Ионообменный аппарат

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ц 1944637(53)М. Кл. В 01 ) 47/1 О 3 Ъоударотесипый коиктет СССР по аелаи изобретенне н открытейДата опубликования описания 23. 07,82 В.В.Хабиров, М.П,Петров, Л.П.Михайлов, С,ЯфффдИк(зв ьИ,П.Агалаков, В,Н.Алексеев и А.М.Мутьевч:. пА,Р",Ъ 6(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 контактасорбента с.раствором.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению являетсяионообменный аппарат, содержащий 5корпус, установленный по оси корпуса вращающийся барабан с фильтрующим элементом на боковой поверхности, размещенный внутри барабанаионит, промывное устройство, средства для подачи и вывода ионита ираствора, патрубок для вывода фильт-рата.Корпус аппарата разделен перего" 15 родками, имеющими в верхней .частивырез в форме сегмента, к которомуприсоединен лотокКамеры фильтрующего барабана выполнены с однойстороны перегородками в форме колец,а с другой .стороны к кольцам присоединены конусные поверхности, спомощью которых осуществляется тран,спортирование сорбента из камеры в3 9446камеру, многократный контакт сорбента и раствора в противоточном режиме.Этот аппарат обеспечивает многократный контакт сорбента и растворав противотоииои ревиие21.Однако производительность егонедостаточно высокая, так как времянахождения ионита в фильтрующем барабане складывается из времени, необходимого для транспортированияионита из камеры в камеру, и времени пребывания ионита в каждой камере.Кроме того, аппаратобладаетсложной конструкцией,Целью изобретения является повь 1 еение производительности путем сни-.жения времени пребывания ионита ваппарате и упрощение конструкции.Поставленная цель достигаетсятем, что в ионообменном аппарате,содержащем корпус, установленныйпо оси корпуса вращающийся барабанс фильтрующим элементом, расположенным на его боковой поверхности,размещенный внутри барабана ионит,средства для подачи и вывода ионитаи раствора и патрубок для отводафильтрата, фильтрующий элемент выполнен в виде ряда съемных плоскихперфорированных кассет, внутри которых размещен зернистый фильтрующий материал, патрубок для отводафильтрата снабжен гидрозатвороми установлен с возможностью верти 35кального возвратно-поступательногоперемещения, средство для выводаионита выполнено в виде прикрепленных к кассетам наклонных к оси ба 40рабана желобов, лопаток, установленных между кассетами под желобамии коаксиально установленной в барабане пирамиды, большее основаниекоторой обращено к свободным концам желобов.,Кроме того, пирамида снабженаустановленными по ее граням вертикальными пластинами и шиберами,расположенными под гранями пирамиды.Средство для подачи раствора выполнено в виде двух перфорированныхтруб, одна из которых расположена вкорпусе над барабаном, а другая установлена внутри барабана по егооси.55На фиг, 1 педставлен ионообменныйаппарат, продольный разрез;на фиг,2 разрез А-А на фиг,1; на фиг.3 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 15, Каждая грань пирамиды снабжена шибером 1 б, 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.Ианообменный аппарат работает следующим образом. Ионит и большая часть продукционного раствора ( примерно 80 Г, ) 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 установленатруба 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 7регулируемый по высоте патрубком 8, Верхний уровень заполнения фильтрую- щего 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 Удельнаяпроизводм 3/м ч Высота (толщина слоя),мм 30 30 1 О 30 20 30 30 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 Э 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, цто 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 Ь фильтрующей насадки 21, которое составляет 10: 12. ются гранулы полиэтилена, полистирола, полипропилена диаметром 23 миллиметра. Экспериментально установлена высота ( толщина) фильт 5 рующего слоя. В верхней части колонны сорбции установлена кассета,внутренний объем которой заполненполиэтиленовой крошкой. Высота слоякрошки варьируется в пределах от1 О 5 мм до 25 мм. На фильтрующую поверхность кассеты подается пульпасмола + раствор с Т:Ж = 1:20 придавлении 0,1 кгс/см , Улавливание2,частиц, не задержанных крошкой,осуществляется на контрольной сет" ке. Данные испытаний приведены втаблице. Проконтактировавший с растворомионит перемещается внутри барабана 40 в зону выгрузки с помощью желобов13, закрепленных на внутренней по. верхности барабана и имеющих наклонк оси вращения от 15 до 45. Вращением барабана 2 ионит желобами 13поднимается и на выходе желобовиз раствора последний увлекает зерна ионита по наклонной поверхностижелобов 13 и перемещает его к центру лопаток 14. Угол наклона жело-50.бов 13 определяется из условия быстрого перемещения ионита в зону нагрузки. Иинимальный угол, при котором возможно перемещение ионита,, составляет 10 ф. Увеличение углаболее 30 нецелесообразно, так какв этом случае необходимо увеличи"вать количество лопаток, между лопатками появляется перепад, чтовызывает повышенный Износ ионита.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 1 б, 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 желоб 1, при котором возможно беспрепятственное перемещение ионита составляето15 ., Увеличение угла наклона желобов способствует более быстрому перемещению ионита. Вместе с темо 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. 5 1 о 15 20 25 зо 35 4 о 45 7 8Формула изоберетенияИонообменный аппарат, содержащий корпус, установленный по осикорпуса вращающийся барабан с фильтрующим элементом, расположенным наего боковой поверхности, размещенный внутри барабана ионит, средства для подачи и вывода ионита ираствора и патрубок для отводаФильтрата, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышенияпроизводительности путем снижениявремени пребывания ионита в апппарате и упрощения конструкции,фильтрующий элемент выполнен в виде ряда съемных плоских перфорированных кассет, внутри которых размещен зернистый фильтрующий материал, патрубокдля отвода Фиаьтрата снабжен гидрозатвором и установлен с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения, средство для вывода ионита выполнено в виде прикрепленныхк кассетам наклонных к оси барабана желобов, лопаток, установленныхмежду кассетами под желобами икоаксиально установленной в барабане пирамиды, большее основаниекоторой обращено к свободным концамжелобов.2. Аппарат по и, 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что пирамидаснабжена установленными по ее граням вертикальными пластинами и шиберами, расположенными под гранямипирамиды.3. Аппарат по и. 1, от л и -ч а ю щ и й с я тем, что средстводля подачи раствора выполнено в виде двух перфорированных труб, однаиз которых расположена в корпусенад барабаном, а другая установлена внутри барабана по его оси.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент франции М 2345197,кл. В 01 О 33/00, 19712, Авторское свидетельство СССРМ 582822, кл. В 01,3 47/10, 1975.Эйб 37 орректор А, Дзятк Тираж 583 8 НИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб д