[实用新型]一种密实移动床的吸附塔

说明书

技术领域

本实用新型是一种离子交换设备，属密实移动床吸附塔，可以广泛地应用于湿法冶金行业中，例如：金属镓和铀的提取和回收。

技术背景

镓是用于生产半导体材料的主要原料之一，是制造光电子器件最基础的功能材料，如砷化镓、磷化镓、氮化镓等。镓是稀散金属，由于我国镓资源十分丰富，中国镓的生产潜能在世界上是较大的，国内的竞争也十分的激烈，当前，国内外的厂商都已经意识到在生产镓的诸多方法中技术经济指标先进的只有用离子交换法从拜耳法种分母液(以下简称吸附母液)中回收金属镓，因此，各个生产厂家都在离子交换生产镓的方法上和设备上加大研究投入，不断地完善和改进，以达到低成本高产出的目的。

利用离子交换法从氧化铝生产流程中回收金属镓的吸附过程在生产上是有难度的：(1)种分母液中镓的含量150-180mg/L，浓度较低，树脂需要通过大量的母液才能饱和；(2)吸附母液的粘度较大(粘度为3～4厘粕)，母液通过树脂层的阻力较大，流量较低，树脂不易饱和；(3)吸附母液浮游物(氢氧化铝固体小颗粒)高，极易堵塞进出吸附塔的母液管道和装置，同时大量浮游物存留在树脂层中，阻塞吸附母液通过。(4)吸附塔采用下进上出液的方式进行吸附的话，吸附尾液如果来不及排出塔外，吸附母液会不断上托树脂层，造成顶塔，致使吸附不能稳定运行，事故频出，同时为了不让树脂层不停的上涨，只得降低吸附流量，导致树脂不易饱和。另外吸附母液(1.3g/L左右)比重大于树脂(1.08g/L)比重，下进上出液的方式，很容易造成树脂在塔中飘浮移动，打乱了塔中浓度的梯度分布，严重降低了吸附效率；(5)吸附塔进液方式采用上进下出液的话，氢氧化铝固体小颗粒很容易堵塔，吸附流量上不去，使吸附过程无法正常进行；(6)由于杂质钒吸附的潜在影响，吸附的时间不能太长。因此，选择和设计好吸附设备就成了镓工业生产上非常重要的问题。

固定床吸附塔虽结构简单但是效率却较低。这是因为：(1)吸附母液粘度大，在通过树脂时的阻力很大，很难提高吸附流量，树脂不易饱和；(2)树脂层中容易积累氢氧化铝，阻塞树脂层间隙，造成吸附母液流量下降，使吸附塔无法正常生产，从而影响镓生产能力；(3)吸附母液的比重大于树脂的比重，固定床吸附塔中的树脂不密实，树脂在塔中会漂浮和移动，树脂层吸附浓度的梯度被打乱，使吸附率大大降低；(4)由于吸附流量低，为了饱和树脂，只有增加了吸附母液和树脂的接触时间，降低了镓和钒的分离系数，增加了系统里杂质钒的量，给镓的电解带来很大困难。因此，使用固定床并不是最佳的选择。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有技术上的不足，提供一种结构简单，成本较低，吸附通过量大，吸附效率高，运行操作简单，不易堵塞，易检修的离子交换密实移动床吸附设备。

本实用新型的技术方案是：采用密实移动床下进液上出液的离子交换吸附设备，它包括进树脂管、主体部分塔体、出液箱、中出液管、溢流液槽、进液管、布液器、放树脂口。提树脂管位于塔头呈半圆形，其管口指向塔头里；出液箱围绕塔壁周长均布若干。出液箱在塔内受液部分表面均布8-10mm圆孔，外包裹20-60目筛网，出液箱在塔外部分由DN80-150钢管制成，以收集吸附尾液；中出液管由DN100-300钢管制作而成，长度为500-1000mm其塔内受液部分管壁表面均布8-10mm圆孔，外包裹20-60目筛网，位于塔内中心位置，水平位置低于出液箱。布液器为圆椎形伞帽，伞帽夹角为120度，斜边长为450-800mm。吸附母液从塔底进液管进液，吸附尾液通过塔上部出液箱和中出液箱排出吸附塔；进液管由塔底进入塔中心位置，其下方为布液器。贫树脂通过进树脂管由塔顶加入吸附塔中，饱和树脂通过塔底放树脂口放出塔外，树脂每隔一定周期由塔顶向塔底运动一次。

密实移动床吸附塔的吸附过程是在一个设备中完成的，大大简化吸附过程和所需吸附设备的数量。吸附过程：贫树脂由塔顶通过树脂管加入塔内，吸附母液由塔底进液管进入塔内，通过布液器分配后均匀的向上流动，直到顶部从出液箱和中出液管溢出塔外，塔底部的树脂和初进塔的母液充分接触，首先饱和，当树脂饱和达到一定程度时，可以及时地把饱和树脂从塔底部的放树脂口放出来，送到淋洗塔内，这就完成一个吸附过程。