一種逆流串級浸出提取草木灰中鉀鹽的方法
【技術領域】
[0001]本發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連續制鉀肥半成品并且實現殘渣資源化，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】
[0002]據不完全統計，我國缺鉀土壤已經達到4.5億畝，中國南方8個主要糧食生產省安徽、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，鉀肥產量最高僅為折KCl 850萬?900萬噸，其余全部需要進口來滿足。現在，中國每年需要進口約600萬噸鉀肥。中長期看，中國鉀肥需求量將以年均5%?6%增長率持續上升。因此，國內鉀肥市場前景廣闊。
[0003]而另一方面據粗略估計，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發電廠來說，也是實現資源綜合利用，提高經濟效益的有效手段。
[0004]草木灰提取鉀肥的手段古已有之，現在國內外也有不少科研院所或企業在研宄改進提鉀技術。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濃縮得到鉀鹽，本質上是一種靜態提鉀工藝，濾池效率低、耗時長。CN201210244679.X公開了一種生物質發電廠草木灰綜合利用的方法，其技術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，將鉀鹽溶液蒸發結晶得到最終產品，但使用去離子水作為浸出液在工業化生產中可行性不高。
[0005]以上技術均未解決大規模工業化生產中所需的高效率、低能耗和低成本的問題。
【發明內容】
[0006]本發明的技術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，實現了動態連續過程，該方法成本低廉，反應易控制，工藝過程簡單，省時省力，易于工業化大生產。首先，通過“逆流串級溶出”與“脫水篩”在工藝上的配合實現動態連續操作，代替了傳統的沉降過濾分離，使草木灰提鉀過程簡單高效。進行對比測試表明，工藝整體可比同類技術節省時間30%?50%左右，具有保障“1/3鉀鹽國內生產”目標實現的潛力。其次，由于流程簡單，人員需要量少，并且無需很復雜的培訓過程，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行溶出，可有效避免產生有劇毒的偏磷酸。第四，本方法所用液相為滿足生產工藝用的自來水，未對提取介質有嚴格要求是“去離子水”，故應用面極廣泛。該方法在生產工藝上滿足“廢棄物零排放”的要求，具有明顯的實現完全意義上的工業化大生產的發展潛力，實現了生態、經濟、社會三種效益的和諧統一。
[0007]本發明的技術方案分為以下步驟:
(1)準備:粉碎至16目以下的原料草木灰(由市場常規渠道獲得)，加熱到60°C以上的生產工藝用水，可單獨控制浸出時間、灰水質量比、攪拌轉速、槽內溫度的至少2個串級浸出槽，脫水設備；
(2)裝料:向浸出槽內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 )、灰水質量比(固液質量1:1.5-1:10)、攪拌轉速(40-4001'/11^11)、槽內溫度(65-99°0等指標的要求；每個提鉀工段結束后靜置沉降2min以上，提鉀后的草木灰自出料口轉移至下一個浸出槽；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，依次進行每個浸出提鉀工段，液固兩相經過在浸出槽內的逆向移動在生產線兩端分別進行進料和出料，并可及時補充所缺物料；
(4)分離:經歷過以上所有浸出槽的固相送入脫水篩或其他脫水設備0.5-15min，得到的殘渣可進行下一步回收再利用；液相經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]下面結合實施例來說明本發明的技術方案，但本發明技術方案的實現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)準備:用磨粉機設備對取自生物質電廠的草木灰進行磨粉破碎加工，使之粒徑小于50目，加熱生產工藝用水至60°C以上，可單獨控制浸出時間、灰水質量比、攪拌轉速、槽內溫度的至少2個串級浸出槽，脫水設備；
(2)裝料:根據1:3的灰水質量比將草木灰裝入浸出槽，并開動攪拌裝置進行工藝啟動；
(3)逆向串級提鉀:保持槽內浸出溫度95°C，攪拌轉速350r/min，浸出時間65min;每個提鉀工段結束后靜置沉降5min，提鉀后的草木灰自出料口轉移至下一個浸出槽；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，依次進行每個浸出提鉀工段，液固兩相經過在浸出槽內的逆向移動在生產線兩端分別進行進料和出料，并可及時補充所缺物料；
(4)分離:經歷過以上所有浸出槽的固相送入脫水篩或其他脫水設備0.5-15min，得到的殘渣可進行下一步回收再利用；液相經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，即為本技術所制得的鉀肥半成品。
[0011]因脫水技術的引入鉀鹽在單個浸出槽內可完成80%以上的提取效率。草木灰經過5個以上(含5個)串聯的浸出槽處理后，可實現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)準備:用磨粉機設備對取自生物質電廠的草木灰進行磨粉破碎加工，使之粒徑小于50目，加熱生產工藝用水至60°C以上，可單獨控制浸出時間、灰水質量比、攪拌轉速、槽內溫度的至少2個串級浸出槽，脫水設備；
(2)裝料:根據2:3的灰水質量比將草木灰裝入浸出槽，并開動攪拌裝置進行工藝啟動；
(3)逆向串級提鉀:保持槽內浸出溫度65°C，攪拌轉速60r/min，浸出時間15min;每個提鉀工段結束后靜置沉降lOmin，提鉀后的草木灰自出料口轉移至下一個浸出槽；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，依次進行每個浸出提鉀工段，液固兩相經過在浸出槽內的逆向移動在生產線兩端分別進行進料和出料，并可及時補充所缺物料；
(4)分離:經歷過以上所有浸出