鋰粉粉塵處理工藝需綜合考慮安全、環(huán)保及資源回收需求,因其屬于易燃易爆金屬粉塵(鋰的燃點(diǎn)低、活性強(qiáng)),處理過程中需嚴(yán)格防范粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)兼顧粉塵的高效捕集與資源化利用。以下是鋰粉粉塵處理的關(guān)鍵工藝及技術(shù)要點(diǎn):
一、核心處理原則
安全優(yōu)先:鋰粉(尤其是微米級(jí)細(xì)粉)與空氣混合后爆炸風(fēng)險(xiǎn)極高(爆炸下限低、燃燒速度快),需從源頭控制、設(shè)備防爆、惰化保護(hù)等多維度保障安全。
高效捕集:針對(duì)鋰粉粒徑細(xì)(通常1-100μm)、易飛揚(yáng)的特性,需優(yōu)化收集系統(tǒng)設(shè)計(jì),確保粉塵不外逸。
資源回收:鋰是高價(jià)值金屬,捕集后的粉塵需盡可能回收利用,減少資源浪費(fèi)。
環(huán)保合規(guī):處理后的廢氣需滿足《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 16297)或地方更嚴(yán)標(biāo)準(zhǔn)(如顆粒物≤10mg/m³)。
二、典型處理工藝流程
1. 源頭控制(減少粉塵產(chǎn)生)
工藝優(yōu)化:通過改進(jìn)破碎、篩分、混合等設(shè)備(如采用密閉式設(shè)備、低揚(yáng)塵工藝),減少粉塵產(chǎn)生量。
局部排風(fēng):在產(chǎn)塵點(diǎn)(如投料口、出料口、輸送帶轉(zhuǎn)接處)設(shè)置密閉吸塵罩,控制粉塵擴(kuò)散。
2.粉塵收集系統(tǒng)
吸塵罩設(shè)計(jì):
遵循“貼近產(chǎn)塵點(diǎn)、全封閉或半封閉”原則,減少粉塵逃逸。
吸塵罩風(fēng)速需匹配粉塵產(chǎn)生速度(一般1-2m/s),避免過高的風(fēng)速導(dǎo)致二次揚(yáng)塵。
管道系統(tǒng):
管道材質(zhì)需耐磨損(鋰粉硬度高,可能對(duì)碳鋼管道造成磨損),推薦不銹鋼或內(nèi)襯陶瓷管道。
管道布局需簡(jiǎn)潔,減少?gòu)濐^(避免粉塵沉積),坡度≥5%便于自清。
風(fēng)速控制:干式除塵管道內(nèi)風(fēng)速≥20m/s(防止粉塵沉積),濕式除塵管道可降低至15m/s。
3.除塵設(shè)備選擇
鋰粉粉塵需采用干式除塵(濕式除塵可能引發(fā)鋰與水反應(yīng),產(chǎn)生氫氣并放熱,存在爆炸風(fēng)險(xiǎn)),常用設(shè)備如下:
(1)袋式除塵器(主流選擇)
濾料選擇:
優(yōu)先選用覆膜濾料(PTFE)或防靜電濾料(表面電阻≤10?Ω),避免靜電積聚引發(fā)爆炸。
濾料需耐高溫(鋰粉燃燒時(shí)溫度可達(dá)1000℃以上)、耐磨損(鋰粉硬度高)。
結(jié)構(gòu)防爆:
除塵器本體需符合防爆標(biāo)準(zhǔn)(如GB 3836.1),設(shè)置泄爆裝置(泄爆面積≥0.1m²/m³)或無(wú)焰泄爆裝置。
風(fēng)機(jī)、電機(jī)等配套設(shè)備需為防爆型(Ex dⅡC T4以上等級(jí))。
清灰方式:
采用脈沖噴吹清灰(壓縮空氣壓力0.4-0.6MPa),確保濾袋表面粉塵有效脫落,避免粉塵層過厚降低過濾效率。
(2)濾筒除塵器
適用于小風(fēng)量、高精度場(chǎng)景,濾筒材質(zhì)為聚酯纖維+PTFE覆膜,過濾精度高(可達(dá)0.3μm),但需注意濾筒的防靜電處理。
(3)旋風(fēng)除塵器(預(yù)處理)
作為預(yù)除塵設(shè)備,可分離大顆粒鋰粉(>50μm),減少后續(xù)袋式除塵器的負(fù)荷,降低濾袋磨損。
4.安全防護(hù)措施
惰化保護(hù):在除塵器前段管道或除塵器內(nèi)通入氮?dú)猓?/font>N?)或二氧化碳(CO?),降低氧氣濃度至<10%(體積比),抑制爆炸。
火花探測(cè)與熄滅:在管道關(guān)鍵位置(如破碎機(jī)出口)安裝火花探測(cè)器,一旦檢測(cè)到火花,立即啟動(dòng)高壓水霧或惰性氣體熄滅裝置。
在線監(jiān)測(cè):
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)除塵器入口粉塵濃度(≤爆炸下限的25%)、氧氣濃度、溫度(≤80℃),超限報(bào)警并聯(lián)動(dòng)停機(jī)。
設(shè)置壓差傳感器,監(jiān)測(cè)濾袋堵塞情況,及時(shí)清灰。
5.粉塵回收與處置
回收利用:捕集的鋰粉若純度達(dá)標(biāo)(無(wú)雜質(zhì)污染),可直接返回生產(chǎn)系統(tǒng)(如鋰電池正極材料制備),實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)。
安全處置:若粉塵含雜質(zhì)(如金屬碎屑、有機(jī)物),需按危險(xiǎn)廢物處理(HW46含鎳廢物或HW17表面處理廢物),委托有資質(zhì)單位處置。
6.廢氣排放
處理后的廢氣經(jīng)檢測(cè)合格后(顆粒物≤10mg/m³),通過排氣筒高空排放(高度≥15m,符合環(huán)評(píng)要求)。
三、典型應(yīng)用場(chǎng)景示例
以鋰電池正極材料(如LiCoO?)生產(chǎn)為例,鋰粉粉塵處理工藝如下:
產(chǎn)塵環(huán)節(jié):鋰粉投料、混合、粉碎工序。
收集系統(tǒng):各產(chǎn)塵點(diǎn)設(shè)置密閉吸塵罩,通過不銹鋼管道輸送至袋式除塵器。
除塵設(shè)備:防爆型脈沖袋式除塵器(濾料為PTFE覆膜防靜電濾袋),配套氮?dú)舛杌到y(tǒng)。
安全措施:管道設(shè)置火花探測(cè)器,除塵器設(shè)置泄爆片,在線監(jiān)測(cè)粉塵濃度、氧氣濃度。
回收利用:捕集的鋰粉經(jīng)檢測(cè)后返回混合工序,廢氣達(dá)標(biāo)排放。
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