立式輥磨機(jī)在新能源鋰鹽行業(yè)的應(yīng)用*

施 俊

(合肥中亞建材裝備有限責(zé)任公司 合肥 230000)

隨著新能源行業(yè)的發(fā)展,鋰鹽需求量不斷增加。鋰輝石作為主要的鋰源,而鋰輝石提鋰工藝是鋰鹽生產(chǎn)行業(yè)的關(guān)鍵性技術(shù)。天然鋰輝石化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,直接提鋰化學(xué)指標(biāo)控制相對(duì)鹵水提鋰更穩(wěn)定。目前,鋰輝石提鋰主要工藝是將天然穩(wěn)定的α-鋰輝石通過高溫轉(zhuǎn)化成化學(xué)性質(zhì)活潑的β-鋰輝石,然后再通過粉磨、酸化等工藝進(jìn)行提鋰。

國內(nèi)某公司有鋰鹽生產(chǎn)線2條,其中一條生產(chǎn)線焙燒料立式磨采用的是3.8 m×13 m 球磨機(jī)開路系統(tǒng)。2021年其子公司新上一條年產(chǎn)3萬t鋰鹽項(xiàng)目,通過多次調(diào)研,最后使用更節(jié)能的粉磨設(shè)備來取代傳統(tǒng)的球磨機(jī)工藝。

1 工藝流程

球磨機(jī)粉磨系統(tǒng)和立式磨粉磨系統(tǒng)工藝有各自的特點(diǎn),現(xiàn)將其工藝流程進(jìn)行以下比較。

1.1 球磨機(jī)工藝流程

焙燒后的鋰輝石(β-鋰輝石)經(jīng)過篦冷機(jī)冷卻、破碎后由輸送設(shè)備送至原料庫中,焙燒料通過庫下棒閥、計(jì)量稱、密封皮帶、提升機(jī)等設(shè)備送至球磨中,經(jīng)球磨粉磨(球磨為開路系統(tǒng))后直接入庫。球磨機(jī)系統(tǒng)由單獨(dú)的風(fēng)機(jī)為球磨機(jī)提供通風(fēng),輔助球磨機(jī)內(nèi)物料流動(dòng)。以前粉磨設(shè)備以球磨機(jī)為主導(dǎo),近年來隨環(huán)保要求與能效等方面要求的提高,開始使用更節(jié)能、更環(huán)保的的立式磨設(shè)備。

1.2 立式磨工藝流程

圖1 球磨機(jī)工藝流程圖

焙燒后的鋰輝石(β-鋰輝石)經(jīng)過篦冷機(jī)冷卻、破碎后由輸送設(shè)備送至原料庫中,焙燒料通過庫下棒閥、計(jì)量稱、密封皮帶、提升機(jī)等設(shè)備送至立式磨中。立式磨電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)減速機(jī)帶動(dòng)磨盤轉(zhuǎn)動(dòng),需要粉磨的物料由鎖風(fēng)喂料設(shè)備送入旋轉(zhuǎn)的磨盤中心,在離心力作用下,物料向磨盤周邊移動(dòng),進(jìn)入粉磨輥道。在磨輥壓力的作用下,物料受到擠壓、研磨和剪切作用而被粉碎。同時(shí),空氣從圍繞磨盤的風(fēng)環(huán)高速均勻向上噴出,粉磨后的物料被風(fēng)環(huán)處的高速氣流吹起,一方面把粒度較粗的物料吹回磨盤重新粉磨;另一方面細(xì)粉則由氣流帶入分離器進(jìn)行分級(jí),合格的細(xì)粉隨同氣流出磨,由收塵設(shè)備收集下來即為產(chǎn)品,不合格的粗粉在分離器葉片作用下重新落至磨盤,與新喂入的物料一起重新粉磨,如此循環(huán),完成粉磨作業(yè)全過程,特別難磨的物料由排渣口排出,既可通過提升機(jī)重新回到立式磨中粉磨,也可直接丟掉。

1.3 兩種工藝流程的比較

通過比較發(fā)現(xiàn):相對(duì)于立式磨系統(tǒng),球磨系統(tǒng)裝機(jī)功率更大,產(chǎn)量更低,產(chǎn)品細(xì)度更粗且不好控制,入料粒度要求比立式磨小等。同時(shí),使用球磨系統(tǒng)需頻繁噴水降溫,生產(chǎn)環(huán)境差。因此使用更節(jié)能環(huán)保的立式磨設(shè)備取代傳統(tǒng)球磨是行業(yè)所需。

2 立式磨實(shí)際生產(chǎn)情況

鋰輝石焙燒料是一種難磨物料,其特性如下:①易磨性差,且易磨性變化較大;②原料磨蝕性大;③原料粒度不大,粉狀物料較多;④物料中水分非常少;⑤產(chǎn)品細(xì)度較粗但磨蝕性大。針對(duì)物料這些特性,磨機(jī)需要設(shè)計(jì)合理的磨盤轉(zhuǎn)速,耐磨方面需要使用大量耐磨的材料;工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)也要設(shè)有物料特性,其工藝立面如圖3所示。

圖3 工藝立面圖

HRM31.2L立式磨于2021 年8 月開始發(fā)貨,同年9月份開始安裝,2022年1月20日開始單機(jī)試車,25日投料試運(yùn)行,2022年3月1日生產(chǎn)線正式生產(chǎn),至今已生產(chǎn)出5萬t鋰輝石焙燒料產(chǎn)品。

立式磨運(yùn)行參數(shù)如下:①產(chǎn)量:≥55 t/h;②產(chǎn)品細(xì)度:R0.074＜12%;③分離器轉(zhuǎn)速:30.1 r/min;④磨輥壓力:6.8 MPa;⑤磨機(jī)震動(dòng):0.37 mm/s;⑥風(fēng)機(jī)閥門開度:60%;⑦主電機(jī)電流:48 A;⑧風(fēng)機(jī)電流:36 A。

該項(xiàng)目自2022年1月投產(chǎn)以來,各項(xiàng)指標(biāo)良好,相比較球磨機(jī)開路系統(tǒng),立式磨系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單、節(jié)能、產(chǎn)品細(xì)度更易控制等特點(diǎn)。

3 球磨與立式磨技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較

表1為兩種生產(chǎn)線的部分技術(shù)特點(diǎn),現(xiàn)就其經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行比較。

表1 立式磨與球磨機(jī)生產(chǎn)線比較對(duì)照表

從表2可以看出,立式磨系統(tǒng)投資稍高,但其使用占地面積、電耗、易損件、檢修維護(hù)、噪音、工廠環(huán)境等方面均比球磨好。

表2 立式磨系統(tǒng)和球磨系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性比較

3 廠區(qū)及作業(yè)環(huán)境 干凈,環(huán)境好 較差4 噪音 80～90 dB 120～150 dB 5 產(chǎn)品質(zhì)量 設(shè)備自帶選粉機(jī),產(chǎn)品分布窄,細(xì)度穩(wěn)定 產(chǎn)品細(xì)度不穩(wěn)定

圖4 生產(chǎn)中控圖

圖5 立式分磨生產(chǎn)圖

4 結(jié)語

該技術(shù)的成功運(yùn)行,呈現(xiàn)立式磨粉磨效率高、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)。本系統(tǒng)相比較球磨機(jī)系統(tǒng),生產(chǎn)成本(電耗、運(yùn)行成本)更低、單位產(chǎn)品易損件磨耗小、系統(tǒng)負(fù)壓生產(chǎn)、環(huán)境干凈、噪音小,同時(shí)生產(chǎn)線可露天布置,土建投資小。該技術(shù)應(yīng)用于鋰鹽行業(yè),具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。