铀矿的加工工艺是采用湿法冶金的方式从铀矿石中提取出铀, 之后经过纯化而制备出符合满足各种应用需求的铀产品。
当前我国铀水冶厂及铀矿山废水处理厂所采用的离子交换设备一般包括这样几种:水力悬浮床、空气搅拌床、密实固定床、塔式流化床以及密实移动床五种, 下面将对其中的几个进行重点介绍。
水力悬浮床通常被称为悬浮床。从广义上来讲, 它是流化床的一种, 而按照结构型式来讲, 悬浮床属于槽式设备。
悬浮床离子交换设备一般主要用于少数早期的铀矿水冶厂中, 主要用于稀矿浆的处理。该设备的操作方式为周期循环式, 属于间歇式操作的一种。一般采用多台串联式吸附, 而所串联的设备台数一般是由饱和体积和穿透体积的比值来确定的。离子交换设备的吸附原理是:设备利用高于起始流化速度的上升矿浆流来将树脂悬浮于设备的中上部当中, 即在树脂处于松散、悬浮的状态时, 流体与矿浆的充分接触。而矿浆的淋洗过程反映的则是将负载树脂冲洗脱泥之后, 这时树脂是处于密实床的状态之下进行。
(1) 槽底的进、排矿浆管时常会发生堵塞, 导致提取设备没有正常运转。
(2) 上部的排浆筛网容易出现堵塞, 导致浆液冒槽, 使得树脂和铀发生损失, 这个问题目前还没有一个完满的解决方案。
(3) 槽底的石英层容易出现乱层, 导致进矿浆时的布料出现不均匀现象, 排矿浆时容易出现树脂泄漏。我们可以采用加大石英砂的粒度、适当调整石英层的排列等措施, 虽然收到了一定的效果, 但是还没有得到完全的解决。
空气搅拌床, 通常又被称作帕丘卡, 它也是一种槽式设备。该种设备运用于我国早、中期建成的各种铀水冶厂中, 且主要用于固体质量分数较高的铀矿浆当中。按操作制度又可以分为周期循环式操作和连续逆流式操作。
(1) 空气搅拌槽的上部排浆筛网精彩出现排浆能力过低的情况, 同时对筛网进行更换是比较困难, 更换条件差、劳动强度过大。可以对筛网的结构进行设计和改进, 同时对空气吹管进行改进, 确保吹气均匀。
(2) 由于采用了周期性循环式操作, 当空气搅拌槽的底部石英层的矿浆排空时, 也会出现树脂泄漏的问题。这时可以通过对石英砂的粒度以及砂层的厚度来进行调节, 基本上达到了实际的使用需求水平。
密实固定床, 通常又被称作为固定床, 同时也被称作为离子交换柱。这种设备在我国的铀水冶厂中即铀矿山废水处理厂当中均有较广泛的应用, 主要是用于清液的处理。按照其结构形式, 我们还可以将之分为:常压平顶式及加压圆顶式, 其中主要应用加压圆顶式。
固定床吸附设备大多是采用周期性的循环式来进行操作 (属于间歇式的一种) 。在通常的使用中一般采用多台吸附设备进行串联而使用, 串联台数的确定原则与悬浮床的原则都相同, 都是采用饱和体积和穿透体积的比值来确定。
表3为某铀水冶厂和铀矿山废水处理厂的固定床设备运行参数。
(1) 当设备所吸附的原液中所含的悬浮物中所含的铁、钙浓度较高时, 容易导致树脂床层的堵塞问题, 影响设备的正常运行。从这个角度来讲, 固定床对吸附原液中固体含量指标要求比较高。
(2) 上进料的布液器容易出现堵塞现象。一般都可以改为直入式的给料方式, 然后在树脂床层上面保持着一定厚度的水垫层, 这样能确保液体均匀地流过床层。
除了上述三种离子交换设备之外, 还有塔式流化床和密实移动床等离子交换设备。其中, 密实移动床设备在地浸液加工系统中, 尤其是在饱和再吸附流程当中的应用中较为广泛。在这里由于篇幅所限, 不再一一作详细介绍。
摘要：就我国铀水冶厂及铀矿山废水处理当中的几种离子交换设备的应有状况进行了一定的论述, 其中重点对水力悬浮床离子交换设备和密实移动床离子交换设备的优缺点都进行了比较详细的论述, 对若干离子交换设备在铀矿提取中的应用前景提出了一定的看法。
关键词：铀矿提取,离子交换设备,悬浮床,空气搅拌床,密实固定床
[1] 宫传文.密实移动床离子交换提铀设备的结构特点及选型计算[J].铀矿冶, 2007, 26 (3) .
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