Ионообменный аппарат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< >944637 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 26.01.81(21) 3240747/23 26 с присоединением заявки М (53)M. Кл.

В 01 J 47/1О

3Ъоударотесиеый коиктет

СССР по делеи изобретенне н открытей (23) Приоритет

Опубликовано 23.07 ° 82. бюллетень 1те 27 (53) УДК 663.631.,8 (088.8) Дата опубликования описания 23. 07.82

В.В.Хабиров, М.П.Петров, Л.П.Михайлов, С.Яф тф фИк(зв, И,П.Агалаков, В,H.Àëåêñååâ и А.М. Мутьев

1 ч:. 11АТт1т 1,.

" „тт- я" ; к (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ИОНООбМЕННЫЙ АППАРАТ

Изобретение относится к ионообменным аппаратам, предназначенным для сорбционного извлечения ценных компонентов из растворов, и может найти применение в гидрометаллургии цветных металлов, например при извлечении молибдена кз бедных растворов кучного и подземного выщелачивания, а также в системах водоподготовки для умягчения и обессоливания про" мышленных вод.

Известен аппарат для проведения процессов массобмена, содержащий корпус, помещенный в нем фильтрующий барабан, патрубок для подачи внутрь барабана пульпы, патрубок для вывода фильтрата и спираль для транспортирования ионита (1).

Недостатками этого устройстВа являются сложность конструкции и низкая производительность, обусловленная низкои степенью извлечения ценных компонентов из растворов, вследствие однократного контакта сорбента с.раствором.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ионообменный аппарат, содержащий

5 корпус, установленный по оси корпуса вращающийся барабан с фильтрующим элементом на боковой поверхности, размещенный внутри барабана ионит, промывное устройство, сред ства для подачи и вывода ионита и раствора, патрубок для вывода фильт- рата.

Корпус аппарата разделен перего15 родками, имеющими в верхней .части вырез в форме сегмента, к которому присоединен лоток..Камеры фильтрующего барабана выполнены с одной стороны перегородками в форме колец, а с другой .стороны к кольцам присоединены .конусные поверхности, с помощью которых осуществляется тран,спортирование сорбента из камеры в

3 9446 камеру, многократный контакт сорбента и раствора в противоточном режиме.

Этот аппарат обеспечивает многократный контакт сорбента и раствора в противотоииои ревиие f 21.

Однако производительность его недостаточно высокая, так как время нахождения ионита в фильтрующем барабане складывается из времени, не- 1в обходимого для транспортирования ионита из камеры в камеру, и времени пребывания ионита в каждой камере.

Кроме того, аппарат обладает сложной конструкцией.

Целью изобретения является повышение производительности путем сни-. жения времени пребывания ионита в аппарате и упрощение конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в ионообменном аппарате, содержащем корпус, установленный по оси корпуса вращающийся барабан с фильтрующим элементом, расположенным íà его боковой поверхности, размещенный внутри барабана ионит, средства для подачи и вывода ионита и pacfeopa и патрубок для отвода фильтрата, фильтрующий элемент выполнен в виде ряда съемных плоских перфорированных кассет, внутри которых размещен зернистый фильтрующий материал, патрубок для отвода фильтрата снабжен гидрозатвором и установлен с возможностью верти35 кального возвратно-поступательного перемещения, средство для вывода ионита выполнено в виде прикрепленных к кассетам наклонных к оси ба40 рабана желобов, лопаток, установленных между кассетами под желобами и коаксиально установленной в барабане пирамиды, большее основание которой обращено к свободным концам желобов. ,Кроме того, пирамида снабжена установленными по ее граням вертикальными пластинами и шиберами, расположенными под гранями пирамиды.

Средство для подачи раствора выполнено в виде двух перфорированных труб, одна из которых расположена в корпусе над барабаном, а другая установлена внутри барабана по его оси.

На фиг, 1 педставлен ионообменный аппарат, продольный разрез;на фиг.2разрез A-А на фиг.1; на фиг.337 4 фильтрующий элемент; на фиг.4 — установка шибера на грани пирамиды.

Ионообменный аппарат состоит из корпуса 1, фильтрующего барабана 2, устройства для ввода ионита и раствора., выполненного в виде перфорированной трубы 3 и трубы 4 со щелью.

На корпусе аппарата предусмотрена точка 5 с патрубком 6 для вывода насыщенного ионита. Корпус аппарата снабжен гидрозатвором 7, включающим патрубок 8, имеющий возможность перемещаться с помощью ходового винта 9, гайки 10 и штурвала 11.

Боковая поверхность барабана выполнена из съемных фильтрующих элементов 12. Внутри барабана закреплены желоба 13, лопатки 14 и пира-мида t5. Каждая грань пирамиды снабжена шибером 1б, а вдоль ребер закреплены ограничительные планки 17 °

Фильтрующий элемент. 12 состоит из каркаса 18, вертикальных перегородок

19 и перфорированных поверхностей

20. Полости фильтрующего элемента заполнены фильтрующей насадкой 21.

Ионообменный аппарат работает следующим образом.

Ионит и большая часть продукционного раствора (примерно BOi ) подается через неподвижную перфорированную трубу 3. Площадь сечения отверстий трубы 3 в 2-3 раза больше сечения трубы. Под действием сил гравитации ионит перемещается в нижнюю часть фильтрующего барабана, образуя на его внутренней поверхности слой 20-30 мм, через который фильтруется продукционный раствор, таким образом, осуществляется ионный обмен. Над барабаном установлена труба 4, имеющая в нижней части щель, через которую раствор подается на наружную поверхность барабана 2. При этом осуществляется промывка и дополнительный контакт продукционного раствора с частью ионита, удержанного фильтрующей насадкой. Отфильтрованный через фильтрующий элемент 12 бедный (маточный) раствор выводится из корпуса 1 аппарата, через гидрозатвор 7 регулируемый по высоте патрубком 8.

Верхний уровень заполнения фильтрующего барабана раствором определяется конструкцией аппарата из условия отсутствия перелива и равен 1/3 диаметра барабана(В б ), при этом в зо944637

Время фильтрации, мин

Проскок к общей массе ионита, о

Удельная производ,, м3/м ч

Высота (толщина слоя), мм

30

10

30

25 не фильтрации находится 1/3 боковой поверхности барабана.

Йижний уровень раствора в барабане определяется высотой слоя ионита* на внутренней поверхности барабана, минимальное значение которого 1/20 D б, фильтрующая поверхность при этом составляет 1/6 часть боковой поверхности. Таким образом, при увеличении уровня раствора в аппарате увеличивается площадь фильтрации и, следовательно, возрастает производительность аппарата. Фильтрующий элемент 12 заполнен фильтрующей насадкой 21. В качестве фильтрующей насадки применяЭкспериментами установлено, что в слое крошки задерживается от 5 до 153 общей массы ионообменной смолы подаваемой на фильтрацию.:С увеличением слоя крошки проскок уменьшается и при высоте слоя крошки в 25 мм отсутствует. На основании этого толщина слоя должна быть не менее 25 мм. При вращении барабана 2 фильтрующий элемент 12 занимает ряд положений, в т.ч. и вертикальное, при этом фильтрующая насадка 21 занимает нижнее положение, образуя в верхней части простран-. ство, не заполненное крошкой, и в этом месте возможен проскок ионита в корпус 1 аппарата.

Экспериментально установлено соотношение геометрического размера

Ь ячейки от толщины слоя 1 фильтрующей насадки 21, которое составляет 10: 12. ются гранулы полиэтилена, полистирола, полипропилена диаметром 23 миллиметра. Экспериментально установлена высота (толщина) фильт5 рующего слоя. В верхней части колонны сорбции установлена кассета, внутренний объем которой заполнен полиэтиленовой крошкой. Высота слоя крошки варьируется в пределах от

1О 5 мм до 25 мм. На фильтрующую поверхность кассеты подается пульпа смола + раствор с Т:Ж = 1:20 при давлении 0,1 кгс/см . Улавливание

2. частиц, не задержанных крошкой, осуществляется на контрольной сет" ке. Данные испытаний приведены в таблице.

Проконтактировавший с раствором ионит перемещается внутри барабана в зону выгрузки с помощью желобов

13, закрепленных на внутренней по. верхности барабана и имеющих наклон к оси вращения от 15 до 45 . Вращением барабана 2 ионит желобами 13 поднимается и на выходе желобов из раствора последний увлекает зерна ионита по наклонной поверхности желобов 13 и перемещает его к центру лопаток 14. Угол наклона жело-

SO .бов 13 определяется из условий быст. рого перемещения ионита в зону нагрузки. Иинимальный угол, при котором возможно перемещение ионита, ., составляет 10 . Увеличение угла более 30 нецелесообразно, так как в этом случае необходимо увеличи" вать количество лопаток, между лопатками появляется перепад, что вызывает повышенный Износ ионита.

944637

Желоба 13 крепятся.на плоскости фильтрующих элементов 12, а лопатки 14 - к ребрам. При вращении барабана 2 лопатками 14 ионит подни, мается и в верхней точке раствором, подаваемым через трубу 4, смывается на наклонную поверхность пирамиды 15, затем выводится в точку 5 корпуса 1 аппарата. Для предотвращения стекания ионита по боковой поверхности пирамиды 15 и улучшения вывода ионита из барабана, вдоль ребер крепятся ограничительные планки 17, которые с гранями пирамиды образуют незамкнутую поверхность типа лотка. Регулирование производительности аппарата.по иониту осуществляется с помощью шиберов 1б, установленных на каждой грани пира. миды 15.

Отверстие, перекрываемое шибером, составляет 40-503 от общей площади грани. При постепенном открывании шиберов 16 достигается регулирование производительности по иониту от 100 до 504. При открытом шибере 16 часть ионита не выводится из барабана 2.

Экспериментально установлено, что минимальный угол наклона желобш, при котором возможно беспрепятственное перемещение ионита составляет о

15 ., Увеличение угла наклона желобов способствует более быстрому перемещению ионита. Вместе с тем о увеличение угла больше 30 вызывает неоправданное увеличение числа желобов, между ними появляется период, что вызывает повышенный расход ионита в процессе сорбции.

Предлагаемая конструкция аппарата позволяет увеличить производительность, по сравнению с базовым объектом, в 1,3- 1,5 раза за счет уменьшения времени пребывания ионита в аппарате, упростить конструкцию путем исключения перегородок и снизить энергоемкость.

1о

25 зо

35 ю

8

Формула изоберетения

1. Ионообменный аппарат, содержащий корпус, установленный по оси корпуса вращающийся барабан с фильтрующим элементом, расположенным на его боковой поверхности, размещенный внутри барабана ионит, средства для подачи и вывода ионита и раствора и патрубок для отвода фильтрата, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения производительности путем снижения времени пребывания ионита в апппарате и упрощения конструкции, фильтрующий элемент выполнен в виде ряда съемных плоских перфорированных кассет, внутри которых размещен зернистый фильтрующий материал, патрубок для отвода фиаьтрата снабжен гидрозатвором и установлен с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения, средство для вывода ионита выполнено в виде прикрепленных к кассетам наклонных к оси барабана желобов, лопаток, установленных между кассетами под желобами и коаксиально установленной в барабане пирамиды, большее основание которой обращено к свободным концам желобов.

2. Аппарат по и, 1, о т л ич а ю шийся тем, что пирамида снабжена установленными по ее граням вертикальными пластинами и шиберами, расположенными под гранями пирамиды.

3. Аппарат по и. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что средство для подачи раствора выполнено в виде двух перфорированных труб, одна из которых расположена в корпусе над барабаном, а другая установлена внутри барабана по et о оси.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции и 2345197 кл. В 01 О 33/00, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

М 582822, кл. В О1 J 47/10, 1975.

944á37

Составитель С. Красносельская

Техред М. Рейвес Корректор A- Дзятко

Редактор Л,Филиппова

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, Заказ 5193/7 Тираж 583

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

II3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5