城市生活垃圾焚烧飞灰中钾盐回收研究

摘要

随着中国经济社会的不断发展，城市化进程的加快以及城市人口数量的激增，城市生活垃圾数量有很明显的增长趋势，平均以每年8％～10%的速度递增。而垃圾焚烧发电作为城市生活垃圾处理的方式之一，导致生活垃圾焚烧飞灰的数量变得相当可观。某些生活垃圾焚烧飞灰中含有钾元素，提取其中的钾作为钾肥使用，这样不仅可以减少我国对钾肥的进口依赖，也能实现资源的二次利用和可持续发展。目前，伴随着垃圾焚烧发电厂的兴建，提取生活垃圾焚烧飞灰中的钾元素受到广泛的重视。
　　首选，通过物理化学表征手段和多因素水浸试验对城市生活垃圾焚烧飞灰的性质和飞灰中钾盐浸出规律进行研究。本课题开展生活垃圾焚烧飞灰中钾盐回收试验，对浸取飞灰提取钾元素的工艺条件进行探讨，研究工艺条件（浸取时间、浸取温度、浸取pH、搅拌强度等因素）对钾浸出率的影响，优化浸出参数，提高提钾效率。
　　试验发现搅拌强度、浸出固液比以及浸出温度对钾元素的浸出率有明显影响。通过水浸试验，其它工艺条件不变情况下，增大搅拌强度能够提高K的浸出效率，当搅拌强度大于400r·min-1时，外扩散影响削弱，K浸出率不再提高；其它工艺条件不变情况下，液固质量比越大K的浸出率越大，K损失相对较小，但是也增加了后续的浓缩结晶能耗，加大了成本；其它工艺条件不变情况下，在高 pH溶液下 K的浸出率比较高，其他相应的杂质元素浸出率变小，有利于后续的除杂纯化；其它工艺条件不变情况下，提高浸取温度能提高K的浸出率。
　　对主要浸出影响因素进行正交试验，各因素对钾浸出效率影响的显著程度顺序为：浸出固液比>浸出温度>搅拌强度>浸出时间；优化工艺条件为不调节浸出 pH，浸出液固质量比为5:1，搅拌转速为400r·min-1，浸出温度为90℃，浸出时间为60min，钾元素的浸出率可以达到94.02%。
　　含有钾元素的浸出液通过一系列除杂，固液分离，浓缩蒸发，二次结晶，洗涤等步骤得到KCl晶体，经检测，其纯度可达到90%，远高于农业级氯化钾（质量分数＞60%）。

目录

第一章 绪论

1.1我国钾资源以及城市垃圾概况

1.2我国城市生活垃圾处理技术概述

1.3城市生活垃圾焚烧飞灰处理技术概况

1.4提钾方法概述

1.5课题来源与研究目的

第二章 材料与方法

2.1试验材料

2.2试验设备及药剂

2.3试验方法

2.4分析方法

第三章 城市生活垃圾焚烧飞灰表征分析

3.1引言

3.2飞灰粒径分析

3.3飞灰组分分析

3.4飞灰矿物相分析

3.5不同粒径飞灰的元素分布

3.6本章小结

第四章 水洗条件对生活垃圾焚烧飞灰中钾盐浸出的影响

4.1 引言

4.2 单因素浸出试验结果分析

4.3正交试验分析

4.4.本章小结

第五章 浸出液净化除杂及蒸发浓缩结晶产物分析

5.1引言

5.2浸出液的净化除杂分析

5.3蒸发体积浓缩比对结晶体中氯化钾含量的影响

5.4结晶产物分析

5.5本章小结

结论与建议

一、结论

二、建议

参考文献

攻读学位期间发表的论文

声明

致谢