一種鋰輝石焙燒迴轉窯窯尾煙氣的處理系統的製作方法
2024-02-15 16:14:15
本實用新型屬於鋰生產設備技術領域，具體涉及一種鋰輝石焙燒迴轉窯窯尾煙氣的處理系統。
背景技術：
鋰輝石是目前鋰化學製品的主要工業礦物原料。溴化鋰、氯化鋰、氫氧化鋰等鋰化合物廣泛用於空調、製冷、除溼和空氣淨化；丁基鋰用作主體異性橡膠和合成橡膠的聚合催化劑；鋰基潤滑脂用於軍事機械化裝備、石油化工設備、精密儀表等；鋰電池用於心臟起搏器、助聽器、袖珍計算機、閃光燈、電子手錶等電子器件。金屬鋰和鋰材還廣泛用於原子能、航空、航天、軍事、冶金、電子、玻璃、陶瓷、機械製造等工業部門。鋰的用途在不斷擴大，正在開拓的新用途是用於可控熱核聚變堆和碳酸鋰溶液燃料電池等。鋰是未來的「能源」金屬，可望成為給人類長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；經過加熱到1150℃～1200℃，會轉變成β型鋰輝石；在更高的溫度下β型鋰輝石會轉變成γ型的鋰輝石。α型鋰輝石為單斜晶系，結構緻密，化學惰性大，除氫氟酸外幾乎不與各種酸、鹼反應，所以不宜直接提鋰。β型鋰輝石為四方晶型，由於晶型的轉變礦物的物理化學性質也產生明顯的變化，能與酸鹼產生反應，適於鋰的提取。因此鋰輝石的晶型轉變焙燒工藝是整個提鋰工藝的基礎，晶型轉換焙燒的質量好壞直接影響鋰的回收率。
在進行焙燒過程中，需要對迴轉窯窯尾煙氣進行處理。傳統的處理工藝如圖1所示，而該工藝缺陷如下：
1.該尾氣處理中沒有對氮氧化物進行處理，必將導致排放不達標，造成嚴重的環境汙染；
2.靜電除塵精度降低，效果不穩定，使得氣體中粉塵含量較高，超過排放標準；
3.靜電除塵維護難，效率低；
4.煙氣中粉塵含量多，對脫硫系統效率和難度都大為提高。
SCR(Selective Catalytic Reduction)即為選擇性催化還原技術，目前氨催化還原法是應用得最多的脫氨氮技術。它沒有副產物，不形成二次汙染，裝置結構簡單，並且脫除效率高(可達90％以上)，運行可靠，便於維護等優點。
該類技術的選擇性是指在催化劑的作用和在氧氣存在條件下，NH3優先和NOx發生還原脫除反應，生成氮氣和水，而不和煙氣中的氧進行氧化反應，其主要反應式為：
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O (1)
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O (2)
在沒有催化劑的情況下，上述化學反應只是在很窄的溫度範圍內(980℃左右)進行，採用催化劑時其反應溫度可控制在300～400℃下進行，相當於鍋爐省煤器與空氣預熱器之間的煙氣溫度，使其很好的適配於電力行業的尾氣脫硝，而該技術目前也主要應用於電力行業。
技術實現要素：
為解決現有技術的不足，本實用新型提供了一種鋰輝石焙燒迴轉窯窯尾煙氣的處理系統，解決鋰生產尾氣的整體排放問題，利用和實現高溫煙氣除塵、脫硝和脫硫。
本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下：
本實用新型還提供了一種鋰輝石焙燒迴轉窯窯尾煙氣的處理系統，沿物料流向，包括依次串聯的迴轉窯、高溫膜過濾裝置、催化脫硝裝置、空冷器、脫硫裝置以及排放裝置。
煙氣進入高溫膜過濾裝置，粉塵經高溫過濾膜攔截，攔截效率可達99.99％以上，淨氣進入SCR系統進行脫硝，脫硝後氣體經空冷器後進入脫硫系統，脫硫煙氣可直接進行排放。
具體的，所述高溫膜過濾裝置至少包括進氣口、出氣口以及設置在所述進氣口和所述出氣口之間的垂直於物料流向的高溫膜。
具體的，所述高溫膜為金屬間化合物膜、陶瓷膜、金屬膜或金屬燒結膜。工作溫度可在320～360℃，從而適用於鋰輝石焙燒尾氣的過濾。
具體的，所述高溫膜的孔徑為5～20μm，孔隙率30～45％。
金屬間化合物膜：由金屬間化合物形成的膜。金屬間化合物(intermetallic compound)是指金屬與金屬、金屬與類金屬之間以金屬鍵或共價鍵形式結合而成的化合物。在金屬間化合物中的原子遵循著某種有序化的排列。例如，Cu6Sn15、Cu3Sn、CuZn、InSb、GaAs、CdSe等都是金屬間化合物。該類膜材料可來自於現有技術，例如通過購買的方式得到，例如：成都易態科技有限公司生產的鋁系金屬間化合物膜(FeAl、TiAl、NiAl等)。
陶瓷膜：陶瓷膜(ceramic membrane)又稱無機陶瓷膜，是以無機陶瓷材料經特殊工藝製備而形成的非對稱膜。該類膜材料可來自於現有技術，例如通過購買的方式得到，例如：波爾公司生產的飛灰過濾器用的高溫陶瓷濾芯，等。
金屬膜：以多孔不鏽鋼為基體、TiO2陶瓷為膜層材料的金屬-陶瓷複合型的無機膜。該類膜材料可來自於現有技術，例如通過購買的方式得到，例如：西安寶德生產的鈦、不鏽鋼多孔材料，等。
金屬燒結膜：由金屬燒結材料(又稱燒結金屬材料)料形成。該類膜材料可來自於現有技術，例如通過購買的方式得到，例如：西安寶德的燒結金屬絲網多孔材料，等。
總體上，本實用新型所提供的處理系統基於金屬間化合物過濾膜及其他高溫過濾膜(如陶瓷膜、金屬燒結膜等)的特點以及高溫煙氣過濾技術的應用，將原有SCR的應用技術進行創新，在煙氣高溫階段進行煙氣淨化，淨化後的煙氣進行SCR催化反應實現脫硝，而後氣體進行脫硫處理，達到排放標準。
本實用新型所提供的技術方案的優點：
1.對窯尾煙氣進行過濾，將煙氣中的粉塵進行攔截，潔淨氣體進行SCR系統進行催化脫硝，而後進行後續系統進行脫硫，直至後面達標排放；
2.進行了高溫除塵淨化，催化劑減少了磨損，有效提高了催化劑的使用壽命；
3.降低催化劑活性劣化速率，提高脫硝效率；
4.充分利用了高溫煙氣的熱量，在高溫階段進行除塵，無需對煙氣進行再加熱，降低了系統運行成本。
附圖說明
圖1是現有技術中鋰輝石焙燒迴轉窯窯尾煙氣的工藝流程圖。
圖2是本實用新型所提供的鋰輝石焙燒迴轉窯窯尾煙氣的處理系統的系統圖。
附圖2中，各標號所代表的裝置如下：
1、迴轉窯，2、高溫膜過濾裝置，3、催化脫硝裝置，4、空冷器，5、脫硫裝置，6、排放裝置。
具體實施方式
以下對本實用新型的原理和特徵進行描述，所舉實施例只用於解釋本實用新型，並非用於限定本實用新型的範圍。
在一個具體實施方式中，如圖2所示，一種鋰輝石焙燒迴轉窯窯尾煙氣的處理系統，沿物料流向，包括依次串聯的迴轉窯1、高溫膜過濾裝置2、催化脫硝裝置3、空冷器4、脫硫裝置5以及排放裝置6。
該系統的工作過程為：
1)鋰輝石焙燒後得到的尾氣通過高溫過濾進行過濾，得到過濾後尾氣。
具體的，步驟1)中：通過高溫膜進行高溫過濾；過濾後尾氣的溫度為320～360℃；過濾後尾氣的粉塵濃度為小於30mg/m3。
一方面，鋰輝石焙燒通常使用迴轉窯，出窯煙氣的溫度通常在360～400℃。該高溫煙氣經過高溫膜的高溫過濾，溫度仍然能維持在320～360℃。
另一方面，過濾後尾氣可通入催化脫硝(SCR)系統進行脫硝。如前文所述，該類反應的催化溫度可控制在300～400℃，而通過前述高溫過濾後320～360℃的尾氣，剛好與催化脫硝的溫度適配，從而在基本上不需要做升溫或降溫處理、甚至溫度控制的情況下，即可將過濾後尾氣直接進行脫硝。
再一方面，經過高溫過濾，過濾後尾氣中粉塵大大減少，從而保證催化脫硝系統中催化劑的使用壽命。
2)步驟1)得到的過濾後尾氣通過催化脫硝進行脫硝，得到脫硝後尾氣。
具體的，步驟2)中：脫硝後尾氣的溫度為300～330℃；脫硝效率大於等於90％。
3)步驟2)得到的脫硝後尾氣進行降溫，得到降溫後尾氣。
具體的，步驟3)中：降溫後尾氣的溫度為120～150℃；降溫方式為空冷。
4)步驟3)得到的降溫後尾氣進行脫硫，得到脫硫後尾氣。
5)排放。
效果例1
沿物料流向，鋰輝石焙燒迴轉窯窯尾煙氣的處理系統A包括依次串聯的迴轉窯、高溫膜過濾裝置、催化脫硝裝置、空冷器、脫硫裝置以及排放裝置。
窯尾煙氣溫度385～390℃左右。高溫膜過濾裝置：出氣溫度350～355℃之間，出氣粉塵含量小於等於10mg/m3，膜設置為金屬間化合物膜，選擇成都易態科技有限公司的鐵鋁金屬間化合物多孔材料濾芯Φ130×2500。
排放尾氣中：氮氧化物去除率92～93％，硫化物去除率大於98％。
效果例2
沿物料流向，鋰輝石焙燒迴轉窯窯尾煙氣的處理系統B包括依次串聯的迴轉窯、高溫膜過濾裝置、催化脫硝裝置、空冷器、脫硫裝置以及排放裝置。
窯尾煙氣溫度385～390℃左右。高溫膜過濾裝置：出氣溫度348～355℃之間，出氣粉塵含量小於等於15mg/m3，膜設置為陶瓷膜，選擇山東工業陶瓷研究設計院有限公司的Φ70×1500高溫氣體淨化用陶瓷濾芯。
排放尾氣中：氮氧化物去除率92～93％，硫化物去除率大於98％。
效果例3
沿物料流向，鋰輝石焙燒迴轉窯窯尾煙氣的處理系統C包括依次串聯的迴轉窯、高溫膜過濾裝置、催化脫硝裝置、空冷器、脫硫裝置以及排放裝置。
窯尾煙氣溫度385～390℃左右。高溫膜過濾裝置：出氣溫度342～345℃之間，出氣粉塵含量小於等於8mg/m3，膜設置為金屬膜，選擇西部寶德科技股份有限公司SG005金屬膜。
排放尾氣中：氮氧化物去除率91～93％，硫化物去除率大於98％。
效果例4
沿物料流向，鋰輝石焙燒迴轉窯窯尾煙氣的處理系統C包括依次串聯的迴轉窯、高溫膜過濾裝置、催化脫硝裝置、空冷器、脫硫裝置以及排放裝置。
窯尾煙氣溫度385～390℃左右。高溫膜過濾裝置：出氣溫度335～340℃之間，出氣粉塵含量小於等於8mg/m3，膜設置為金屬燒結膜，選擇西部寶德科技股份有限公司NG006金屬燒結膜。
排放尾氣中：氮氧化物去除率92～94％，硫化物去除率大於98％。
以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。