Ионообменная противоточная колонна Советский патент 1985 года по МПК B01J47/02 

Изобретение относится к аппаратам предназначенным для ионообменного извлечения ценных компонентов из ра творов , и может найти применение в гидрометаллургии цветных металлов, например, при извлечении молибдена из растворов кучного и подземного выщелачивания. Известна ионообменная колонна, содержащая цилиндрический корпус, в котором на поддерживающей решетке расположен слой ионообменной смолы и распределитель раствора, выполнен ный в виде горизонтальной перфориро ванной трубы ij. Недостатки известного аппарата состоят в сложносги изготовления, эксплуатации и обеспечении надежной работы колонны без потерь ионита. Известна ионообменная противоточ ная колонна, включакяцая вертикальны цилиндрический корпус, приспособле ния для ввода раствора и ионита, вы вода ионита и дренажное устройство в верхней части корпуса С2j. В данной конструкции колонны вер ние дренажные злементы испытьгеают .значительные динамические нагрузки, что вызьшает их деформацию, увеличе ние проскока и потерь ионита черезфильтрующую поверхность. Цель изобретения - повышение надежности работы колонны за счет уменьшения динамических нагрузок на дренажное устройство и снижение потерь ионита. Эта цель достигается тем, что в ионообменной противоточной колонне, включающей вертикальный цилиндрический корпус, приспособления для ввода раствора и ионита, вьшода ионита и дренажное устройство, дренаж ное устройство вьтолнено в виде кас сеты с плоскими перфорированными поверхностями, расположенными верти кально, и снабжено установленными над и под кассетой обтекателями, соединенными с корпусом. На фиг.1 изображена предлагаемая колонна; на фиг.2 - дренажное устройство; на фиг.З - разрез А-А на фиг.2. Ионообменная колонна включает вертикальный корпус 1 с днищем, трубу 2 для ввода раствора, ввод 3 ионообменной смолы, вьюод 4 отработанного ионнта и дренажное устройст во 5 с горизонтальной перфорирован382ной трубой 6, служащей для вывода технологических растворов и жестко прикрепленной к корпусу колонны. На трубу 6 свободно надевается кассета 7, имеющая каркас 8 и плоские перфорированные поверхности 9. Каркас 8 закреплен на фланце 10. Фигурная проточка во фланце 10 является гнездом для крепления второго (свободного конца дрена;кной трубы 6. К каркасу 8 прикреплены втулки 11, которые при съеме кассеты 7 свободно перемещаются вдоль дренажной трубы 8. Торец втулки 11 упирается в шайбу 12, препятствуя попаданию ионообменной смолы внутрь кассеты 7. Обтекатель 13 прикре1гпен к корпусу колонны таким образом, чтобы зазор между каркасом 8 и основанием 14 обтекателя 13 находился в пределах 0,3-0,7 толщины касс«гты (в). К основанию 14 закреплен боковые пластины 15. Расстояние между пластинами равно 1,2-1,5 тошцины кассеты (В). Работа колонны осуществляется в два цикла: фильтрация технологического раствора через слой ионообменной смолы; выгрузка и загрузка ионита в колонну. Рабочий цикл - фильтрация раствора через слой ионообменной смолы - в колонне осуществляется с помощью устройства ввода раствора. Раствор подается трубой 2 в нижнюю часть колойны, где расположен распределитель потока. Обрабаты ваемь й раствор после контакта с ионообменной смолой в колонне отделяется на дренаже 5 и вь водится через перфорированную трубу 6, Продолжительность цикла фи.пьтрации определяется технологическим регламентом, и по окончании его прризводится цикл перегрузки ионообменной смолы. Обработанный ионит выводится из колонны через патрубок 4, при зтом происходит равномерное опускание всего слоя ионита. Одновременно через патрубок 3 в Колонну подается на обработку ионит. Отделение транспортной влаги (с созданием плотного обезвоженного слоя смолы в колонне ) осуществляется на верхнем дренаже. Обезвоженный слой смолы является своего рода пробтсой, препятств: щей выносу смолы -через верхний край колонны. Перфорированная труба 6 одним концом закреплена на корпусе колонны и служит для вывода раствора и уста3I

новки дренажной кассеты 7. Такое конструктивное исполнение позволяет осуществить монтаж и демонтаж кассеты 7. Кассета выполняется из легких материалов, например, из пластмассы или дерева, так как динамические нагрузки от перемещающегося столба . ионита воспринимают обтекатели 13, прикрепленные к корпусу колонны. Это снижает гидравлическое сопротивление при движении слоя ионообменной смолы На основании экспериментальных данных установлен оптимальный размер между каркасом дренажа 8 и основанием 14 обтекателя 13, При размерах больших 0,7 В (в - толщина кассеты) имеет место забивание зтого пространства смолой, в результате чего кассету заклинивает и ее трудно зате.м снять. Размер менее 0,3 В трудно выдержать при изготовлении, так как конструкция сварная и имеет большие линейные размеры. К основанию 14 обтекателя 13 крепятся пластины 15, назначение которых предотвратить вращение, кассеты вокруг своей оси. Минимальный зазор между кассетой и пластинами, при котором обеспечивается удобство и jierKOCTb установки и съема кассеты, составляет 1,2-1,5 В. При большем размере кассета начинает колебаться вокруг своей оси, что может привести к ее разрушению, а следовательно, и к необходимости устанавливать более мощную и тяжелую кассету.

На предприятии были проведены полупромьшгленные гидравлические и технологические испытания колонны регенерации с отличительными признаками, приведенными в формуле изобретения.

Габариты колонны: высота 13,5 м; иаметр 0,5 м. Объем колонны 2,7м ыл заполнен ионообменной смолой ВП-lAn класса А (+0,63-1,6 мм). ренаж бьт установлен на расстоянии 2 и 4 м от верхнего края колонны. В процессе испытаний были проверены два типа фильтрующих элементов :

а) с плоскими фильтрующими злементами, ра1Сположенными параллельно вижению раствора, по предлагаемоу изобретению (на деревянный каркас закреплялись сетки );

б) с плоским Фильтрующим элеменом, расположенным перпендикулярно

376384

движению потока и расположенным в верхней части колонны.

Перегрузка колонны производилась 2 раза в «ас по 0,4 м смолы. 5 Результаты испытаний показали, что:

время снижения фильтрующей способности дренажной кассеты,, фильтрующая поверхность которой параллельна движению раствора, в 3-5 раз больше, чем для кассеты, фильтрующая поверхность которой перпендикулярна движению раствора

унос смолы через кассеты в иэt5 вестной колонне в 2 раза выше, чек по предлагаемому изобретению;

увеличение размера ячейки сетки с 0,6x0,6 мм до 0,8x0,8 мм позволяет увеличить производительность колонны, при этом унос смолы через кассету в известной колонне и по предлагаемому изобретению примерно одинаковый.

Для получения технологических 5 показателей в колонну, заполненную насьпценной по молибдену смолой с емкостью 50 кг/т, подавался регенерирующий сульфатно-карбонатный раствор из расчета 2 объема/объем смолы, после чего отрегенерированную смолу (V 0,4 м )выгружали из нижней части колонны, а в верхнюю часть эрлифтом закачивалась новая порция насыщенной .смолы. Результаты испытаний показали, что концентрация молибдена в товарном регенерате по предлагаемому изобретению составляет. 7,2 г/л (в известной колонне - 6,4 г/л ).

0 За счет улучшения гидродинамики движения слоя снижена остаточная емкость смолы по молибдену с 2,0 до 0,4 кг/т, что позволяет уменьшить концентрацию молибдена в сбросJ ном растворе на стадии сорбции.

Использование для ионного обмена колонны с отличительными признаками, изложенными в описании, позволяет

0 реализовать преимущества фильтрации через зажатый слой в противоточном режиме, при полностью исключается продольное перемешивание, так как ионит перемещается в зону обработки

S плотным обезвоженным слоем. В колоннах данного типа возможно осуществление всех технологических процессов ионообменной технологии, а именно сорбция, промывка, донасыщение, конверсия, перезарядка.

Использование для ионного обмена предлагаемой колонны позволяет уменьшить забивание фильтрующей поверхности зернами ионита, увеличить межремонтный цикл и производительность кассет и всей колонны по раствору и

иониту, снизить потери ионита, уменьшить динамические нагрузки на кассету, упростить монтаж, демонтаж кассет, обеспечить их-быструю замену с улучшением условий труда обслуживающего персонала, улучшить гидродинамику в колонне и повысить эффективность технологического процесса.

ИОНООБМЕННАЯ ПРОТИВОТОЧНАЯ КОЛОННА, вкот)чающая вертикальный цилиндрический корпус, приспособления для ввода раствора и ионита, вывода ионита и дренажное устройство в верхней части корпуса, о т л и ч а ю щ а я с я . тем, что, с целью повышения надеткности работы колонны за. счет уменьшения динамических нагрузок на дренажное устройство и снижения потерь ионита, дренажное устройство выполнено в виде кассеты с плоскими перфорированными поверхностями, расположенньми вертикально, и сйабжено установленными над и под кассетой обтекателями, соединенньми с корпусом. (Л CZ и со Од 00 СХ