RO111549B - Reactor pentru schimb ionic în contracurent - Google Patents

Abstract

Invenția se referă la un aparat pentru schimb ionic în contracurent pe rășină schimbătoare de ioni, ce poate fi utilizat la concentrarea și/sau purificarea soluțiilor uranifere în fluxul de obținere a concentratului chimic de diuranat de sodiu. Reactorul conform invenției se caracterizează prin aceea că este alcătuit dintr-o virolă cilindro-tronconică (1), prevăzută în interior cu un tub (2), în care se amplasează un transportor elicoidal (3), prevăzut la partea inferioară cu 4...8 ferestre (4) de admisie a rășinii, iar la partea superioară, cu 4...8 ferestre (5) de evacuare a rășinii, o pâlnie (6) prin care rășina evacuată prin ferestrele (5) cade pe un redistribuitor tronconic (9), coaxial cu transportorul elicoidal (3), care are rolul împiedicării creării unei circulații preferențiale a rășinii în zona centrală a reactorului, în timp ce distribuirea lichidului se face printr-un distribuitor inelar (10). amplasat la partea inferioară a virolei cilindro-tronconice (1), iar evacuarea se face printr-un ștuț lateral (16), amplasat la partea superioară a virolei cilindro-tronconice (1).

Description

Invenția se referă la un reactor chimic, pentru schimb ionic în contracurent, destinat purificării și/sau concentrării soluțiilor uranifere, în fluxul de obținere a concentratului chimic de diuranat de sodiu.

Pentru procesele de schimb ionic în industria de prelucrare a minereurilor uranifere, sunt cunoscute sistemele:

- în pat mobil

- în pat fluidizat

Este cunoscut un procedeu continuu și un aparat pentru schimb ionic, destinat extracției continue a ionilor dintr-o soluție, aparatul fiind alcătuit dintr-o serie de vase pentru schimbul ionic, fiecare conținând inițial o coloană de adsorbție din material schimbător de ioni, un racord de intrare la baza coloanei de adsorbție a primului vas din serie, pentru introducerea continuă a soluției de tratat; un racord de evacuare la partea de sus a coloanei de adsorbție a ultimului vas din serie, pentru evacuarea continuă a soluției tratate, o conductă de curgere pentru fiecare vas din serie, pentru curgerea continuă între vase a soluției, mijloace pentru îndepărtarea, transferarea și înlocuirea materialului de schimb ionic ca, de exemplu, sisteme aer-lift și mijloace pentru operarea acestor sisteme aer-lift [GB 1382, 450].

Din brevetul US 4035292 este cunoscut un procedeu și un aparat pentru contactul continuu în contracurent, dintre un fluid ce trebuie tratat și particule solide. Aparatul conform invenției cuprinde o coloană verticală, prevăzută, la un capăt, cu un racord pentru admisia fluidului netratat, la același capăt , cu un racord pentru evacuarea particulelor solide și un racord pentru evacuarea fluidului tratat, adiacent la celălat capăt; numita coloană cuprinde, în interior, mai multe deflectoare distanțate pe verticală, numitele deflectoare împreună cu pereții coloanei formând o serie de camere de contact, fiecare cameră de contact având câte un orificiu în vârful și respectiv la baza detectoarelor, detectoarele fiind astfel aranjate, încât să se realizeze o îndepărtare completă a solidelor și pentru a preveni acumularea de solide în fiecare cameră; numitele orificii sunt prevăzute cu elemente ce acționează în combinație cu detectoarele pentru a preveni trecerea particulelor solide; elemente pentru introducerea fluidului netratat în numitul racord de alimentare a acestuia; conducte externe pentru transferul fluidului de la o cameră la camera adiacentă; elemente pentru curgerea fluidului prin conductele externe și valve.

Din brevetul RO 80899, este cunoscut un procedeu și o coloană de eluție pentru desorbția uraniului din rășini schimbătoare de ioni. Coloana de eluție, conform invenției, cuprinzând o porțiune cilindrică cu zone marginale profilate, tuburi pentru alimentarea rășinii încărcate și a eluantului, cât și mijloace pentru evacuarea elementului marfă, a rășinii regenerate și de recirculare a eluantului antrenat, se caracterizează prin aceea că aceasta cuprinde, la baza porțiunii cilindrice, o porțiune conică, în care se alimentează direct eluantul, printr-un tub vertical interior, iar la partea superioară, o porțiune evazată, în care se deschide tubul de alimentare a rășinii încărcate și, la marginea superioară, este prevăzută o rigolă inelară pentru deversarea eluantului, prin axul porțiunii cilindrice a coloanei fiind introdus un aerolift, iar la baza porțiunii conice, fiind prevăzut un racord pentru recircularea eluantului antrenat în rășina regenerată.

Aceste sisteme cu pat mobil si pat fluidizat prezintă dezavantaje legate de distrugerea mecanică a granulelor de rășină schimbătoare de ioni, prin abraziune precum și distribuții neuniforme a granulelor pe secțiunea aparatelor.

Reactorul conform invenției, pentru schimb ionic în contracurent, elimină dezavantajele de mai sus, prin aceea că este alcătuit dintr-o virolă cilindrotronconică, prevăzută în interior cu un tub în care se amplasează un trans

RO 111549 Β

4 portor elicoidal, prevăzut la partea inferioară cu 4 ... 8 ferestre de admisie a rășinii, iar la partea superioară, cu 4 ... 8 ferestre de evacuare a rășinii, o pâlnie prin care rășina evacuată prin ferestrele de evacuare cade pe un redistribuitor tronconic, coaxial cu transportorul elicoidal, care are rolul împiedicării creării unei circulații preferențiale a rășinii în zona centrală a reactorului, în timp ce distribuirea lichidului se face printr-un distribuitor inelar, amplasat la partea inferioară a virolei cilindro-tronconice, iar evacuarea se face printr-un ștuț lateral, amplasat la partea superioară a virolei cilindro-tronconice.

Reactorul conform invenției asigură o circulație fluentă și o distribuție uniformă a granulelor pe secțiunea aparatului, prin transportul mecanic al masei de rășină și oferă posibilitatea reglării vitezei relative a fazelor, prin reglarea turației motorului ce antrenează spirala transportoare. De asemenea, au fost înregistrate consumuri energetice specifice mai mici comparativ cu coloanele de schimb ionic în sistem cu aerolifturi.

Față de sistemele amintite anterior oferă, pe lângă o contactare mai bună a fazelor prin eliminarea canalelor preferențiale de curgere și eliminarea colmatării sistemelor de aerare și a problemelor de operare datorate disfuncțiilor sistemelor de comprimare a aerului.

Se dă, în continuare, un exmeplu de realizare a invenției, în legătură cu figura care reprezintă secțiunea în plan vertical a reactorului. Astfel, o parte din zestrea de rășină este preluată de transportorul elicoidal 3, prin fereastra de admisie 4 și ridicată până la fereastra de evacuare 5 a rășinii. Rășina evacuată prin fereastra 5 cade prin pâlnia 6 pe redistribuitorul 9 de formă tronconică, urmând apoi ca, prin cădere liberă în lichid, să se depună sub formă de strat în zona inferioară a reactorului.

Antrenarea transportorului elicoidal 3 se face prin intermediul unui cuplaj elastic 8 de către un electromotreoreductor cu trație reglabilă, fixat de reactor, prin sistemul de sprijin tripodal. In zona inferioară a reactorului, transportorul elicoidal 3 se sprijină pe un lagăr 7 cu frecare prin alunecare.

Alimentarea cu lichid (soluție încărcată, respectiv eluant) a reactorului se face prin distribuitorul inelar 10 a cărui înălțime de imersare în zestrea de rășină este reglabilă. Evacuarea fazei ¹⁰ lichide se face prin ștuțul lateral 16.

Reactorul pentru schimb ionic, conform invenției, așa cum se arată în figură, este compus din: virola cilindrotronconică 1, transportorul elicoidal 3 ¹⁵ acționat prin intermediul cuplajului elastic 8 de electromctoreductor.

Transportorul elicoidal este inclus într-un tub 2 care este prevăzut, la partea inferioară, cu 4 ... 8 ferestre 4 de

O admisie a rășinii, iar la partea superioară, cu 4 ... 8 ferestre 5 de evacuare a rășinii. Din ferestele de evacuare 5, rășina cade prin pâlnia 6 pe redistribui₂₅ torul tronconic 8, coaxial cu transportorul elicoidal 3. Admisia fazei lichide se face prin distribuitorul inelar 10, coaxial cu transportorul elicoidal 3 și a cărui adâncime de imersie în vas este re30 glabilă. Evacuarea lichidului se face prin ștuțul lateral 6.

Alimentarea succesivă cu apă, aer, pentru barbotare și soluție, se realizează prin ștuțurile 11, 12, 13 si respectiv 14.

Vasul poate fi golit prin ștuțul 18 aflat în partea inferioară a zonei tronconice a virolei, prevăzut cu o sită 17.

In exemplul de realizare a reac⁴⁰ torului, la nivel de laborator, au fost folosite dimensiunile: diametrul interior al zonei cilindrice a virolei - 300 mm, înălțimea zonei cilindrice - 150 mm, înălțimea zonei tronconice a virolei - 50 mm și diametrul bazei mici a trunchiului de con - 100 mm. Volumul util al aparatului de laborator este de 12 I.

Transportorul elicoidal a fost dimensionat conform STAS 7627 - 1 982 în condițiile: volum de rășină vehiculată =8 I . numărul de cicluri orare = 1 ... 2, diametrul suprafeței elicoidale = 60 mm,

RO 111549 Β pasul suprafeței elicoidale = 20 mm, turație = 60 rpm, densitate material = 1100 kg/m³ și factor de umplere = 0,45, obținând un debit specific de 2,8 kg/s.

Puterea motorului de antrenare folosit a fost de 13,7W.

Instalația de laborator este compusă din reactor, vas de măsură dozare soluție uraniferă, vas de măsură dozare eluant, vas de colectare steril, vas pentru colectarea eluatului, racorduri flexibile, robineți.

In încercările de laborator, pentru determinarea timpului în care are loc circulația completă a rășinii, s-a folosit ca trasor o cantitate de 10 ml rășină încărcată (culoare brună]. Timpul astfel determinat a fost de circa 45 min.

Soluțiile uranifere, folosite, au fost cele industriale cu 1,76 ... 3,32 g U/1 și 21,63 ... 49,68 g NaCI/1. Soluțiile au fost diluate cu apă industrială, în raport de 1 : 2 ... 1 : 5, pentru a diminua influența NaCI în testele de sorbție (4,3 gU/1). Pierderile de metal în steril au fost cuprinse între 0,6 si 1 mgU/1.

Debitul optim de alimentare a fost de 12 l/h (1,5 BEV). Sorbția a fost realizată pe parcursul a 16 h, iar randamentul realizat a fost de 99%.

Eluția s-a desfășurat timp de 8 h, pornind de la un grad de încărcare a rășinii de 2,32%. S-a observat o creștere semnificativă a vitezei de descărcare a rășinii pentru creșterea concentrației de sare, între 30 și 65 g NaCI/Ι. Se consideră că mărirea concentrației de sare peste 80 g NaCI/l nu este justificată.

Eluția a fost condusă până la o concentrație remanentă de U în rășina de 0,3 %. Din bilanțul de materiale, rezultă un randament de eluție (pentru primul ciclu, ulterior recuperarea este practic totală] de 87%. Virola este prevăzută, în zona superioară, cu un stuț de evacuare 16 a fazei lichide și cu o gură de vizitare, situată în partea inferioară a zonei cilindrice, a virolei.

Diametrul exterior al tubului 2 în care se mișcă spirală transportoare este de 300 mm, iar locul între spirală și tub este de 2,5 mm.

Ștuțul de evacuare 18 este prevăzut cu o sită 17 prinsă între plăci metalice, perforate, pentru a evita pierderea rășinii în cazul golirii.

Claims (1)

1. Reactor pentru schimb ionic în contracurent, caracterizat prin aceea că este alcătuit dintr-o virola cilindrotronconică (1], prevăzută, în interior, cu un tub (2] în care se amplasează un transportor elicoidal (3], prevăzut la partea inferioară cu 4 ... 8 ferestre (4] de admisie a rășinii, iar la partea superioară, cu 4 ... 8 ferestre (5] de evacuare a rășinii, o pâlnie (6], prin care rășina evacuată prin ferestrele [5] cade pe un redistribuitor tronconic (9] coaxial cu transportorul elicoidal (3], care are rolul împiedicării creării unei circulații preferențiale a rășinii în zona centrală a reactorului, în timp ce distribuirea lichidului se face printr-un distribuitor inelar (10], amplasat la partea inferioară a virolei cilindro-tronconice [1], iar evacuarea sa se face printr-un ștuț lateral (16] amplasat la partea superioară a virolei cilindro-tronconice (1],