温度和温度的均匀性。锂矿石焙烧控制在750℃－980℃，同时控制焙烧区温度差≤

±

8℃，控制于此温度条件下恒温焙烧1－3h。此时，燃气喷枪火焰温度应达1200－1500℃。

[0027]

将层层叠起的砖块物料分成若干层墩，每层墩之间摆放成固定间隙，每一墩码置的砖块之间也固定间隙。层墩与层墩之间和砖块与砖块之间的间隙成为热气体流动传导的风道，该热气体流动传导通道与窑车燃烧室隔焰板的缝隙相对应，实现热量在窑体内快速传导、扩散，并使之温度更为均匀。层墩之间的间隙即墩间隙10之间的距离为50－100

㎜

，砖块与砖块之间的间隙即砖间隙9为10－30

㎜

。高温火焰将窑内燃烧室内气体加热，通过风道系统将热气体从隔焰板间隙中流出传递热量，使窑内温度均匀、恒定。此工艺及装置，很好的避开了火焰直射的超高温度，将最高温度控制在980℃，且砖块物料受热更均匀。

[0028]

附图说明：图1所示，为本发明一实施方式的结构示意图，图2所示，为图1中a处放大示意图，图3所示，为图1中b处放大示意图，图4为本发明一实施方式左视示意图，图5为进风管道13结构示意图，图6所示，为本发明另一实施方式结构示意图，图7、为本发明另一实施方式左视示意图；图中：1、吸风机，100、隧道窑炉体，2、热电偶， 3、吸风管，4、燃气喷枪，5、隔焰间隙，6、隔焰燃烧室，7、焙烧隔焰板，701、隔焰小孔，8、耐火支撑柱，9、砖间隙， 10、墩间隙，11、墩堆料， 12、隧道窑炉车，13、进风管道，1301、进风口，14、烘干区， 15、焙烧区，16、降温区，17、防煅烧塌窑器i，1701、防煅烧塌窑器ii，18、支撑底板，19、隧道窑炉内腔。

[0029]

具体实施方式：下面根据具体的相应的一实施例及附图对本发明作进一步的详细说明，本发明所述的上、下或上方、下方，左、右等均是相对于本发明的附图装置而言；质量比或质量份。

[0030]

如图1

?

2所示，本发明一种锂矿石隧道窑焙烧提锂方法及装置，是以锂矿石为主原料，以钾、钠、钙盐为辅料，均以粉状形态充分混合均匀，加水搅拌制成锂矿石混合料，其是包括如下方法步骤：1）陈化，将锂矿石混合料先进行陈化处理，是控制时间在24

?

48 h，同时防止陈化过程中的陈化锂矿石混合料表层水份蒸发，保持陈化锂矿石混合料水份含量分布均匀，控制陈化处理后的陈化锂矿石混合料中的水份含量为6

?

11wt%。为陈化锂矿石混合料，2）码墩堆料，将陈化锂矿石混合料经自动输送装置输送至，压机装置储料仓中，经压机装置压制成方砖块形状，并由智能堆码装置，堆为相应符合要求的墩堆料，所述墩堆料是指由单独的各砖块状物料经层层叠加起成相应立方体或长方体形状为墩，由若干双数墩合并为墩堆料，控制任意墩堆料与墩堆料11之间设有墩间隙10，控制墩间隙10的距离为50－100

㎜

；同时控制组成任意一墩的各砖块之间的间隔这砖间隙9，控制砖间隙9的距离为10

?

30

㎜

；3）煅烧，将步骤2）块墩堆料送入隧道窑装置中进行煅烧，所述煅烧包括烘干区烘干、焙烧区焙烧和降温区降温，对墩堆料经烘干处理后，控制整个煅烧时间在6

?

10小时，并控制烘干时间大于2小时，进入隧道窑装置中的焙烧区进行焙烧时，采用防煅烧塌窑装置对块墩堆料进行焙烧，控制防煅烧塌窑装置在焙烧时的温度为750℃－980℃，得焙烧料，所述防煅烧塌窑装置包括防煅烧塌窑器i 17及防煅烧塌窑器ii 1701；

4）破碎，将上步得焙烧料经破碎装置破碎为150

㎜

以下的颗粒料；5）球磨，将步骤4）的颗粒料采用湿法球磨方法，球磨至100

?

200目，为球磨料；6）搅洗浸锂、过滤分离提锂、沉锂制备锂盐，将步骤5）球磨料加水混合，于匀速搅拌条件下，进行搅洗浸出处理，将熟料中经焙烧反应的可溶锂完全溶解于水液中；浸出用水为浓缩蒸发器产生的余热循环利用的蒸发水，控制蒸发水温度为40－60℃，经过滤固、液分离为过滤液，再加入co2气体或na2co3与li+化学反应，得碳酸锂。

[0031]

本发明公开的实现上面所述锂矿石隧道窑焙烧提锂方法的装置，包括隧道窑炉体100、隧道窑炉车12，隧道窑炉体100内包括隧道窑炉内腔19，于隧道窑炉体100壁面上相对应的设有若干燃气喷枪4和热电偶2，热电偶2均匀分布于隧道窑炉体100相应的的壁面上，便于对隧道窑炉内腔19内的温度的精准检测，所述隧道窑炉内腔19包括有烘干区14、焙烧区15、降温区16，隧道窑炉车12可于隧道窑炉腔19内的烘干区14、焙烧区15、降温区16内活动的运行，其是于隧道窑炉车12上方设有若干防煅烧塌窑器，墩堆料11设于防煅烧塌窑器上方，由防煅烧塌窑装置对墩堆料进行焙烧；这样即能对墩堆料11的锂矿石混合料压制成的砖块进行充分燃烧；并且控制设于隧道窑炉内腔19内壁面上的所述燃气喷枪4出气端与隔焰燃烧室6的内腔空间相对应。于隧道窑炉体100内腔设进风管道13，于进风管道13上设若干进风口1301；所述进风口1301的出口与焙烧隔焰板7上下位置相对应。

[0032]

实施例1 如图1

?

2、4所示，本发明本发明的隧道窑焙烧锂矿石提取锂盐方法，是以锂矿石为主原料与钾、钠、钙盐等为辅料，均以粉状形态充分混合均匀；控制主原料与辅料比为55－70%：30－45%比例（干基），合计100%；锂矿石主要以锂辉石、锂云母、锂长石、锂瓷石和磷铝石等锂矿石资源的形式，为锂矿石混合料；1）陈化，将锂矿石混合料进行“陈化”24－28h；通过陈化使锂矿石混合料中各种原、辅料进一步结合，促使锂矿石混合料水份分布均匀，可以改善锂矿石混合料的成型性能；控制“陈化”时间不宜过长，以防止混合料表层水份蒸发，重新导致水分分布不均匀，锂矿石混合料水份质量比控制应在6

?

11%，且水份分布需均匀；为陈化锂矿石混合料；2）码墩堆料，将陈化锂矿石混合料即“陈化”后的锂矿石混合料经自动输送系统，送到压机上方的自动料仓，通过压力1200－3000吨压机制成砖块形状，再通过分组机和智能机械手将砖块物料码坯至窑车塔建的棚板平面上，经层层叠加起成相应立方体或长方体形状为墩，并将层层叠起的砖块物料分成2－6墩，如图1、2所示，为对称、双数，控制墩与墩之间间隙为即墩间隙10的距离为50－100

㎜

；同时控制每墩的砖块与砖块摆放之间的间隙即砖间隙9为10－30

㎜

，这以利于热源通畅流动且匀均分布；3）煅烧，如图1所示，将码载好砖块物料的窑车全自动连续进入隧道窑炉体100内，依次经过隧道窑炉内腔19内的烘干区14、焙烧区15和降温区16，如图4所示，控制完成隧道窑焙烧全过程的时间在6－9h；本实施例所述防煅烧塌窑装置为防煅烧塌窑器i 17，包括支撑底板18、耐火支撑柱8、焙烧隔焰板7、隔焰燃烧室6、隔焰间隙5；支撑底板18和焙烧隔焰板7之间设有若干耐火支撑柱8，耐火支撑柱8的一端置于支撑底板18上，另一端则顶于与支撑底板18相对应的一侧的焙烧隔焰板7上，所述隔焰燃烧室6由耐火支撑柱8所支撑于支撑底板18和焙烧隔焰板7之间的间隙空间构成，焙烧隔焰板7上设有若干隔焰间隙5；所述隔焰间隙5与墩间隙10的大小相对应，一般的控制其距离大小为50－100

㎜

。为了使焙烧氛围的温

度更均衡，即对处于隧道窑炉内腔的锂矿石混合料受热更均匀，不至于对墩堆料11形成集中过热焙烧，优选是于焙烧隔焰板7或支撑底板18上分别设有隔焰小孔701；所述隔焰小孔701与墩堆料11上的砖间隙9大小相对应，一般的是控制其大小距离为10－30

㎜

。

[0033]

隧道窑炉车12或叫窑车意思相同，经隧道窑炉体100内的隧道窑炉内腔19的烘干区将砖块物料烘干，控制烘干区14内的温度为100－150℃，其热源来自高温焙烧区15向低温烘干区14热传递和余热利用；控制烘干时间为2－6h，砖块物料烘干时间不能太快，尽可能将砖块物料水份慢慢排出蒸发。如烘干时间过短，砖块物料水份含量仍较高时，当进入高温焙烧区，砖块物料表面易产生明显裂缝，严重时会产生砖块破裂而导致层层码叠的砖墩垮塌，即“塌窑”；隧道窑炉车12经焙烧区15将砖块物料高温焙烧，此区是决定焙烧提锂质量的关键；焙烧区15的焙烧温度精准控制在750℃－980℃，其热源是采用自隧道窑两侧面分布的燃气喷枪4将燃气火焰喷射至窑车砖块物料平台下的防煅烧塌窑器17的隔焰燃烧室6 或叫“半隔焰”燃烧室，本实施例设一防煅烧塌窑器17，所述防煅烧塌窑器17包括支撑底板18、耐火支撑柱8、焙烧隔焰板7、隔焰燃烧室6、隔焰间隙5；耐火支撑柱8的一端连接于支撑底板18上，另一端顶于焙烧隔焰板7，本例的支撑底板18采用隧道窑车12的隔热平板，或者即是隧道窑车12的上平台板，耐火支撑柱8的设计是根据需要设若干根，既要保证焙烧隔焰板7不会塌陷，又要保证隔焰燃烧室6的空间，焙烧隔焰板7可以是一个整体或整体，也可以是与每个墩堆料11相对应的板块，在每个的墩堆料11的板块之间设有隔焰间隙5其间隙大小与墩间隙10相对应；而将焙烧隔焰板7设计为一个整体时，在其上同样要求设计有隔焰间隙5；在焙烧隔焰板7上还设有隔焰小孔701，隔焰小孔701的大小与位置同样与墩堆料11的砖间隙9相对应，这样由隔焰燃烧室6燃烧时所产生的热量由隔焰间隙5、隔焰小孔701向墩间隙1及墩堆料11的砖间隙9相对应传递，从而实现对墩堆料11的均衡的焙烧，经使用实践使用证明能有效防止锂矿石隧道窑煅烧时塌陷的发生，大大增加了窑炉的煅烧时间，减少了维修停车时间，提高了连续生产效率，设备完好率提高达80%以上；同时，并在隧道窑焙烧区顶部设置的主风机1和若干分风机等组成风道风网的吹风机3、引风作用，在隧道窑内半隔焰平板上方形成相对负压，使热源从燃烧室向窑体内上方码载砖块物料的空间传递，即通过隔焰燃烧室6的焙烧隔焰板7之间的隔焰间隙5将热量传递，所述隔焰间隙5与墩间隙10的大小相对应，如图1、2所示，如图1所示，于隧道窑炉体100的隧道窑炉内腔19的内侧壁面上设进风管道13，于进风管道13上设若干进风口1301；所述进风口1301的出口与焙烧隔焰板7上下位置相对应。本实施例通过控制上述的送风装置的进风管道13的进风口13的位置，使从隔焰燃烧室6的燃烧热量随风更均匀的向墩堆料11间传递；且经砖块物料的墩与墩之间和砖与砖之间的预留间隙畅通热量流动风道，达到整个焙烧区温度均匀，纵截面各点温差小；砖块物料需恒温焙烧1－3h，使之烧透、烧熟；本发明的焙烧区，一是采取的燃烧室的结构设计及工艺，有效避免燃气火焰直喷物料，易导致物料局部过温软化而造成“塌窑”；二是在窑车与隧道窑两侧壁之间多层工凹凸密封结构等隔温、保温的基础上，采取了吹风、引风功能的风网系统的设计及工艺，在窑车半隔焰燃烧室半隔焰板之上的码置砖块物料的空间形成相对负压，有效的将燃烧室热源向窑车上向的砖块物料传递，既确保了砖块物料焙烧所需的热量，又防止燃烧室热源向窑车下方散失的可能；三是采取燃烧室“半隔焰”的隔板间隙和砖块物料的间隙码叠，有效控

制热源畅通传递和窑内温度均恒；窑车将完成焙烧的砖块物料运行至降温区；在降温区16采用风冷的方式将隧道窑炉车12上的墩堆料11砖块熟料降温至80℃以下，控制在降温区16内的降温时间为１－1.5h；此时窑车载砖块熟料运出隧道窑。

[0034]

4）破碎，窑车载砖块熟料运出隧道窑后，通过全自动抱砖机将窑车上的砖块熟料抱转至破碎机内进行砖块孰料破碎，将其破碎成150

㎜

以下颗粒。

[0035]

5）湿法球磨：将破碎后的孰料颗粒，通过输送带进入球磨机湿法球磨至100－200目。物料球磨不能过磨，物料磨得太细，易在固液分离的过滤时糊粘滤布，将影响过滤效果，降低过滤效率。

[0036]

6）搅洗浸锂：将球磨后的锂矿石熟料泥与水溶液按固液重量比为1：0.5－1.0混合，在浸出池中匀速搅拌进行搅洗浸出处理，将熟料中经焙烧反应的可溶锂完全溶解于水液中。浸出用水主要利用浓缩蒸发器产生的蒸发水循环利用，利用可达40－60℃余热蒸发水，浸出锂效果更好。固液过滤分离提锂。将锂浸出混合液经带式过滤机进行固、液分离，固体为浸出渣，即锂渣；液体为锂盐溶液，即工业卤水。锂盐溶液主要为硫酸锂或氯化锂或磷酸锂或碳酸锂或氢氧化锂等；沉锂制备锂盐，将锂盐溶液进一步除杂提纯后通过碳化处理产生碳酸锂，即用co2气体或na2co3与li

+

化学反应所得，通过苛化处理产生氢氧化锂，即用naoh与li+化学反应所得。

[0037]

在隧道窑炉车12或叫窑车与隧道窑两侧壁之间建有2－3层的凹凸密封结构等隔温、保温的基础上，采用“半隔焰”的燃烧方式，燃气火焰在燃烧室充分燃烧，利用隧道窑顶部的主风网、支风网的吹风、吸风作用，在窑车燃烧室之上的隧道窑体内形成相对负压，确保了热源向上传递至焙烧物料，阻止了热源向窑车平面之下的无效区域散失。一是通过隔焰板向窑炉内传递热量；二是将燃烧室内的热气体从隔焰板间隙中喷出传递热量，使窑内砖块物料焙烧温度均匀、恒定。此工艺及装置较好的转变了焙烧方式，即将原直接火焰焙烧转变为缓冲间接焙烧，避开了火焰直射的物料产生的局面超高温度现象，隧道窑焙烧温度更加“柔和”，易于精准控制；通过控制喷枪火焰大小和燃气喷枪在窑炉分置，以及风网系统调节隧道窑内的温度和温度的均匀性。锂矿焙烧控制在750℃－980℃，同时控制焙烧区内的焙烧温度差≤

±

8℃，恒温焙烧1－3h，而此时，控制燃气喷枪4火焰温度为1200－1500℃；本发明的焙烧过程的温度控制均采用设于隧道窑炉体100上的热电偶2进行检测控制。

[0038]

将层层叠起的砖块物料分成若干层墩，每层墩之间摆放成固定间隙，每一墩码置的砖块之间也固定间隙。层墩与层墩之间和砖块与砖块之间的间隙成为热气体流动传导的风道，该热气体流动传导通道与窑车燃烧室隔焰板的缝隙相对应，实现热量在窑体内快速传导、扩散，并使之温度更为均匀。层墩之间的间隙为50－100

㎜

，砖块与砖块之间的间隙为10－30

㎜

。

[0039]

实施例2除下述说明情况外，其余的均与实施例1及上述具体实施方式中的说明内容相同；如图3、6、7 所示，为了提高焙烧的效率与保持煅烧时热量分布的均衡性，更有效的防止塌陷现象的发生，本实施例如图6所示，本实施例所述防煅烧塌窑装置包括防煅烧塌窑器i 17和防煅烧塌窑器ii 1701，一防煅烧塌窑器i 17设于隧道窑炉车12的上平台面上或平板上，即防煅烧塌窑器i 17的支撑底板18即为隧道窑炉车12的上平台面板，而上之相

对应的焙烧隔焰板7的上方设墩堆料11，在该墩堆料11的上方相应位置设有另一防煅烧塌窑器ii 1701，即防煅烧塌窑器ii 1701的支撑底板18和焙烧隔焰板7的结构相对应一致，即防煅烧塌窑器ii 1701上的支撑底板18和焙烧隔焰板7均设有隔焰间隙5和隔焰小孔701，防煅烧塌窑器ii 1701的支撑底板18置于墩堆料11上，而焙烧隔焰板7的上方表面同样设有墩堆料11，如图3所示，在墩堆料11中间相应位置同样设有另一防煅烧塌窑器1701，而防煅烧塌窑器1701的支撑底板18其结构与焙烧隔焰板7相对应，即于支撑底板18上同样设有隔焰间隙5和隔焰小孔701，并与防煅烧塌窑器17相对应。本实施例焙烧隔焰板7和支撑底板18可以是一个整体板，隔焰间隙5和隔焰小孔701相对应的设于其上，也可以是由若干单独的焙烧隔焰板构成，隔焰间隙5则收单独的焙烧隔焰板7之间拼接而成；采用上述的结构设计，本发明的锂矿石煅烧节省电耗≥40%，节省燃耗≥50%；砖块状物料静态焙烧全过程，基本无粉尘。锂云母焙烧熟料的锂浸出收得率可达95%。

[0040]

说明仅是本发明技术方案的概述，而可依照说明书的内容予以实施，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述所述技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。技术特征：

1.一种锂矿石隧道窑焙烧提锂方法，以锂矿石为主原料，以钾、钠、钙盐为辅料，均以粉状形态充分混合均匀，加水搅拌制成锂矿石混合料，其特征是包括如下方法步骤：1）陈化，将锂矿石混合料先进行陈化处理，为陈化锂矿石混合料，2）码墩堆料，将陈化锂矿石混合料经自动输送装置输送至，压机装置储料仓中，经压机装置压制成方砖块形状，并由智能堆码装置，堆为相应符合要求的墩堆料，3）煅烧，将步骤2）块墩堆料送入隧道窑装置中进行煅烧，所述煅烧包括烘干区烘干、焙烧区焙烧和降温区降温，控制整个煅烧时间在6

?

10小时，并控制烘干时间大于2小时，得焙烧料；4）破碎，将上步得焙烧料经破碎装置破碎为150

㎜

以下的颗粒料；5）球磨，将步骤4）的颗粒料采用湿法球磨方法，球磨至100

?

200目，为球磨料；6）搅洗浸锂、过滤分离提锂、沉锂制备锂盐，将步骤5）球磨料加水混合，于匀速搅拌条件下，进行搅洗浸出处理，将熟料中经焙烧反应的可溶锂完全溶解于水液中；浸出用水为浓缩蒸发器产生的余热循环利用的蒸发水，控制蒸发水温度为40－60℃，经过滤固、液分离为过滤液，再加入co2气体或na2co3与li+化学反应，得碳酸锂。2.根据权利要求1所述的锂矿石隧道窑焙烧提锂方法，其特征是步骤1）所述陈化处理是控制时间在24

??

48 h，同时防止陈化过程中的陈化锂矿石混合料表层水份蒸发，保持陈化锂矿石混合料水份含量分布均匀，控制陈化处理后的陈化锂矿石混合料中的水份含量为6

?

11wt%。3.根据权利要求1所述的锂矿石隧道窑焙烧提锂方法，其特征是步骤2）所述墩堆料是指由单独的各砖块状物料经层层叠加起成相应立方体或长方体形状为墩，由若干双数墩合并为墩堆料，控制任意墩堆料与墩堆料之间设有墩间隙，控制墩间隙的距离为50－100

㎜

；同时控制组成任意一墩的各砖块之间的间隔为砖间隙，控制砖间隙大小的距离为10

?

30

㎜

。4.根据权利要求1所述的锂矿石隧道窑焙烧提锂方法，其特征是步骤3）煅烧，是对墩堆料经烘干处理后，进入隧道窑装置中的焙烧区进行焙烧时，通过防煅烧塌窑装置对块状的墩堆料进行焙烧，控制防煅烧塌窑装置的焙烧温度为750℃－980℃。5.一种实现权利要求1所述锂矿石隧道窑焙烧提锂方法的装置，包括隧道窑炉体100、隧道窑炉车12，隧道窑炉体100内包括隧道窑炉内腔19，于隧道窑炉体100壁面上相对应的设有若干燃气喷枪4和热电偶2，所述隧道窑炉内腔19包括有烘干区14、焙烧区15、降温区16，隧道窑炉车12可于隧道窑炉腔19内的烘干区14、焙烧区15、降温区16内活动的运行，其特征是于隧道窑炉车12上方设有若干防煅烧塌窑装置，墩堆料11设于防煅烧塌窑装置上方，由防煅烧塌窑装置对墩堆料进行焙烧；所述防煅烧塌窑装置包括支撑底板18、耐火支撑柱8、焙烧隔焰板7、隔焰燃烧室6、隔焰间隙5；支撑底板18和焙烧隔焰板7之间设有若干耐火支撑柱8，耐火支撑柱8的一端置于支撑底板18上，另一端则顶于与支撑底板18相对应的一侧的焙烧隔焰板7上，所述隔焰燃烧室6由耐火支撑柱8所支撑于支撑底板18和焙烧隔焰板7之间的间隙空间构成，焙烧隔焰板7上设有隔焰间隙5。6.根据权利要求5所述装置，其特征是设于隧道窑炉内腔19内壁面上的所述燃气喷枪4出气端与隔焰燃烧室6的内腔空间相对应。7.根据权利要求5所述装置，其特征所述隔焰间隙5与墩间隙10的大小相对应。8.根据权利要求5所述装置，其特征是于焙烧隔焰板7或支撑底板18上分别设有隔焰小

孔701；所述隔焰小孔701与墩堆料11上的砖间隙9大小相对应。9.根据权利要求5所述装置，其特征是于隧道窑炉体100内腔设进风管道13，于进风管道13上设若干进风口1301；所述进风口1301的出口与焙烧隔焰板7上下位置相对应。

技术总结

本发明就是要提供一种锂矿石隧道窑焙烧提锂方法及装置，是以锂矿石为主原料，以钾、钠、钙盐为辅料，均以粉状形态充分混合均匀，加水搅拌制成锂矿石混合料，经陈化、码墩堆料、煅烧、破碎、球磨、搅拌浸锂等，其煅烧时采用隧道窑的“半隔焰”的燃烧方式，即在隧道窑的每个运转窑车上建设燃烧室，用耐火材料板将砖块物料与燃气火焰隔开，同时在耐火材料板上预留有多条间隙，使加热气体能从燃烧室中通过间隙流出，直接给物料砖块传导热量。燃气喷枪火焰喷射至窑内燃烧室内，使之充分燃烧使窑炉内温度均匀、恒定。此工艺及装置，很好的避开了火焰直射的超高温度，有效防止“塌窑”现象的发生；提高了产品的市场竞争力。高了产品的市场竞争力。

技术研发人员：南进喜 吴进方 苏捷 王家前 曾小毛 张颖

受保护的技术使用者：江西金辉锂业有限公司

技术研发日：2021.09.02

技术公布日：2021/11/21