CN102874850B - 一种用外热式回转炉进行锂矿石酸化焙烧系统及焙烧方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用外热式回转炉进行锂矿石酸化焙烧系统及焙烧方法，方法包括：β锂矿石与硫酸混合后，经酸化焙烧产生酸化熟料，酸化焙烧反应以外热式回转炉为核心设备，酸化焙烧后产生的酸化熟料冷却后送入后续工序；酸化焙烧所用硫酸由洗涤尾气后的酸液经发烟硫酸调整浓度后使用，也可直接由浓硫酸或发烟酸或两种酸混配；酸化焙烧过程产生的尾气经酸洗、碱洗后达标排放，尾气中的酸性气体在酸洗时大部分随洗涤酸返回焙烧系统再利用。本发明克服了传统内热式酸化焙烧工艺尾气量大、污染严重等缺陷，为锂矿石中金属锂的提取提供了良好的方法，并充分利用反应自身放热，达到自发反应温度后不需要额外消耗能量，其节能效果显著。
Description
技术领域
本发明属锂盐生产技术领域，涉及一种用外热式回转炉进行锂矿石酸化焙烧的系统及方法，具体的说是以外热式回转炉为核心设备进行锂矿石硫酸化焙烧的系统和方法。
背景技术
从锂矿石中提锂的方法很多，但硫酸法仍是目前世界上最为广泛的提锂方法，国内外大部分锂盐厂家目前广泛采用这种工艺，硫酸法具有物料流通量小，生产效率高，能源耗量低，金属回收率高等突出优点，因而用这种方法生产的锂盐占世界锂盐总产量的比例极高。
以锂辉石为例，酸化焙烧的原理在于用硫酸使β锂辉石在温度为250～300℃按下述反应硫酸盐化：
Li2O.Al2O3.4SiO2+H2SO4→Li2SO4+H2O.Al2O3.4SiO2
同时也发生如下副反应：
Na2O.Al2O3.4SiO2+H2SO4→Na2SO4+H2O.Al2O3.4SiO2
K2O.Al2O3.4SiO2+H2SO4→K2SO4+H2O.Al2O3.4SiO2
MgO.Al2O3.4SiO2+H2SO4→MgSO4+H2O.Al2O3.4SiO2
CaO.Al2O3.4SiO2+H2SO4→CaSO4+H2O.Al2O3.4SiO2
2FeO+4H2SO4→Fe2(SO4)3+SO2+4H2O …
在硫酸盐化时，β锂辉石的铝硅酸盐核和硫酸之间发生了离子交换，交换的结果使锂辉石中的锂被氢置换，而矿物结构实际上并未破坏。
国内外的锂盐厂家多采用内热式回转酸化焙烧炉（窑）来实现这一过程，产生了硫酸消耗量大、尾气量大、污染严重、设备腐蚀严重等缺点，大量的余热和反应热随尾气带走，难以实现有效利用，能耗相对较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种用外热式回转炉进行锂矿石酸化焙烧系统及焙烧的方法，本发明大大减少酸化过程中产生的烟尘量，提高了经济效益，有效地实现了环保；降低了废气的排放量，部分热量得到回收利用，节能效果显著；换热效率高、操作环境好、冷却介质经换热后易于实现热量回收。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。
一种利用外热式回转炉进行锂矿石酸化焙烧系统，包括料仓，及与料仓连接的计量设备，所述计量设备连接混料设备，所述混料设备连接有外热式回转炉，外热式回转炉分别连接酸洗设备和冷却设备；所述酸洗设备的出气口连接碱洗设备，酸洗设备的出料口连接混酸设备，酸洗设备的进料口连接浓硫酸储槽；所述混酸设备连接有发烟硫酸储槽；所述碱洗设备分别连接有碱液槽和烟囱。
进一步的，本发明系统中：
所述外热式回转炉包括通过回转炉支撑装置支撑的炉体，所述炉体包括依次相连的炉身前段、回转筒体加热段、回转筒体自热段和出料端；所述炉身前段连接有通过电机输送的回转炉加料端，炉身前段设置有回转炉传动装置；
所述回转筒体加热段上设有加热夹套，加热夹套中设载热介质或发热元件；所述载热介质或发热元件包括热烟气加热、电加热或直接火焰加热；所述回转筒体加热段上方设有热源出口，底部设有热源进口；所述炉身前段炉体顶壁设置有出气口。
所述冷却设备包括通过冷却器支撑装置支撑的筒体，所述筒体内腔设有换热列管，由筒体外壁与换热列管之间的腔体构成冷却器壳程；所述筒体前端设置有冷却器加料端，筒体尾端设置有冷却器出料端，冷却器出料端通过旋转接头连接冷却介质入口；所述筒体上设置有冷却器传动装置；所述旋转接头上设置有冷却介质出口。
所述混料设备是间歇式或连续式混料设备，混料设备是犁刀式混合机、无重力式混合机或双锥螺旋混料器。
相应地，本发明还给出了一种利用外热式回转炉进行锂矿石酸化焙烧方法，包括下述步骤：
1）锂矿石送入锂矿石料仓，料仓中的锂矿石经计量设备计量后，送入混料设备；
2）同时，在酸洗设备中用来自浓硫酸储槽的浓硫酸洗涤酸化焙烧尾气后，与来自发烟硫酸储槽的发烟硫酸在混酸设备中混合调整其浓度，送入混料设备；或直接由浓硫酸或发烟酸或两种酸混配，送入混料设备；
3）锂矿石粉料与混酸在混料设备中充分混合后送入外热式回转炉，在一定条件下进行酸化反应；
4）从外热式回转炉出料端出来的酸化熟料送入冷却器冷却至一定温度并排出送入后续工序；
5）从外热式回转炉出气管引出的酸性气体在酸洗设备中用来自浓硫酸储槽的浓硫酸吸收部分酸性气体，其余酸性气体再在碱洗设备中用来自碱液储槽的碱液洗涤，除去剩余的酸性气体后通过烟囱达标排放。
进一步的，本发明方法中：
所述步骤1）中锂矿石粉料是指α锂辉石经高温转型焙烧后形成的β锂辉石，或锂云母等含锂矿物质及经过选矿得到相应的精矿，或其它含锂的硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐、氟化物矿石，或其它含锂的废弃物、副产物。
所述硫酸浓度为93%～98.3%，发烟硫酸浓度为含游离SO3 0%～60%的硫酸，在混酸设备中混合调整其浓度至93%以上。
所述步骤3）中锂矿石粉料与硫料酸酸比按照质量比为2～6:1的比例混合，进行酸化反应。
所述步骤3）中酸化反应温度为200～300℃；压力为±500Pa的微正负压；酸化反应的转化率为90%～100%。
所述步骤4）中冷却器冷却温度为50~150℃。
本发明的技术创新点：
1）采用外热式回转酸化炉，替代原有内热式酸化炉，大大减少酸化过程中产生的烟气量和粉尘量。解决了内热式酸化炉废气中硫酸、粉尘无法回收的问题，提高了经济效益，杜绝了废气、废水的排放，环保优势明显。
针对锂矿石酸化焙烧反应的特点，外热式回转炉可实现仅对设备需热部位设置外加热夹套，后续反应利用反应自身放热自发进行，不需要额外消耗能量，节能效果显著。
2）采用浓硫酸洗涤高温废气，不仅可以吸收酸化炉废气中的酸气（主要为水蒸气、硫酸酸气、二氧化硫等），降低废气的排放量，还可以提高进酸的温度，回收一部分热量。
3）仅对设备需热部位设置外加热夹套，后续反应利用反应自身放热自发进行，不需要额外消耗能量，节能效果显著。
4）采用列管式回转冷却器进行酸化熟料的冷却，换热效率高、操作环境好、冷却介质经换热后易于实现热量回收。
附图说明
图1是本发明生产工艺流程。
图2是本发明核心设备外热式回转炉示意图。
图3是本发明独创的冷却设备示意图。
图中：1、烟囱，2、碱液槽，3、碱洗设备，4、酸洗设备，5、混酸设备，6、冷却设备，6-1、冷却介质入口，6-2、旋转接头，6-3、冷却器壳程，6-4、换热列管，6-5、冷却器加料端，6-6、冷却器传动装置，6-7、冷却器支撑装置，6-8、冷却器出料端，6-9、冷却介质出口，7、外热式回转炉，7-1、回转炉加料端，7-2、出气口，7-3、热源出口，7-4、加热夹套，7-5、回转筒体加热段，7-6、回转筒体自热段，7-7、回转炉出料端，7-8、热源进口，7-9、回转炉支撑装置，7-10、回转炉传动装置，8、混料设备，9、计量设备，10、料仓，11、浓硫酸储槽，12、发烟硫酸储槽。
具体实施方式
本发明的一种利用外热式回转炉进行锂矿石酸化焙烧系统如图1所示，包括料仓10，及与料仓10连接的计量设备9，计量设备9连接混料设备8，其中：混料设备8连接有外热式回转炉7，外热式回转炉7分别连接酸洗设备4和冷却设备6；酸洗设备4的出气口连接碱洗设备3，酸洗设备4的出料口连接混酸设备5，酸洗设备4的进料口连接浓硫酸储槽11；混酸设备5连接有发烟硫酸储槽12；碱洗设备3分别连接有碱液槽2和烟囱1。
如图2所示，外热式回转炉7包括通过回转炉支撑装置7-9支撑的炉体，所述炉体包括依次相连的炉身前段、回转筒体加热段7-5、回转筒体自热段7-6和回转炉出料端7-7；所述炉身前段连接有通过电机输送的回转炉加料端7-1，炉身前段设置有回转炉传动装置7-10；回转筒体加热段7-5上设有加热夹套7-4，加热夹套7-4中设载热介质或发热元件；所述载热介质或发热元件包括热烟气加热、电加热或直接火焰加热；回转筒体加热段7-5上方设有热源出口7-3，底部设有热源进口7-8；所述炉身前段炉体顶壁设置有出气口7-2。
如图3所示，冷却设备6包括通过冷却器支撑装置6-7支撑的筒体，筒体内腔设有换热列管6-4，由筒体外壁与换热列管6-4之间的腔体构成冷却器壳程6-3；筒体前端设置有冷却器加料端6-5，筒体尾端设置有冷却器出料端6-8，冷却器出料端6-8通过旋转接头6-2连接冷却介质入口6-1；筒体上设置有冷却器传动装置6-6；所述旋转接头6-2上设置有冷却介质出口6-9。
其中，混料设备是间歇式或连续式混料设备，混料设备是犁刀式混合机、无重力式混合机或双锥螺旋混料器。
方法的实施方案包括：
1）锂矿石送入锂矿石料仓10，料仓10中的锂矿石经计量设备9计量后，送入混料设备8。对于锂矿石原料，本发明无特别限制，可以选用α锂辉石经高温转型焙烧后形成的β锂辉石，或锂云母等含锂矿物质及经过选矿得到相应的精矿，或其它含锂的硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐、氟化物矿石，或其它含锂的废弃物、副产物等。优选的，使用α锂辉石经高温转型焙烧后形成的β锂辉石。对于输送设备，本发明无特别限制，可以选用皮带运输机、斗式提升机、链斗式输送机等本领域人员熟知的方法。优选的，使用斗式提升机。对于计量设备，本发明无特别限制，可以选用皮带秤、螺旋秤、失重秤等，优选的，使用螺旋秤。
2）同时，在酸洗设备4中用来自浓硫酸储槽11的浓硫酸洗涤酸化焙烧尾气后，与来自发烟硫酸储槽12的发烟硫酸在混酸设备5中混合调整其浓度，在混酸设备5中混合调整其浓度至93%以上，送入混料设备8；或直接由浓硫酸或发烟酸或两种酸混配，送入混料设备8。对于浓硫酸浓度，本发明无特别限制，优选的，使用浓度为98.3%的浓硫酸；对于发烟硫酸浓度，本发明无特别限制，优选的，使用游离SO3浓度为20%（折算硫酸浓度为104.5%）的发烟硫酸。
3）锂矿石粉料与混酸在混料设备8中充分混合后送入外热式回转炉7，进行酸化反应。锂矿石与硫酸的料酸比为2～6:1，优选的，料酸比为4:1；对于混料设备，本发明无特别限制，可选用犁刀式混合机、无重力式混合机、双锥螺旋混料器、双轴搅拌混料器等本领域人员熟知的方法，优选的，使用无重力式混合机。
本发明所述外热式回转炉筒体转动所需动力由外接动力通过传动装置7-10提供，酸化焙烧过程产生的气体由气体出口7-2导出并送入酸洗设备4；回转筒体加热段7-5所需热量由外加热夹套7-4中的载热介质或发热元件提供，回转筒体自热段7-6靠反应放热继续升温至酸化焙烧终温；对于外热式回转炉的加热方式，本发明无特别限制，可选用热烟气加热、电加热、直接火焰加热等本领域人员熟知的方法，优选的，使用循环热烟气加热；对于酸化焙烧反应的温度，本发明无特别限制，优选的，反应温度为200～300℃；对于酸化焙烧反应的压力，本发明无特别限制，优选的，在±500Pa的微正负压下进行。
4）从外热式回转炉7出料端7-7出来的酸化熟料送入冷却器6冷却至一定温度。对于酸化熟料需冷却至的温度，本发明无特别限制，可冷却至50～150℃，优选的冷却至80℃；对于冷却设备，本发明无特别限制，可选用回转式冷却器、链板式冷却器等本领域人员熟知的方法，优选的，使用回转式冷却器，更优选的，使用列管式回转冷却器。冷却的列管式回转冷却器，从外热式回转炉来的高温酸化熟料由加料端6-5送入冷却器6，进入冷却器壳程6-3，随冷却器筒体转动向出料端6-8移动并由此排出冷却器送入后续工序，冷却介质由冷却介质入口6-1进入旋转接头6-2，由旋转接头进入换热列管6-4，与冷却器壳程6-3中的高温酸化熟料换热后由冷却介质出口6-9引出；回转筒体由支撑装置6-7支撑，筒体转动所需动力由外接动力通过传动装置6-6提供。采用列管式回转冷却器进行酸化熟料的冷却，换热效率高、操作环境好、冷却介质经换热后易于实现热量回收。
5）从外热式回转炉7导气管引出的酸性气体在酸洗设备4中用来自浓硫酸储槽11的浓硫酸吸收部分酸性气体，再在碱洗设备3中用来自碱液储槽2的碱液洗涤，除去剩余的酸性气体后通过烟囱1达标排放。对于吸收用酸浓度，本发明无特别限制，优选的，使用浓度为98.3%的浓硫酸；对于碱洗用碱种类，本发明无特别限制，可选用氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠等本领域人员熟知的方法，优选的，使用氢氧化钠；对于碱洗用碱液浓度，本发明无特别限制，优选的，使用浓度为10%；对于尾气吸收用设备，本发明无特别限制，优选的，使用塔式设备，更优选的，使用耐蚀材质的填料塔。
图1是本发明热解工艺流程图，料仓10中的锂矿石经计量设备9计量后与硫酸在混料设备8中混合后，在外热式回转炉7中经酸化焙烧产生酸化熟料，酸化熟料经冷却设备6冷却至所需温度；酸化焙烧所用硫酸由洗涤尾气后的酸液经发烟硫酸在混酸设备5中调整浓度后使用，也可直接由浓硫酸或发烟酸或两种酸混配；酸化焙烧过程产生的尾气在酸洗设备4中经过酸洗、在碱洗设备3中经过碱洗后通过烟囱1达标排放，尾气中的酸性气体在酸洗时大部分随洗涤酸返回焙烧系统再利用。
图2是本发明核心设备外热式回转炉示意图，由回转筒体加热段7-5、回转筒体自热段7-6、外加热夹套7-4、加料端7-1、出料端7-7、热源进口7-8、热源出口7-3、气体出口7-2、支撑装置7-9、传动装置7-10组成。回转筒体加热段7-5所需热量由外加热夹套7-4提供，回转筒体自热段7-6靠反应放热继续升温至酸化焙烧终温；外来热源由热源进口7-8引入，向回转筒体加热段7-5传热后，由热源出口7-3引出；回转筒体由支撑装置7-9支撑，筒体转动所需动力由外接动力通过传动装置7-10提供，酸化焙烧过程产生的气体由气体出口7-2导出并送入酸洗设备4。
实施例1
1）经高温转型焙烧并经冷却、磨细至200目的β锂辉石通过斗式提升机送入锂辉石料仓，原料成分见下表：
| 组分 | Li2O | SiO2 | Al2O3 | P2O5 | K2O | Na2O | FeO | MgO | CaO | MnO | F | 烧损 |
| 含量% | 6.00 | 62.21 | 28.42 | - | 0.15 | 0.14 | 0.12 | 0.13 | 0.11 | - | - | - |
说明：“-”为未检测项目，其含量计入其它杂质中。
锂辉石料仓的排料使用气动浮化系统及仓壁震荡装置。料仓内的锂辉石通过螺旋给料机称重计量后，进入犁刀式混料器；
2）同时，酸化焙烧使用的硫酸由浓度为98.3%的浓硫酸和游离SO3为20%的发烟硫酸混配组成，两种酸在混酸槽内调整浓度至100%±2%后送入犁刀式混料器8。
3）通过称量仪精确称量后的锂辉石粉料与来自混酸槽的混酸在在犁刀式混料器中充分混合，β锂辉石与硫酸的料酸比为3.5:1，混合后的物料通过酸化炉进料螺旋，进入外热式回转炉进行焙烧，酸化炉夹套设计为两段，前段反应所需的热量由转炉外夹套里热风提供，热风由煤气发生炉煤气与空气在燃烧炉中燃烧提供，后段进行自发放热反应，物料终温250℃，酸化反应在压力为±500Pa的微正负压下进行；酸化反应的转化率为90%～100%。
4）从外热式回转炉7炉尾出来的酸化料由出料螺旋送入回转冷却器6冷却至65℃，使用循环水为冷却介质，进水温度31℃，回水温度36℃，回水送入凉水塔冷却至31℃后循环使用；随后由埋刮板输送机送入下一道浸出工序，酸化熟料中硫酸锂的浸出率为98.5%。酸化过程中产生高温酸气由炉头导气管导出送入尾气回收系统处理。
5）从外热式回转炉炉头导气管引出的高温酸气，主要成分为挥发的水蒸气、硫酸蒸汽、反应产生的部分二氧化硫、硫酸部分分解产生的三氧化硫、少量的粉尘以及漏入系统的微量空气。经酸洗塔用硫酸吸收部分水蒸气和SO3，再经过碱洗塔中浓度为6%的氢氧化钠溶液洗涤，除去剩余的酸性气体达标后排空。
实施例2
1）外界来的β锂辉石原料送入锂辉石料仓，原料成分见下表：
| 组分 | Li2O | SiO2 | Al2O3 | P2O5 | K2O | Na2O | FeO | MgO | CaO | MnO | F | 烧损 |
| 含量% | 6.00 | 62.21 | 28.42 | - | 0.15 | 0.14 | 0.12 | 0.13 | 0.11 | - | - | - |
说明：“-”为未检测项目，其含量计入其它杂质中。
料仓内设置破拱螺旋，料仓里的锂辉石通过皮带秤称重计量后，进入无重力混料机与硫酸混合后送入回转酸化炉。料仓顶部装有单机除尘器，除去锂辉石进入料仓下落过程产生的粉尘。
2）同时，酸化焙烧使用的硫酸由浓度为93%的浓硫酸送至硫酸吸收塔，和游离SO3浓度为60%的发烟硫酸送入混酸槽，与硫酸洗涤塔过来的硫酸混配组成，两种酸在混酸槽内调整浓度至100%±2%后送入无重力混料设备8。
3）通过称量仪精确称量后的锂辉石与来自混酸槽的混酸在无重力混料机中充分混合，β锂辉石与硫酸的料酸比为4:1，混合后的物料通过酸化炉进料螺旋，进入外热式回转炉进行焙烧，酸化炉夹套设计为两段，前段反应所需的热量由转炉外夹套内的电热原件提供，后段进行自发放热反应，物料终温280℃，酸化反应在压力为±500Pa的微正负压下进行；酸化反应的转化率为90%～100%。
4）从外热式回转炉7炉尾出来的酸化熟料由出料螺旋送入回转冷却器6进行冷却至50℃，使用脱盐水为冷却介质，进水温度20℃，出水温度65℃，出水送入锅炉，冷却后的酸化熟料送入下一道浸出工序，硫酸锂的浸出率达到99%以上。
5）从外热式回转炉炉头导气管引出的高温酸气，主要成分为挥发的水蒸气、硫酸蒸汽、反应产生的部分二氧化硫、硫酸部分分解产生的三氧化硫、少量的粉尘以及漏入系统的微量空气。经酸洗塔用硫酸吸收90%以上的酸性气体，再经过碱洗塔中浓度为8%的氢氧化钠溶液洗涤，除去剩余的酸性气体达标后排空。
实施例3
1）外界来的β锂辉石原料送入锂辉石料仓，原料成分见下表：
| 组分 | Li2O | SiO2 | Al2O3 | P2O5 | K2O | Na2O | FeO | MgO | CaO | MnO | F | 烧损 |
| 含量% | 6.00 | 64.76 | 27.72 | - | - | 0.22 | 0.32 | 0.16 | - | - | - | - |
说明：“-”为未检测项目，其含量计入其它杂质中。
料仓内设置破拱螺旋，料仓里的锂辉石通过皮带秤称重计量后，进入无重力混料机与硫酸混合后送入回转酸化炉。
2）同时，浓度为98%的硫酸送至硫酸吸收塔，浓度为20%的发烟硫酸送入混酸槽与硫酸洗涤塔过来的硫酸混合，作为混料机的投料酸，两种酸在混酸槽内调整浓度至100%±2%后送入无重力混料设备8。
3）通过称量仪精确称量后的锂辉石与来自混酸槽的混酸在无重力混料机中充分混合，β锂辉石与硫酸的料酸比为2:1，混合后的物料通过酸化炉进料螺旋，进入外热式回转炉进行焙烧，酸化炉夹套设计为两段，前段反应所需的热量来自转炉外夹套内的循环热烟气，热烟气由天然气与空气在燃烧炉中燃烧提供，后段进行自发放热反应，物料终温300℃，酸化反应在压力为±500Pa的微正负压下进行；酸化反应的转化率为90%～100%。
4）从炉尾出来的酸化料由出料螺旋送入回转冷却器6，冷却至150℃。使用软水为冷却介质，进水温度20℃，出水温度65℃，出水送入锅炉；冷却后的酸化熟料送入下一道浸出工序，硫酸锂的浸出率达到99%以上。
5）从外热式回转炉炉头导气管引出的高温酸气，主要成分为挥发的水蒸气、硫酸蒸汽、反应产生的部分二氧化硫、硫酸部分分解产生的三氧化硫、少量的粉尘以及漏入系统的微量空气。经酸洗塔用硫酸吸收部分水蒸气和SO3，再经过碱洗塔中浓度为6%的氢氧化钠溶液吸收，除去剩余的酸性气体达标后排空。
实施例4
1）外界来的经高温处理并磨细至200目的锂云母精矿送入锂云母料仓，原料成分见下表：
| 组分 | Li2O | Rb2O | Cs2O | Na2O | K2O | F- | CaO | MgO | MnO | Al2O3 | SiO2 | Fe2O3 |
| 含量% | 3.98 | 1.88 | 0.76 | 1.61 | 8.68 | 5.83 | 0.04 | 0.18 | 0.01 | 24.30 | 51.80 | 0.04 |
料仓中的锂云母经螺旋秤连续计量后，送入无重力式混料机。
2）同时，浓度为98.3%的硫酸送至酸洗塔，在酸洗塔中用来自浓硫酸储槽的浓硫酸洗涤酸化焙烧尾气后，与来自发烟硫酸储槽浓度为20%的发烟硫酸在混酸槽中混合调整其浓度，两种酸在混酸槽内调整浓度至100%±2%后送入无重力式混料机。
3）锂云母粉料与硫酸在无重力式混料机中充分混合后送入外热式回转炉，锂云母与硫酸的料酸比为2:1；混合后的物料进入外热式回转炉进行焙烧，酸化炉夹套设计为两段，前段反应所需的热量由转炉外夹套里热风提供，热风由煤气发生炉煤气与空气在燃烧炉中燃烧提供，后段进行自发放热反应，热烟气进口温度480℃，热烟气出口温度350℃，45%的热烟气返回燃煤热风炉与燃烧产生的热烟气形成480℃的混风送入热烟气夹套，物料终温200℃，酸化焙烧所需热量由外热式回转炉外部的热烟气夹套提供，夹套中的热烟气由无烟煤与空气在燃煤热风炉中燃烧提供；酸化反应在压力为±500Pa的微正负压下进行；酸化反应的转化率为90%～100%。
4）从外热式回转炉7出料端出来的酸化熟料送入列管式回转冷却器6冷却至80℃，物料在冷却器壳程随冷却器转动不断向出料端移动，冷却介质在冷却器列管中与热的酸化熟料间接换热，使用循环水为冷却介质，进水温度31℃，回水温度37℃，回水送入凉水塔冷却至31℃后循环使用，循环水的损失由工业水补充。随后由埋刮板输送机送入下一道浸出工序，所得酸化熟料中硫酸锂的浸出率达到98.7%以上。酸化过程中产生高温酸气由炉头导气管导出送入尾气回收系统处理。
5）从外热式回转炉炉头导气管引出的酸性气体在酸洗塔中用来自浓硫酸储槽浓度为98.3%的浓硫酸吸收90%以上的酸性气体，再在碱洗塔中用浓度为8%的氢氧化钠溶液洗涤，除去剩余的酸性气体后通过烟囱达标排放。
实施例5
1）外界来的β锂辉石原料送入锂辉石料仓，原料成分见下表：
| 组分 | Li2O | SiO2 | Al2O3 | P2O5 | K2O | Na2O | FeO | MgO | CaO | MnO | F | 烧损 |
| 含量% | 6.00 | 64.76 | 27.72 | - | - | 0.22 | 0.32 | 0.16 | - | - | - | - |
说明：“-”为未检测项目，其含量计入其它杂质中。
料仓外壁设置震荡给料装置，料仓里的锂辉石通过皮带秤称重计量后，进入双锥螺旋混料器与硫酸混合后送入回转酸化炉。
2）同时，在酸洗设备4中用来自浓硫酸储槽11的浓硫酸洗涤酸化焙烧尾气后，酸化焙烧使用的硫酸由浓度为98.3%的浓硫酸，在混酸槽内送入双锥螺旋混料设备8。
3）通过称量仪精确称量后的锂辉石粉料与来自混酸槽的混酸在在双锥螺旋混料器中充分混合，β锂辉石与硫酸的料酸比为4:1，混合后的物料通过酸化炉进料螺旋，进入外热式回转炉进行焙烧，酸化炉夹套设计为两段，前段反应所需的热量由转炉外夹套里热风提供，热风由煤气发生炉煤气与空气在燃烧炉中燃烧提供，后段进行自发放热反应，夹套中的热烟气由两段式煤气发生炉冷煤气与空气在热风炉中燃烧提供，热烟气进口温度520℃，热烟气出口温度380℃，65%的热烟气返回燃煤热风炉与燃烧产生的热烟气形成520℃的混风送入热烟气夹套，物料终温270℃，酸化反应在压力为±500Pa的微正负压下进行；酸化反应的转化率为90%～100%。
4）从外热式回转炉7出料端出来的酸化熟料送入列管式回转冷却器冷却至100℃，物料在冷却器壳程随冷却器转动不断向出料端移动，冷却介质在冷却器列管中与热的酸化熟料间接换热，使用脱盐水为冷却介质，进水温度25℃，出水温度75℃，出水送入锅炉产生蒸汽。所得酸化熟料中硫酸锂的浸出率达到98.7%以上。
5）从外热式回转炉导气管引出的酸性气体在酸洗塔中用来自浓硫酸储槽浓度为98.3%的浓硫酸洗涤吸收，洗涤后的气体再在碱洗塔中用浓度为8%的氢氧化钠溶液洗涤，除去剩余的酸性气体后通过烟囱达标排放。
需要说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换。
凡在本发明的精神、原则和宗旨之内，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种利用外热式回转炉进行锂矿石酸化焙烧系统，包括料仓（10），及与料仓（10）连接的计量设备（9），所述计量设备连接混料设备（8），其特征在于：所述混料设备（8）连接有外热式回转炉（7），外热式回转炉（7）分别连接酸洗设备（4）和冷却设备（6）；所述酸洗设备（4）的出气口连接碱洗设备（3），酸洗设备（4）的出料口连接混酸设备（5），酸洗设备（4）的进料口连接浓硫酸储槽（11）；所述混酸设备（5）连接有发烟硫酸储槽（12）；所述碱洗设备（3）分别连接有碱液槽（2）和烟囱（1）。
2.根据权利要求1所述的一种利用外热式回转炉进行锂矿石酸化焙烧系统，其特征在于：所述外热式回转炉（7）包括通过回转炉支撑装置（7-9）支撑的炉体，所述炉体包括依次相连的炉身前段、回转筒体加热段（7-5）、回转筒体自热段（7-6）和回转炉出料端（7-7）；所述炉身前段连接有通过电机输送的回转炉加料端（7-1），炉身前段设置有回转炉传动装置（7-10）；
所述回转筒体加热段（7-5）上设有加热夹套（7-4），加热夹套（7-4）中设载热介质或发热元件；所述载热介质或发热元件包括热烟气加热、电加热或直接火焰加热；
所述回转筒体加热段（7-5）上方设有热源出口（7-3），底部设有热源进口（7-8）；所述炉身前段炉体顶壁设置有出气口（7-2）。
3.根据权利要求1所述的一种利用外热式回转炉进行锂矿石酸化焙烧系统，其特征在于：所述冷却设备（6）包括通过冷却器支撑装置（6-7）支撑的筒体，所述筒体内腔设有换热列管（6-4），由筒体外壁与换热列管（6-4）之间的腔体构成冷却器壳程（6-3）；所述筒体前端设置有冷却器加料端（6-5），筒体尾端设置有冷却器出料端（6-8），冷却器出料端（6-8）通过旋转接头（6-2） 连接冷却介质入口（6-1）；所述筒体上设置有冷却器传动装置（6-6）；
所述旋转接头（6-2）上设置有冷却介质出口（6-9）。
4.根据权利要求1所述的一种利用外热式回转炉进行锂矿石酸化焙烧系统，其特征在于：所述混料设备是间歇式或连续式混料设备，混料设备是犁刀式混合机、无重力式混合机或双锥螺旋混料器。
5.一种利用外热式回转炉进行锂矿石酸化焙烧方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：
1）锂矿石送入锂矿石料仓（10），料仓（10）中的锂矿石经计量设备（9）计量后，送入混料设备（8）；
2）同时，在酸洗设备（4）中用来自浓硫酸储槽（11）的浓硫酸洗涤酸化焙烧尾气后，与来自发烟硫酸储槽（12）的发烟硫酸在混酸设备（5）中混合调整其浓度，送入混料设备（8）；或直接由浓硫酸或发烟酸或两种酸混配，送入混料设备（8）；
3）锂矿石粉料与混酸在混料设备（8）中充分混合后送入外热式回转炉（7），进行酸化反应；
4）从外热式回转炉（7）出料端（7-7）出来的酸化熟料送入冷却设备（6）冷却至一定温度并排出送入后续工序；
5）从外热式回转炉（7）出气管引出的酸性气体在酸洗设备（4）中用来自浓硫酸储槽（11）的浓硫酸吸收部分酸性气体，其余酸性气体再在碱洗设备（3）中用来自碱液槽（2）的碱液洗涤，除去剩余的酸性气体后通过烟囱（1）达标排放；
所述硫酸浓度为93%～98.3%，发烟硫酸浓度为含游离SO3 0%～60%的 硫酸，在混酸设备（5）中混合调整其浓度至93%以上；
所述步骤3）中锂矿石粉料与混合酸的料酸比按照质量比为2～6:1的比例混合，进行酸化反应；
所述步骤3）中酸化反应温度为200～300℃；压力为±500Pa的微正负压；酸化反应的转化率为90%～100%；
所述步骤4）中冷却设备（6）冷却温度为50-150℃。
6.根据权利要求5所述的一种利用外热式回转炉进行锂矿石酸化焙烧方法，其特征在于，所述步骤1）中锂矿石粉料是指α锂辉石经高温转型焙烧后形成的β锂辉石或锂云母精矿。
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