Ионнообменная колонна

 

Применение: в ионообменных процессах десорбции и сорбции с применением зернистых ионитов. Сущность изобретения: ионообменная колонна, содержащая вертикальный цилиндрический корпус с коническим днищем, патрубки ввода раствора и сорбента, дренажное устройство и разгрузочный эрлифт, дополнительно снабжена камерой донасыщения сорбента, жестко соединенной с корпусом и дренажным устройством, установленным в верхней части камеры донасыщения сорбента. 1 ил.

Изобретение относится к аппаратам для противоточного контактирования в системе твердое тело жидкость и может быть использовано в гидрометаллургической и химической отраслях промышленности для осуществления противоточных ионообменных процессов десорбции и сорбции с применением зернистых ионитов.

Известна ионообменная колонна для регенерации сорбента, включающая вертикальный цилиндрический корпус с коническим днищем, патрубки ввода раствора и сорбента, дренажное устройство и разгрузочный эрлифт.

В известной колонне регенерация сорбента осуществляется в процессе пропускания элюирующего раствора (элюента) снизу вверх через слой сорбента в колонне. Причем регенерированный сорбент выгружается из колонны в нижней ее части с помощью разгрузочного эрлифта, а обогащенный извлекаемый из сорбента ценным компонентом раствор (элюат) выводится из колонны в верхней ее части через дренажное устройство, расположенное под уровнем сорбента.

В известной ионообменной колонне отсутствует возможность регулирования качества элюата.

Это связано с тем, что повышение концентрации извлекаемого металла в элюате достигается лишь за счет снижения объема элюента, пропускаемого через сорбент. Однако снижение расхода элюента приводит к увеличению остаточной емкости регенерированного сорбента и, как следствие, к снижению извлечения металла на стадии сорбции.

Технической задачей изобретения является повышение концентрации извлекаемого металла в элюате.

Сущность изобретения заключается в том, что известная ионообменная колонна, содержащая вертикальный цилиндрический корпус с коническим днищем, патрубки ввода раствора и сорбента, дренажное устройство и разгрузочный эрлифт, дополнительно снабжена камерой донасыщения сорбента, жестко соединенной с корпусом и дренажным устройством, установленным в верхней части камеры донасыщения сорбента.

Предлагаемая конструкция ионообменной колонны позволяет повысить концентрацию извлекаемого металла в элюате при постоянстве объема элюирующего раствора (элюанта), пропускаемого через колонну с сорбентом. Это достигается тем, что дополнение корпуса ионообменной колонны камерой донасыщения с дренажным устройством позволяет 75-95% элюирующего раствора выводить из колонны в виде элюата через дренажное устройство, расположенное в слое сорбента в верхней части корпуса, а остальную часть элюирующего раствора после сорбции в камере донасыщения сорбентом ценного компонента из богатого раствора в виде обезметалленного маточного раствора через дренажное устройство камеры донасыщения, расположенное в ее верхней части над уровнем сорбен- та.

На чертеже представлена ионообменная колонна, продольный разрез.

Ионообменная колонна содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с коническим днищем 2, патрубок 3 для ввода исходного раствора (элюента), дренажное устройство 4 для вывода элюата, камеру 5 донасыщения сорбента, жестко соединенную с корпусом 1 обечайкой 6 в виде усеченного конуса, установленного меньшим основанием вниз, патрубок 7 для ввода насыщенного сорбента, дренажное устройство 8 для вывода обезметалленного раствора и разгрузочный эрлифт 9 для вывода регенерированного сорбента. Для регулирования объемов подачи элюента и вывода элюата патрубок 3 и дренажное устройство 4 снабжены вентилями 10, 11 соответственно.

Колонна работает следующим образом.

Камера донасыщения 5 и корпус 1 колонны заполняются насыщенным сорбентом через патрубок 7. По завершении загрузки сорбента в колонну через патрубок 3 подается исходный десорбирующий раствор. Элюент, просачиваясь снизу вверх через плотный слой сорбента, обогащается извлекаемым металлом, а затем в количестве 75-95% от исходного объема через дренажное устройство 4 выводится из корпуса 1 в виде элюата.

Остальное количество элюата из корпуса 1 колонны поступает в камеру 5, где за счет благоприятных гидродинамических условий для сорбции металла из элюата в результате резкого снижения скорости раствора из-за увеличения площади сечения камеры 5 происходит донасыщение сорбента. Обезметалленный в результате донасыщения сорбента маточный раствор выводится из камеры донасыщения 5 через дренажное устройство 8. Варьируя посредством вентилей 10 и 11 соотношение объемов элюента и элюата, осуществляют управление качеством элюата, т. е. концентрацией металла в нем. Так, для повышения концентрации металла в элюате вентилем 10 на патрубке 3 устанавливают расход элюента, обеспечивающий заданию технологическим регламентом остаточную емкость регенерированного сорбента, а вентилем 11 снижают вывод элюата через дренажное устройство 4. Это приводит к увеличению объема элюата, поступающего в камеру донасыщения 5, и повышению содержания металла на сорбенте. Выгрузка регенерированного сорбента производится периодически с помощью эрлифта 9 до тех пор, пока в результате опускания уплотненного слоя сорбента в корпусе 1 сорбент из камеры донасыщения 5 не переместится в корпус колонны. При этом в результате перегрузки в корпус колонны поступает сорбент с более высоким содержанием металла, чем был загружен в камеру донасыщения.

После перегрузки сорбента из камеры 5 в корпус колонны в камеру донасыщения загружается новая доза сорбента.

Формула изобретения

ИОНООБМЕННАЯ КОЛОННА, содержащая вертикальный цилиндрический корпус с коническим днищем, патрубки ввода раствора и сорбента, дренажное устройство и разгрузочный эрлифт, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена камерой донасыщения сорбента, жестко соединенной с корпусом, и дренажным устройством, установленным в верхней части камеры донасыщения сорбента.