一種鉀肥生產中母液的回收處理系統及方法與流程

2023-11-04 21:48:40

本發明涉及資源再利用技術領域，具體涉及一種鉀肥生產中母液的回收處理系統及方法。

背景技術：

青海是資源大省，自然資源種類繁多，其中代表性資源為鹽湖資源，而鹽湖資源中主要有沉積資源和滷水資源，鹽湖滷水屬於液體氯化物礦產資源，富含多種組分，鹽湖滷水利用含量豐富的光滷石，加工可製得氯化鉀生產鉀肥，鉀肥是氮、磷鉀三大化學肥料之一，鉀元素對調節植物體內的生命過程作用顯著，有利於改善植物體內水分的吸收狀況、糖類的合成和轉移，使用鉀肥能有效提高農作物的產量和品質。

利用鹽湖滷水中的光滷石生產鉀肥的工藝有很多，冷結晶正浮選工藝是規模化生產中比較傳統的一種工藝。光滷石(kcl˙mgcl2˙6h2o)是一種在很大溫度範圍內(-21℃～167.65℃)能穩定存在的一種復鹽，生產時由光滷石礦和具有一定組成的循環母液在結晶系統中進行分解結晶，光滷石礦溶解在循環母液中，形成氯化鉀的過飽和溶液，利用光滷石分解體系的過飽和度在常溫下使氯化鉀晶體顆粒長大，自過飽和溶液中析出顆粒較大的粗鉀晶體，得到含有粗鉀的料漿，料漿再進入浮選系統進行正浮選工藝，浮選得到的精鉀料漿經過過濾、洗滌、離心機固液分離、烘乾工序製得成品氯化鉀。通過冷結晶工序，得到了顆粒較大的產品，改善了顆粒的物理性能，通過正浮選工藝，提高了收率，具有能耗低、粒大質好的優點。

洗滌後的物料通過離心機進行固液分離工序之後，得到固相的氯化鉀和液相的精鉀母液，精鉀母液中的固含量為7～8％左右，直接回收進入結晶系統，作為循環母液使用，回收效率只有30-40％，而且受產品粒徑的影響，精鉀母液中常夾帶有部分的氯化鉀小顆粒和氯化鉀泡沫，這些精鉀母液直接回收進入結晶系統後，氯化鉀小顆粒和氯化鉀泡沫與水接觸就會完全溶解，變為液相，難析出而造成浪費；其次精鉀母液中的氯化鉀小顆粒進行冷結晶工序時，會產生更多的細小顆粒，影響正常氯化鉀晶體顆粒長大，這些氯化鉀小顆粒會在後續工序中不斷溶解不斷變為液相，消耗不必要的用水量，既增加能耗，也很難回收；另外經過浮選工藝的精鉀母液中含有一定量的浮選藥劑泡沫，氯化鉀小顆粒容易隨著泡沫上浮，精鉀母液回收後在冷結晶工序中隨著溢流液流出而造成氯化鉀損失。

因此現有工藝中，母液未經處理直接回收進入結晶系統，母液中的氯化鉀小顆粒和氯化鉀泡沫會影響正常氯化鉀晶體的生產，回收率低，造成氯化鉀浪費。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種鉀肥生產中母液的回收處理系統及方法，用於解決現有的母液未經處理而回收導致的回收率低、氯化鉀浪費的問題。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種鉀肥生產中母液的回收處理系統包括第一收集單元、濃密機、輸送單元以及第二收集單元，所述第一收集單元、濃密機、第二收集單元依次連接，所述輸送單元分別與所述濃密機和第二收集單元相連接，所述第一收集單元收集鉀肥生產系統的母液，所述濃密機利用母液中固相顆粒的重力沉降將其固液分離，得到上清液、含有固相顆粒的底流、以及含有固相顆粒的泡沫，所述上清液循環至所述鉀肥生產系統，所述底流自流至所述第二收集單元回收，所述泡沫通過所述輸送單元輸送至所述第二收集單元回收，其中，所述濃密機設有泡沫刮板，所述泡沫刮板將所述泡沫刮向所述輸送單元。

優選地，所述濃密機包括濃密池、傳動裝置、耙架、以及溢流裝置，所述濃密池分別與所述第一收集單元、第二收集單元連接，所述傳動裝置設於所述濃密池的中間，所述傳動裝置、耙架以及泡沫刮板依次連接，所述溢流裝置設於所述濃密池的一側且與所述鉀肥生產系統連接，所述輸送單元設於所述濃密池的另一側。

本發明提供的濃密機利用母液中固相顆粒的重力沉降，將上清液、底流、以及泡沫分離，並通過耙架帶動泡沫刮板，使得固相顆粒和泡沫的運動方向、速度一致，減少了沉降過程的波動，保證了處理的連續性和穩定性，降低跑渾現象的影響。

優選地，所述濃密機還包括擋圈，所述擋圈與所述溢流裝置連接，將所述泡沫阻擋在所述濃密池內。

本發明提供的擋圈將泡沫阻擋在濃密池內，減少泡沫中氯化鉀的流失，簡單有效。

優選地，所述溢流裝置包括設於所述濃密池的側壁的溢流槽、以及與所述溢流槽連接的溢流堰，所述溢流槽與所述鉀肥生產系統連通，所述溢流堰與所述擋圈連接。

本發明提供的溢流裝置設有溢流槽和溢流堰，上清液可以從溢流堰自流進入溢流槽，再進入鉀肥生產系統循環利用，既降低了能耗，也使得上清液的流動更加平穩。

優選地，所述底流的固含量為40％～60％。

本發明提供的方法需要合適的底流固含量，若所述底流的固含量過低，會延長固相顆粒的沉降時間，脫水困難，降低回收率；若所述底流的固含量過高，易導致輸送不連續、堵塞，增加濃密機的負荷，最終會影響產量。

優選地，所述輸送單元包括減速機、與減速機連接的支架、設於所述支架上的鏈條、以及固定於所述鏈條之間的輸送刮板，所述輸送刮板在所述鏈條的帶動下將泡沫輸送至所述第二收集單元。

本發明提供的輸送單元通過鏈條與輸送刮板相配合，將泡沫刮板刮過來的泡沫儘可能的向外輸送，進一步提高泡沫中氯化鉀的回收率。

優選地，所述鉀肥生產中母液的回收處理系統還包括設於所述第一收集單元和所述濃密機之間的中轉單元，將所述第一收集單元收集的母液輸送至所述濃密機。

本發明在第一收集單元和濃密機之間設有中轉單元，使得第一收集單元作為緩衝裝置，母液的輸送過程更連續穩定。

優選地，所述鉀肥生產中母液的回收處理系統還包括與所述第二收集單元連接的脫水單元，將所述第二收集單元回收的底流和泡沫進行脫水處理，得到上清液和固相顆粒，所述上清液循環至所述鉀肥生產系統。

本發明提供的脫水單元可將母液中的固相顆粒儘可能的回收利用，最大程度上充分利用有用資源，進一步提高氯化鉀的回收率。

優選地，所述脫水單元為離心機或帶式過濾機。

離心機或帶式過濾機的分離效率高，技術成熟，不需要特殊要求就可以達到回收處理的目的。

本發明還提供一種鉀肥生產中母液的回收處理方法，利用上述任一項所述的鉀肥生產中母液的回收處理系統，所述鉀肥生產中母液的回收處理方法包括以下步驟：

步驟一、收集母液：

第一收集單元收集來自於鉀肥生產中鉀肥生產系統的母液，並輸送至濃密機；

步驟二、重力沉降：

所述濃密機利用母液中固相顆粒的重力沉降將其固液分離，得到上清液、含有固相顆粒的底流、以及含有固相顆粒的泡沫；

步驟三、回收處理：

所述濃密機將所述上清液循環至所述鉀肥生產系統，所述底流自流至第二收集單元回收，所述泡沫通過輸送單元輸送至所述第二收集單元回收。

相比於現有技術，本發明提供的鉀肥生產中母液的回收處理系統及方法具有以下優勢：

一、本發明提供了濃密機對母液進行固液分離，並將固液分離後的上清液、底流、以及泡沫分別對應處理，上清液循環至鉀肥生產系統，底流進入第二收集單元回收，泡沫通過輸送單元進入第二收集單元回收，本發明能夠連續穩定的回收母液中的固相顆粒和液相，在最大程度上提高母液的利用率，使其能夠高效率的對母液中的有用組分再回收，減少了氯化鉀的浪費，達到資源再循環利用的目的，同時也提高了氯化鉀的產量，提高經濟效益；

二、本發明提供泡沫刮板將泡沫推向輸送單元，通過泡沫刮板和輸送單元的配合能夠有效的將泡沫和上清液分離，減少了進入上清液的泡沫，避免泡沫在鉀肥生產系統中重新溶解而造成的浪費。

附圖說明

通過閱讀下文優選實施方式的詳細描述，各種其他的優點和益處對於本領域普通技術人員將變得清楚明了。附圖僅用於示出優選實施方式的目的，而並不認為是對本發明的限制。在附圖中：

圖1示出了本發明一種優選實施方式的回收處理系統的結構框圖；

圖2示出了圖1中回收處理系統的部分結構示意圖。

附圖標記

1-鉀肥生產系統，2-回收處理系統，

21-第一收集單元，22-中轉單元，

23-濃密機，231-濃密池，

232-傳動裝置，233-耙架，

2331-主耙，2332-副耙，

234-泡沫刮板，235-溢流裝置，

2351-溢流槽，2352-溢流堰，

236-拉筋，237-擋圈，

24-輸送單元，241-減速機，

242-鏈條，243-支架，

244-輸送刮板，25-第二收集單元，

26-脫水單元。

具體實施方式

本發明提供了許多可應用的創造性概念，該創造性概念可大量的體現於具體的上下文中。在下述本發明的實施方式中描述的具體的實施例僅作為本發明的具體實施方式的示例性說明，而不構成對本發明範圍的限制。

下面結合附圖和具體的實施方式對本發明作進一步的描述。

如圖1所示，本發明提供一種鉀肥生產中母液的回收處理系統2，用於將鉀肥生產中鉀肥生產系統1的母液進行回收處理，以降低固相氯化鉀的損失。

在本實施例中，所述鉀肥生產系統1包括順序連接的結晶器、浮選單元、帶式過濾機、洗滌單元、離心機、乾燥單元。

鉀肥生產過程為：由光滷石礦和循環母液在結晶器中進行分解結晶，光滷石礦溶解在循環母液中，形成氯化鉀的過飽和溶液，常溫下氯化鉀晶體顆粒長大，自過飽和溶液中析出顆粒較大的粗鉀晶體，得到含有粗鉀的料漿，料漿再進入浮選單元進行正浮選工藝，浮選得到的精鉀料漿經過帶式過濾機過濾、洗滌單元洗滌、離心機固液分離，得到固相氯化鉀和精鉀母液，固相氯化鉀經乾燥單元烘乾製得成品氯化鉀，精鉀母液夾帶有氯化鉀小顆粒和氯化鉀泡沫，所述精鉀母液即為本發明提供的回收處理系統2進行回收處理的母液，其中含有固相顆粒氯化鉀，固含量為7％～8％左右。

當然，所述鉀肥生產系統1也可以根據其他方法生產，只要鉀肥生產過程中產生含有氯化鉀小顆粒和氯化鉀泡沫的母液，均可用本發明提供的回收處理系統2進行回收處理。

所述回收處理系統2包括第一收集單元21、中轉單元22、濃密機23、輸送單元24、第二收集單元25以及脫水單元26，所述第一收集單元21與所述鉀肥生產系統1連接，所述第一收集單元21、中轉單元22、濃密機23、第二收集單元25以及脫水單元26依次連接，所述輸送單元24分別與所述濃密機23和第二收集單元25相連接。

所述第一收集單元21收集所述鉀肥生產系統1的母液，形成固液混合的母液。所述第一收集單元21為收集槽或者收集罐，其大小可根據所述鉀肥生產系統1的母液量或者所述回收處理系統2的處理能力進行相應的製作。

所述中轉單元22設於所述第一收集單元21和所述濃密機23之間，將所述第一收集單元21收集的母液輸送至所述濃密機23。

所述中轉單元22優選為泡沫泵，因為所述第一收集單元21內的母液含有一定的泡沫，故優選泡沫泵進行輸送母液，確保了母液的輸送過程連續穩定，能夠將所述母液中的泡沫最大程度上中轉至所述濃密機23，以降低輸送過程中泡沫的損失，從而提高氯化鉀的回收率。

所述濃密機23利用母液中固相顆粒的重力沉降將其固液分離，得到上清液、含有固相顆粒的底流、以及含有固相顆粒的泡沫，所述上清液循環至所述鉀肥生產系統1，所述底流自流至所述第二收集單元25回收，所述泡沫通過所述輸送單元24輸送至所述第二收集單元25回收。

如圖2所示，具體的，所述濃密機23包括濃密池231、傳動裝置232、耙架233、泡沫刮板234、溢流裝置235、拉筋236、以及擋圈237，所述濃密池231分別與所述第一收集單元21、輸送單元24、第二收集單元25連接，所述傳動裝置232設於所述濃密池231的中間，所述傳動裝置232、耙架233以及泡沫刮板234依次連接，所述溢流裝置235設於所述濃密池231的一側且與所述鉀肥生產系統1連接，所述輸送單元24設於所述濃密池231的另一側，所述溢流裝置235、拉筋236、以及擋圈237依次連接。

所述濃密池231為母液重力沉降的空間，其頂部通過管道與所述中轉單元22連接，所述中轉單元22內的母液通過管道流入所述濃密池231；母液進入所述濃密池231後，母液中的固相顆粒由於自身重力作用逐漸向所述濃密池231的底部自由沉降，從而實現固液分離，不含固相顆粒的上清液浮在所述濃密池231的上部，含有部分固相顆粒的泡沫浮在所述濃密池231的上部，含有部分固相顆粒的底流向下沉積，所述濃密池231的底部通過管道與所述第二收集單元25連通，沉降後的底流自流流出所述濃密池231，進入所述第二收集單元25回收，所述濃密池231的底部設有底流泵，所述底流泵控制所述底流的流量與流速，從而調節所述底流中的固含量。

所述濃密池231的底部呈錐形，便於母液在所述濃密池231內流動，降低母液中固相顆粒在所述濃密池231中的殘留。到所述濃密池231的底部

所述傳動裝置232設於所述濃密池231的中間，為所述耙架233等部件提供動力，所述傳動裝置232控制所述耙架233以緩慢的速度(1/5～1/3轉/分鐘)做圓周運動。

所述耙架233包括與所述傳動裝置232連接的多個主耙2331和副耙2332，在本實施例中，所述主耙2331和副耙2332的數量均為兩個，呈對稱分布，所述主耙2331分布於外側，所述副耙2332分布於內側。當然，所述主耙2331和副耙2332的數量也可以為其他。

所述主耙2331將沉降下來的固相顆粒推向所述濃密池231的底部，所述副耙2332將匯集到所述濃密池231的底部的固相顆粒推向所述第二收集單元25。

所述泡沫刮板234與所述耙架233連接，具體的，所述泡沫刮板234與所述主耙2331連接，隨所述主耙2331一起行走，做圓周運動，將浮在所述濃密池231的上部的泡沫刮向所述輸送單元24，進而通過所述輸送單元24輸送至所述第二收集單元25回收。

所述溢流裝置235包括設於所述濃密池231的側壁的溢流槽2351、以及與所述溢流槽2351連接的溢流堰2352。

所述溢流槽2351與所述鉀肥生產系統1連通，具體的，所述溢流槽2351與所述鉀肥生產系統1的結晶器連接，用於將所述上清液循環至所述結晶器，作為循環母液循環利用。

所述溢流堰2352為環形齒溢流堰，所述上清液從所述濃密池231內自流通過所述溢流堰2352進入所述溢流槽2351。

所述拉筋236將所述溢流堰2352與所述擋圈237連接。

所述擋圈237將所述泡沫阻擋在所述濃密池231內，減少所述泡沫中氯化鉀的流失。所述擋圈237高於所述溢流堰2352，有效阻擋泡沫，防止泡沫進入所述溢流堰2352，混入所述上清液。

所述輸送單元24包括減速機241、與減速機241連接的支架242、設於所述支架242上的鏈條243、以及固定於所述鏈條243之間的輸送刮板244。

所述減速機241為提供動力的裝置，控制所述減速機241的快慢可以控制所述鏈條243、及所述輸送刮板244的行走速度。

所述支架242為所述鏈條243提供支撐。

所述鏈條243為牽引機構，和所述輸送刮板244配合，刮推所述泡沫刮板234刮過來的泡沫，所述輸送刮板244在所述鏈條243的帶動下將泡沫輸送至所述第二收集單元25。

為了減少所述輸送刮板244在刮推泡沫時將過多的上清液也帶入所述第二收集單元25，所述支架242可以通過伸縮拉杆固定於所述濃密機23和所述輸送單元24共有的操作平臺上，伸縮拉杆可控制所述輸送刮板244與所述濃密機23的泡沫刮板234的距離，儘可能的僅將泡沫輸送至所述第二收集單元25。

所述第二收集單元25為收集槽或收集罐，作為緩衝裝置，以回收所述底流和泡沫，也可以為管道，直接輸送底流和泡沫進入所述脫水單元26。

所述脫水單元26將所述第二收集單元25回收的底流和泡沫進行脫水處理，得到上清液和固相顆粒，所述上清液循環至所述鉀肥生產系統1，具體的，所述脫水單元26與所述鉀肥生產系統1的結晶器連接，用於將所述上清液循環至所述結晶器，作為循環母液循環利用。

所述脫水單元26優選為離心機或帶式過濾機，分離效率高，可將所述母液中的固相顆粒儘可能的回收利用，提高回收率。

需要說明的是，所述回收處理系統2是流水作業連續進出的平衡系統，為了保證所述濃密機23的正常工作和母液的連續進入，母液的進料和底流的出料要達到相對平衡，所述底流的固含量優選為40％～60％，若進料量長時間小於出料量，則所述底流的固含量過低，會延長固相顆粒的沉降時間，增加所述脫水單元26脫水過程的困難程度，降低回收率；若進料量長時間大於出料量，則所述底流的固含量過高，易導致輸送不連續、堵塞，增加所述濃密機23的負荷，最終會影響產量。

本發明還提供一種鉀肥生產中母液的回收處理方法，利用所述回收處理系統，所述鉀肥生產中母液的回收處理方法包括以下步驟：

步驟一、收集母液：

所述第一收集單元21收集來自於鉀肥生產中所述鉀肥生產系統1的母液，所述母液為固液混合的混合液，並通過所述中轉單元22輸送至所述濃密機23；

步驟二、重力沉降：

所述濃密機23利用母液中固相顆粒的重力沉降將其固液分離，得到上清液、含有固相顆粒的底流、以及含有固相顆粒的泡沫；

具體的，步驟一中所述母液通過管道流入所述濃密機23的濃密池231內，所述傳動裝置232帶動所述耙架233以緩慢的速度做圓周運動，在此過程中，所述母液中的固相顆粒由於自身重力作用逐漸向所述濃密池231的底部自由沉降，從而實現固液分離，不含固相顆粒的上清液浮在所述濃密池231的上部；含有固相顆粒的泡沫浮在所述濃密池231的上部，所述泡沫刮板234在所述耙架233的帶動下將所述泡沫刮向所述輸送單元24；含有部分固相顆粒的底流向下沉積，在所述耙架233的推動下推至所述濃密池231的底部；

步驟三、回收處理：

所述濃密機23將所述上清液循環至所述鉀肥生產系統1，所述底流自流至所述第二收集單元25回收，所述泡沫通過所述輸送單元24輸送至所述第二收集單元回收25；

具體的，所述上清液自所述溢流裝置235循環至所述鉀肥生產系統1的結晶器，作為循環母液循環利用；所述底流在所述濃密池231的底部通過所述底流泵自流至所述第二收集單元25回收；所述泡沫通過所述輸送單元24輸送至所述第二收集單元25回收；

步驟四、脫水乾燥：

所述第二收集單元25回收的底流和泡沫進入所述脫水單元26，所述脫水單元26進行脫水處理，得到上清液和固相顆粒，所述上清液循環至所述鉀肥生產系統1，所述固相顆粒經過乾燥之後為氯化鉀成品。

具體的，所述上清液循環至所述鉀肥生產系統1的結晶器，作為循環母液循環利用。

對比實施例

所述鉀肥生產系統1中離心機工序之後，得到固相氯化鉀和精鉀母液，其中精鉀母液的固含量為7％～8％，直接將所述精鉀母液通過所述中轉單元22輸送至結晶器，循環利用。

對比實施例提供的方法，氯化鉀的回收效率為30％～40％，而在精鉀母液相同固含量的情況下，本發明提供的方法，不僅能夠連續穩定的回收母液中的氯化鉀，而且氯化鉀的回收效率可以達到80％，以每小時氯化鉀成品產量90t進行計算，本發明提供的方法每小時可多回收成品至少2t以上，在最大程度上提高了精鉀母液的利用率。

目前氯化鉀的價格為1980元/t，則通過本發明提供的方法每天可增加效益95040元，全年生產期按300天計，本發明提供的方法可增加效益2851萬元，可帶來可觀的經濟利益。

應該注意的是，上述實施例對本發明進行說明而不是對本發明進行限制，並且本領域技術人員在不脫離所附權利要求的範圍的情況下可設計出替換實施例。在權利要求中，不應將位於括號之間的任何參考符號構造成對權利要求的限制。單詞「包含」不排除存在未列在權利要求中的元件或步驟。