[发明专利]一种多级滤料过滤装置

说明书

技术领域

本发明涉及固液分离领域，尤其涉及铀浓缩中浸出液进入离子交换的预处理领域。

背景技术

核能作为目前最清洁的一种能源，越来越受到许多国家的青睐。而核反应最主要的燃料——铀，它是一种能够发生核裂变并产生核聚能的金属，而世界各国的铀矿石中铀平均含量比较低，且很分散，杂质种类复杂、含量高。通常采用的方法是湿法冶金。湿法冶金首要步骤就是浸出工艺，将大多数无用的杂质分离出来。浸出工艺就是用化学试剂将与众多矿物伴生的矿石中的有用组分——铀转化为可溶性化合物，并选择性地溶解出来，得到含金属铀的溶液，实现铀组分与杂质组分的分离过程。然后通过离子交换法或溶剂萃取法提纯，再进一步铀浓缩，实现核的利用。

浸出就是将含有溶剂的水溶液，例如酸溶液或碱溶液等，直接与铀矿石按一定的比例进行搅拌混合接触，使之在矿石中的铀有选择性地溶解在含有酸、碱的水溶液中，而与其它不溶解的矿物进行分离，得到含有绝大部分的铀而只含有极少部分溶解的其它矿物成分的水溶液，从而实现铀与其它矿物的分离。通常采用的浸出方法（如搅拌浸出、堆浸等）得到的浸出液中包括含铀溶液、部分杂质及固体矿渣。如不将浸出液中的杂质去除,不仅会造成后续工艺中离子交换装置床层局部堵塞，而且会导致树脂磨损，影响树脂吸附效果，造成浸出液中的铀大量流失。

通常在进入离子交换之前串联的多段水力旋流分离器和螺旋分级机，但由于浸出液对设备的磨蚀性强、流动性差，设备分离效果差、容易被磨损、操作故障较多等缺点。后来发展到应用流态化技术进行浸出液的粗砂细泥分离和粗砂洗涤。这种方法虽然操作连续、简便且稳定，但无法分离出较细颗粒的杂质。

发明内容

本发明提供一种多级滤料过滤装置，在保留流体力学截污原理基础上强制改变过滤空隙, 滤层实现无级变孔隙,过滤截污能力大为增强。

本发明的技术关键在于将过滤填料分数层铺设，由下至上，每层直径逐渐增大，密度逐渐减小。每层设计厚度根据滤料配级数量及水质情况决定。上层滤料因直径较大，从而滤料间的孔隙率较大，可用于截留较大颗粒杂质，下层滤料空隙率较小，用于截留较小颗粒杂质。常规同级配滤料，杂质主要被截留在上层滤料表面，容易造成板结,截污能力小，反洗周期短。过滤杂质达到一定厚度通过清水反洗，反洗后可根据滤料的密度差异自动分层，密度大的小直径滤料优先沉淀，密度小的大直径滤料稍后沉淀，直至恢复到初始铺设状态。其具体技术方案为：一种多级滤料过滤装置，包括壳体，壳体顶端和底端分别设置有进水口和出水口，所述壳体设置有过滤填料层，其特征在于所述过滤填料层由至少三层直径逐渐变小的空心细纤维蓬松球状填料组成，所述空心细纤维蓬松球状填料由内部的塑料骨架以及缠绕于塑料骨架上的细纤维组成，所述细纤维缠绕厚度5~15mm。

作为优选，所述过滤填料层依次分为上中下三层，上层过滤填料直径?40，厚度400mm，中层过滤填料直径?25，厚度400mm，下层过滤填料直径?15，厚度400mm。

作为优选，所述下层过滤填料铺设于支撑网格架上，所述支撑网格架由多个上大下小的锥体间隔均布构成。

作为优选，所述塑料骨料为空心球体状，球体表面均布有透水孔。

本发明的有益效果：本发明空心细纤维缠绕骨架设计，保持单个滤料各向空隙率相等，减少水头损失，并使单位容积过滤能力大幅提高，克服传统实心纤维球滤料内部密实，空隙小、易积污垢、难以清洗干净、过滤效率低的缺点。滤料密度梯度设计：1.2~1.8g/cm³之间，根据直径不同，密度略有差异，直径从大到小，密度逐渐变大，密度差异由滤料内部骨架配重实现。其过滤填料主要成分由共聚物纺丝制得，具有较好的耐酸碱性能。同时也具备一定的强度，内有耐酸碱塑料骨架支撑，施加压力不至于挤压变形，而影响其孔隙度。由于其结构特性，使其具备亲水性能：在水中完全浸润，不会因为清洗时附着气泡而上浮，并且易于反洗；携带电荷性：利用相同电荷排斥原理，浸出液中颗粒杂质常带有负电荷，滤料表面同样携带负电荷，反洗时截留杂质颗粒极易被冲洗去除。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为过滤填料的结构示意图。

图3为图2的塑料骨架结构示意图。

具体实施方式

1.一种多级滤料过滤装置，包括壳体001，壳体001顶端和底端分别设置有进水口011和出水口012，所述壳体001设置有过滤填料层002，所述过滤填料层002由三层直径逐渐变小的空心细纤维蓬松球状填料021组成，所述空心细纤维蓬松球状填料021由内部的塑料骨架211以及缠绕于塑料骨架211上的细纤维212组成，所述细纤维212缠绕厚度5~15mm。所述塑料骨料211为空心球体状，球体表面均布有透水孔211a。某铀矿浸出液处理，表观浑浊，水量15m³/h，pH=1.5，SiO2=500mg/L，设计过滤装置?1000，滤料层数3层，总计高度1200mm，下层过滤填料021c直径?15，厚度400mm，中层过滤填料021b直径?25，厚度400mm，上层过滤填料021a直径?40，厚度400mm，过滤后SiO₂≤2mg/L,水质清澈透明。所述下层过滤填料021c铺设于支撑网格架003上，所述支撑网格架003由多个排水帽031间隔均布构成。