Гидрометаллургия

УСТАНОВКИ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Классической установкой непрерывного ионного обмена является установка, которую использовали в течение нескольких десятилетий в гидрометаллургии урана и других тяжелых металлов в СССР (рис. 6). Она предназначалась для сорбционного извлечения урана из пульп различной плотности, и поэтому ее сорбционная часть состояла из цепочки установленных последовательно пачуков. На операциях отмывки смолы от твердых частиц, ее регенерации и отмывки от регенератов использовались колонны КДС.

Рис 6
Установка непрерывного ионного обмена для ивлечения урана из пульпы

1. 
   паучки; 2- регулятор расхода пульпы; 3- сепараторы; 4- колонны КДС отмывки сорбента от пульпы; 5- регенерационная колонна; 6- колонна отмывки от регенерационного раствора.
   

Исходная пульпа поступала в первый «пачук», и затем с помощью циркуляционно-транспортирующих эрлифтов она последовательно перекачивалась через всю цепочку аппаратов. Поскольку «пачуки» являются аппаратами смешения, то даже при среднем времени нахождения в них смолы, равном времени установления равновесия в системе, они не могут обеспечить одной теоретической ступени контакта, а реальный их КПД составляет 0,3—0,6. Поэтому для получения необходимого извлечения урана при высоком насыщении смолы нужно последовательно установить большое число аппаратов (5—10). Регенерированный ионит подается в последний по ходу пульпы аппарат и транспортирующими эрлифтами перекачивается из пачука в пачук, навстречу движению пульпы. Таким образом, в каскаде аппаратов организуется противоположное движение фаз.

Насыщенный ионит отделяется на грохоте (обычно троммель) h подается в колонну отмывки от илов 4 типа КДС. В ней сорбент отмывается восходящим потоком воды. Полученный раствор, содержащий твердые частицы и некоторое количество урана, возвращается в голову процесса. Отмытый ионит перекачивается эрлифтом через грохот в колонну регенерации. Поскольку колонны КДС имеют низкую эффективность, то на регенерации последовательно устанавливают две-пять колонн. При перекачке сорбента между ними грохоты могут не устанавливаться.
Регенерированная смола через грохот подается в колонну отмывки, где она отмывается водой от остатков регенерирующего раствора. Отмытый сорбент возвращается в цепочку пачуков на сорбцию.
Полученный промывной раствор, содержащий значительное количество кислоты, доукрепляется концентрированной кислотой и подается в цепочку регенерационных колонн. Полученный в них товарный регенерат направляется на дальнейшую переработку по экстракционной или осадительной технологии.
Система управления такой установки имеет целью обеспечить минимальную концентрацию урана в сбросной пульпе и максимальную в товарном регенерате. В соответствии с этим, постоянно контролируются: концентрации урана в исходной и сбросной пульпе и регенерате, насыщение сорбента после сорбции и регенерации. Расход смолы определяется по показателям узла сорбции. Он регулируется производительностью перекачивающих смолу эрлифтов. При этом необходимо следить за содержанием смолы в каждом пачуке, поддерживая его на определенном уровне.
В цепочке промывных и регенерационных колонн задача состоит в поддержании определенной высоты псевдоожиженного слоя в каждой колонне регулировкой производительности откачивающего эрлифта. При этом ее расход через каждый аппарат оказывается одинаковым.
В соответствии с рассчитанным по балансу расходом смолы выбирается и расход регенерата и промывных вод.
Установи такого типа, использовали для извлечения урана и других тяжелых металлов из плотных и легких пульп и мутных растворов с различным содержанием ценного компонента в основном при малых его концентрациях. Их производительность достигала нескольких сотен кубических метров в час.
Внедрение этих установок взамен ионитовых фильтров с предварительной механической фильтрацией пульпы, позволило вследствие отказа от фильтрации и совмещения процесса выщелачивания и сорбции снизить энергозатраты в 2—3 раза, повысить производительность труда в 3—4 раза, экономить большое количество фильтровальной ткани и реагентов, резко повысить производительность предприятий и степень извлечения урана, сократить водопотребление, производственные площади, поднять культуру труда.
В настоящее время такие установки модернизируются, в основном их узлы регенерации сорбента, заменой колонн КДС на более эффективные аппараты полунепрерывного действия со сплошным слоем типов КНСПР, ПИК. В некоторых случаях отмывка смолы от илов и регенерационных растворов проводится в колоннах непрерывного действия типа ПСК. Эти мероприятия позволяют сократить загрузку смолы в установку и повысить кон­центрацию урана в регенератах, что удешевляет их дальнейшую переработку.