高流速固定床离子交换设备制造技术

本实用新型专利技术涉及一种铀矿湿法冶金中铀的回收设备，具体为一种高流速固定床离子交换设备。该设备由多台离子交换塔串联组成，离子交换塔包括塔体和设置在塔体上部的进液机构以及设置在塔体下部的出液机构，进液机构内设有过滤筒，过滤筒外部套有过滤网，过滤筒下方为溶液缓冲层和树脂床，进液机构包括水平设置的进液管，在塔体内进液管入口处的下方设有档板，竖直设置的中心管穿过档板，中心管上部与塔体上方的引流管相通；塔体底部出液口上设有筛板，筛板上设有三种不同空隙度的过滤介质层。本实用新型专利技术能使吸附和淋洗在同一设备中进行，树脂不需转移，减小树脂磨损，简化操作，又能在高流速下稳定运行，提高设备处理能力，且适应流速和浓度的大范围变化。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铀矿湿法冶金中铀的回收设备，具体为一种高流速固定床离子交换设备。
技术介绍
固定床设备与流化床设备相比，树脂床浓度梯度大，传质效率高。对于浸出液为清液、尤其是铀浓度较高或浓度变化范围较大的场合，固定床设备更适合。现有固定床(或密实床)设备从饱和树脂是否转移可分为两大类第一类，吸附和淋洗在同一设备中进行，树脂不需转移，磨损小，适应不同浓度的浸出液处理，但设备的吸附流速小，处理量小；第二类，吸附流速大，处理量大，但吸附和淋洗在不同设备中进行，树脂需要转移，磨损大，一般只适合处理较低浓度的浸出液。第一类设备典型的是敞开式上进液吸附塔，这是传统的固定床设备，采用多塔串联吸附，塔之间用泵进行溶液转移。饱和树脂的淋洗采用单塔操作，分别产生淋洗合格液、一次贫和二次贫淋洗液。这种设备可适用铀浓度较高或铀浓度变化的情况，但操作比较麻烦，劳动条件差，吸附流速一般不超过10m/h，处理量受到限制。第一类设备的另一种型式是密闭式下进液吸附塔，这是一种改进型固定床设备，采用多塔串联吸附，塔之间用管线串接，不需要用泵来转移溶液。淋洗采用三塔串联操作，直接得到淋洗合格液，不产生一次贫和二次贫淋洗液。这种设备可适用铀浓度较高或铀浓度变化的情况，操作简单，运行平稳，劳动条件好，但吸附流速只能在7m/h以下，处理量小。流速更高时成为悬浮床操作模式，吸附效果受到影响。第二类设备在国内有密实移动床吸附塔，吸附在单塔设备中进行，采用下进液方式，每隔一段时间(2～4小时)停止进液并从塔底排出部分饱和树脂，同时从塔顶加入再生树脂。吸附流速约38m/h(要求大于35m/h而小于45m/h)，适合处理大流量、低浓度的浸出液，如地浸矿山或原地爆破浸出中后期的浸出液。但该设备不适合处理较高浓度的浸出液，否则树脂的排、加频繁，影响运行稳定；树脂需要转移，损耗较高。在国外，这类设备的典型代表是美国铀地浸矿山使用的上进液固定床设备，这是一种专用吸附设备，采用加压顺流模式、2～3个塔串联操作，单塔树脂床高不超过2m，吸附流速可达40m/h。首塔树脂饱和后，将所有树脂排出，同时加入再生树脂作为末塔。该设备处理量大，且能适用不同流量，但饱和树脂需要转移到专用淋洗设备中淋洗，树脂损耗大，操作比较麻烦，需要专门的树脂转移与运输设施。
技术实现思路
本专利技术的目的在于综合以上两种设备的优点并解决各自的不足，所提供的固定床离子交换设备既能使吸附和淋洗在同一设备中进行，树脂不需转移，减小树脂磨损，简化操作，又能在高流速下稳定运行，提高设备处理能力，且适应流速和浓度的大范围变化。本专利技术的技术方案如下高流速固定床离子交换设备由多台离子交换塔串联组成，离子交换塔包括塔体和设置在塔体上部的进液机构以及设置在塔体下部的出液机构，进液机构内设有过滤筒，过滤筒外部套有过滤网，过滤筒下方为树脂床，其中，进液机构包括水平设置的进液管，在塔体内进液管入口处的下方设有档板，竖直设置的中心管穿过档板，中心管上部与塔体上方的引流管相通；塔体底部出液口上设有筛板，筛板上设有多层介质过滤层。本专利技术在运行时，树脂床为密实固定床状态，传质效率高；吸附和淋洗在同一设备中进行，树脂不需转移，磨损小，操作简单；线速度0～40m/h范围内均能稳定运行，处理量大，又能适应变化的流量(即流速)和浓度(如浸出液铀浓度可在0.1～1.5g/L范围内变化)；采用多塔(3～5塔，视吸附原液浓度而定)串联吸附，吸附尾液铀浓度低于3mg/L，多塔(一般为3塔)串联淋洗直接得到淋洗合格液，不产生中间贫淋洗液，负载树脂铀容量为20mg/ml时淋洗合格液铀浓度可达8g/L以上。可应用于铀矿地浸、堆浸和原地爆破浸出液中铀的回收，也能作为其它湿法冶金和水处理等过程的离子交换设备。附图说明图1为离子交换塔外部结构图。图2为进液机构结构示意图。图3为出液机构结构示意图。图中，1.进液机构 2.塔体 3.出液机构 4.引流管 5.中心管6.进液管 7.档板 8.过滤筒 9.多层介质过滤层 10.筛板 11.过滤筒 12.出液管 13.封盖具体实施方式高流速固定床离子交换设备由多台(3～5台)离子交换塔串联组成，离子交换塔的外部结构如图1所示，包括塔体2和设置在塔体2上部的进液机构1以及设置在塔体1下部的出液机构3。进液机构1的结构如图2所示，包括水平设置的进液管6，在塔体内进液管6入口处的下方设有档板7，竖直设置的中心管5穿过档板7，中心管5上部与塔体上方的引流管4相通，中心管5的侧壁上设有若干个孔，一般为4个，对称设置。在塔体内档板7下方设有过滤筒8，过滤筒8外部套有过滤网，过滤筒下方为树脂床。出液机构3的结构如图3所示，包括设置在出液口上设有筛板10，筛板10上设有多层介质过滤层9，过滤层9从下至上依次为粗砾层、中砾层和粗砂层。筛板10下设有过滤筒11，过滤筒11上设有封盖13，过滤筒11下部连接出液管12。正常运行时，液体按照图2中的箭头方向从进液管6进入塔体，经中心管5改变方向，落到档板7上，档板7将液体分流减速，并迫使液体冲击塔的内壁。由于进液口是对称布置，液体基本上是对称冲击塔的内壁，这样将液体冲击力基本抵消。液体在塔体内向下流动，经过树脂床和沙滤层9，从出液管12排出塔体。在反冲工艺当中，反冲液体从出液管12打入塔体内，树脂床在反冲水的作用下呈悬浮状，反冲液体由过滤筒8的底部和侧面的孔进入过滤筒8，树脂则由于过滤筒8外部的过滤网作用，留在塔体内。反冲液体通过中心管5进入引流管4，流出塔体。出液机构采用多层介质过滤层是本专利技术的一个创新，不同空隙度过滤介质通过反冲水及自身重力的作用可以直接分层，形成一个自然的过滤系统，有效的防止了塔体内的树脂外泄。本实施例选用3塔串联吸附，在线速度分别为38m/h(此时首塔、中塔、末塔压力分别为0.26、0.19、0.08MPa)和25m/h时可长期稳定运行，45m/h下运行未出现异常。吸附原液铀浓度80～130mg/L，吸附尾液铀浓度小于3mg/L，负载树脂铀容量18～22mg/ml。3塔串联淋洗，流速1～2m/h，淋洗合格液铀浓度达10g/L以上。吸附运行时以及树脂床反冲时的进液与排液顺畅，未出现堵塞和树脂泄漏现象。权利要求1.一种高流速固定床离子交换设备，由多台离子交换塔串联组成，离子交换塔包括塔体(2)和设置在塔体(2)上部的进液机构(1)以及设置在塔体(2)下部的出液机构(3)，进液机构(1)内设有过滤筒(8)，过滤筒(8)外部套有过滤网，过滤筒(8)下方为溶液缓冲层和树脂床，其特征在于进液机构包括水平设置的进液管(6)，在塔体内进液管(6)入口处的下方设有档板(7)，竖直设置的中心管(5)穿过档板(7)，中心管(5)上部与塔体上方的引流管(4)相通；塔体底部出液口上设有筛板(10)，筛板(10)上设有多层介质过滤层(9)。2.如权利要求1所述的高流速固定床离子交换设备，其特征在于所述的筛板(10)下设有过滤筒(11)，过滤筒(11)上设有封盖(13)，过滤筒(11)下部连接出液管(12)。3.如权利要求1所述的高流速固定床离子交换设备，其特征在于所述的多层介质过滤层(9)从下至上依次为粗砾层、中砾层和粗砂层。4.如权利要求1或2或3所述的高流速固定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高流速固定床离子交换设备，由多台离子交换塔串联组成，离子交换塔包括塔体（２）和设置在塔体（２）上部的进液机构（１）以及设置在塔体（２）下部的出液机构（３），进液机构（１）内设有过滤筒（８），过滤筒（８）外部套有过滤网，过滤筒（８）下方为溶液缓冲层和树脂床，其特征在于：进液机构包括水平设置的进液管（６），在塔体内进液管（６）入口处的下方设有档板（７），竖直设置的中心管（５）穿过档板（７），中心管（５）上部与塔体上方的引流管（４）相通；塔体底部出液口上设有筛板（１０），筛板（１０）上设有多层介质过滤层（９）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钟平汝，雷泽勇，曾毅君，
申请(专利权)人：核工业北京化工冶金研究院，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]