立式辊磨机在新能源锂盐行业的应用*

施 俊

(合肥中亚建材装备有限责任公司 合肥 230000)

随着新能源行业的发展,锂盐需求量不断增加。锂辉石作为主要的锂源,而锂辉石提锂工艺是锂盐生产行业的关键性技术。天然锂辉石化学性质稳定,直接提锂化学指标控制相对卤水提锂更稳定。目前,锂辉石提锂主要工艺是将天然稳定的α-锂辉石通过高温转化成化学性质活泼的β-锂辉石,然后再通过粉磨、酸化等工艺进行提锂。

国内某公司有锂盐生产线2条,其中一条生产线焙烧料立式磨采用的是3.8 m×13 m 球磨机开路系统。2021年其子公司新上一条年产3万t锂盐项目,通过多次调研,最后使用更节能的粉磨设备来取代传统的球磨机工艺。

1 工艺流程

球磨机粉磨系统和立式磨粉磨系统工艺有各自的特点,现将其工艺流程进行以下比较。

1.1 球磨机工艺流程

焙烧后的锂辉石(β-锂辉石)经过篦冷机冷却、破碎后由输送设备送至原料库中,焙烧料通过库下棒阀、计量称、密封皮带、提升机等设备送至球磨中,经球磨粉磨(球磨为开路系统)后直接入库。球磨机系统由单独的风机为球磨机提供通风,辅助球磨机内物料流动。以前粉磨设备以球磨机为主导,近年来随环保要求与能效等方面要求的提高,开始使用更节能、更环保的的立式磨设备。

1.2 立式磨工艺流程

图1 球磨机工艺流程图

焙烧后的锂辉石(β-锂辉石)经过篦冷机冷却、破碎后由输送设备送至原料库中,焙烧料通过库下棒阀、计量称、密封皮带、提升机等设备送至立式磨中。立式磨电动机驱动减速机带动磨盘转动,需要粉磨的物料由锁风喂料设备送入旋转的磨盘中心,在离心力作用下,物料向磨盘周边移动,进入粉磨辊道。在磨辊压力的作用下,物料受到挤压、研磨和剪切作用而被粉碎。同时,空气从围绕磨盘的风环高速均匀向上喷出,粉磨后的物料被风环处的高速气流吹起,一方面把粒度较粗的物料吹回磨盘重新粉磨;另一方面细粉则由气流带入分离器进行分级,合格的细粉随同气流出磨,由收尘设备收集下来即为产品,不合格的粗粉在分离器叶片作用下重新落至磨盘,与新喂入的物料一起重新粉磨,如此循环,完成粉磨作业全过程,特别难磨的物料由排渣口排出,既可通过提升机重新回到立式磨中粉磨,也可直接丢掉。

1.3 两种工艺流程的比较

通过比较发现:相对于立式磨系统,球磨系统装机功率更大,产量更低,产品细度更粗且不好控制,入料粒度要求比立式磨小等。同时,使用球磨系统需频繁喷水降温,生产环境差。因此使用更节能环保的立式磨设备取代传统球磨是行业所需。

2 立式磨实际生产情况

锂辉石焙烧料是一种难磨物料,其特性如下:①易磨性差,且易磨性变化较大;②原料磨蚀性大;③原料粒度不大,粉状物料较多;④物料中水分非常少;⑤产品细度较粗但磨蚀性大。针对物料这些特性,磨机需要设计合理的磨盘转速,耐磨方面需要使用大量耐磨的材料;工艺系统设计也要设有物料特性,其工艺立面如图3所示。

图3 工艺立面图

HRM31.2L立式磨于2021 年8 月开始发货,同年9月份开始安装,2022年1月20日开始单机试车,25日投料试运行,2022年3月1日生产线正式生产,至今已生产出5万t锂辉石焙烧料产品。

立式磨运行参数如下:①产量:≥55 t/h;②产品细度:R0.074＜12%;③分离器转速:30.1 r/min;④磨辊压力:6.8 MPa;⑤磨机震动:0.37 mm/s;⑥风机阀门开度:60%;⑦主电机电流:48 A;⑧风机电流:36 A。

该项目自2022年1月投产以来,各项指标良好,相比较球磨机开路系统,立式磨系统具有简单、节能、产品细度更易控制等特点。

3 球磨与立式磨技术经济性比较

表1为两种生产线的部分技术特点,现就其经济性进行比较。

表1 立式磨与球磨机生产线比较对照表

从表2可以看出,立式磨系统投资稍高,但其使用占地面积、电耗、易损件、检修维护、噪音、工厂环境等方面均比球磨好。

表2 立式磨系统和球磨系统经济性比较

3 厂区及作业环境 干净,环境好 较差4 噪音 80～90 dB 120～150 dB 5 产品质量 设备自带选粉机,产品分布窄,细度稳定 产品细度不稳定

图4 生产中控图

图5 立式分磨生产图

4 结语

该技术的成功运行,呈现立式磨粉磨效率高、系统简单、操作简单、维护方便的优点。本系统相比较球磨机系统,生产成本(电耗、运行成本)更低、单位产品易损件磨耗小、系统负压生产、环境干净、噪音小,同时生产线可露天布置,土建投资小。该技术应用于锂盐行业,具有良好的经济效益和社会效益。