一种逆流串级浸出提取草木灰中钾盐的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种固体废弃物的再利用方法，是从植物燃烧的灰烬中动态连续制钾肥半成品并且实现残渣资源化，具体涉及一种逆流串级浸出提取草木灰中钾盐的方法。
【背景技术】
[0002]据不完全统计，我国缺钾土壤已经达到4.5亿亩，中国南方8个主要粮食生产省安徽、福建、湖北、湖南、江苏、广东、海南等地的土壤普遍缺钾。每年维持土壤速效钾含量稳定以及作物带走和淋失因素需要折KCl实物1270万?1429万吨。但我国在2014~2015年间，钾肥产量最高仅为折KCl 850万?900万吨，其余全部需要进口来满足。现在，中国每年需要进口约600万吨钾肥。中长期看，中国钾肥需求量将以年均5%?6%增长率持续上升。因此，国内钾肥市场前景广阔。
[0003]而另一方面据粗略估计，我国每年燃烧植物的灰烬在2000万吨以上，若平均以氧化钾5%计，约为100万吨，相当于硫酸钾200万吨，这在我国商品钾肥不足的条件下，不失为一项重要的钾肥资源。对于植物灰烬的主要提供者如生物质发电厂来说，也是实现资源综合利用，提高经济效益的有效手段。
[0004]草木灰提取钾肥的手段古已有之，现在国内外也有不少科研院所或企业在研宄改进提钾技术。CN102744238A公开了一种分级淋洗过滤从草木灰中提取钾盐的方法，其技术方案是利用水流在草木灰中缓慢移动时，迅速溶解其中的钾盐，并收集滤出的高浓度溶液用于蒸发浓缩得到钾盐，本质上是一种静态提钾工艺，滤池效率低、耗时长。CN201210244679.X公开了一种生物质发电厂草木灰综合利用的方法，其技术方案是将草木灰用去离子水浸取，溶解草木灰中的可溶性钾盐，将钾盐溶液蒸发结晶得到最终产品，但使用去离子水作为浸出液在工业化生产中可行性不高。
[0005]以上技术均未解决大规模工业化生产中所需的高效率、低能耗和低成本的问题。
【发明内容】
[0006]本发明的技术原理为逆流串级浸出，采用至少2个串级浸出槽，靠“浸出槽”与“脱水筛”的配合，实现了动态连续过程，该方法成本低廉，反应易控制，工艺过程简单，省时省力，易于工业化大生产。首先，通过“逆流串级溶出”与“脱水筛”在工艺上的配合实现动态连续操作，代替了传统的沉降过滤分离，使草木灰提钾过程简单高效。进行对比测试表明，工艺整体可比同类技术节省时间30%?50%左右，具有保障“1/3钾盐国内生产”目标实现的潜力。其次，由于流程简单，人员需要量少，并且无需很复杂的培训过程，普通工人即可以上岗。第三，由于采用的工艺是热水(多600C )对草木灰可溶性钾进行溶出，可有效避免产生有剧毒的偏磷酸。第四，本方法所用液相为满足生产工艺用的自来水，未对提取介质有严格要求是“去离子水”，故应用面极广泛。该方法在生产工艺上满足“废弃物零排放”的要求，具有明显的实现完全意义上的工业化大生产的发展潜力，实现了生态、经济、社会三种效益的和谐统一。
[0007]本发明的技术方案分为以下步骤:
(1)准备:粉碎至16目以下的原料草木灰(由市场常规渠道获得)，加热到60°C以上的生产工艺用水，可单独控制浸出时间、灰水质量比、搅拌转速、槽内温度的至少2个串级浸出槽，脱水设备；
(2)装料:向浸出槽内装入待提钾的草木灰原料和工艺用热水，满足加料要求并开动搅拌装置进行工艺启动；
(3 )逆向串级提钾:浸出过程中满足特定的浸出时间(10-65min )、灰水质量比(固液质量1:1.5-1:10)、搅拌转速(40-4001'/11^11)、槽内温度(65-99°0等指标的要求；每个提钾工段结束后静置沉降2min以上，提钾后的草木灰自出料口转移至下一个浸出槽；脱水草木灰与滤液(水相)在浸出槽间通过螺旋泵或其他泵逆向输送，依次进行每个浸出提钾工段，液固两相经过在浸出槽内的逆向移动在生产线两端分别进行进料和出料，并可及时补充所缺物料；
(4)分离:经历过以上所有浸出槽的固相送入脱水筛或其他脱水设备0.5-15min，得到的残渣可进行下一步回收再利用；液相经过与最后一个浸出槽出液口连接的过滤装置可滤去大部分固体，即为本技术所制得的钾肥半成品。
【附图说明】
[0008]图1为逆流串级浸出提取草木灰中钾盐的核心工艺流程图
【具体实施方式】
[0009]下面结合实施例来说明本发明的技术方案，但本发明技术方案的实现不仅仅限于实施例中的描述。
[0010]实施例1
一种逆流串级浸出提取草木灰中钾盐的方法，具体步骤如下:
(1)准备:用磨粉机设备对取自生物质电厂的草木灰进行磨粉破碎加工，使之粒径小于50目，加热生产工艺用水至60°C以上，可单独控制浸出时间、灰水质量比、搅拌转速、槽内温度的至少2个串级浸出槽，脱水设备；
(2)装料:根据1:3的灰水质量比将草木灰装入浸出槽，并开动搅拌装置进行工艺启动；
(3)逆向串级提钾:保持槽内浸出温度95°C，搅拌转速350r/min，浸出时间65min;每个提钾工段结束后静置沉降5min，提钾后的草木灰自出料口转移至下一个浸出槽；脱水草木灰与滤液(水相)在浸出槽间通过螺旋泵或其他泵逆向输送，依次进行每个浸出提钾工段，液固两相经过在浸出槽内的逆向移动在生产线两端分别进行进料和出料，并可及时补充所缺物料；
(4)分离:经历过以上所有浸出槽的固相送入脱水筛或其他脱水设备0.5-15min，得到的残渣可进行下一步回收再利用；液相经过与最后一个浸出槽出液口连接的过滤装置可滤去大部分固体，即为本技术所制得的钾肥半成品。
[0011]因脱水技术的引入钾盐在单个浸出槽内可完成80%以上的提取效率。草木灰经过5个以上(含5个)串联的浸出槽处理后，可实现提钾后的草木灰中含钾量低于提钾前的0.3%o
[0012]实施例2
一种逆流串级浸出提取草木灰中钾盐的方法，具体步骤如下:
(1)准备:用磨粉机设备对取自生物质电厂的草木灰进行磨粉破碎加工，使之粒径小于50目，加热生产工艺用水至60°C以上，可单独控制浸出时间、灰水质量比、搅拌转速、槽内温度的至少2个串级浸出槽，脱水设备；
(2)装料:根据2:3的灰水质量比将草木灰装入浸出槽，并开动搅拌装置进行工艺启动；
(3)逆向串级提钾:保持槽内浸出温度65°C，搅拌转速60r/min，浸出时间15min;每个提钾工段结束后静置沉降lOmin，提钾后的草木灰自出料口转移至下一个浸出槽；脱水草木灰与滤液(水相)在浸出槽间通过螺旋泵或其他泵逆向输送，依次进行每个浸出提钾工段，液固两相经过在浸出槽内的逆向移动在生产线两端分别进行进料和出料，并可及时补充所缺物料；
(4)分离:经历过以上所有浸出