CN114502751A - 吸附单元 - Google Patents
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Abstract
一种吸附单元，包括本体、气升装置、循环器、分散器、浆液或溶液和吸附剂供应和排放管、位于浆液液位以下的集液器。集液器制成为浸没式排出装置的形式，排出装置具有锥形底部和排出管，确保通过重力将浆液或溶液从吸附单元中排出；分散器制成为位于循环器内的穿孔管的形式，在分散器的外表面上设置有弹性元件，并且分散器连接到用于供应压缩空气的管。所提出的吸附单元的设计允许从溶液和浆液中进行连续吸附，从而提高单元的可靠性，简化其维护，并且通过减少昂贵吸附剂的损失而降低运营成本。
Description
技术领域
本发明涉及用于从溶液和浆液中吸附提取(吸附浸出)有用成分的装置，并且本发明能够用于稀有金属、有色金属和贵金属的湿法冶金。
背景技术
已知吸附单元代表了一种Pachuk型混合器-沉降器单元，这类单元是配备有一个或多个气升装置的竖直装置，用于混合树脂和溶液(浆液)，从而卸载树脂并泵送树脂-溶液或树脂-溶液流至集液器，树脂从集液器返回至吸附单元，而溶液(浆液)沿工艺线进一步移动[Ryabchikov B.E.,Zakharov E.I.离子交换设备//M.：Tsniitsvetmetinformatsiya中央科学研究所，1974年，第23-25页]。这些吸附单元的缺点在于浆液沿集液栅—其中树脂被泵送到集液栅上—的不均匀分布，并且昂贵的吸附剂由于在与集液栅碰撞时的机械破坏而发生显著磨损，从而导致运营成本增加。
还已知一种吸附单元，其包括本体、集液单元、浆液和离子交换剂供应和排放管、具有位于浆液和离子交换剂的混合物的液位以下的开口的气升输送管、具有在空气扩散区中的孔的压缩空气供应管。气升输送管中开口的存在使得可以实现吸附单元中浆液和离子交换剂的混合物的液位的自调节，并且因此实现在恒定的压缩空气流量下浆液的工作液位稳定(SU1169240，公开日期：1986年3月23日)。这种吸附单元的缺点是空气分散装置的设计代表的是具有可能被浆液堵塞的孔的管，这将导致吸附单元的性能下降。该吸附单元的另一个缺点是其集液单元由集液栅组成，浆液在集液栅上被供给以将其分离成离子交换剂和溶液(浆液)，这导致由于其磨损而使吸附剂消耗增加以及添加吸附剂的成本增加.
就技术本质和所获得的效果而言，最接近所提出的发明的被选为原型的是根据SU1187870(公开日期：1985年10月30日)的吸附单元，其包括带有气升装置的圆柱形本体、位于其中的循环器和分散器、浆液和离子交换剂供应和排放管、位于浆液液位以上的集液单元和位于浆液液位以下的附加集液单元、以及连接到它们的小车，其中所述小车配备有移动的可能性。位于浆液液位以下的附加集液单元可以减少压缩空气的消耗，因为浆液的主要流动是通过重力转移的，而不是通过上部集液单元的浆液强制循环。这种已知的吸附单元的缺点是存在占据吸附单元的整个工作体积的外部混合，这会由于浆液粘附至集液栅而导致集液单元的性能降低。此外，与使用位于浆液液位以下的排出装置分离浆液时相比，存在位于浆液液位以上的排出单元(一部分浆液通过气升装置被供给至该排出单元)会导致吸附剂的磨损更大。
发明内容
本发明的目的是提高吸附单元在周期性的连续操作模式下的可靠性并降低操作成本。
技术效果包括防止排出装置和分散器的处理量由于它们被浆液堵塞而随时间降低，以及在吸附剂与吸附单元的排出装置碰撞时减少吸附剂的机械磨损，并且因此减少吸附剂的消耗和改善操作特性。
由于以下事实，解决了指定任务并实现了技术效果：根据本发明的吸附单元包括圆柱形本体、气升装置、安装在其本体的中部的循环器、分散器、浆液或溶液和吸附剂供应和排放管、位于浆液液位以下的集液器，其中集液器被制成为浸没式圆柱形装置的形式，具有锥形底部和圆柱形盖，其侧面内置有排出管，其中可以通过重力从吸附单元中去除溶液或浆液；分散器被制成为穿孔管的形式，在其外表面上，弹性元件彼此靠近地放置，其中分散器固定在循环器内并连接到压缩空气供应管。
特别地，弹性元件可以由橡胶、热塑性塑料或聚氨酯弹性体制成。
为了确保控制吸附单元的工作体积中吸附剂的浓度，以实现吸附过程的最佳技术指标，例如目标组分的离子交换剂(吸附剂)吸附能力、吸附废液组成，吸附单元在其盖上包括用于监测工作体积中吸附剂浓度的附加装置，该附加装置被制成为安装在本体的上部中的容器的形式，并配备有量筒、截止阀和用于馈送浆液或溶液与吸附剂的混合物的气升装置。
通过放置在单元的工作体积中的气升装置来泵送溶液(浆液)与吸附剂的混合物，在停止向气升装置的空气供应后，吸附剂沉降在量筒的下部，测量其体积并计算吸附单元的工作体积中吸附剂的浓度。通过增加或减少供应给溶液(浆液)循环系统的压缩空气的流量来调节吸附单元的工作体积中吸附剂的浓度。该吸附单元可以最充分地利用吸附剂交换能力，从而可以节省在从溶液和浆液中吸附回收有价值成分的过程中使用的吸附剂。
为了在从溶液或浆液进行吸附回收的阶段保持反应温度，在吸附单元的工作体积的中部安装有盘管，热介质被供给至该盘管。
为了在紧急情况和计划好的停机之后重新启动吸附单元，在单元的底部另外安装有分散器，其代表由板组成的系统，所述板允许压缩空气通过附接到单元的底部的管道被引入至浆液，并且同时防止浆液渗入该管道。
通过使用浸没式圆柱形排出装置，防止排出装置的处理量降低，从而确保离子交换剂和浆液(溶液)的分离，其中没有外部混合，即在排出装置的整个工作体积中，包括在排出管的网孔表面附近都没有浆液混合，其中溶液或浆液在吸附后通过该排出管排出。在本发明中，排出管的网状表面位于浸没式排出装置的圆柱形本体内部，该浸没式排出装置代表一个贮槽，在该贮槽中，浆液和吸附剂的混合物停止移动，仿佛“平静下来”，而被吸附剂有价值组分饱和的液体(穿过浸没式排出装置的下部进入吸附单元的工作体积，然后沉降在吸附单元的底部并通过气升装置从中抽出)从浆液或溶液(其通过排出管的网状表面排放)中分离。在原型中，位于浆液液位以下的集液器被浆液连续地冲洗。
因此，吸附单元的浸没式排出装置的设计能够排除吸附剂和浆液与排出管的网状表面的强烈碰撞，并减少吸附剂的机械破坏以及浆液对排出管的网状表面的粘附。同时，制成为穿孔管形式的分散器(在其外表面上放置有彼此靠近的弹性元件)确保产生细小气泡并确保它们在吸附单元的工作体积中的均匀分布，这样既保证了吸附单元的整个工作体积中吸附剂的均匀浓度，又防止了浆液堵塞分散器的开口，并防止了浆液渗入空气供应管道中。
吸附单元的设计允许在离子交换吸附剂(离子交换剂)的悬浮层中以连续的周期性模式进行吸附过程。所研制的吸附单元的设计使其易于维护，易于自动化浆液或溶液处理过程，并允许将吸附单元用作单独的吸附装置以及级联的吸附装置的一部分。
附图说明
图1示出了吸附单元的总体布局。
图2示出了分散器的设计。
具体实施方式
吸附单元包括：具有锥形底部和盖的圆柱形本体1；通过支撑件3固定在吸附单元的本体内的循环器2(循环管)；用于将压缩空气供应到位于循环器2内的分散器5的管4；浸没式排出装置6，其制成为具有锥形底部和圆柱形盖的筒的形式，设计成分离溶液(或浆液)流与吸附剂，并且其通过板7固定在吸附单元的上部；排出管8，其垂直地内置在浸没式排出装置6的盖的圆柱形表面中，溶液(浆液)通过排出管8从浸没式排出装置中去除；溶液(浆液)注入管9；吸附剂注入管10；用于从吸附单元的沉降区泵送吸附剂的气升装置11；用于向气升装置11供应压缩空气的管12；用于在紧急关闭后启动吸附单元的分散器13；用于向分散器13供应压缩空气的管14；用于保持吸附单元的工作区域中的温度的盘管15；用于监测吸附单元的工作区域中吸附剂浓度的吸附剂浓度监测装置16，其制成为容器的形式，在其下部配备有量筒和截止阀，并且具有气升装置17，气升装置17用于从工作区域供给浆液与吸附剂或吸附剂与溶液的混合物；管18，其用于将压缩空气供应到气升装置；以及排气口19，其设计为将供应到气升装置的多余空气排出到吸附单元的工作体积中。
图2所示的分散器5包括穿孔管20，在穿孔管20的外表面上彼此靠近地安装有弹性元件21，并且弹性元件21通过垫圈22和螺母23固定。
吸附单元的操作原理如下。
溶液或浆液通过位于装置本体的下部中的管9被供给至吸附单元1的圆柱形本体中，吸附剂(离子交换剂)通过固定在装置本体的上部中的管10被供给。压缩空气通过管4被供给至分散器5，分散器5产生精细分散的均匀气泡以被供应至循环器2，溶液(浆液)与吸附剂(离子交换剂)在循环器2中混合，其中通过混合物向上的、从中心到外围的移动来确保浆液在吸附单元的整个工作体积内的循环。所得的浆液在吸附单元的工作体积中停留计算的时间，然后溶液(或浆液)流与吸附剂流在浸没式排出装置6中分离，其中溶液(或浆液)从浸没式排出装置6通过排出管8从吸附单元排出，而吸附剂通过浸没式排出装置6的下部回到吸附单元的工作区域。被有价值组分饱和的吸附剂沉积在吸附单元的底部，并且如果吸附单元用作单个吸附装置，则使用吸附剂泵送气升装置11通过管12向吸附剂供应压缩空气而将吸附剂泵送至下一个吸附单元进行再生，或者，在实施的是级联吸附装置形式的吸附浓度单元的情况下，将吸附剂泵送至下一个吸附装置。为了确保控制吸附单元的工作体积中吸附剂的浓度，将装置16安装在吸附单元的盖上，通过安装在吸附单元内的用于供应吸附剂与溶液(浆液)的混合物的气升装置17，将溶液(浆液)与吸附剂的混合物泵送到装置16中；在停止向气升装置17供应空气之后，吸附剂沉降在装置16的量筒的下部中，测量其体积，并且计算吸附单元的工作体积中吸附剂的浓度。通过增加或减少通过分散器5供应到循环器2的压缩空气的流量来调节单元的工作体积中吸附剂的浓度，其中通过经由管4供应压缩空气到分散器5来产生溶液(浆液)的循环。为了保持介质的温度，将盘管15安装在单元的工作体积的中部，其中热介质(水或蒸汽)被供应到盘管15中。附加的分散器13安装在单元的底部，以确保在紧急情况或计划好的停机之后启动吸附单元，其中分散器13制成为若干弹性材料板的形式，这些板放置在附接到吸附单元底部的管道上，压缩空气通过所述管道被引入到沉淀在底部上的浆液中，从而将浆液提升到吸附单元的工作区域中。分散器板呈圆柱形，它们的底部直径可以是相同或不同的；在直径不同的情况下，直径较大的板位于底部，而直径较小的板位于顶部。
考虑到本发明的特征和优点，以本发明的以下一组必要特征的形式寻求法律保护范围：
1.一种吸附单元，包括本体、气升装置、循环器、分散器、浆液或溶液和吸附剂供应和排放管、位于浆液液位以下的集液器，其中所述集液器制成为浸没式排出装置的形式，所述排出装置具有锥形底部和排出管，确保通过重力将浆液或溶液从所述吸附单元中排出；所述分散器制成为位于所述循环器内的穿孔管的形式，在所述分散器的外表面上设置有弹性元件，并且所述分散器连接到用于供应压缩空气的管。
2.根据权利要求1所述的吸附单元，其中，所述弹性元件特别是由橡胶、热塑性塑料或聚氨酯弹性体制成的，并且彼此靠近地安装。
3.根据权利要求1所述的吸附单元，其中，所述排出管内置于所述浸没式排出装置的盖的侧面。
4.根据权利要求1所述的吸附单元，其中，所述吸附单元还包括用于监测工作体积中的吸附剂浓度的装置，所述装置制成为安装在所述本体的上部中的容器的形式，并且配备有量筒、截止阀和气升装置，所述气升装置用于从所述单元的工作区域供应浆液或溶液以及吸附剂。
5.根据权利要求1所述的吸附单元，其中，在所述本体的中部安装有填充了热介质的盘管，所述盘管用于在从溶液或浆液到所述单元的工作体积的中部的吸附回收阶段保持反应温度，并且所述循环器也位于所述本体的中部。
6.根据权利要求5所述的吸附单元，其中，使用水或水蒸气作为所述热介质。
7.根据权利要求1所述的吸附单元，其中，在所述本体的底部安装有附加分散器，所述附加分散器能够在装置停机的情况下重新启动装置。
8.根据权利要求1所述的吸附单元，其中，所述吸附单元包括圆柱形本体和浸没式圆柱形排出装置，所述圆柱形本体和所述排出装置的底部制成锥形。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的吸附单元，其中，所述分散器的设计确保了细小气泡的产生以及它们在所述单元的工作体积中的均匀分布，这导致了所述吸附单元的整个工作体积中的吸附剂的一个相同的浓度，也防止了所述分散器的孔被浆液或溶液堵塞，并且防止了浆液或溶液进入与压缩空气供应管连接的压缩空气供应管道。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的吸附单元，其中，所述浸没式排出装置的设计使得能够排除吸附剂和浆液与所述排出管的表面的强烈碰撞，并减少吸附剂的机械破坏以及浆液或溶液在所述排出管的表面上的粘附。
11.根据权利要求1至8中任一项所述的吸附单元，其中，将离子交换剂例如离子交换树脂、无机离子交换吸附剂或活性炭用作所述吸附剂。
12.根据权利要求1所述的吸附单元，其中，压缩空气以及压缩空气与其他气体的混合物都能够被供应到位于所述循环器内的所述分散器，从而根据特定技术的特性，特别是二氧化碳、二氧化硫、氨气、硫化氢提供吸附过程的强化。
所提出的吸附单元的设计允许从溶液和浆液中进行连续吸附，从而提高单元的可靠性，简化其维护，并且通过减少昂贵吸附剂的损失而降低运营成本。
Claims (12)
1.一种吸附单元，包括本体、气升装置、循环器、分散器、浆液或溶液和吸附剂供应和排放管、位于浆液液位以下的集液器，其中所述集液器制成为浸没式排出装置的形式，所述排出装置具有锥形底部和排出管，确保通过重力将浆液或溶液从所述吸附单元中排出；所述分散器制成为位于所述循环器内的穿孔管的形式，在所述分散器的外表面上设置有弹性元件，并且所述分散器连接到用于供应压缩空气的管。
2.根据权利要求1所述的吸附单元，其中，所述分散器的所述弹性元件特别是由橡胶、热塑性塑料或聚氨酯弹性体制成的，并且彼此靠近地安装。
3.根据权利要求1所述的吸附单元，其中，所述排出管内置于所述浸没式排出装置的盖的侧面。
4.根据权利要求1所述的吸附单元，其中，所述吸附单元还包括用于监测工作体积中的吸附剂浓度的装置，所述装置制成为安装在所述本体的上部中的容器的形式，并且配备有量筒、截止阀和气升装置，所述气升装置用于从所述单元的工作区域供应浆液或溶液以及吸附剂。
5.根据权利要求1所述的吸附单元，其中，在所述本体的中部安装有填充了热介质的盘管，所述盘管用于在从溶液或浆液到所述单元的工作体积的中部的吸附回收阶段保持反应温度，并且所述循环器也位于所述本体的中部。
6.根据权利要求5所述的吸附单元，其中，使用水或水蒸气作为所述热介质。
7.根据权利要求1所述的吸附单元，其中，在所述本体的底部安装有附加分散器，所述附加分散器能够在装置停机的情况下重新启动装置。
8.根据权利要求1所述的吸附单元，其中，所述吸附单元包括圆柱形本体和浸没式圆柱形排出装置，所述圆柱形本体和所述排出装置的底部制成锥形。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的吸附单元，其中，所述分散器的设计确保了细小气泡的产生以及它们在所述单元的工作体积中的均匀分布，这导致了所述吸附单元的整个工作体积中的吸附剂的一个相同的浓度，也防止了所述分散器的孔被浆液或溶液堵塞，并且防止了浆液或溶液进入与压缩空气供应管连接的压缩空气供应管道。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的吸附单元，其中，所述浸没式排出装置的设计使得能够排除吸附剂和浆液与所述排出管的表面的强烈碰撞，并减少吸附剂的机械破坏以及浆液或溶液在所述排出管的表面上的粘附。
11.根据权利要求1至8中任一项所述的吸附单元，其中，将离子交换剂、特别是离子交换树脂、无机离子交换吸附剂或活性炭用作所述吸附剂。
12.根据权利要求1所述的吸附单元，其中，压缩空气以及压缩空气与其他气体的混合物都能够被供应到位于所述循环器内的所述分散器，从而根据特定技术的特性，特别是二氧化碳、二氧化硫、氨气、硫化氢提供吸附过程的强化。
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