[發明專利]一種離子交換樹脂塔

有效

• 申請號: 201811166117.1
• 申請日: 2018-10-08
• 公開（公告）號: CN111001444B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 劉玉強;沙濱;杜昊;王少華;黃海麗;賀來榮;馬永剛;馬海青;陳小林;魏建周;王多江;朱慧;姚菲;張飛;楊松林;唐金
• 申請（專利權）人: 金川集團股份有限公司
• 主分類號: B01J47/022
• 分類號: B01J47/022;C22B3/02;C22B3/42
• 代理公司: 中國有色金屬工業專利中心 11028
• 代理人: 李子健

一種離子交換樹脂塔。適用于低品位紅土鎳礦中回收鎳和鈷。離子交換樹脂塔塔體上下部設有進出液口，樹脂塔為多段分層結構，每段短接之間用法蘭及螺栓連接固定；每段短接中部有供排液和布液的空腔結構，空腔由兩塊多孔板及一塊中空墊板組成；樹脂裝填于短接內部，由短接兩端的多孔板固定，避免小顆粒樹脂的移動和流失。本發明不僅能有效地解決顆粒度較細樹脂的裝填及布液的問題，而且可大量節約新水用量，減少酸性廢水的排放，是一種處理低品位紅土鎳礦回收鎳和鈷的理想設備。

技術領域

本發明涉及濕法冶金過程中用離子交換法提取鎳和鈷的技術領域，尤其是離子交換法所用的樹脂裝置。

背景技術

目前國內處理低品位紅土鎳礦的方法主要為硫酸加壓酸浸工藝(簡稱為HPAL)，產品主要是氫氧化鎳鈷，產品成本較高，附加值較低。

目前，離子交換技術用于水處理工業相對成熟。在50年代秘魯首先把離子交換技術用于濕法煉銅，蘇聯的冶金工作者在這方面做了大量研究。美國在90年代發展的連續離子交換技術在氨基酸提取等工業中應用成熟。美國RSA實驗室在Impala有限公司用Superlig樹脂萃取金屬鉑。此外，該技術廣泛地應用于分離提純鈾。國外應用離子交換技術替代濕法煉銅中萃取工藝已進入工業化階段。而國內應用離子交換技術僅局限于發電廠水處理，污水處理及醫藥行業。

目前世界上使用的離子交換樹脂絕大多數是以苯乙烯或丙烯酸聚合物為骨架的有機離子交換樹脂，其性能存在難以克服的缺陷：交換容量小、交換速度慢、循環使用周期短、含水率高和轉型膨脹率高等弊端，尤其是其離子交換的選擇性太差而導致其無法在成分十分復雜的多金屬酸浸液中分離富集有價金屬的工業化應用。對于具有更高效率、更高選擇性的無機離子交換樹脂，目前在有色冶金領域中未能得到大規模工業化應用，特別是在提取經濟價值較高的鎳和鈷的過程中，只能應用于尾液中回收鎳、鈷的工藝中。

離子交換柱是用來進行離子交換反應的柱狀壓力容器，是管柱法離子交換的交換設備，一般采用圓筒形，溶液從柱的一端通入，與柱內呈密實狀態的固定離子交換樹脂層或流動狀態離子交換樹脂床充分接觸，進行離子交換。由于此種樹脂的顆粒度較小，溶液再交換柱內流動時內部壓力較大，當樹脂裝填密度有細微差別時，溶液就很容易在交換柱內部分散流動，密度較高的區域流速較慢，密度較小的區域流速較快，導致溶液無法很均勻的向交換柱出口移動，最終形成混流，無法有效實現離子交換柱的工藝過程，特別是交換柱的直徑越大時，混流現象越嚴重；

為了保證此種樹脂交換柱運行時的均勻性，現有交換柱的直徑必須控制在300mm以內，如此一來，交換柱的體積受限，必須控制在150L左右，如果要達到較高的生產規模，則所需要的樹脂塔數量非常多，裝置成本高，在工業化過程中的控制及維護問題難以解決，最終導致無法實現大規模工業化的生產應用。

本發明對現有交換柱的結構進行了重新設計和優化，在保證溶液軸向流動的均勻性不變的前提下，有效擴大了樹脂柱的直徑，使得樹脂塔的有效容積增加至之前的10-20倍；同樣的生產規模，樹脂塔的數量大幅減少，降低配套設備規模，簡化控制系統，降低運行時的能耗和物耗，為此種樹脂的大規模工業化應用提供了可靠的設備保障。

發明內容

本發明的目的在于提供一種液體分布均勻、易于清洗的樹脂塔結構形式。具體的技術方案為：一種離子交換樹脂塔，所述樹脂塔由多段樹脂柱短接（3）組合而成，每段樹脂柱短接（3）之間用法蘭連接，樹脂塔上下端部設置有封頭（2），封頭有供進出液的管口（1），所述樹脂柱短接（3）之間放置兩塊多孔板（4）和一塊墊板（5），組成圓柱形空腔結構，所述墊板（5）為中空結構，所述空腔直徑與樹脂塔內徑一致。

進一步的，所述空腔的體積占樹脂塔容積的1%-5%。

進一步的，所述墊板（5）中部設有供排液的排液口（6），排液口（6）連接排液閥（7）。

進一步的，所述短接（3）、多孔板（4）及墊板（5）之間均用密封圈或密封環進行密封，用螺栓固定。