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锂辉石焙烧回转窑窑尾烟气的处理方法及系统

  锂辉石是目前锂化学制品的主要工业矿物原料。溴化锂、氯化锂、氢氧化锂等锂化合物广泛用于空调、制冷、除湿和空气净化;丁基锂用作主体异性橡胶和合成橡胶的聚合催化剂;锂基润滑脂用于军事机械化装备、石油化工设备、精密仪表等。锂电池用于心脏起搏器、助听器、袖珍计算机、闪光灯、电子手表等电子器件。金属锂和锂材还广泛用于原子能、航空、航天、军事、冶金、电子、玻璃、陶瓷、机械制造等工业部门。锂的用途在不断扩大,正在开拓的新用途是用于可控热核聚变堆和碳酸锂溶液燃料电池等。锂是未来的“能源”金属,可望成为给人类长期供给能源的重要燃料。

  锂辉石有三种晶型,天然的称作α型锂辉石;经过加热到1150℃~1200℃,会转变成β型锂辉石;在更高的温度下β型锂辉石会转变成γ型的锂辉石。α型锂辉石为单斜晶系,结构致密,化学惰性大,除氢氟酸外几乎不与各种酸、碱反应,所以不宜直接提锂。β型锂辉石为四方晶型,由于晶型的转变矿物的物理化学性质也产生明显的变化,能与酸碱产生反应,适于锂的提取。因此锂辉石的晶型转变焙烧工艺是整个提锂工艺的基础,晶型转换焙烧的质量好坏直接影响锂的回收率。

传统工艺  在进行焙烧过程中,需要对回转窑窑尾烟气进行处理。传统的处理工艺如图1所示,而该工艺缺陷如下:

  1、该尾气处理中没有对氮氧化物进行处理,必将导致排放不达标,造成严重的环境污染;

  2、静电除尘精度降低,效果不稳定,使得气体中粉尘含量较高,超过排放标准;

  3、静电除尘维护难,效率低;

  4、烟气中粉尘含量多,对脱硫系统效率和难度都大为提高。

  SCR( Selective Catalytic Reduction)即为选择性催化还原技术,目前氨催化还原法是应用得最多的脱氨氮技术。它没有副产物,不形成二次污染,装置结构简单,并且脱除效率高(可达90%以上),运行可靠,便于维护等优点。

  该类技术的选择性是指在催化剂的作用和在氧气存在条件下,NH3优先和NOx发生还原脱除反应,生成氮气和水,而不和烟气中的氧进行氧化反应,其主要反应式为:

  4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O (1)

  2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O (2)

  在没有催化剂的情况下,上述化学反应只是在很窄的温度范围内( 980℃左右 )进行,采用催化剂时其反应温度可控制在300~400℃下进行,相当于锅炉省煤器与空气预热器之间的烟气温度,使其很好的适配于电力行业的尾气脱硝,而该技术目前也主要应用于电力行业。

  为解决现有技术的不足,本发明提供了一种锂辉石焙烧回转窑窑尾烟气的处理方法及系统,解决锂生产尾气的整体排放问题,利用和实现高温烟气除尘、脱硝和脱硫。

  本发明解决上述技术问题的技术方案如下:

  一种锂辉石焙烧回转窑窑尾烟气的处理方法,包括以下步骤:

  1)将锂辉石焙烧后得到的尾气通过高温过滤进行过滤,得到过滤后尾气。

  具体的,步骤1 )中:通过高温膜进行高温过滤,过滤后尾气的温度为320~360℃过滤后尾气的粉尘浓度小于30mg/m3。

  一方面,锂辉石焙烧通常使用回转窑,出窑烟气的温度通常在360~400℃。该高温烟气经过高温膜的高温过滤,温度仍然能维持在320~360℃。

  另一方面,过滤后尾气可通入催化脱硝( SCR )系统进行脱硝。如前文所述,该类反应的催化温度可控制在300~400℃,而通过前述高温过滤后320~360℃的尾气,刚好与催化脱硝的温度适配,从而在基本上不需要做升温或降温处理、甚至温度控制的情况下,即可将过滤后尾气直接进行脱硝。

  再一方面,经过高温过滤,过滤后尾气中粉尘大大减少,从而保证催化脱硝系统中催化剂的使用寿命。

  2)将步骤1)得到的过滤后尾气通过催化脱硝进行脱硝,得到脱硝后尾气。

  具体的,步骤2)中:脱硝后尾气的温度为300~330℃;脱硝效率大于等于90%。

  3)将步骤2)得到的脱硝后尾气进行降温,得到降温后尾气。

  具体的,步骤3)中:降温后尾气的温度为120~150℃,降温方式为空冷。

  4)将步骤3)得到的降温后尾气进行脱硫,得到脱硫后尾气。

  5)排放。

  本发明还提供了一种锂辉石焙烧回转窑窑尾烟气的处理系统,沿物料流向,包括依次串联的回转窑、高温膜过滤装置、催化脱硝装置、空冷器、脱硫装置以及排放装置。

  烟气进入高温膜过滤装置,粉尘经高温过滤膜拦截,拦截效率可达99 .99%以上,净气进入SCR系统进行脱硝,脱硝后气体经空冷器后进入脱硫系统,脱硫烟气可直接进行排放。

  具体的,所述高温膜过滤装置至少包括进气口、出气口以及设置在所述进气口和所述出气口之间的垂直于物料流向的高温膜。

  具体的,所述高温膜为金属间化合物膜、陶瓷膜、金属膜或金属烧结膜。工作温度可在320~360℃,从而适用于锂辉石焙烧尾气的过滤。

  具体的,所述高温膜的孔径为5~20μm,孔隙率为30~45%。

  金属间化合物膜:由金属间化合物形成的膜。金属间化合物( intermetalliccompound )是指金属与金属、金属与类金属之间以金属键或共价键形式结合而成的化合物。

  在金属间化合物中的原子遵循着某种有序化的排列。例如,Cu6Sn15、Cu3Sn、CuZn、InSb、GaAs、CdSe等都是金属间化合物。该类膜材料可来自于现有技术,例如通过购买的方式得到,例如:成都易态科技有限公司生产的铝系金属间化合物膜(FeAl、TiAl、NiAl等)。

  陶瓷膜:陶瓷膜( ceramic membrane )又称无机陶瓷膜,是以无机陶瓷材料经特殊工艺制备而形成的非对称膜。该类膜材料可来自于现有技术,例如通过购买的方式得到,例如:波尔公司生产的飞灰过滤器用的高温陶瓷滤芯等。

  金属膜:以多孔不锈钢为基体、TiO2陶瓷为膜层材料的金属-陶瓷复合型的无机膜。该类膜材料可来自于现有技术,例如通过购买的方式得到,例如:西安宝德生产的钛、不锈钢多孔材料,等。

  金属烧结膜:由金属烧结材料(又称烧结金属材料 )料形成。该类膜材料可来自于

  现有技术,例如通过购买的方式得到,例如:西安宝德的烧结金属丝网多孔材料,等。

  总体上,本发明所提供的技术方案基于金属间化合物过滤材料及其他高温过滤材料(如陶瓷、金属烧结材料等)的特点以及高温烟气过滤技术的应用,将原有SCR的应用技术进行创新,在烟气高温阶段进行烟气净化,净化后的烟气进行SCR催化反应实现脱硝,而后气体进行脱硫处理,达到排放标准。

  技术方案优点

  1、对回转窑窑尾烟气进行过滤,将烟气中的粉尘进行拦截,洁净气体进行SCR系统进行催化脱硝,而后进行后续系统进行脱硫,直至后面达标排放;

  2、进行了高温除尘净化,催化剂减少了磨损,有效提高了催化剂的使用寿命;

  3、降低催化剂活性劣化速率,提高脱硝效率;

  4、充分利用了高温烟气的热量,在高温阶段进行除尘,无需对烟气进行再加热,降低了系统运行成本。

创建时间 2017-11-08 来源 回转窑网 浏览
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