Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Behandlung eines Lithiumerzes. Die Erfindung betrifft weiterhin eine zur Durchführung eines solchen Verfahrens ausgelegte Anlage.

Lithiumerze müssen in der Regel durch eine Wärmebehandlung/Dekrepitation bei einer Temperatur von ca. 800°C bis 1200°C eine Kristallumwandlung durchlaufen, um das Lithium für eine weitere Verwendung verfügbar zu machen. Ein solcher Prozess erfolgt bislang in einem Drehrohrofen. In einem solchen Drehrohrofen liegt ein ansteigendes Temperaturprofil vor, das durch eine besonders heiße Zone im Bereich des Ofenauslaufes gekennzeichnet ist. Dieses Temperaturprofil führt insbesondere in diesem Bereich des Ofens zu Temperaturen oberhalb der Schmelztemperatur einiger Komponenten von Lithiumerzen und daraus folgend zu einer verstärkten Ansatzbildung und Schmelzphasenbildung, die den Prozess und die Produktqualität negativ beeinflusst.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur thermischen Behandlung von Lithiumerzen anzugeben, bei dessen Durchführung dieses Problem vermieden oder zumindest verringert ist.

Diese Aufgabe wird mittels eines Verfahrens zur thermischen Behandlung eines Lithiumerzes gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Eine für die Durchführung eines solchen Verfahrens ausgelegte Anlage ist Gegenstand des Patentanspruchs 11. Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und bevorzugte Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen Anlage sind Gegenstände der weiteren Patentansprüche und/oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur thermischen Behandlung eines Lithiumerzes, beispielsweise von Spodumen oder Petalit, vorgesehen, bei dem eine Flugstrombehandlung durchgeführt wird, bei der Partikel des Lithiumerzes von Heißgas entlang einer Flugstrombehandlungsstrecke getragen werden. Vorgesehen ist, dass bei der Flugstrombehandlung eine Wärmebehandlung des Lithiumerzes bei Temperaturen im Bereich zwischen 800°C und 1200°C, vorzugsweise zwischen 1000°C und 1150°C, erfolgt. Durch die Flugstrombehandlung kann in vorteilhafter Weise eine Wärmebehandlung des Lithiumerzes realisiert werden, die durch relativ konstante Temperaturen über eine ausreichend lange Verweilzeit gekennzeichnet ist, wodurch einerseits eine sichere Kristallumwandlung in dem Lithiumerz gewährleistet und andererseits eine thermische Überlastung, die zu einem Schmelzen oder sogar Verkrusten von Komponenten des Lithiumerzes führen könnte, sicher vermieden werden kann.

Eine zur Durchführung eines solchen erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehene und entsprechend ausgelegte Anlage umfasst zumindest eine Aufgabevorrichtung für die Zufuhr von Lithiumerz zu einem Flugstromreaktor, an die sich, vorzugsweise unmittelbar, eine Auslassvorrichtung zum Abführen des vorzugsweise abschließend thermisch behandelten Materials anschließt, wobei der Flugstromreaktor die Flugstrombehandlungsstrecke ausbildet, entlang der im Betrieb der Anlage Partikel des Lithiumerzes von Heißgas, das mittels einer Vorrichtung zur Heißgaserzeugung erzeugbar ist, getragen werden.

Vorzugsweise liegt der alleinige Fokus der thermischen Behandlung des Lithiumerzes in einer Kristallumwandlung und damit in dem Ziel, das Lithium in dem Lithiumerz als Endprodukt des Verfahrens für eine weitere Verwendung verfügbar zu machen. Dementsprechend kann vorgesehen sein, dass im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens beziehungsweise dass mittels der Flugstrombehandlung ausschließlich das Lithiumerz und nicht gegebenenfalls eine Mischung von Lithiumerz und anderen Materialien (ggf. Additive) thermisch behandelt wird/werden. Eine erfindungsgemäße Anlage kann dementsprechend lediglich eine einzige Materialaufgabevorrichtung, nämlich die für die Zufuhr von ausschließlich Lithiumerz zu dem Flugstromreaktor vorgesehene Aufgabevorrichtung, aufweisen. Es versteht sich, dass das im Rahmen der Flugstrombehandlung für den Transport der Partikel des Lithiumerzes und für einen Wärmeübergang auf die Partikel des Lithiumerzes genutzte Heißgas nicht ausschließlich gasförmige Komponenten umfassen muss, sondern insbesondere auch eine oder mehrere Komponenten, insbesondere Brennstoff, in der flüssigen oder festen Phase umfassen kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass an einer Mehrzahl von Stellen entlang der Flugstrombehandlungsstrecke Heißgas zugeführt oder erzeugt wird. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine über der Länge der Flugstrombehandlungsstrecke möglichst konstante Temperatur zur Wärmebehandlung der Partikel des Lithiumerzes eingestellt werden, weil eine infolge eines Übergangs von thermischer Energie von dem Heißgas auf die Partikel des Lithiumerzes erfolgende Absenkung der Temperatur des Heißgases zumindest einmal, vorzugsweise mehrfach (ggf. nur teilweise) kompensiert wird. Dadurch entfällt folglich auch die Notwendigkeit, dass das Heißgas am Anfang der Flugstrombehandlungsstrecke eine so hohe (und dadurch zu hohe) Temperatur aufweist, dass dessen thermische Energie für die vollständige Wärmebehandlung entlang des Transports der Flugstrombehandlungstrecke ausreichend ist.

Eine erfindungsgemäße Anlage kann dementsprechend eine Mehrzahl von Vorrichtungen zum Einbringen von Heißgas und/oder von sauerstoffhaltigem Gas und/oder von Brennstoff, gegebenenfalls als Bestandteil eines brennstoffhaltigen Gases, entlang der Flugstrombehandlungsstrecke umfassen.

Ein Zuführen von Heißgas an mehreren Stellen entlang der Flugstrombehandlungsstrecke kann einerseits dadurch realisiert werden, dass jeder dieser Zuführstellen ein eigener Brenner zur Erzeugung von Heißgas zugeordnet ist. Diese Lösung kann jedoch mit einem relativ hohen konstruktiven Aufwand verbunden sein. Alternativ kann ein Zuführen von Heißgas an mehreren Stellen entlang der Flugstrombehandlungstrecke auch dadurch realisiert werden, dass ein oder mehrere Brenner bereitgestellt sind, der/die (jeweils) mit einer Mehrzahl von Zuführstellen gasführend verbunden ist/sind. Dies kann jedoch bedingen, Heißgas außerhalb der Flugstrombehandlungstrecke über relativ lange Zuführleitungen führen zu müssen, womit entweder ein relevanter Verlust an thermischer Energie einhergehen würde oder, um einen solchen Verlust zu vermeiden, ein relativ hoher konstruktiver Aufwand für eine ausreichende thermische Isolierung der Zuführleitungen getrieben werden müsste. Alternativ zu einem Brenner kann auch Brennstoff in fester, flüssiger oder gasförmiger Art über eine Lanze, Düse oder eine anders geartete Vorrichtung zugeführt werden.

Vorzugsweise kann daher vorgesehen sein, dass der Flugstrombehandlungsstrecke an mindestens einer und vorzugsweise exakt einer Stelle brennstoffhaltiges Heißgas und an mindestens einer, vorzugsweise mehreren zweiten Stellen, die, bezüglich der Strömungsrichtung des Heißgases durch die Flugstrombehandlungsstrecke, stromab der ersten Stelle(n) angeordnet ist/sind, Sauerstoff, insbesondere sauerstoffhaltiges Gas, das gegebenenfalls vorgewärmt sein kann und bei dem es sich beispielsweise um Luft, insbesondere um Druckluft, um Abgas, das aus der Flugstrombehandlungsstrecke stammt, um reinen Sauerstoff, um Prozessgas, d.h. Abgas, das aus anderen Prozessen stammt, oder um eine Mischung aus zwei oder mehr dieser Gase handeln kann, zugeführt wird. Dieses Vorgehen beruht auf dem Gedanken, Heißgas innerhalb der Flugstrombehandlungsstrecke im Bereich derjenige(n) Stelle(n), an der/denen sauerstoffhaltiges Gas zugeführt wird, durch eine vorzugsweise flammenlose Oxidation der unverbrannten oder nur teilweise verbrannten Brennstoffkomponenten, die in dem zuvor zugeführten und die Zuführstelle(n) erreichenden Heißgas noch enthalten sind oder explizit zusätzlich an verschiedenen Stellen in die Flugstrombehandlungsstrecke eingespeist werden, zu bewirken, wodurch in dem dann infolge der Zufuhr des sauerstoffhaltigen Gases größeren Heißgasstrom zusätzliche thermische Energie bereitgestellt wird. Bevorzugt kann dabei vorgesehen sein, dass die Strömungsgeschwindigkeit eines der Flugstrombehandlungsstrecke an zumindest einer zweiten Stelle zugeführten Gases relativ hoch ist, wodurch eine vorteilhafte Durchmischung dieses Gases mit dem bereits in der Flugstrombehandlungstrecke enthaltenen Heißgas erreicht werden kann.

Eine dazu alternative, ebenfalls vorteilhafte Möglichkeit zur Erzeugung von Heißgas an mindestens einer zweiten Stelle, die stromab einer ersten Stelle gelegen ist, beruht darauf, dass der Flugstrombehandlungsstrecke an der mindestens einen und vorzugsweise exakt einen ersten Stelle ein sauerstoffhaltiges Gas und an mindestens einer zweiten Stelle, vorzugsweise an mehreren zweiten Stellen, die bezüglich der Strömungsrichtung des Heißgases stromab der ersten Stelle(n) angeordnet ist/sind, Brennstoff zugeführt wird. Der Brennstoff kann dabei in fester, flüssiger und/oder gasförmiger Form zugeführt werden und insbesondere auch Bestandteil eines brennstoffhaltigen Gases, das zudem mindestens ein Gas umfasst, das keinen Brennstoff darstellt, sein.

Der Vorteil dieser Vorgehensweisen zur Aufrechterhaltung einer relativ konstanten Temperatur des Heißgases über der Länge der Flugstrombehandlungsstrecke liegt darin, dass für die zusätzliche Erzeugung thermischer Energie an der oder an den entlang der Flugstromhandlungstrecke liegenden Stellen lediglich ein sauerstoffhaltiges Gas oder Brennstoff zugeführt werden muss. Der hierfür erforderliche konstruktive Aufwand kann daher gering gehalten werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass Abgas zur Erzeugung des Heißgases genutzt wird. Dabei kann insbesondere auch vorgesehen sein, dass Abgas bereits zur Erzeugung desjenigen Heißgasstroms (Primärstrom des Heißgases), der die Flugstrombehandlungsstrecke über die volle Länge durchströmt, genutzt wird. Bei dem Abgas kann es sich um Abgas handeln, das aus der Flugstrombehandlungsstrecke stammt. Weiterhin kann es sich dabei um Prozessgas, d.h. Abgas aus einem oder mehreren anderen Prozessen, handeln. Eine Nutzung von Abgas zur Erzeugung des Heißgases kann einerseits darin bestehen, dass lediglich ein Teil der noch in dem Abgas enthaltenen thermischen Energie für die Erzeugung des Heißgases genutzt wird, indem beispielsweise Frischgas, das zur Erzeugung des Heißgases einem Brenner zugeführt wird, durch einen Wärmetausch mittels eines entsprechenden Wärmetauschers der erfindungsgemäßen Anlage vorgewärmt wird. Bevorzugt kann jedoch vorgesehen sein, dass das zur Erzeugung des Heißgases genutzte Abgas einen Bestandteil des Heißgases selbst darstellt, indem dieses beispielsweise zusätzlich zu Frischgas einem Brenner zugeführt wird. Dieses Vorgehen weist den Vorteil einer vollständigen Nutzung der in diesem Abgas enthaltenen thermischen Energie auf. Weiterhin kann ein solches Zumischen von Abgas in einen einem Brenner zuzuführenden oder zugeführten Frischgasstrom zu einer Verringerung der Reaktivität bei der Verbrennung innerhalb des Brenners führen, wodurch die Temperatur des den Brenner verlassenen Heißgases in vorteilhafter Weise eingestellt und insbesondere begrenzt werden kann. Ein weiterer Vorteil dieser Vorgehensweise kann darin liegen, dass das dem Brenner zugeführte Verbrennungsgas relativ sauerstoffarm ist, wodurch eine Erzeugung eines relativ großen Heißgasstroms ermöglicht wird, dem gleichzeitig relativ viel, d.h. in einem unterstöchiometrischen Verhältnis dosierter, Brennstoff zugeführt werden kann, wodurch ermöglicht wird, in der beschriebenen Weise eine oder mehrere Oxidationen durch ein Zuführen von sauerstoffhaltigem Gas zu bewirken. Dabei führt das Zuführen von relativ viel Brennstoff jedoch nicht zu einer ungewollt hohen Temperatur des den Brenner verlassenen Heißgases, da in dem Brenner nur ein Teil davon umgesetzt wird.

Zur Durchführung einer solchen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine erfindungsgemäße Anlage

- eine Abgasrückführleitung zum Rückführen von aus der Flugstrombehandlungsstrecke stammendem Abgas in die Flugstrombehandlungsstrecke und/oder

- eine Prozessgaszuführleitung zum Einbringen von Prozessgas in die Flugstrombehandlungsstrecke und/oder

- eine Wärmetauschvorrichtung zum Vorwärmen einer in die Flugstrombehandlungsstrecke einzubringenden Gasströmung durch einen Übergang von thermischer Energie von Abgas, das aus der Flugstrombehandlungsstrecke stammt, und/oder von Prozessgas auf die Gasströmung

umfassen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das thermisch zu behandelnde Lithiumerz an mehreren Stellen, die entlang der Flugstrombehandlungsstrecke verteilt sind, zugeführt wird. Eine erfindungsgemäße Anlage kann dementsprechend derart ausgebildet sein, dass die Aufgabevorrichtung mehrere entlang der Flugstrombehandlungsstrecke verteilte Aufgabestellen für das Lithiumerz umfasst. Bei einem solchen Zuführen des Lithiumerzes an mehreren Stellen, die entlang der Flugstrombehandlungsstrecke verteilt sind, kann zudem vorgesehen sein, dass das der Flugstrombehandlungsstrecke zuzuführende Lithiumerz zunächst, beispielsweise durch eine Siebung, in Teilmengen unterschiedlicher Korngrößenfraktionen unterteilt wird und die Teilmengen des Lithiumerzes getrennt an den mehreren Stellen der Flugstrombehandlungsstrecke zugeführt werden. Dadurch wird ermöglicht, unterschiedlich große Partikel des Lithiumerzes jeweils bedarfsgerecht thermisch zu behandeln, so dass einerseits für relativ große Partikel eine ausreichend lange Verweilzeit innerhalb der Flugstrombehandlungsstrecke und demnach eine ausreichend intensive Wärmebehandlung realisiert werden kann und andererseits für relativ kleine Partikel eine thermische Überlastung infolge einer zu langen Verweilzeit und folglich eine zu intensiven Wärmebehandlung vermieden werden kann.

Gemäß einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das Lithiumerz zumindest teilweise durch einen Wärmeübergang von aus der Flugstrombehandlungsstrecke stammendem Abgas vorgewärmt wird, bevor dieses der Flugstrombehandlungsstrecke zugeführt wird. Eine erfindungsgemäße Anlage kann demnach einen Materialvorwärmer umfassen, der dazu eingerichtet ist, der Flugstrombehandlungsstrecke zuzuführendes Lithiumerz durch einem Wärmeübergang von aus der Flugstrombehandlungsstrecke stammendem Abgas zu erwärmen. Durch ein solches Vorwärmen des Lithiumerzes kann in vorteilhafter Weise eine Nutzung eines Teils der in dem Abgas enthaltenen thermischen Energie zum Vorwärmen des Lithiumerzes genutzt werden, was sich positiv auf die Energiebilanz des Prozesses auswirkt. Sofern vorgesehen ist, dass das der Flugstrombehandlungsstrecke zuzuführende Lithiumerz zunächst in Teilmengen unterschiedlicher Korngrößenfraktionen unterteilt wird, kann dann noch vorgesehen sein, dass nur ein Teil (d.h. eine oder mehrere, nicht jedoch sämtliche) der Teilmengen des Lithiumerzes vorgewärmt wird. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass lediglich relativ große Partikel des Lithiumerzes vorgewärmt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der Sauerstoffgehalt in der Flugstrombehandlungsstrecke auf Werte kleiner als 12 Vol.-%, vorzugsweise auf Werte zwischen 8 Vol.-% und 10 Vol.-%, eingestellt wird. Durch die gezielte Prozessführung der Einstellung der Sauerstoffkonzentration in Verbindung mit einer Temperatur größer 800°C lässt sich eine Verbrennungsatmosphäre einstellen, die durch eine sehr gleichmäßige Temperaturverteilung geprägt ist. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von einer flammenlosen Verbrennung. Durch einen gezielten Eintrag von Brennstoff entlang der Flugstrombehandlungsstrecke lässt sich zudem teilweise oder entlang der gesamten Flugstrombehandlungsstrecke eine reduzierende Atmosphäre einstellen, die sich begünstigend auf die kristalline Umwandlung von Spodumen oder anderen Lithium-Formen auswirkt

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Anlage können konstruktive Einbauten innerhalb der Flugstrombehandlungsstrecke vorgesehen sein, die - gegebenenfalls ausschließlich - dazu dienen, durch die Erzeugung von Turbulenzen in der Strömung des Heißgases eine Durchmischung des Heißgases mit den Partikeln des Lithiumerzes und gegebenenfalls auch mit in das Heißgas eingebrachtem, sauerstoffhaltigen Gas und/oder Brennstoff zu verbessern.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Anlage kann zudem vorgesehen sein, dass die Flugstrombehandlungsstrecke mindestens einen Abschnitt umfasst, in dem die Flugstrombehandlungsstrecke derart ausgebildet ist, dass in diesem Abschnitt im Vergleich zu mindestens einem anderen Abschnitt der Flugbehandlungstrecke eine geringere (mittlere) Strömungsgeschwindigkeit des Heißgases vorliegt. Dadurch kann eine Erhöhung der Verweilzeit des Lithiumerzes in einem für eine thermische Umwandlung möglichst optimalen Temperaturbereich erreicht werden.

Die unbestimmten Artikel („ein",„eine",„einer" und„eines"), insbesondere in den Patentansprüchen und in der die Patentansprüche allgemein erläuternden Beschreibung, sind als solche und nicht als Zahlwörter zu verstehen. Entsprechend damit konkretisierte Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und mehrfach vorhanden sein können.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 : in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Anlage zur thermischen Behandlung von Lithiumerzen und Fig. 2: in einem Diagramm einen Verlauf der Temperatur entlang der

Flugstrombehandlungsstrecke eines Flugstromreaktors einer erfindungsgemäßen Anlage im Vergleich zu den entsprechenden Temperaturverläufen entlang der Länge eines Drehrohrofens sowie entlang der Flugstrombehandlungsstrecke eines Flugstromkalzinators. Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Anlage zur thermischen Behandlung von

Lithiumerzen. Mittels dieser kann im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ein Lithiumerz 1 derart wärmebehandelt werden, dass eine Kristallumwandlung stattfindet, durch die das in dem Lithiumerz 1 enthaltene Lithium für eine darauffolgende Verwendung verfügbar gemacht wird. Die Anlage umfasst einen Flugstromreaktor 2, in dem das mittels einer nicht dargestellten Mühle zu Partikeln mit relativ kleinen Korngrößen zerkleinerte Lithiumerz 1 von Heißgas 18 entlang einer relativ langen Flugstrombehandlungsstrecke 3, die beispielsweise ca. 25 m betragen kann, getragen wird, wobei zur Erzielung der Wärmebehandlung thermische Energie von dem Heißgas 18 auf die Partikel des Lithiumerzes 1 übertragen wird.

Dem Flugstromreaktor 2 ist bezüglich der Transportrichtung des Lithiumerzes 1 ein Materialvorwärmer 4 vorgeschaltet, der als mehrstufiger Zyklonvorwärmer ausgebildet ist. Das thermisch noch zu behandelnde, bereits zerkleinerte Lithiumerz 1 wird dem Materialvorwärmer 4 mittels einer Aufgabevorrichtung 5 zugeführt und dabei in den Strom des aus dem Flugstromreaktor 2 stammenden Abgases 6 eingebracht. Von diesem Abgasstrom werden die Partikel des Lithiumerzes 1 bis in einen ersten Zyklonabscheider 7 des Materialvorwärmers 4 getragen und mittels diesem wieder aus dem Abgasstrom abgeschieden. Ein Materialauslass dieses ersten Zyklonabscheider 7 mündet in eine Abgasleitung, über die das Abgas von einem dritten Zyklonabscheider 9 zu einem zweiten Zyklonabscheider 8 des Materialvorwärmers 4 geführt wird. Über diesen Abgasstrom wird folglich das in dem ersten Zyklonabscheider 7 abgeschiedene Lithiumerz 1 in den zweiten

Zyklonabscheider 8 eingebracht. In diesem zweiten Zyklonabscheider 8 wird das Lithiumerz 1 wiederum aus dem Abgas abgeschieden, wobei dieser Abgasstrom dann über eine entsprechende Abgasleitung, in die der Auslass der Aufgabenvorrichtung 5 mündet, zu dem ersten Zyklonabscheider 7 geführt wird, während das abgeschiedene Lithiumerz 1 in eine Abgasleitung eingebracht wird, die einen Abgasauslass eines ebenfalls als Zyklonabscheider ausgebildeten Materialabscheiders 10, der eine Auslassvorrichtung der Anlage darstellt, mit einem Einlass des dritten Zyklonabscheider 9 des Materialvorwärmers 4 verbindet. Das in dieser Abgasleitung strömende Abgas trägt das in dem zweiten Zyklonabscheider 8 abgeschiedene Lithiumerz 1 in den dritten Zyklonabscheider 9, in dem dieses wiederum aus dem Abgasstrom abgeschieden und über eine erste Überführungsleitung 11 in einen Anfangsabschnitt der Flugstrombehandlungsstrecke 3 des Flugstromreaktors 2 eingebracht wird.

Optional kann vorgesehen sein, einen Teil des Lithiumerzes 1 sowie von teilkalziniertem Filterstaub 24, der mittels eines dem Material Vorwärmer 4 in Strömungsrichtung des Abgases 6 nachgeschalteten Staubabscheiders 22 aus dem Abgas 6 abgeschieden wurde, über eine zweite Überführungsleitung 12 unter Umgehung des Materialvorwärmers 4 in einen Endabschnitt, d.h. einen Abschnitt, der bezüglich der Strömungsrichtung innerhalb der Flugstrombehandlungsstrecke 3 dem Anfangsabschnitt nachgeordnet ist, einzubringen. Insbesondere kann vorgesehen sein, relativ kleine Partikel, beispielsweise mit Korngrößen von kleiner 0,2 mm, über die zweite Überführungsleitung direkt, d.h. unter Umgehung des Materialvorwärmers 4 und eines Abschnitts der Flugstrombehandlungsstrecke 3 in die Flugstrombehandlungsstrecke 3 einzubringen, während die größeren Partikel des Lithiumerzes 1 zunächst durch den Materialvorwärmer 4 und anschließend über die gesamte Flugstrombehandlungsstrecke 3 geführt werden. Dadurch kann erreicht werden, dass einerseits die relativ großen Partikel des Lithiumerzes 1 in ausreichendem Maße thermisch behandelt werden, während eine thermische Überlastung der relativ kleinen Partikel, die zu einem Schmelzen oder Verkrusten von zumindest einigen Komponenten des Lithiumerzes 1 führen könnte, vermieden wird, da nur ein relativ geringer Wärmeübergang auf die relativ kleinen Partikel realisiert wird.

Das die Flugstrombehandlungsstrecke 3 durchströmende und die Partikel des Lithiumerzes 1 tragende Heißgas 18 wird einerseits mittels eines einlassseitig der Flugstrombehandlungsstrecke 3 angeordneten Brenners 13 erzeugt, wozu diesem mittels eines Ventilators 14 Verbrennungsgas 15 sowie Brennstoff 16 zugeführt werden, die in einer Brennkammer 17 des Brenners 13 verbrannt werden. Bei dem Verbrennungsgas 15 handelt es sich primär um Frischgas 19, insbesondere Umgebungsluft, dem optional ein Teil des für ein Abführen aus der Anlage vorgesehenen Abgases 6 zugemischt werden kann, wodurch einerseits die in diesem Teil des Abgases 6 enthaltene Wärmeenergie rekuperierend genutzt und andererseits infolge einer Herabsetzung der Reaktivität des Verbrennungsgases 15 die Temperatur des mittels des Brenners 13 erzeugten Heißgases 18 begrenzt werden kann. Für ein solches Rückführen von Abgas 6 umfasst die erfindungsgemäße Anlage eine Abgasrückführleitung 20, die stromab des Materialvorwärmers 4 (bezüglich der Strömungsrichtung des Abgases 6) aus einem Abgasstrang der Anlage abzweigt und in einen Frischgaseinlass des Brenners 13 stromab (bezüglich der Strömungsrichtung des Verbrennungsgases 15) des darin ebenfalls integrierten Ventilators 14, mündet. Gemäß der Fig. 1 zweigt die Abgasrückführleitung 20, die ein Regelventil 21 zur Steuerung oder Regelung der Menge des in das Frischgas 19 eingebrachten Abgases 6 und/oder vorzugsweise einen zusätzlichen Ventilator 25 umfasst, stromab des Staubabscheiders 22 und stromauf eines dem Staubabscheider 22 nachgeschalteten Ventilators 14 aus dem Abgasstrang ab. Alternative Anordnungen der Mündung der Abgasrückführleitung 20, insbesondere für eine Zufuhr von staubfreiem Abgas zu einer oder mehreren Zuführleitungen 23, die entlang der Flugstrombehandlungsstrecke 3 stromab der Brennkammer 17 angeordnet sind, sind ebenfalls möglich.

Bei der Wärmebehandlung innerhalb der Flugstrombehandlungsstrecke 3 des Flugstromreaktors 2 sollen die Partikel des Lithiumerzes 1 bis zum Erreichen von Temperaturen zwischen 1000 °C und 1200 °C erwärmt und diese Temperaturen ausreichend lange gehalten werden, um eine Kristallumwandlung zu bewirken. Dabei soll ein Erhitzen der Partikel des Lithiumerzes 1 auf Temperaturen über 1200°C vermieden werden, da es anderenfalls zu dem bereits erwähnten Schmelzen oder sogar Verkrusten zumindest von Komponenten des Lithiumerzes 1 kommen könnte, was dann zu einer verstärkten Bildung von Ansätzen innerhalb des Flugstromreaktors 2 und innerhalb des diesem nachgeschalteten Materialabscheiders 10 führen könnte. Dies könnte sich wiederum auf den Prozess und die Qualität des abschließend thermisch behandelten Lithiumerzes 1 negativ auswirken. Folglich soll über die gesamte oder zumindest einen relativ langen Abschnitt der Flugstrombehandlungsstrecke 3 eine ausreichend hohe aber gleichzeitig nicht zu hohe Temperatur des die Partikel des Lithiumerzes 1 tragenden Heißgases 18 eingestellt werden. Dies wird dadurch erreicht, dass die Temperatur des primär mittels des Brenners 13 erzeugten Heißgases 18 durch ein Einstellen eines unterstöchiometrischen Sauerstoffverhältnisses sowie optional durch die Zumischung von Abgas 6 in das Frischgas 19 relativ gering gehalten wird. Weiterhin wird durch das Einstellen des unterstöchiometrischen Sauerstoffverhältnisses erreicht, dass das den Brenner 13 verlassende und in die Flugstrombehandlungsstrecke 3 einströmende Heißgas 18 noch brennstoffhaltig ist und folglich relevante Mengen von unverbrannten oder nur teilweise verbrannten Brennstoffkomponenten umfasst. Diese Brennstoffkomponenten werden dann in stromabwärts gelegenen Abschnitten der Flugstrombehandlungsstrecke 3 durch Oxidation mit Sauerstoff in thermische Energie gewandelt, wozu über die entsprechend positionierten Zuführleitungen 23 ein sauerstoffhaltiges Gas in die Flugstrombehandlungstrecke 3 eingebracht wird, um den für diese Nachoxidation erforderlichen Sauerstoff zu liefern. Durch eine solche Nachoxidation von zuvor unverbrannten oder nur teilweise verbrannten Brennstoffbestandteilen wird die Temperatur des Heißgases 18, die sich im Vergleich zu beispielsweise der Temperatur des Heißgases 18 beim Eintritt in die Flugstrombehandlungsstrecke 3 infolge eines Übergangs von thermischer Energie auf die Partikel des Lithiumerzes 1 abgesenkt hat, wieder erhöht. Auf diese Weise kann folglich erreicht werden, dass die Temperatur des Heißgases 18 über dem Verlauf der Flugstrombehandlungsstrecke 3 innerhalb eines relativ kleinen Temperaturfensters, das zwischen Tu ~ 1000°C und T _s ~ 1200°C liegt, verbleibt, wodurch einerseits eine ausreichende Erwärmung der Partikel des Lithiumerzes 1 erreicht wird und andererseits deren thermische Überlastung vermieden wird.

Die Fig. 2 verdeutlicht diesen Vorteil. Darin zeigt die gestrichelte Kurve 26 den Verlauf der Temperatur T des Heißgases 18 über dem Transportweg L des Lithiumerzes in der Flugstrombehandlungsstrecke 3 des Flugstromreaktors 2 einer erfindungsgemäßen Anlage gemäß der Fig. 1. Es zeigt sich, dass die Temperatur über der gesamten Länge der Flugstrombehandlungsstrecke im Wesentlichen innerhalb des Temperaturfensters (Tu bis T _s ) gehalten wird. Im Vergleich dazu würde die Temperatur T von Heißgas ausgehend von einem Materialeinlass eines eine vergleichbare thermische Leistung aufweisenden Drehrohrofens, beginnend mit einer Temperatur, die deutlich unterhalb des unteren Grenzwert Tu des Temperaturfensters liegt, kontinuierlich ansteigen (vgl. strichpunktierte Kurve 27), wobei die Temperatur beim Erreichen des Materialauslasses, an dem üblicherweise der Brenner eines Drehrohrofens angeordnet ist, deutlich oberhalb des oberen Grenzwerts T _s des Temperaturfensters liegen würde. Wiederum zu Vergleichszwecken ist in der Fig. 2 noch der Temperaturverlauf (vgl. gepunktete Kurve 28) von Heißgas eines eine vergleichbare thermische Leistung aufweisenden Flugstromkalzinators dargestellt. Ein solcher Flugstromkalzinator wird üblicherweise als (Vor-)Kalzinator einer Anlage zum Brennen von Zementklinker einem Drehrohrofen bezüglich des Materialtransports vorgeschaltet und bei diesem wird lediglich Heißgas im Bereich eines Einlasses einer Flugbehandlungstrecke zugeführt. Zu erkennen ist, dass bei einem solchen Flugstromkalzinator die Temperatur des Heißgases ausgehend von einem Materialeinlass kontinuierlich fällt, wobei die Temperatur zunächst deutlich oberhalb des oberen Grenzwerts T _s des Temperaturfensters und während eines zeitlichen Endabschnitts der thermischen Behandlung deutlich unterhalb des unteren Grenzwerts Tu des Temperaturfensters liegen würde.

Alternativ zu der in der Fig. 1 dargestellten Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Anlage beziehungsweise zu der damit durchführbaren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann auch vorgesehen sein, mittels des Brenners 13 Heißgas 18 zu erzeugen, das infolge eines entsprechend eingestellten überstöchiometrischen Sauerstoffverhältnisses noch eine relevante Menge von Sauerstoff enthält, wobei über die Zuführleitungen 23 definierte Mengen von Brennstoff, gegebenenfalls als Bestandteil eines brennstoffhaltigen Gases, in das in der Flugstrombehandlungsstrecke 3 strömende Heißgas 18 eingebracht werden. Dieser Brennstoff kann dann mit dem in dem Heißgas 18 enthaltenen Sauerstoff oxidieren und dadurch die gewünschte Kompensation einer bereits erfolgten Absenkung der Temperatur des Heißgases 18 bewirken. Bezugszeichenliste :

1 Lithiumerz

2 Flugstromreaktor

3 Flugstrombehandlungsstrecke

4 Materialvorwärmer

5 Aufgabevorrichtung

6 Abgas

7 erster Zyklonabscheider des Materialvorwärmers

8 zweiter Zyklonabscheider des Materialvorwärmers

9 dritter Zyklonabscheider des Materialvorwärmers

10 Materialabscheider

11 erste Überführungsleitung

12 zweite Überführungsleitung

13 Brenner

14 Ventilator

15 Verbrennungsgas

16 Brennstoff

17 Brennkammer des Brenners

18 Heißgases

19 Frischgas

20 Abgasrückführleitung

21 Regelventil

22 Staubabscheider

23 Zuführleitung

24 Filterstaub

25 Ventilator zur Abgasrückführung

26 Temperaturverlauf des Heißgases in einem Flugstromreaktor einer erfindungsgemäßen Anlage

27 Temperaturverlauf des Heißgases in einem Drehrohrofen

28 Temperaturverlauf des Heißgases in einem Flugstromkalzinator