CN206109511U - 一种从盐湖浓缩卤水中富集回收铀的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种从盐湖浓缩卤水中富集回收铀的设备，该设备包括原料液系统、富集回收系统、检测流量控制系统、解吸液系统和产品存储系统。所述的原料液系统一端与富集回收系统相连，另一端与检测流量控制系统相连；所述的富集回收系统为整套设备的核心，其一端分别与原料液系统和解吸液系统相连，另一端与检测流量控制系统相连；所述的检测流量控制系统一端与富集回收系统相连，另一端分别于原料液系统和解吸液系统相连；所述的解吸液系统一端与富集回收系统相连，另一端与检测流量控制系统相连；所述的产品存储系统通过检测流量控制系统与富集回收系统相连。本实用新型可通过富集回收系统实现对溶液中铀离子的分批次连续吸附和解吸，达到溶液中铀离子富集浓缩的要求；同时本实用新型可有效解决铀离子工程化富集设备的效率低的现状，且设备简单。

Description

一种从盐湖浓缩卤水中富集回收铀的设备

技术领域

本实用新型涉盐湖浓缩卤水提铀领域，尤其涉及含铀盐湖卤水中铀离子的富集回收设备及辅助设备。

背景技术

铀是重要的战略资源，在国防建设和经济建设中发挥着不可替代的作用，广泛应用于能源、军工、航天、化工领域。铀资源是原子能工业的重要前提和基础，与其他资源相比，铀资源的军用特性更为突出。在军工领域，铀可作为制造核武器的关键材料。在非军工领域，铀材料用量最多的是作为民用核能的原料。因此铀资源的保障水平对于我国国家安全和国民经济持续稳定发展至关重要。保持足够的铀资源储备，不仅具有长远的经济意义，而且具有重大的战略意义。我国是盐湖资源大国，盐湖资源调查研究表明，铀在我国内陆盐湖具有一定的富集，可作为铀分离提取的良好原料。与海水相比，盐湖卤水提铀具有如下优点，①盐湖卤水、晶间卤水中铀的含量通常是海水的几十甚至上百倍，提硼、锂等资源后的老卤铀的含量更高。②盐湖地区特殊的自然条件有利于实现利用自然能富集浓缩盐湖卤水中的铀资源。采用提钾除硼锂后的盐湖浓缩卤水为提铀原料，可减少提铀过程中的水处理量，有效降低提铀成本。

盐湖卤水中分离提取铀的基础理论和技术研究较多，多种吸附剂及吸附理论相继被文献报道；而对规模化、工程化提铀的相关设备报道较少。已有的相关文献表明，离子交换柱可应用于盐湖浓缩卤水分离提取铀领域。离子交换柱虽然在盐湖浓缩卤水分离提取铀过程中起到一定的富集分离作用，但由于交换柱上吸附剂的堆积状态影响了其对铀离子的吸附能力和效果，降低了吸附剂对铀离子的分离提取效率。磁稳定床反应器兼顾固定床反应器和流化床反应器的特点，以磁性材料为固相，可在轴向不随时间变化的均匀外加磁场作用下形成颗粒呈有序状态排列并有微弱运动的床层。该类反应器可以使用小颗粒的固体材料而不产生过高的床层压力，外加磁场的作用可避免固体颗粒的流失；外加磁场作用还可以破碎气泡，改善相间的传质。因此磁稳定床反应器在气固相、液固相反应中表现出良好的应用前景。

本实用新型针对盐湖浓缩卤水中铀的分离提取，发明了一种以磁稳定床反应器为核心的铀富集回收设备，实现对盐湖浓缩卤水中铀的富集回收，可实现盐湖有价元素、国家战略元素有的连续化、规模化富集与分离，有利于盐湖资源的综合开发和高值化利用。。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种易于控制操作的从盐湖浓缩卤水中富集回收铀的设备。

为解决上述问题，本实用新型所述的一种从盐湖浓缩卤水中富集回收铀的设备，其特征在于：该设备包括原料液系统、富集回收系统、检测流量控制系统、解吸液系统和产品存储系统。所述的原料液系统分别与所述的富集回收系统、所述的检测流量控制系统相连；所述的富集回收系统为整套设备的核心，分别与所述的原料液系统、所述的解吸液系统和所述的检测流量控制系统相连；所述的检测流量控制系统分别与所述的富集回收系统、所述的原料液系统和所述的解吸液系统相连；所述的解吸液系统分别与所述的富集回收系统、所述的检测流量控制系统相连；所述的产品存储系统与所述的检测流量控制系统相连。

所述的原料液系统包括原料液存储罐、原料液输送泵I、原料液换热器、原料液缓冲罐和原料液输送泵II。所述的原料液存储罐一端依次与原料液输送泵I、原料液换热器、原料液缓冲罐和原料液输送泵II串联，另一端与所述的检测流量控制系统中的原料液控制阀相连；所述的原料液输送泵II的一端与所述的原料液缓冲罐相连，另一端与富集回收系统中的磁稳定床反应器相连。

所述的富集回收系统为整套设备的核心，包括磁稳定床反应器和反应器中填充的磁性吸附材料。所述的磁稳定床反应器一端分别与原料液系统中的原料液输送泵II、解吸液系统中的解吸液输送泵II相连，另一端分别与检测流量控制系统中的原料液控制阀、解吸液控制阀相连。

所述的检测流量控制系统包括原料液控制阀、解吸液控制阀和检测流量控制器；所述的原料液控制阀一端与检测流量控制器相连，另一端分别与富集回收系统中的磁稳定床反应器和原料液系统中的原料液存储罐相连；所述的解吸液控制阀一端与检测流量控制器相连，另一端分别与富集回收系统中的磁稳定床反应器和解吸液系统中的解吸液储罐相连。

所述的解吸液系统由解吸液存储罐、解吸液输送泵I、解吸液换热器、解吸液缓冲罐和解吸液输送泵II组成；所述的解吸液存储罐的一端依次与解吸液输送泵I、解吸液换热器、解吸液缓冲罐和解吸液输送泵II串联，另一端与所述的检测流量控制系统中的解吸液控制阀相连；所述的解吸液输送泵的一端与所述的解吸液缓冲罐相连，另一端与富集回收系统中的磁稳定床反应器相连。

所述的产品存储系统包括产品缓冲罐、产品输送泵和产品存储罐；所述的产品缓冲罐一端与所述的检测流量控制系统中的解吸液控制阀相连，另一端与依次与所述的产品输送泵和产品存储罐相连。

本实用新型与现有技术相比具有以下特点：

1、本实用新型中设有富集回收系统，该系统采用磁稳定床反应器作为对盐湖浓缩卤水中铀的吸附和解吸的主要装置，在装置中填充阳离子型高选择性吸附材料，可以实现对盐湖卤水中铀离子的选择性吸附；同时吸附完毕后，可以用解吸液进行解吸处理从而获得高浓度的富铀溶液。与现有的离子交换柱相比，本实用新型可充分发挥磁稳定床反应器自身的优势以及磁性吸附材料的高选择性和吸附性能，可有效解决现状装置中由于吸附剂堆置状态造成对吸附效果的影响，从而可有效发挥磁稳定床反应器与磁性吸附材料的协同作用，提高整体设备富集回收铀的效率。

2、本实用新型将原料液系统、检测流量控制系统、富集回收系统进行集成，可实现对盐湖浓缩卤水的连续性富集；将解吸液系统、检测流量控制系统、富集回收系统进行集成，可实现对吸附后的阳离子型选择性吸附材料的连续解吸；通过检测流量控制系统对吸附和解吸过程中溶液中铀离子的含量进行分析，并以此为依据实现对吸附过程和解吸过程的控制。与现有的设备相比，本实用新型可以分批次、连续的实现对含铀溶液中铀离子的富集回收；设备的连续化操作决定了设备对盐湖卤水中铀离子富集回收的规模化。

3、本实用新型结构简单，易于实施。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1-原料液系统 11-原料液存储罐 12-原料液输送泵I 13-原料液换热器14-原料液缓冲罐 15-原料液输送泵II 2-富集回收系统 21-磁稳定床反应器 22-磁性吸附材料 3-检测流量控制系统 31原料液控制阀 32-解吸液控制阀 33-检测流量控制器 4-解吸液系统 41 解吸液存储罐 42-解吸液输送泵I 43-解吸液换热器 44-解吸液缓冲罐45-解吸液输送泵II 5-产品存储系统 51-产品缓冲罐 52-产品输送泵 53-产品存储罐。

具体实施方式

一种从盐湖浓缩卤水中富集回收铀的设备，该设备包括原料液系统1、富集回收系统2、检测流量控制系统3、解吸液系统4和产品存储系统5。所述的原料液系统1一端与富集回收系统2相连，另一端与检测流量控制系统3相连；所述的富集回收系统2为整套设备的核心，其一端分别与原料液系统1和解吸液系统4相连，另一端与检测流量控制系统3相连；所述的检测流量控制系统3一端与富集回收系统2相连，另一端分别于原料液系统1和解吸液系4统相连；所述的解吸液系统4一端与富集回收系统2相连，另一端与检测流量控制系统3相连；所述的产品存储系统5通过检测流量控制系统3与富集回收系统2相连。

其中：

原料液系统1、富集回收系统2和检测流量控制系统3共同构成原料液中铀离子吸附富集工段。原料液系统1由原料液存储罐11、原料液输送泵I12、原料液换热器13、原料液缓冲罐14和原料液输送泵II15组成。原料液存储罐11一端与原料液控制阀31相连，另一端依次与原料液输送泵I12、原料液换热器13、原料液缓冲罐15和原料液输送泵II15串联；原料液输送泵II15的另一端与磁稳定床反应器21相连；富集回收系统2由磁稳定床反应器21和磁性吸附材料22组成。磁稳定床反应器21的一端与原料液输送泵II15相连，另一端与原料液控制阀31相连；检测流量控制系统3由原料液控制阀31、解吸液控制阀32和检测流量控制器33组成；原料液控制阀31一端与检测流量控制器33相连，另一端与原料液存储罐11相连。

解吸液系统4、富集回收系统2、检测流量控制系统3和产品存储系统5共同构成铀离子吸附富集工段后磁性吸附材料的解吸回收工段。解吸液系统4由解吸液存储罐41、解吸液输送泵I42、解吸液换热器43、解吸液缓冲罐44和解吸液输送泵II45组成；解吸液存储罐41的一端与解吸液控制阀32相连，另一端依次与解吸液输送泵I42、解吸液换热器43、解吸液缓冲罐44和解吸液输送泵II45相连；解吸液输送泵另一端与磁稳定床反应器21相连；富集回收系统2由磁稳定床反应器21和磁性吸附材料22组成；磁稳定床反应器一端与解吸液输送泵II45相连，另一端与解吸液控制阀32相连；检测流量控制系统3由原料液控制阀31、解吸液控制阀32和检测流量控制器33组成；解吸液控制阀32一端与检测流量控制器33相连，另一端与解吸液存储罐41相连；产品存储系统5由产品缓冲罐51、产品输送泵52和产品存储罐53组成。产品缓冲罐51的一端通过解吸液控制阀32与磁稳定床反应器21相连，另一端依次与产品输送泵52、产品存储罐53相连。

实施例1 一种从盐湖浓缩卤水中富集回收铀的设备，该设备包括原料液系统1、富集回收系统2、检测流量控制系统3、解吸液系统4和产品存储系统5。

原料液系统1、富集回收系统2和检测流量控制系统3共同构成原料液中铀离子吸附富集工段。

解吸液系统4、富集回收系统2、检测流量控制系统3和产品存储系统5共同构成铀离子吸附富集工段后磁性吸附材料的解吸回收工段。

铀离子吸附富集工段：原料液存储罐11中的盐湖浓缩卤水通过原料液输送泵I12输送到原料液换热器13中进行换热，然后经过管道进入原料液缓冲罐14，通过原料液输送泵II15输送至磁稳定床反应器21中；在磁稳定床反应器21中，存储于反应器中的磁性吸附材料22与来自于原料液系统1中的盐湖浓缩卤水进行充分接触，实现了盐湖浓缩卤水中铀离子到吸附材料的转移富集；磁性吸附材料22吸附后的大部分浓缩卤水经过原料液控制阀31进入原料液存储罐11；极少部分盐湖浓缩卤水经过原料液控制阀31进入检测流量控制器33进行浓缩卤水中铀离子含量的分析，检测流量控制器33依据检测结果对原料液控制阀进行控制。经过上述工段，可完成磁性吸附材料22对原料液盐湖浓缩卤水的循环富集吸附。

磁性吸附材料解吸回收工段：依据检测流量控制器的分析结果，启动磁性吸附材料22解吸回收工段的操作。解吸液存储罐41中的盐酸解吸液通过解吸液输送泵I42输送至解吸液换热器43，进入解吸液缓冲罐44，再经解吸液输送泵II45输送至磁稳定床反应器21中。在磁稳定床反应器21中，经过铀离子吸附富集工段后的磁性吸附材料22与解吸液充分接触发生解吸作用，实现铀离子由磁性吸附材料22到解吸液的转移回收；磁性吸附材料22经解吸过程后产生的解吸液大部分通过解吸液控制阀32进入解吸液存储罐41，极少部分通过解吸液控制阀32进入检测流量控制系统33，进行解吸液中铀离子含量的分析，检测流量控制器33依据检测结果对解吸液控制阀进行控制。当解吸液中铀离子的浓度达到目标值后，解吸液控制阀32将自动与产品存储系统5进行连接，解析后高浓度的含铀溶液依次经过产品缓冲罐51、产品输送泵52进入产品存储罐53。

经过上述两个工段的循环过程以及对检测流量控制器铀离子浓度上限值和下限值的设定，可最终完成一批次的盐湖浓缩卤水中铀离子的富集回收。

Claims (6)

1.一种从盐湖浓缩卤水中富集回收铀的设备，其特征在于：原料液系统（1）、富集回收系统（2）、检测流量控制系统（3）、解吸液系统（4）和产品存储系统（5）；所述的原料液系统（1）一端与富集回收系统（2）相连，另一端与检测流量控制系统（3）相连；所述的富集回收系统（2）为整套设备的核心，其一端分别与原料液系统（1）和解吸液系统（4）相连，另一端与检测流量控制系统（3）相连；所述的检测流量控制系统（3）一端与富集回收系统（2）相连，另一端分别于原料液系统（1）和解吸液系统（4）相连；所述的解吸液系统（4）一端与富集回收系统（2）相连，另一端与检测流量控制系统（3）相连；所述的产品存储系统（5）通过检测流量控制系统（3）与富集回收系统（2）相连。

2.如权利要求1所述的一种从盐湖浓缩卤水中富集回收铀的设备，其特征在于：所述的原料液系统（1）由原料液存储罐（11）、原料液输送泵（12）、原料液换热器（13）、原料液缓冲罐（14）和原料液输送泵（15）组成；所述的原料液存储罐（11）的一端依次与原料液输送泵（12）、原料液换热器（13）、原料液缓冲罐（14）以及原料液输送泵（15）串联，另一端与所述的检测流量控制系统（3）中的原料液控制阀（31）相连；所述的原料液输送泵（15）的一端与所述的原料液缓冲罐（14）相连，另一端与富集回收系统（2）中的磁稳定床反应器（21）相连。

3.如权利要求1所述的一种从盐湖浓缩卤水中富集回收铀的设备，其特征在于：所述的富集回收系统（2）为整套设备的核心，由磁稳定床反应器（21）和反应器中填充的磁性吸附材料（22）组成；所述的磁稳定床反应器（21）的一端分别与原料液系统（1）中的原料液输送泵（15）、解吸液系统（4）中的解吸液输送泵（45）相连，另一端分别与检测流量控制系统（3）中的原料液控制阀（31）、解吸液控制阀（32）相连。

4.如权利要求1所述的一种从盐湖浓缩卤水中富集回收铀的设备，其特征在于：所述的检测流量控制系统（3）由原料液控制阀（31）、解吸液控制阀（32）和检测流量控制器（33）组成；所述的原料液控制阀（31）一端与检测流量控制器（33）相连，另一端分别与富集回收系统（2）中的磁稳定床反应器（21）和原料液系统（1）中的原料液存储罐（11）相连；所述的解吸液控制阀（32）一端与检测流量控制器（33）相连，另一端分别与富集回收系统（2）中的磁稳定床反应器（21）和解吸液系统中的解吸液储罐（41）相连。

5.如权利要求1所述的一种从盐湖浓缩卤水中富集回收铀的设备，其特征在于：所述的解吸液系统（4）由解吸液存储罐（41）、解吸液输送泵（42）、解吸液换热器（43）、解吸液缓冲罐（44）和解吸液输送泵（45）组成；所述的解吸液存储罐（41）的一端依次与解吸液输送泵（42）、解吸液换热器（43）、解吸液缓冲罐（44）以及解吸液输送泵（45）串联，另一端与所述的检测流量控制系统（3）中的解吸液控制阀（32）相连；所述的解吸液输送泵（45）的一端与所述的解吸液缓冲罐（44）相连，另一端与富集回收系统（2）中的磁稳定床反应器（21）相连。

6.如权利要求1所述的一种从盐湖浓缩卤水中富集回收铀的设备，其特征在于：所述的产品存储系统（5）由产品缓冲罐（51）、产品输送泵（52）和产品存储罐（53）组成；所述的产品缓冲罐（51）一端与所述的检测流量控制系统（3）中的解吸液控制阀（32）相连，另一端与依次与所述的产品输送泵（52）和产品存储罐（53）相连。