[发明专利]一种秸秆炼制金属及多联产利用的方法

说明书

【技术领域】

本发明属于木质纤维素生物质原料资源化应用领域，特别涉及到秸秆炼制金属及其多联产的方法。

【背景技术】

为解决环境污染问题、石油产量日益减少后能源及材料问题，及提高农民收入的问题，生物质资源化应用成为研究和应用领域的焦点。生物质的资源化方向主要包括肥料、饲料、燃料、材料。

在各个应用方向中，一方面由于各种转化方式本身成本高而难以实现工业化，另一方面由于生物质单一成分的单一产品转化应用，导致转化效益低，从而阻碍了生物质产业的发展。

秸秆中含有0.8～1.2％的钾、0.4～0.6％的镁，目前的研究应用只是将钾作为肥料，附加值较低。秸秆经无污染、高效能、易操作的汽爆处理后，水洗液中钾离子的浓度可以控制在0.04～0.1％，镁的浓度可以控制在0.017～0.043％。如能将其提纯转化，将拓展植物生物质资源转化的一条新途径，提高生物质的副产值，促进植物生物质的工业化发展。

此外，生物质能源化利用是目前生物质转化的主要方向。转化的方式包括直燃发电、发酵生产可燃小分子以及热裂解三种方式，而生物质矿物质对三种转化方式都有阻碍作用。在直燃发电过程中，生物质中的矿物质，尤其是钾的存在，使得生物质在炉膛燃烧中与所含有的氯形成氯化钾积灰，或者与流化床材料石英砂反应生成低温共熔混合物，进而结块沉积，一方面增加了炉膛热传导阻力，降低热转化效率，另一方面形成的积灰或沉积腐蚀锅炉材料，缩短炉膛的使用寿命。在生物质发酵生产可燃小分子过程中，尤其是在糖化阶段，矿物质的存在，比如钾、镁、钙、铜、锰会降低纤维素酶的活性，从而增加酶用量导致乙醇转化成本上升。在生物质热解制备液体燃料和高附加值化学品中，矿物质的存在使得生物油的收率降低，并使生物油中酸性物质增加从而降低热解油的品质。因此在生物质能源化利用过程中，如果能将其中的矿物质通过高效、经济、清洁、可操作的方式提取，将会促进生物质的资源化利用，从而推动生物质产业、生物基产品化工业的发展。

由此可见，从生物质中提取矿物质，可增加生物质副产品价值达到多联产，促进生物质高值化的应用，推动绿色工业的发展。

【发明内容】

本发明的首要目的是通过提取生物质中的矿物质，并将其转化为产品，从而提高生物质的应用价值，从而促进生物质产业化的发展。

本发明可同时解决的第二个技术问题是提出一种解决生物质直燃发电过程中由于钾的存在导致的炉膛壁传热阻力大，炉膛寿命短的问题，通过提取生物质中的矿物质，从而降低生物质的灰熔点，避免积灰结渣的生成。

本发明同时解决的第三个技术问题是提出一种解决生物质酶解过程中，矿物质对纤维素酶的抑制问题，通过提取矿物质，从而降低其对纤维素酶的抑制，提高转化率或者减少酶的用量。

本发明同时解决的第四个技术问题是提出一种解决生物质热裂解过程中，矿物质减少生物油产量，并降低生物油品质的问题。

本发明的主要步骤如下：

(1)、秸秆粉碎或者汽爆处理

将秸秆用粉碎机进行粉碎，粉碎的粒径小于0.5cm；或者将物料剪切成10cm左右，然后进行汽爆，汽爆的条件为：0.5～1.5MPa，维压时间0.5～5min，从而得到粉碎料或者汽爆料。

(2)、提取

取(1)所得的粉碎料或者汽爆料100g，加入到500～2000mL水或稀酸中，浸泡或者搅拌10～60min，水温15～50℃。

(3)、分离

将(2)所得的提取混合物通过离心或者过滤的方式将固液分离，所得上清液即为提取液。

(4)、纯化

将(3)中所得的提取液中的钾离子通过离子交换法纯化，镁离子可以通过离子交换或者萃取纯化，纯化后得到钾和镁的盐溶液。

(5)、浓缩

将(4)得到的纯化后盐溶液，进行浓缩结晶，得到相应的产品。

采用本发明所提供的生物质提取矿物质的方法，其优点在于：

1.以秸秆为原料炼制金属，是一种绿色清洁工艺。

2.秸秆炼制金属在扩展秸秆的应用领域，提高其资源化利用价值已达到多联产的同时，解决了发酵中纤维素酶抑制问题、直燃发电中炉膛结焦问题、快速热解中生物油得率低品质不高的问题。