一種富集含釩溶液中釩的離子交換柱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于離子交換柱技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種富集含釩溶液中釩的離子交換柱。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)石煤含釩品位低，所以必須將浸出液中的釩富集以滿足后續(xù)作業(yè)要求，富集釩可采用離子交換的方法。即在離子交換柱內(nèi)進(jìn)行離子交換吸附和解吸操作，富集釩所用的離子交換柱為立式圓筒形結(jié)構(gòu)，離子交換柱能承受一定的工作壓力，離子交換樹(shù)脂和含釩溶液在離子交換柱內(nèi)發(fā)生離子交換反應(yīng)。
[0003]離子交換柱主要有單柱、多柱并聯(lián)和多柱串聯(lián)三種操作方式(康興東，張一敏，黃晶，劉建朋，馬蕾，楊東.石煤提釩離子交換工藝研究[J].礦產(chǎn)保護(hù)與利用，2008，
(2):34-38)，其中單柱和多柱并聯(lián)的操作方式存在離子交換樹(shù)脂利用率低、釩富集倍數(shù)較低、藥劑消耗量大的缺點(diǎn)。相對(duì)單柱和多柱并聯(lián)的操作方式，多柱串聯(lián)的操作方式雖具有簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程、改善工作環(huán)境、提高離子交換樹(shù)脂利用率、減少藥劑消耗量的優(yōu)點(diǎn)，如“一種離子交換柱及其使用方法”(CN103991923A)和“浮動(dòng)床離子交換系統(tǒng)”(CN202762445U)，但其存在離子交換吸附和解吸達(dá)到平衡所需時(shí)間較長(zhǎng)、吸附和解吸速度較慢、含釩溶液中雜質(zhì)離子易沉淀堵塞設(shè)備的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型旨在克服上述缺點(diǎn)，目的是提供一種操作簡(jiǎn)單、不易堵塞、使用壽命長(zhǎng)和能縮短離子交換吸附和解吸達(dá)到平衡所需時(shí)間的富集含釩溶液中釩的離子交換柱。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:所述離子交換柱包括離子交換柱殼體、離子交換柱本體、離子交換樹(shù)脂、過(guò)濾網(wǎng)、第一超聲波換能器、第二超聲波換能器、第三超聲波換能器和無(wú)級(jí)調(diào)頻超聲波發(fā)生器。
[0006]離子交換柱殼體內(nèi)同中心線地設(shè)有離子交換柱本體，離子交換柱本體為圓筒狀，離子交換柱本體的高度與內(nèi)徑比為2:1~15:1。離子交換柱殼體的內(nèi)直徑與離子交換柱本體的外直徑之差為離子交換柱本體外直徑的1/16~1/12 ;在靠近離子交換柱本體的底部處固定有過(guò)濾網(wǎng)，在過(guò)濾網(wǎng)上填充有離子交換樹(shù)脂，離子交換樹(shù)脂的填充率為60~75%。
[0007]離子交換柱殼體外壁的左側(cè)沿鉛垂線均勻地設(shè)有1~4個(gè)第一超聲波換能器，離子交換柱殼體外壁的右側(cè)沿鉛垂線均勻地設(shè)有1~4個(gè)第二超聲波換能器，1-4個(gè)第二超聲波換能器和1~4個(gè)第一超聲波換能器在左側(cè)的垂直面或右側(cè)的垂直面的投影位置是:1~4個(gè)第二超聲波換能器和1~4個(gè)第一超聲波換能器相互錯(cuò)開(kāi)布置，任一個(gè)第二超聲波換能器和相鄰的第一超聲波換能器間的距離相等。離子交換柱殼體的底部中心位置處裝有1個(gè)第三超聲波換能器。離子交換柱殼體外壁的下部裝有無(wú)級(jí)調(diào)頻超聲波發(fā)生器，無(wú)級(jí)調(diào)頻超聲波發(fā)生器通過(guò)電源線與第一超聲波換能器、第二超聲波換能器和第三超聲波換能器連接。
[0008]進(jìn)液管的一端與離子交換柱本體的上部空腔相通，進(jìn)液管的另一端與可調(diào)速計(jì)量栗的出水口相通。反洗水出水管的一端通過(guò)離子交換柱殼體與離子交換柱本體的上部空腔相通，反洗水出水管的另一端與反洗水控制閥的進(jìn)水口相通，在離子交換柱本體內(nèi)壁的反洗水出水管的管口與離子交換柱本體上端的距離為離子交換柱本體高度的1/15~1/10。排料管的一端穿過(guò)離子交換柱殼體與離子交換柱本體的下部空腔相通，排料管的另一端與排料控制閥的進(jìn)料口相通，排料管的管口緊靠過(guò)濾網(wǎng)的上平面。水管的一端與離子交換柱本體的底部空腔相通，水管的另一端與可調(diào)速電磁閥相通。離子交換柱殼體和離子交換柱本體間構(gòu)成管狀腔體，冷凝水進(jìn)水管與所述管狀腔體的下部相通，冷凝水出水管與所述管狀腔體的上部相通。
[0009]所述無(wú)級(jí)調(diào)頻超聲波發(fā)生器的工作頻率為20~60KHz，輸出功率為80~3500W。
[0010]所述第一超聲波換能器為壓電晶體換能器或?yàn)榇胖律炜s換能器，第一超聲波換能器的工作頻率為20~60KHz，輸出功率為50~1500W。第二超聲波換能器和第三超聲波換能器與第一超聲波換能器相同。
[0011]所述過(guò)濾網(wǎng)的平面形狀為圓形；過(guò)濾網(wǎng)均勻地設(shè)有小孔，所述小孔孔徑為0.10-0.25mm，小孔的孔面積為過(guò)濾網(wǎng)面積的50~65%。
[0012]所述離子交換柱本體、離子交換柱殼體、過(guò)濾網(wǎng)、進(jìn)液管、反洗水出水管、排料管、水管、冷凝水進(jìn)水管和冷凝水出水管的材質(zhì)為各自獨(dú)立地選自下述物質(zhì)中的一種:聚氯乙稀、聚乙稀、聚丙稀、鋼襯聚氯乙稀、鋼襯聚乙稀和鋼襯聚丙稀。
[0013]由于采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有以下積極效果:
[0014]1、本實(shí)用新型在離子交換柱殼體的外壁兩側(cè)均勻地設(shè)有第一超聲波換能器和第二超聲波換能器，在離子交換過(guò)程中施加超聲波，加速了離子交換吸附和解吸過(guò)程。離子交換樹(shù)脂對(duì)含釩溶液的吸附率為99%以上，解吸劑對(duì)負(fù)載有釩的離子交換樹(shù)脂的解吸率亦為99%以上，離子交換吸附和解吸達(dá)到平衡所需時(shí)間均為現(xiàn)有方法所需時(shí)間的50~60%。
[0015]2、本實(shí)用新型在離子交換柱殼體的底部中心位置設(shè)有第三超聲波換能器，不僅能加速離子交換吸附和解吸過(guò)程，且能利用超聲波的空化作用加速液體流動(dòng)而形成微射流，微射流對(duì)過(guò)濾網(wǎng)具有清洗作用，能有效減少浸出液中雜質(zhì)離子沉淀對(duì)過(guò)濾網(wǎng)的堵塞，提高了離子交換柱的利用率。
[0016]3、本實(shí)用新型中的管狀腔體間的循環(huán)冷卻水可對(duì)第一超聲波換能器、第二超聲波換能器和第三超聲波換能器進(jìn)行冷卻，避免第一超聲波換能器、第二超聲波換能器和第三超聲波換能器因自身工作產(chǎn)生的熱量被損壞，同時(shí)超聲波通過(guò)冷卻水作用于離子交換樹(shù)脂能減弱在無(wú)冷卻水下超聲波對(duì)離子交換樹(shù)脂的磨損程度。
[0017]4、本實(shí)用新型中的無(wú)級(jí)調(diào)頻超聲波發(fā)生器工作時(shí)超聲頻率可在合理范圍內(nèi)往復(fù)掃動(dòng)，以消除駐波使得空化場(chǎng)均勻，避免因局部空化作用較強(qiáng)而損壞離子交換柱殼體和離子交換樹(shù)脂，提高了使用壽命。
[0018]因此，本實(shí)用新型具有操作簡(jiǎn)單、不易堵塞、使用壽命長(zhǎng)和能縮短離子交換吸附和解吸達(dá)到平衡所需時(shí)間的特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是圖1中A-A左視剖面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述，并非對(duì)其保護(hù)范圍的限制:
[0022]實(shí)施例1
[0023]一種富集含釩溶液中釩的離子交換柱。如圖1所示，所述離子交換柱包括離子交換柱殼體15、離子交換柱本體14、離子交換樹(shù)脂6、過(guò)濾網(wǎng)8、第一超聲波換能器5、第二超聲波換能器17、第三超聲波換能器9和無(wú)級(jí)調(diào)頻超聲波發(fā)生器7。
[0024]如圖1所示，離子交換柱殼體15內(nèi)同中心線地設(shè)有離子交換柱本體14，離子交換柱本體14為圓筒狀，離子交換柱本體14的高度與內(nèi)徑比為2:1~10:1，離子交換柱殼體15的內(nèi)直徑與離子交換柱本體14的外直徑之差為離子交換柱本體14外直徑的1/16~1/12 ；在靠近離子交換柱本體14的底部處固定有過(guò)濾網(wǎng)8，在過(guò)濾網(wǎng)8上填充有離子交換樹(shù)脂6，離子交換樹(shù)脂6的填充率為60~70%。
[0025]如圖1所示，離子交換柱殼體15外壁的左側(cè)沿鉛垂線均勻地設(shè)有1個(gè)第一超聲波換能器5，離子交換柱殼體15外壁的右側(cè)沿鉛垂線均勻地設(shè)有2個(gè)第二超聲波換能器17，2個(gè)第二超聲波換能器17和1個(gè)第一超聲波換能器5在左側(cè)的垂直面或右側(cè)的垂直面的投影位置是'2個(gè)第二超聲波換能器17和1個(gè)第一超聲波換能器5相互錯(cuò)開(kāi)布置，任一個(gè)第二超聲波換能器17和相鄰的第一超聲波換能器5間的距離相等。離子交換柱殼體15的底部中心位置處裝有1個(gè)第三超聲波換能器9。離子交換柱殼體15外壁的下部裝有無(wú)級(jí)調(diào)頻超聲波發(fā)生器7，無(wú)級(jí)調(diào)頻超聲波發(fā)生器7通過(guò)電源線16與第一超聲波換能器5、第二超聲波換能器17和第三超聲波換能器9連接。
[0026]如圖1所示，進(jìn)液管1的一端與離子交換柱本體14的上部空腔相通，進(jìn)液管1的另一端與可調(diào)速計(jì)量栗2的出水口相通。反洗水出水管3的一端通過(guò)離子交換柱殼體15與離子交換柱本體14的上部空腔相通，反洗水出水管3的另一端與反洗水控制閥4的進(jìn)水口相通，在離子交換柱本體14內(nèi)壁的反洗水出水管3的管口與離子交換柱本體14上端的距離為離子交換柱本體14高度的1/15~1/10。排料管12的一端穿過(guò)離子交換柱殼體15與離子交換柱本體14的下部空腔相通，排料管12的另一端與排料控制閥13的進(jìn)料口相通，排料管12的管口緊靠過(guò)濾網(wǎng)8的上平面。水管10的一端與離子交換柱本體14的底部空腔相通，水管10的另一端與可調(diào)速電磁閥11相通。如圖2所示，離子交換柱殼體15和離子交換柱本體14間構(gòu)成管狀腔體19，冷凝水進(jìn)水管18與所述管狀腔體19的下部相通，冷凝水出水管20與所述管狀腔體19的上部相通。
[0027]所述無(wú)級(jí)調(diào)頻超聲波發(fā)生器7的工作頻率為20~60KHz，輸出功率為80~3500W。