分級淋洗過濾從草木灰中提取鉀鹽的方法
2023-07-16 12:22:26 1
專利名稱：分級淋洗過濾從草木灰中提取鉀鹽的方法
技術領域：
本發明屬於固體廢棄物再利用技術領域，是從草木灰中提取以鉀素為主的農用肥 料技術，具體涉及一種分級淋洗過濾從草木灰中提取鉀鹽的方法。
背景技術：
眾所周知，作物吸收的鉀素80%以上存在於秸稈中。作為民用燃料殘餘物的草木 灰歷來是一種重要的農家肥料，在維持土壤鉀素平衡，滿足作物對鉀素營養需求中發揮重 要作用。在近年來興建的秸稈發電廠中，大量且集中燃燒發電產生的草木灰，因其體積龐 大，運輸、使用不便，難以直接作肥料施用，而成為亟待處理的固體廢棄物。將草木灰中以鉀 素為主的植物營養元素提取出來，作為農肥使用，是秸稈發電廠草木灰有效利用的途徑，對 提高秸稈發電廠的經濟效益，緩解我國鉀肥資源不足有十分重要的意義。從草木灰中提取鉀鹽古已有之。至今仍在沿用的方法都是先加入足量水，充分攪 拌浸泡，然後過濾，將濾液蒸髮結晶而成。如遼寧省王玉新等人提出的「一種從草木灰中提 取鉀鹽的方法」(申請號=200810011699. 6)，採用加入3倍重量水分，充分攪拌後過濾。由於 草木灰顆粒細微及其顆粒的多孔性、容重低、吸持水量大的特點，要進行有效浸泡和攪拌， 加入水量必須達到灰重的3倍以上，因此浸泡液的鉀鹽濃度較低。以草木灰含鉀鹽10%計， 3倍量水浸泡，濾液中鉀鹽濃度最多為3.3%，使其後續蒸發濃縮耗能費時。又因草木灰本 身吸持水的能力強，自然狀態的持水量常達200%以上，經離心脫水後持水量仍達75%以 上，因此，浸泡過濾取鹽不僅濾液濃度低，而且灰中殘存鹽分高。海南菸草公司蘇玉明提出 的「草木灰提取三鉀鹽的技術」(《熱帶作物科技》.1994.)採用濾液循環多次浸泡的方法 以提高濾液的濃度，雖可克服濾液濃度過低的問題，但過程冗繁，不適於大規模生產使用。
發明內容
本發明的目的在於提供一種分級淋洗過濾從草木灰中提取鉀鹽的方法，該方法 採用流水分級淋洗草木灰，獲得鉀鹽質量濃度達15%以上的鉀鹽溶液，甚至可以達到或接 近於飽和鉀鹽溶液的濃度，草木灰中鉀鹽提取率可達95%以上。本發明的技術解決方案是該方法的過濾裝置至少由兩個以上規格相同的濾池連 通組成，該方法包括以下步驟首先，根據生產需要以及生產能力，設置相應規模兩個以上 等體積濾池用於填裝草木灰，灰層高度大於40cm，上一級濾池中緩慢均衡注水，調節進水速 度使進出水速度一致，並維持濾池草木灰表層保持4-6cm深的水層，根據設計要求收集最 初濾出的高濃度溶液，用於蒸髮結晶或直接使用，或用幹灰進行吸附直接作農用鉀肥，或作 復混肥廠的原料；其後排出的中低濃度溶液，則通過管道排入下一級濾池；待濾池排出濾 液濃度足夠低時結束洗濾，並取出殘渣，重新裝入幹灰備用；同樣收集下一級濾池中最初濾 出的高濃度溶液用於蒸髮結晶或直接使用，或由幹灰進行吸附直接作農用鉀肥，或作復混 肥廠的原料，其後排出的中低濃度溶液則通過管道排入再下一級濾池，如此循環往復。其中，過濾裝置中的濾池為固定濾池，或是其它移動的具有過濾功能的容器，連通兩個濾池之間的管道上安裝水泵。其中，所收集的高濃度溶液的濃度及終止洗濾時濾液的含鹽量，根據其後處理的 條件及用途來設定標準。其中，洗液從濾池上部向下淋洗，或從下向上衝洗，或從側向裡洗濾，水流靠自然 重力下滲，或在外力作用下流動。其中，濾液濃度用比重表測定，或電導儀測定。本發明利用水流在草木灰中緩慢移動，而草木灰中鉀鹽溶解速度很快的特點，使 進入濾池的水在移動過程中溶液濃度不斷增加，獲得接近飽和濃度的鉀鹽溶液，每個濾池 經持續不斷的淋洗，其排出的濾液濃度漸次降低，直至近乎無鉀而完成洗濾；收集每個濾池 最先濾出的高濃度溶液，用於蒸髮結晶或直接使用；將後續排出的中低濃度溶液，依序排入 下一級濾池中，在下一級濾池內，隨著幹灰中鹽分的溶解而使濃度不斷提高，直至達到一定 濃度指標而排出；循環往復，工藝簡單，技術難度低，投入成本小，鉀鹽提取效率高，環境友 好，節約成本，適合規模化連續生產使用，該方法可以有效的提取草木灰中的鉀鹽，獲得含 鉀鹽15%以上甚至達到或接近於飽和濃度的鉀鹽溶液，使草木灰中鉀鹽提取率達95%以 上。
圖1為本發明的實施方式之一圖2為本發明的實施方式之二
具體實施例方式下面結合具體實施例進一步說明本發明的技術解決方案，這些實施例不能理解為 是對技術方案的限制。實施例1 依以下步驟從草木灰中提取鉀鹽如圖1所示，設置3個容積為IOm3濾池、1個容積2. 5m3濃液收集池和1個容積為 0. 25m3中轉池；每個IOm3濾池中裝灰3T ；設計所需收集的高濃度溶液的鉀鹽質量濃度為 15% ；從笫1濾池上部進水，調節進水速度使進出水速度一致，並維持濾池草木灰表層保持 5cm深的水層，總進水量為9T時有濾液排出，將濾液引入濃液收集池，用電導儀測定濃液收 集池中溶液含鹽量，隨著進入濃液收集池中濾液量的增加，濃液收集池中溶液的電導率逐 步下降，當電導率降至18s/m時(25°C )，關閉濃液收集池進水口，將第1濾池隨後的濾出水 導入中轉池，並隨即將中轉池中的溶液泵入第2濾池，將濃液收集池中的濾液泵出用於進 一步蒸發濃縮結晶；將第2濾池開始排出的高濃度溶液也引入濃液收集池；檢測第1濾池 出水口溶液的電導率，當電導率降至5s/m以下時，第1濾池停止進水，並清出殘渣，重新裝 灰備用，而此時的第2濾池改用清水繼續淋濾；當第2濾池濾出液濃度低於所要求的濃液指 標後，濾液轉入第3濾池，仍按順序收集濃液於濃液收集池，而將其後排出的中低濃度濾液 導入已重新裝灰備用的第1濾池，如此循環往復。本實施例在整個運行過程中，始終有兩個濾池在進行過濾中，一個濾池在出料和 進料備用；兩個處於淋濾過程中的濾池，一個在用清水淋洗，另一個用從上一級濾池中排 出的中低濃度濾液淋洗；若使用的乾草木灰含可溶鹽10%左右，每個濾池可排出質量濃度
415%左右的濃濾液1.8-2T;濃液用於進一步蒸發濃縮結晶，結晶的含鉀(K20)量50%左右， 用作為農用鉀肥，灰中鉀鹽洗出率大於95% ；殘渣含水量280%左右，其中殘存可溶鹽質量 濃度為0. 2%左右，約佔幹灰中總鹽的5%左右；每日處理幹灰12-15T，得到15%左右的濃 濾液約8-10T，蒸發濃縮得到含鉀(K20)50%左右鉀肥1. 2-1. 5Τ。實施例2 依以下步驟從草木灰中提取鉀鹽如圖2所示，設置4個容積為10m3濾池、1個容量1. 5m3濃液收集池和1個容量 為0. 25m3中轉池；每個10m3濾池裝灰3T ；設計所需收集的高濃度溶液的鉀鹽質量濃度為 30%;淋濾過程與實施例1基本相同，所收集的濃濾液檢測指標設定為波美30度，當濃液收 集池中進池濾液比重低于波美30度時，關閉濃液收集池進水口，其後續濾液導入中轉池並 泵入下一級濾池；由於設定留取的濾液濃度高，進入下一級濾池中的鹽分較多，淋洗過程需 相對延長，因此，同時在進行洗濾的有3個濾池，1個濾池處於出料備用狀態；3個處於洗濾 過程中的濾池，其中依次有1個進清水，其下兩級濾池用上一級濾池排出的中低濃度濾液 淋洗；濃液收集池中所收集的濃溶液，泵入幹灰中進行吸附，每噸幹灰吸附質量濃度30% 高濃度溶液3T，溼基含鹽量約為25%左右，含鉀(K20)量約為12.5%，直接作農用鉀肥，或 作復混肥廠的原料。
權利要求
分級淋洗過濾從草木灰中提取鉀鹽的方法，其特徵在於該方法的過濾裝置至少由兩個以上規格相同的濾池連通組成，該方法包括以下步驟首先，根據生產需要以及生產能力，設置相應規模兩個以上等體積濾池用於填裝草木灰，灰層高度大於40cm，上一級濾池中緩慢均衡注水，調節進水速度使進出水速度一致，並維持濾池草木灰表層保持4 6cm深的水層，根據設計要求收集最初濾出的高濃度溶液，用於蒸髮結晶或直接使用，或用幹灰進行吸附直接作農用鉀肥，或作復混肥廠的原料；其後排出的中低濃度濾液，則排入下一級濾池；待濾池排出濾液濃度足夠低時結束洗濾，取出殘渣，重新裝入幹灰備用；同樣收集下一級濾池中最初濾出的高濃度溶液，並將其後排出的中低濃度溶液排入再下一級濾池，如此循環往復。
2.根據權利要求1所述的分級淋洗過濾從草木灰中提取鉀鹽的方法，其特徵在於過 濾裝置中的濾池為固定濾池，或是其它可移動的具有過濾功能的容器。
3.根據權利要求1所述的分級淋洗過濾從草木灰中提取鉀鹽的方法，其特徵在於所 收集的高濃度溶液的濃度及終止洗濾時濾液的含鹽量，根據其後處理的條件及用途來設定 標準。
4.根據權利要求1所述的分級淋洗過濾從草木灰中提取鉀鹽的方法，其特徵在於洗 液從濾池上部向下淋洗，或從下向上衝洗，或從側向裡洗濾，水流靠自然重力下滲，或在外 力作用下流動。
全文摘要
本發明公開了一種分級淋洗過濾從草木灰中提取鉀鹽的方法，利用水流在富含鉀鹽的草木灰中緩慢移動時，迅速溶解其中的鉀鹽，並隨水流在草木灰中的推進，不斷有新的鉀鹽溶入而使溶液濃度逐漸增高，收集最初濾出的高濃度溶液用於蒸發濃縮，其後排出的中低濃度溶液則排入下一濾池用於繼續浸提，至排出溶液鉀鹽質量濃度足夠低時結束洗濾；該方法可以有效的提取草木灰中的鉀鹽，獲得含鉀鹽15％以上甚至達到或接近於飽和濃度的鉀鹽溶液，使草木灰中鉀鹽提取率達95％以上；本方法工藝簡單，技術難度低，投入成本小，鉀鹽提取效率高，環境友好，節約成本，適合規模化連續生產使用。
文檔編號C05D1/00GK101983950SQ20101018084
公開日2011年3月9日 申請日期2010年5月21日 優先權日2010年5月21日
發明者孫春梅, 莊春, 張山泉, 汪國蓮, 邵文奇, 鍾平, 陳川 申請人:淮安市農業科學研究院