一种从拜耳母液中提取镓的连续离子交换装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种拜耳母液中提取镓的连续离子交换装置及方法，所述的装置包括树脂、用于装载树脂的树脂柱、同树脂柱上端连通的出料总管及同树脂柱下端连通的进料总管，所述树脂柱包括至少四组串联的树脂柱组；所述进料总管包括拜耳母液进料总管、洗涤进料总管、淋洗进料总管和转型进料总管，所述出料总管包括拜耳母液出料总管、洗涤出料总管、淋洗出料总管和转型出料总管，所述每组树脂柱组上分别设有同进料总管连通的进料支管和同所述出料总管连通的出料支管；所述每个进料支管和出料支管上分别设有控制阀，用于协调控制各组树脂柱组之间轮流实现离子交换、洗涤、淋洗和树脂的转型过程。本方法具有设备简单，操作方便，自动化程度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种连续离子交换装置，具体涉及一种从拜耳母液中提取镓的连续离 子交换装置，本专利技术还涉及利用该装置从拜耳母液中提取镓的连续离子交换方法。
技术介绍
镓是一种稀散金属，在半导体工业中有着重要的用途，随着半导体技术的发展，对 金属镓的需求量日益增加。金属镓的来源稀少，其产品多来自于铝工业等的副产物。树脂法 生产金属镓，目前已经成为从氧化铝生产流程中提取金属镓的主要途径。传统的固定床工 艺中，由于氢氧化铝浮游物不断在树脂中沉积，使溶液因阻力越来越大，从而减小通过量， 严重影响生产。因此目前树脂法生产镓过程采用的大多是密实移动床技术，移动床技术能 较好地达到提取镓的目的，但在提取的过程中由于树脂频繁地在吸附、洗涤、解析、再生等 过程之间转移，造成树脂本身磨损大、易粉化、操作过程复杂、各个过程之间树脂不平衡等， 直接影响到树脂的使用周期和生产过程的稳定性。较为先进的ISEP技术能更加充分有效 地利用树脂，极大地减少废物排放量，但是对系统的可靠性要求很高，运行的成本相对于固 定床和移动床而言也高得多。中国专利CN101067165A公开了从氧化铝生产流程中提取镓的离子交换法采用 两种不同的离子交换设备从氧化铝生产中提取镓，即利用密实移动床吸附，利用固定床淋 洗、饱洗和转型的两床联合的全逆流混床离子交换法，所述方法包括以下步骤(1)吸附采 用密实移动床，尾液镓的浓度为70-110mg/L ； (2)饱洗采用单个固定床，清水洗涤；(3)漂洗 采用清水洗涤，空塔线速度为6-13m/s ； (4)淋洗采用多个固定床串联逆流淋洗；(5)转型采 用多个固定床串联逆流清水转型；(6)树脂依次在吸附、饱洗、漂洗、淋洗、转型的设各中周 期性移动。该专利中使用的密实移动床方法，树脂需要不断的在系统中进行输送，树脂破碎 严重，1个月树脂损失率约为10-20%，需要不断的增加树脂保证整个树脂床具有一定的交 换容量，而在提取镓的过程中树脂的成本比重占到总运行费用的50%以上。该专利方法中 使用的密实移动床，饱洗塔，漂洗塔等设备结构复杂，规格不统一，给设计制造带来一定的 麻烦。
技术实现思路
本专利技术所以解决的技术问题是现有的密实移动床离子交换法提取镓时存在树脂 破坏严重，工艺复杂的缺陷，为解决该缺陷，本专利技术提供了一种从拜耳母液中提取镓的连续 离子交换装置，该装置具有结构简单，生产成本低的优点。本专利技术还提供了一种利用上述装置从拜耳母液中提取镓的连续离子交换方法。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供的从拜耳母液中提取镓的连续离子交换装置， 一种从拜耳母液中提取镓的连续离子交换装置，包括树脂、用于装载树脂的多个树脂柱、同 树脂柱上端连通的出料总管及同树脂柱下端连通的进料总管，其特征在于所述树脂柱之间通过串联管路依次串联连接，并形成至少四组同步轮流运行的树5脂柱组；所述进料总管包括拜耳母液进料总管、洗涤进料总管、淋洗进料总管和转型进料 总管，所述出料总管包括拜耳母液出料总管、洗涤出料总管、淋洗出料总管和转型出料总 管，所述每组树脂柱组上分别设有同进料总管连通的进料支管和同所述出料总管连通的出 料支管；所述进料支管包括拜耳母液进料支管、洗涤进料支管、淋洗进料支管和转型进料 支管，所述拜耳母液进料支管、洗涤进料支管、淋洗进料支管和转型进料支管同所述的拜耳 母液进料总管、洗涤进料总管、淋洗进料总管和转型进料总管一一对应连通；所述出料支管包括拜耳母液出料支管、洗涤出料支管、淋洗出料支管和转型出料 支管，所述拜耳母液出料支管、洗涤出料支管、淋洗出料支管和转型出料支管同所述的拜耳 母液出料总管、洗涤出料总管、淋洗出料总管和转型出料总管一一对应连通；所述每个进料支管、出料支管和串联管路上分别设有控制阀，用于周期性控制各 树脂柱组在不同时间段内实现离子交换、洗涤、淋洗和树脂的转型过程。所述树脂柱之间通过串联管路串联形成四组树脂柱组，所述四组树脂柱组分别为 吸附树脂柱组、洗涤树脂柱组、淋洗树脂柱组和转型树脂柱组，其中，所述吸附树脂柱组的串联树脂柱数量为至少3个；所述洗涤树脂柱组的串联树脂柱数量为至少1个；所述淋洗树脂柱组的串联树脂柱数量为至少3个；所述转型树脂柱组的串联树脂柱数量为至少1个。所述树脂柱之间通过串联管路串联形成五组树脂柱组，所述五组树脂柱组分别为 吸附树脂柱组、饱洗树脂柱组、漂洗树脂柱组、淋洗树脂柱组和转型树脂柱组，其中，所述吸附树脂柱组的串联树脂柱数量为至少3个；所述饱洗树脂柱组的串联树脂柱数量为至少1个；所述漂洗树脂柱组的串联树脂柱数量为至少1个；所述淋洗树脂柱组的串联树脂柱数量为至少3个；所述转型树脂柱组的串联树脂柱数量为至少2个；所述洗涤进料总管包括饱洗进料总管和漂洗进料总管，所述洗涤出料总管包括饱 洗出料总管和漂洗出料总管；所述洗涤进料支管包括饱洗进料支管和漂洗进料支管；所述洗涤出料支管包括饱洗出料支管和漂洗出料支管。所述的树脂为强酸强碱螯合树脂，强酸弱碱螯合树脂，弱酸强碱螯合树脂，弱酸弱 碱螯合树脂中的一种。所述的控制阀为电磁阀或气动阀，所述控制阀通过PLC程序控制，用于顺序控制 所述的进料支管、出料支管和串联管路上的控制阀的启闭。一种从拜耳母液中提取镓的连续离子交换方法，包括下述步骤步骤一将多个树脂柱依次串联连接形成串联的四组树脂柱组，即吸附树脂柱组、 洗涤树脂柱组、淋洗树脂柱组和转型树脂柱组；步骤二 将拜耳母液料液、洗涤液、淋洗液和转型液分别进入各自设定数量的树脂 柱组中，同步完成镓离子交换、树脂柱洗涤、树脂柱淋洗和树脂的转型过程；步骤三当上一周期完成后，通过切换树脂柱上的控制阀实现四组树脂柱组在多 个树脂柱间进行新的轮流组合；步骤四将拜耳母液料液、洗涤液、淋洗液和转型液分别进入重新组合后的下一周 期的四组树脂柱组中，同步完成下一周期的镓离子交换、树脂柱洗涤、树脂柱淋洗和树脂的 转型过程。母液料液、洗涤液、淋洗液和转型液分别从树脂柱下部进液，流经树脂后在树脂柱 的上部出液。所述母液料液的空塔线速度为10_30m/h，进料时间60-1200min ；所述洗涤液的空塔线速度为在5-15m/h，进料时间60-1200min ；所述淋洗液的空塔线速度为在5_12m/h，进料时间60-1200min ；所述转型液的空塔线速度为在5_12m/h，进料时间60-1200min ；其中所述的母液料液、洗涤液、淋洗液和转型液的进料时间相同，所述控制阀周期 切换的时间大于等于进料时间。所述母液料液为温度为30-40°C的使用拜耳法生产氧化铝过程中产生的母液，其 中镓含量10-500mg/l，氧化铝含量50-120g/l，氧化钠含量100-200g/l ；洗涤液和转型液均为H2O ；淋洗液Na2S和NaOH的混合液，其中Na2S的浓度为20_30g/L，NaOH的浓度为 2. 0-3. Omol/L。本专利技术提供了另外一种从拜耳母液中提取镓的连续离子交换方法，包括下述步 骤将多个树脂柱依次串联连接形成串联的五组树脂柱组，即吸附树脂柱组、饱洗树 脂柱组、漂洗树脂柱组、淋洗树脂柱组和转型树脂柱组；将拜耳母液料液、饱洗液、漂洗液、淋洗液和转型液分别进入各自设定数量的树脂 柱组中，同步完成镓离子交换、树脂柱饱洗、树脂柱漂洗、树脂柱淋洗和树脂的转型过程；当本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从拜耳母液中提取镓的连续离子交换装置，包括树脂、用于装载树脂的多个树脂柱、同树脂柱上端连通的出料总管及同树脂柱下端连通的进料总管，其特征在于：　　所述树脂柱之间通过串联管路依次串联连接，并形成至少四组同步轮流运行的树脂柱组；　　所述进料总管包括拜耳母液进料总管、洗涤进料总管、淋洗进料总管和转型进料总管，所述出料总管包括拜耳母液出料总管、洗涤出料总管、淋洗出料总管和转型出料总管，所述每组树脂柱组上分别设有同进料总管连通的进料支管和同所述出料总管连通的出料支管；　　所述进料支管包括拜耳母液进料支管、洗涤进料支管、淋洗进料支管和转型进料支管，所述拜耳母液进料支管、洗涤进料支管、淋洗进料支管和转型进料支管同所述的拜耳母液进料总管、洗涤进料总管、淋洗进料总管和转型进料总管一一对应连通；　　所述出料支管包括拜耳母液出料支管、洗涤出料支管、淋洗出料支管和转型出料支管，所述拜耳母液出料支管、洗涤出料支管、淋洗出料支管和转型出料支管同所述的拜耳母液出料总管、洗涤出料总管、淋洗出料总管和转型出料总管一一对应连通；　　所述每个进料支管、出料支管和串联管路上分别设有控制阀，用于周期性控制各树脂柱组在不同时间段内实现离子交换、洗涤、淋洗和树脂的转型过程。...

【技术特征摘要】
一种从拜耳母液中提取镓的连续离子交换装置，包括树脂、用于装载树脂的多个树脂柱、同树脂柱上端连通的出料总管及同树脂柱下端连通的进料总管，其特征在于所述树脂柱之间通过串联管路依次串联连接，并形成至少四组同步轮流运行的树脂柱组；所述进料总管包括拜耳母液进料总管、洗涤进料总管、淋洗进料总管和转型进料总管，所述出料总管包括拜耳母液出料总管、洗涤出料总管、淋洗出料总管和转型出料总管，所述每组树脂柱组上分别设有同进料总管连通的进料支管和同所述出料总管连通的出料支管；所述进料支管包括拜耳母液进料支管、洗涤进料支管、淋洗进料支管和转型进料支管，所述拜耳母液进料支管、洗涤进料支管、淋洗进料支管和转型进料支管同所述的拜耳母液进料总管、洗涤进料总管、淋洗进料总管和转型进料总管一一对应连通；所述出料支管包括拜耳母液出料支管、洗涤出料支管、淋洗出料支管和转型出料支管，所述拜耳母液出料支管、洗涤出料支管、淋洗出料支管和转型出料支管同所述的拜耳母液出料总管、洗涤出料总管、淋洗出料总管和转型出料总管一一对应连通；所述每个进料支管、出料支管和串联管路上分别设有控制阀，用于周期性控制各树脂柱组在不同时间段内实现离子交换、洗涤、淋洗和树脂的转型过程。2.根据权利要求1所述的从拜耳母液中提取镓的连续离子交换装置，其特征在于所述树脂柱之间通过串联管路串联形成四组树脂柱组，所述四组树脂柱组分别为吸附 树脂柱组、洗涤树脂柱组、淋洗树脂柱组和转型树脂柱组，其中， 所述吸附树脂柱组的串联树脂柱数量为至少3个； 所述洗涤树脂柱组的串联树脂柱数量为至少1个； 所述淋洗树脂柱组的串联树脂柱数量为至少3个； 所述转型树脂柱组的串联树脂柱数量为至少1个。3.根据权利要求1所述的从拜耳母液中提取镓的连续离子交换装置，其特征在于所述树脂柱之间通过串联管路串联形成五组树脂柱组，所述五组树脂柱组分别为吸附 树脂柱组、饱洗树脂柱组、漂洗树脂柱组、淋洗树脂柱组和转型树脂柱组，其中， 所述吸附树脂柱组的串联树脂柱数量为至少3个； 所述饱洗树脂柱组的串联树脂柱数量为至少1个； 所述漂洗树脂柱组的串联树脂柱数量为至少1个； 所述淋洗树脂柱组的串联树脂柱数量为至少3个； 所述转型树脂柱组的串联树脂柱数量为至少2个；所述洗涤进料总管包括饱洗进料总管和漂洗进料总管，所述洗涤出料总管包括饱洗出 料总管和漂洗出料总管；所述洗涤进料支管包括饱洗进料支管和漂洗进料支管； 所述洗涤出料支管包括饱洗出料支管和漂洗出料支管。4.根据权利要求1-3任一所述从拜耳母液中提取镓的连续离子交换装置，其特征在于所述的树脂为强酸强碱螯合树脂，强酸弱碱螯合树脂，弱酸强碱螯合树脂，弱酸弱碱螯 合树脂中的一种。5.根据权利要求1-3任一所述从拜耳母液中提取镓的连续离子交换装置，其特征在于所述的控制阀为电磁阀或气动阀，所述控制阀通过PLC程序控制，用于顺序控制所述 的进料支管、出料支管和串联管路上的控制阀的启闭。6.一种从拜耳母液中提取镓的连续离子交换方法，其特征在于包括下述步骤将多个树脂柱依次串联连接形成串联的四组树脂柱组，即吸附树脂柱组、洗涤树脂柱 组、淋洗树脂柱组和转型树脂柱组；将拜耳母液料液、洗涤液、淋洗液和转型液分别进入各自设定数量的树脂柱组中，同步 完成镓离子交换、树脂柱洗涤、树脂柱淋洗和树脂的转型过程；当上一周期完成后，通过切 换树脂柱上的控制阀实现四组树脂柱组在多个树脂柱间进行新的轮流组合；将拜耳母液料 液、洗涤液、淋洗液和转型液分别进入重新组合后的下一...

【专利技术属性】
技术研发人员：寇晓康，王刚，樊文岷，韦卫军，王日升，刘琼，
申请(专利权)人：西安蓝晓科技有限公司，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]