一種富集含釩溶液中釩的離子交換柱的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于離子交換柱技術領域。具體涉及一種富集含釩溶液中釩的離子交換柱。
【背景技術】
[0002]我國石煤含釩品位低，所以必須將浸出液中的釩富集以滿足后續作業要求，富集釩可采用離子交換的方法。即在離子交換柱內進行離子交換吸附和解吸操作，富集釩所用的離子交換柱為立式圓筒形結構，離子交換柱能承受一定的工作壓力，離子交換樹脂和含釩溶液在離子交換柱內發生離子交換反應。
[0003]離子交換柱主要有單柱、多柱并聯和多柱串聯三種操作方式(康興東，張一敏，黃晶，劉建朋，馬蕾，楊東.石煤提釩離子交換工藝研究[J].礦產保護與利用，2008，
(2):34-38)，其中單柱和多柱并聯的操作方式存在離子交換樹脂利用率低、釩富集倍數較低、藥劑消耗量大的缺點。相對單柱和多柱并聯的操作方式，多柱串聯的操作方式雖具有簡化生產流程、改善工作環境、提高離子交換樹脂利用率、減少藥劑消耗量的優點，如“一種離子交換柱及其使用方法”(CN103991923A)和“浮動床離子交換系統”(CN202762445U)，但其存在離子交換吸附和解吸達到平衡所需時間較長、吸附和解吸速度較慢、含釩溶液中雜質離子易沉淀堵塞設備的缺點。

【發明內容】

[0004]本實用新型旨在克服上述缺點，目的是提供一種操作簡單、不易堵塞、使用壽命長和能縮短離子交換吸附和解吸達到平衡所需時間的富集含釩溶液中釩的離子交換柱。
[0005]為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是:所述離子交換柱包括離子交換柱殼體、離子交換柱本體、離子交換樹脂、過濾網、第一超聲波換能器、第二超聲波換能器、第三超聲波換能器和無級調頻超聲波發生器。
[0006]離子交換柱殼體內同中心線地設有離子交換柱本體，離子交換柱本體為圓筒狀，離子交換柱本體的高度與內徑比為2:1~15:1。離子交換柱殼體的內直徑與離子交換柱本體的外直徑之差為離子交換柱本體外直徑的1/16~1/12 ;在靠近離子交換柱本體的底部處固定有過濾網，在過濾網上填充有離子交換樹脂，離子交換樹脂的填充率為60~75%。
[0007]離子交換柱殼體外壁的左側沿鉛垂線均勻地設有1~4個第一超聲波換能器，離子交換柱殼體外壁的右側沿鉛垂線均勻地設有1~4個第二超聲波換能器，1-4個第二超聲波換能器和1~4個第一超聲波換能器在左側的垂直面或右側的垂直面的投影位置是:1~4個第二超聲波換能器和1~4個第一超聲波換能器相互錯開布置，任一個第二超聲波換能器和相鄰的第一超聲波換能器間的距離相等。離子交換柱殼體的底部中心位置處裝有1個第三超聲波換能器。離子交換柱殼體外壁的下部裝有無級調頻超聲波發生器，無級調頻超聲波發生器通過電源線與第一超聲波換能器、第二超聲波換能器和第三超聲波換能器連接。
[0008]進液管的一端與離子交換柱本體的上部空腔相通，進液管的另一端與可調速計量栗的出水口相通。反洗水出水管的一端通過離子交換柱殼體與離子交換柱本體的上部空腔相通，反洗水出水管的另一端與反洗水控制閥的進水口相通，在離子交換柱本體內壁的反洗水出水管的管口與離子交換柱本體上端的距離為離子交換柱本體高度的1/15~1/10。排料管的一端穿過離子交換柱殼體與離子交換柱本體的下部空腔相通，排料管的另一端與排料控制閥的進料口相通，排料管的管口緊靠過濾網的上平面。水管的一端與離子交換柱本體的底部空腔相通，水管的另一端與可調速電磁閥相通。離子交換柱殼體和離子交換柱本體間構成管狀腔體，冷凝水進水管與所述管狀腔體的下部相通，冷凝水出水管與所述管狀腔體的上部相通。
[0009]所述無級調頻超聲波發生器的工作頻率為20~60KHz，輸出功率為80~3500W。
[0010]所述第一超聲波換能器為壓電晶體換能器或為磁致伸縮換能器，第一超聲波換能器的工作頻率為20~60KHz，輸出功率為50~1500W。第二超聲波換能器和第三超聲波換能器與第一超聲波換能器相同。
[0011]所述過濾網的平面形狀為圓形；過濾網均勻地設有小孔，所述小孔孔徑為0.10-0.25mm，小孔的孔面積為過濾網面積的50~65%。
[0012]所述離子交換柱本體、離子交換柱殼體、過濾網、進液管、反洗水出水管、排料管、水管、冷凝水進水管和冷凝水出水管的材質為各自獨立地選自下述物質中的一種:聚氯乙稀、聚乙稀、聚丙稀、鋼襯聚氯乙稀、鋼襯聚乙稀和鋼襯聚丙稀。
[0013]由于采用上述技術方案，本實用新型具有以下積極效果:
[0014]1、本實用新型在離子交換柱殼體的外壁兩側均勻地設有第一超聲波換能器和第二超聲波換能器，在離子交換過程中施加超聲波，加速了離子交換吸附和解吸過程。離子交換樹脂對含釩溶液的吸附率為99%以上，解吸劑對負載有釩的離子交換樹脂的解吸率亦為99%以上，離子交換吸附和解吸達到平衡所需時間均為現有方法所需時間的50~60%。
[0015]2、本實用新型在離子交換柱殼體的底部中心位置設有第三超聲波換能器，不僅能加速離子交換吸附和解吸過程，且能利用超聲波的空化作用加速液體流動而形成微射流，微射流對過濾網具有清洗作用，能有效減少浸出液中雜質離子沉淀對過濾網的堵塞，提高了離子交換柱的利用率。
[0016]3、本實用新型中的管狀腔體間的循環冷卻水可對第一超聲波換能器、第二超聲波換能器和第三超聲波換能器進行冷卻，避免第一超聲波換能器、第二超聲波換能器和第三超聲波換能器因自身工作產生的熱量被損壞，同時超聲波通過冷卻水作用于離子交換樹脂能減弱在無冷卻水下超聲波對離子交換樹脂的磨損程度。
[0017]4、本實用新型中的無級調頻超聲波發生器工作時超聲頻率可在合理范圍內往復掃動，以消除駐波使得空化場均勻，避免因局部空化作用較強而損壞離子交換柱殼體和離子交換樹脂，提高了使用壽命。
[0018]因此，本實用新型具有操作簡單、不易堵塞、使用壽命長和能縮短離子交換吸附和解吸達到平衡所需時間的特點。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型的一種結構示意圖；
[0020]圖2是圖1中A-A左視剖面示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型做進一步的描述，并非對其保護范圍的限制:
[0022]實施例1
[0023]一種富集含釩溶液中釩的離子交換柱。如圖1所示，所述離子交換柱包括離子交換柱殼體15、離子交換柱本體14、離子交換樹脂6、過濾網8、第一超聲波換能器5、第二超聲波換能器17、第三超聲波換能器9和無級調頻超聲波發生器7。
[0024]如圖1所示，離子交換柱殼體15內同中心線地設有離子交換柱本體14，離子交換柱本體14為圓筒狀，離子交換柱本體14的高度與內徑比為2:1~10:1，離子交換柱殼體15的內直徑與離子交換柱本體14的外直徑之差為離子交換柱本體14外直徑的1/16~1/12 ；在靠近離子交換柱本體14的底部處固定有過濾網8，在過濾網8上填充有離子交換樹脂6，離子交換樹脂6的填充率為60~70%。
[0025]如圖1所示，離子交換柱殼體15外壁的左側沿鉛垂線均勻地設有1個第一超聲波換能器5，離子交換柱殼體15外壁的右側沿鉛垂線均勻地設有2個第二超聲波換能器17，2個第二超聲波換能器17和1個第一超聲波換能器5在左側的垂直面或右側的垂直面的投影位置是'2個第二超聲波換能器17和1個第一超聲波換能器5相互錯開布置，任一個第二超聲波換能器17和相鄰的第一超聲波換能器5間的距離相等。離子交換柱殼體15的底部中心位置處裝有1個第三超聲波換能器9。離子交換柱殼體15外壁的下部裝有無級調頻超聲波發生器7，無級調頻超聲波發生器7通過電源線16與第一超聲波換能器5、第二超聲波換能器17和第三超聲波換能器9連接。
[0026]如圖1所示，進液管1的一端與離子交換柱本體14的上部空腔相通，進液管1的另一端與可調速計量栗2的出水口相通。反洗水出水管3的一端通過離子交換柱殼體15與離子交換柱本體14的上部空腔相通，反洗水出水管3的另一端與反洗水控制閥4的進水口相通，在離子交換柱本體14內壁的反洗水出水管3的管口與離子交換柱本體14上端的距離為離子交換柱本體14高度的1/15~1/10。排料管12的一端穿過離子交換柱殼體15與離子交換柱本體14的下部空腔相通，排料管12的另一端與排料控制閥13的進料口相通，排料管12的管口緊靠過濾網8的上平面。水管10的一端與離子交換柱本體14的底部空腔相通，水管10的另一端與可調速電磁閥11相通。如圖2所示，離子交換柱殼體15和離子交換柱本體14間構成管狀腔體19，冷凝水進水管18與所述管狀腔體19的下部相通，冷凝水出水管20與所述管狀腔體19的上部相通。
[0027]所述無級調頻超聲波發生器7的工作頻率為20~60KHz，輸出功率為80~3500W。