專利名稱：一種密實(shí)移動(dòng)床的吸附塔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種離子交換設(shè)備，屬密實(shí)移動(dòng)床吸附塔，可以廣 泛地應(yīng)用于濕法冶金行業(yè)中，例如金屬鎵和鈾的提取和回收。 技術(shù)背景鎵是用于生產(chǎn)半導(dǎo)體材料的主要原料之一，是制造光電子器件最 基礎(chǔ)的功能材料，如砷化鎵、磷化鎵、氮化鎵等。鎵是稀散金屬，由 于我國(guó)鎵資源十分豐富，中國(guó)鎵的生產(chǎn)潛能在世界上是較大的，國(guó)內(nèi) 的競(jìng)爭(zhēng)也十分的激烈，當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外的廠商都已經(jīng)意識(shí)到在生產(chǎn)鎵的 諸多方法中技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)的只有用離子交換法從拜耳法種分母 液(以下簡(jiǎn)稱吸附母液)中回收金屬鎵，因此，各個(gè)生產(chǎn)廠家都在離 子交換生產(chǎn)鎵的方法上和設(shè)備上加大研究投入，不斷地完善和改進(jìn)， 以達(dá)到低成本高產(chǎn)出的目的。利用離子交換法從氧化鋁生產(chǎn)流程中回收金屬鎵的吸附過程在 生產(chǎn)上是有難度的(l)種分母液中鎵的含量150-180 mg/L，濃度較 低，樹脂需要通過大量的母液才能飽和；(2)吸附母液的粘度較大(粘 度為3 4厘粕)，母液通過樹脂層的阻力較大，流量較低，樹脂不易 飽和；(3)吸附母液浮游物(氫氧化鋁固體小顆粒)高，極易堵塞進(jìn)出 吸附塔的母液管道和裝置，同時(shí)大量浮游物存留在樹脂層中，阻塞吸 附母液通過。(4)吸附塔采用下進(jìn)上出液的方式進(jìn)行吸附的話，吸附尾液如果來不及排出塔外，吸附母液會(huì)不斷上托樹脂層，造成頂塔，致使吸附不能穩(wěn)定運(yùn)行，事故頻出，同時(shí)為了不讓樹脂層不停的上漲，只得降低吸附流量，導(dǎo)致樹脂不易飽和。另外吸附母液(1.3g/L左 右)比重大于樹脂(1.08g/L)比重，下進(jìn)上出液的方式，很容易造 成樹脂在塔中飄浮移動(dòng)，打亂了塔中濃度的梯度分布，嚴(yán)重降低了吸 附效率；(5)吸附塔進(jìn)液方式采用上進(jìn)下出液的話，氫氧化鋁固體小顆 粒很容易堵塔，吸附流量上不去，使吸附過程無法正常進(jìn)行；(6)由 于雜質(zhì)釩吸附的潛在影響，吸附的時(shí)間不能太長(zhǎng)。因此，選擇和設(shè)計(jì) 好吸附設(shè)備就成了鎵工業(yè)生產(chǎn)上非常重要的問題。固定床吸附塔雖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但是效率卻較低。這是因?yàn)?l)吸附母 液粘度大，在通過樹脂時(shí)的阻力很大，很難提高吸附流量，樹脂不易 飽和；(2)樹脂層中容易積累氫氧化鋁，阻塞樹脂層間隙，造成吸附母 液流量下降，使吸附塔無法正常生產(chǎn)，從而影響鎵生產(chǎn)能力；(3)吸附 母液的比重大于樹脂的比重，固定床吸附塔中的樹脂不密實(shí)，樹脂在 塔中會(huì)漂浮和移動(dòng)，樹脂層吸附濃度的梯度被打亂，使吸附率大大 降低；(4)由于吸附流量低，為了飽和樹脂，只有增加了吸附母液和樹 脂的接觸時(shí)間，降低了鎵和釩的分離系數(shù)，增加了系統(tǒng)里雜質(zhì)釩的量， 給鎵的電解帶來很大困難。因此，使用固定床并不是最佳的選擇。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)上的不足，提 供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，吸附通過量大，吸附效率高，運(yùn)行操作 簡(jiǎn)單，不易堵塞，易檢修的離子交換密實(shí)移動(dòng)床吸附設(shè)備。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是采用密實(shí)移動(dòng)床下迸液上出液的離子交換吸附設(shè)備，它包括進(jìn)樹脂管、主體部分塔體、出液箱、中出液管、溢流液槽、進(jìn)液管、布液器、放樹脂口。提樹脂管位于塔頭呈半圓形，其管口指向塔頭里；出液箱圍繞塔壁周長(zhǎng)均布若干。出液箱在塔內(nèi)受 液部分表面均布8—10咖圓孔，外包裹20—60目篩網(wǎng)，出液箱在塔 外部分由DN80—150鋼管制成，以收集吸附尾液；中出液管由DNIOO 一300鋼管制作而成，長(zhǎng)度為500-1000mm其塔內(nèi)受液部分管壁表面 均布8—10咖圓孔，外包裹20—60目篩網(wǎng)，位于塔內(nèi)中心位置，水 平位置低于出液箱。布液器為圓椎形傘帽，傘帽夾角為120度，斜邊 長(zhǎng)為450 — 800mm。吸附母液從塔底進(jìn)液管進(jìn)液，吸附尾液通過塔上 部出液箱和中出液箱排出吸附塔；進(jìn)液管由塔底進(jìn)入塔中心位置，其 下方為布液器。貧樹脂通過進(jìn)樹脂管由塔頂加入吸附塔中，飽和樹脂 通過塔底放樹脂口放出塔外，樹脂每隔一定周期由塔頂向塔底運(yùn)動(dòng)一 次。密實(shí)移動(dòng)床吸附塔的吸附過程是在一個(gè)設(shè)備中完成的，大大簡(jiǎn)化 吸附過程和所需吸附設(shè)備的數(shù)量。吸附過程貧樹脂由塔頂通過樹脂 管加入塔內(nèi)，吸附母液由塔底進(jìn)液管進(jìn)入塔內(nèi)，通過布液器分配后均 勻的向上流動(dòng)，直到頂部從出液箱和中出液管溢出塔外，塔底部的樹 脂和初進(jìn)塔的母液充分接觸，首先飽和，當(dāng)樹脂飽和達(dá)到一定程度時(shí)， 可以及時(shí)地把飽和樹脂從塔底部的放樹脂口放出來，送到淋洗塔內(nèi)， 這就完成一個(gè)吸附過程。本實(shí)用新型的工作原理如下吸附母液從底部進(jìn)入吸附塔中，產(chǎn) 生一個(gè)向上的壓力，把樹脂床整體向上推，到塔上部出液箱時(shí)，由于 吸附尾液被出液箱和中出液管分離到塔外，所以在出液箱以上部分形成了一段脫水樹脂層，它壓住了樹脂床層，防止樹脂漲溢出吸附塔。 在吸附塔里，吸附母液產(chǎn)生的向上壓力，使得樹脂呈壓緊密實(shí)狀態(tài)， 不飄浮不移動(dòng)，大大提高吸附效率，使生產(chǎn)能力最大化。吸附母液對(duì) 樹脂的浮力也同在這個(gè)方向上，為提高母液流速增加了一定的動(dòng)力。 中出液管可以把吸附塔中心位置出液箱排不出去的吸附尾液及時(shí)分 離到塔外，從而保證了吸附過程不頂塔，保證了吸附過程地穩(wěn)定運(yùn)行。 吸附采用了下進(jìn)上出液的方式，避免了浮游物由于重力原因而沉積在 樹脂層中和吸附塔內(nèi)，從而避免了出液箱和中出液管被堵塞。進(jìn)液裝 置采用了最簡(jiǎn)單的單管和傘帽相互配合的形式，達(dá)到了布液均勻，不 易結(jié)垢，易檢修的三重目的。吸附過程塔內(nèi)的樹脂是從底部最先飽和 的，飽和樹脂很容易就移送到淋洗塔內(nèi)進(jìn)行淋洗，最大限度地提高了 樹脂回轉(zhuǎn)率，縮短了樹脂和母液的接觸時(shí)間，這樣不但非常有利于釩 的分離，而且還帶走了吸附時(shí)，樹脂層中不斷積累的氫氧化鋁，有利 于通過大量的吸附母液。在整個(gè)吸附過程中，母液由塔底向上均勻的呈活塞式的流動(dòng)，而 樹脂由塔頂向下呈均勻活塞式移動(dòng)，固液兩相在塔內(nèi)構(gòu)成了 一個(gè)理想 的全逆流離子交換過程。本實(shí)用新型設(shè)備的有益效果是本實(shí)用新型設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造成本低，吸附效率高，生產(chǎn)運(yùn) 行平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛地應(yīng)用于濕法冶金行業(yè)中，例如金屬鎵和 鈾的提取和回收。本實(shí)用新型吸附塔適用于吸附原液粘度大，原液中 固含量高，樹脂工作容量低等吸附工況。


圖1為密實(shí)移動(dòng)床的吸附塔的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1中的A-A向剖視圖。 圖3是圖1所示出液箱放大圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型以下將結(jié)合實(shí)施例(附圖)作進(jìn)一步描述。 貧樹脂由進(jìn)樹脂管(1)進(jìn)入到吸附塔中開始進(jìn)行吸附，飽和樹 脂由放樹脂口 (8)放出并輸送到下一個(gè)工序去，每隔一個(gè)小時(shí)塔底 放出一次飽和樹脂，塔頭加進(jìn)一次貧樹脂，樹脂在塔中從上到下依次 飽和且不斷向下運(yùn)動(dòng)。吸附母液從塔底進(jìn)液管(6)進(jìn)入吸附塔中， 通過布液器(7)的分配作用，均勻的向上流動(dòng)，吸附尾液通過出液 箱(3)和中出液管(4)收集流出塔外，并匯集到溢流液槽(5)中。 吸附過程中母液由塔底向上均勻的呈活塞式的移動(dòng)，而樹脂由塔頂向 下呈均勻活塞式移動(dòng)，固液兩相在塔內(nèi)構(gòu)成了一個(gè)理想的全逆流離子 交換過程。
權(quán)利要求1. 一種密實(shí)移動(dòng)床的吸附塔，含有主體部分塔體(2)，所述塔體的頂部設(shè)有進(jìn)樹脂管(1)，底部設(shè)有放樹脂口(8)，所述塔體上部里面設(shè)有出液箱(3)，中出液管(4)，塔體外部設(shè)有溢流液槽(5)，下部里面設(shè)有進(jìn)液管(6)、布液器(7)，其特征是塔頂部提樹脂管呈半圓形，管道出口位于塔中心，垂直向下，指向塔里；出液箱(3)圍繞塔壁周長(zhǎng)均布，其出液管口在塔外指向溢流液槽(5)；進(jìn)液管(6)出口垂直向下，正對(duì)布液器(7)，塔里中上部含有中出液管(4)。
2、 根據(jù)權(quán)利1所述密實(shí)移動(dòng)床的吸附塔，其特征是出液箱(3) 圍繞塔壁周長(zhǎng)均布，出液箱(3)在塔內(nèi)受液部分表面均布8 一10mm圓孔，外包裹20—60目篩網(wǎng)，出液箱(3)在塔外部 分由DN80 — 150鋼管制成，其出液管口在塔外指向溢流液槽(5)。
3、 根據(jù)權(quán)利1所述密實(shí)移動(dòng)床的吸附塔，其特征是中出液管(4)由DN100 — 300鋼管制作而成，長(zhǎng)度為500-1000mm其塔 內(nèi)受液部分管壁表面均布8—10mm圓孔，外包裹20—60目篩 網(wǎng)，位于塔內(nèi)中心位置，水平位置低于出液箱(3)。
4、 根據(jù)權(quán)利1所述密實(shí)移動(dòng)床的吸附塔，其特征是布液器(7) 為圓椎形傘帽，傘帽夾角為120度，斜邊長(zhǎng)為450—800ran。
專利摘要一種密實(shí)移動(dòng)床的吸附塔，含有主體部分塔體(2)，所述塔體的頂部設(shè)有進(jìn)樹脂管(1)，底部設(shè)有放樹脂口(8)，所述塔體上部里面設(shè)有出液箱(3)，中出液管(4)，塔體外部設(shè)有溢流液槽(5)，下部里面設(shè)有進(jìn)液管(6)、布液器(7)，其特征是塔頂部提樹脂管呈半圓形，管道出口位于塔中心，垂直向下，指向塔里；出液箱(3)圍繞塔壁周長(zhǎng)均布，其出液管口在塔外指向溢流液槽(5)；進(jìn)液管(6)出口垂直向下，正對(duì)布液器(7)，塔里中上部含有中出液管(4)。本實(shí)用新型設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，吸附效率高，生產(chǎn)運(yùn)行平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛地應(yīng)用于濕法冶金行業(yè)中，例如金屬鎵和鈾的提取和回收。
文檔編號(hào)C22B3/42GK201095645SQ200720090989
公開日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2007年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月9日
發(fā)明者于相浩, 峰 馮 申請(qǐng)人:馮 峰;于相浩