一種逆流串級浸出提取草木灰中鉀鹽的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種固體廢棄物的再利用方法，是從植物燃燒的灰燼中動態(tài)連續(xù)制鉀肥半成品并且實現(xiàn)殘渣資源化，具體涉及一種逆流串級浸出提取草木灰中鉀鹽的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)不完全統(tǒng)計，我國缺鉀土壤已經(jīng)達(dá)到4.5億畝，中國南方8個主要糧食生產(chǎn)省安徽、福建、湖北、湖南、江蘇、廣東、海南等地的土壤普遍缺鉀。每年維持土壤速效鉀含量穩(wěn)定以及作物帶走和淋失因素需要折KCl實物1270萬?1429萬噸。但我國在2014~2015年間，鉀肥產(chǎn)量最高僅為折KCl 850萬?900萬噸，其余全部需要進(jìn)口來滿足?，F(xiàn)在，中國每年需要進(jìn)口約600萬噸鉀肥。中長期看，中國鉀肥需求量將以年均5%?6%增長率持續(xù)上升。因此，國內(nèi)鉀肥市場前景廣闊。
[0003]而另一方面據(jù)粗略估計，我國每年燃燒植物的灰燼在2000萬噸以上，若平均以氧化鉀5%計，約為100萬噸，相當(dāng)于硫酸鉀200萬噸，這在我國商品鉀肥不足的條件下，不失為一項重要的鉀肥資源。對于植物灰燼的主要提供者如生物質(zhì)發(fā)電廠來說，也是實現(xiàn)資源綜合利用，提高經(jīng)濟效益的有效手段。
[0004]草木灰提取鉀肥的手段古已有之，現(xiàn)在國內(nèi)外也有不少科研院所或企業(yè)在研宄改進(jìn)提鉀技術(shù)。CN102744238A公開了一種分級淋洗過濾從草木灰中提取鉀鹽的方法，其技術(shù)方案是利用水流在草木灰中緩慢移動時，迅速溶解其中的鉀鹽，并收集濾出的高濃度溶液用于蒸發(fā)濃縮得到鉀鹽，本質(zhì)上是一種靜態(tài)提鉀工藝，濾池效率低、耗時長。CN201210244679.X公開了一種生物質(zhì)發(fā)電廠草木灰綜合利用的方法，其技術(shù)方案是將草木灰用去離子水浸取，溶解草木灰中的可溶性鉀鹽，將鉀鹽溶液蒸發(fā)結(jié)晶得到最終產(chǎn)品，但使用去離子水作為浸出液在工業(yè)化生產(chǎn)中可行性不高。
[0005]以上技術(shù)均未解決大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)中所需的高效率、低能耗和低成本的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的技術(shù)原理為逆流串級浸出，采用至少2個串級浸出槽，靠“浸出槽”與“脫水篩”的配合，實現(xiàn)了動態(tài)連續(xù)過程，該方法成本低廉，反應(yīng)易控制，工藝過程簡單，省時省力，易于工業(yè)化大生產(chǎn)。首先，通過“逆流串級溶出”與“脫水篩”在工藝上的配合實現(xiàn)動態(tài)連續(xù)操作，代替了傳統(tǒng)的沉降過濾分離，使草木灰提鉀過程簡單高效。進(jìn)行對比測試表明，工藝整體可比同類技術(shù)節(jié)省時間30%?50%左右，具有保障“1/3鉀鹽國內(nèi)生產(chǎn)”目標(biāo)實現(xiàn)的潛力。其次，由于流程簡單，人員需要量少，并且無需很復(fù)雜的培訓(xùn)過程，普通工人即可以上崗。第三，由于采用的工藝是熱水(多600C )對草木灰可溶性鉀進(jìn)行溶出，可有效避免產(chǎn)生有劇毒的偏磷酸。第四，本方法所用液相為滿足生產(chǎn)工藝用的自來水，未對提取介質(zhì)有嚴(yán)格要求是“去離子水”，故應(yīng)用面極廣泛。該方法在生產(chǎn)工藝上滿足“廢棄物零排放”的要求，具有明顯的實現(xiàn)完全意義上的工業(yè)化大生產(chǎn)的發(fā)展?jié)摿Γ瑢崿F(xiàn)了生態(tài)、經(jīng)濟、社會三種效益的和諧統(tǒng)一。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案分為以下步驟:
(1)準(zhǔn)備:粉碎至16目以下的原料草木灰(由市場常規(guī)渠道獲得)，加熱到60°C以上的生產(chǎn)工藝用水，可單獨控制浸出時間、灰水質(zhì)量比、攪拌轉(zhuǎn)速、槽內(nèi)溫度的至少2個串級浸出槽，脫水設(shè)備；
(2)裝料:向浸出槽內(nèi)裝入待提鉀的草木灰原料和工藝用熱水，滿足加料要求并開動攪拌裝置進(jìn)行工藝啟動；
(3 )逆向串級提鉀:浸出過程中滿足特定的浸出時間(10-65min )、灰水質(zhì)量比(固液質(zhì)量1:1.5-1:10)、攪拌轉(zhuǎn)速(40-4001'/11^11)、槽內(nèi)溫度(65-99°0等指標(biāo)的要求；每個提鉀工段結(jié)束后靜置沉降2min以上，提鉀后的草木灰自出料口轉(zhuǎn)移至下一個浸出槽；脫水草木灰與濾液(水相)在浸出槽間通過螺旋泵或其他泵逆向輸送，依次進(jìn)行每個浸出提鉀工段，液固兩相經(jīng)過在浸出槽內(nèi)的逆向移動在生產(chǎn)線兩端分別進(jìn)行進(jìn)料和出料，并可及時補充所缺物料；
(4)分離:經(jīng)歷過以上所有浸出槽的固相送入脫水篩或其他脫水設(shè)備0.5-15min，得到的殘渣可進(jìn)行下一步回收再利用；液相經(jīng)過與最后一個浸出槽出液口連接的過濾裝置可濾去大部分固體，即為本技術(shù)所制得的鉀肥半成品。
【附圖說明】
[0008]圖1為逆流串級浸出提取草木灰中鉀鹽的核心工藝流程圖
【具體實施方式】
[0009]下面結(jié)合實施例來說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明技術(shù)方案的實現(xiàn)不僅僅限于實施例中的描述。
[0010]實施例1
一種逆流串級浸出提取草木灰中鉀鹽的方法，具體步驟如下:
(1)準(zhǔn)備:用磨粉機設(shè)備對取自生物質(zhì)電廠的草木灰進(jìn)行磨粉破碎加工，使之粒徑小于50目，加熱生產(chǎn)工藝用水至60°C以上，可單獨控制浸出時間、灰水質(zhì)量比、攪拌轉(zhuǎn)速、槽內(nèi)溫度的至少2個串級浸出槽，脫水設(shè)備；
(2)裝料:根據(jù)1:3的灰水質(zhì)量比將草木灰裝入浸出槽，并開動攪拌裝置進(jìn)行工藝啟動；
(3)逆向串級提鉀:保持槽內(nèi)浸出溫度95°C，攪拌轉(zhuǎn)速350r/min，浸出時間65min;每個提鉀工段結(jié)束后靜置沉降5min，提鉀后的草木灰自出料口轉(zhuǎn)移至下一個浸出槽；脫水草木灰與濾液(水相)在浸出槽間通過螺旋泵或其他泵逆向輸送，依次進(jìn)行每個浸出提鉀工段，液固兩相經(jīng)過在浸出槽內(nèi)的逆向移動在生產(chǎn)線兩端分別進(jìn)行進(jìn)料和出料，并可及時補充所缺物料；
(4)分離:經(jīng)歷過以上所有浸出槽的固相送入脫水篩或其他脫水設(shè)備0.5-15min，得到的殘渣可進(jìn)行下一步回收再利用；液相經(jīng)過與最后一個浸出槽出液口連接的過濾裝置可濾去大部分固體，即為本技術(shù)所制得的鉀肥半成品。
[0011]因脫水技術(shù)的引入鉀鹽在單個浸出槽內(nèi)可完成80%以上的提取效率。草木灰經(jīng)過5個以上(含5個)串聯(lián)的浸出槽處理后，可實現(xiàn)提鉀后的草木灰中含鉀量低于提鉀前的0.3%o
[0012]實施例2
一種逆流串級浸出提取草木灰中鉀鹽的方法，具體步驟如下:
(1)準(zhǔn)備:用磨粉機設(shè)備對取自生物質(zhì)電廠的草木灰進(jìn)行磨粉破碎加工，使之粒徑小于50目，加熱生產(chǎn)工藝用水至60°C以上，可單獨控制浸出時間、灰水質(zhì)量比、攪拌轉(zhuǎn)速、槽內(nèi)溫度的至少2個串級浸出槽，脫水設(shè)備；
(2)裝料:根據(jù)2:3的灰水質(zhì)量比將草木灰裝入浸出槽，并開動攪拌裝置進(jìn)行工藝啟動；
(3)逆向串級提鉀:保持槽內(nèi)浸出溫度65°C，攪拌轉(zhuǎn)速60r/min，浸出時間15min;每個提鉀工段結(jié)束后靜置沉降lOmin，提鉀后的草木灰自出料口轉(zhuǎn)移至下一個浸出槽；脫水草木灰與濾液(水相)在浸出槽間通過螺旋泵或其他泵逆向輸送，依次進(jìn)行每個浸出提鉀工段，液固兩相經(jīng)過在浸出槽內(nèi)的逆向移動在生產(chǎn)線兩端分別進(jìn)行進(jìn)料和出料，并可及時補充所缺物料；
(4)分離:經(jīng)歷過以上所有浸出