Ионообменной технологии

а — конденсационная АЭС; б — АТЭЦ; ' — реактор; 2 ¦— парогенератор; 3 — циркуляционный насос; 4 — задвижка; 5 — компенсатор объема; 6,7 — охладитель продувочной воды; 8 — ионообменная установка; 9 — турбина; 10 — сепаратор; // — промежуточный пароперегреватель; 12 — конденсатор; 13 — конденсатный насос; 14 — подогреватели низкого давления; IS — деаэратор: 16 — питательный насос; П — подогреватели высокого давления; /8 — вода из химводоочистки; 19 — продувка парогенератора; 20 — возврат очищенной продувочной воды; 21 — подогреватели сетевой воды I ступени; 22 — подогреватели сетевой воды II ступени; 23 — сетевые насосы после подогревателей; 24 — сетевые насосы обратной воды

В испарительную систему включена ионообменная установка, обеспечивающая восполнение потерь рабочего тела обессоленной водой (в размере до 4% паропроизводительности реактора). Насыщенный пар из барабана поступает в два турбоагрегата мощностью по 500 МВт каждый, расход пара на турбину составляет 5800 т/ч. Турбина одновальная, двух-поточная, имеющая на один цилиндр высокого давления четыре цилиндра низкого давления. Между цилиндрами высокого и низкого давления турбины включены сепараторы пара и после них осуществляется промежуточный перегрев пара в паропаровом пароперегревателе. Конденсат из конденсатора турбины подается насосами в ионообменную установку и после очистки его перекачивается конден-сатными насосами второй ступени в регенеративные подогреватели низкого давления и далее в деаэратор. Из деаэратора вода питательными на-

/ — реактор; 2 — барабан-сепаратор; 3 — турбина; 4 — сепаратор; S — промежуточный пароперегреватель; 6 — конденсатор; 7 — конденсатный насос; 8 — ионообменная установка для очистки конденсата; * — ионообменная установка для очистки продувочной воды; 10 — циркуляционный насос; 11 — охладитель дренажа сепаратора; 12 — деаэратор; 13 — конденсатный насос второй степени; 14 — подогреватель конденсата паром от эжекторов; /5 — подогреватели низкого давления; 16 — питательный насос.

На рис. 41 показана заводская ионообменная установка по разделению РЗЭ [72]. Она состоит из 175 колонн диаметром 0,75 м и высотой 6 м. Колонны соединены в серии по 15 шт., из них 5 сорбционных и 10 разделительных. Процесс разделения РЗЭ длится 5—7 мес. [69, 70, 72]. Производительность установки— 63 т окиси иттрия в год.

Рис. 41. Мичиганская заводская ионообменная установка

Рис. 51. Ионообменная установка для извлечения золота:

значительно превысила обменную емкость. Серебро извлекали из ионита сжиганием последнего. Для извлечения серебра из промывных вод на одном из предприятий была построена и введена в действие опытная ионообменная установка. Процесс проводили на 100 кг эспатита ТМ. Промывные воды, содержащие 10 мг/л Ag подкисляли до рН = 1,8-=-2,0 и пропускали через ионит. Этот метод пока не нашел промышленного применения, вероятнее всего, из-за недоработки отдельных параметров процесса. Ионит забивался серой, так как при рН = 1,8 + 2,0 гипосульфит разлагался и давал осадок серы.

Источниками дополнительного получения рения и молибдена являются маточные растворы после осаждения молибдата кальция и сернокислотные растворы мокрой очистки отходящих газов печи КС при обжиге некондиционных молибденитовых концентратов, перерабатываемых в гидроцехе молибденовой фабрики. Маточные растворы, содержащие до 2 г/л Мо и 20— 30 мг/л Re, подкисляют серной кислотой до рН = 3 и подают на ионитные колонки с анионитом АН-1 в сульфатной форме для сорбции молибдена. Принципиальная технологическая схема приведена на рис. 67 [119, с. 151]. Ионообменная установка

По такой схеме работает промышленная ионообменная установка для очистки отработанного хромового электролита и раствора анодирования [160, с. 334]. Обработке подвергают раствор, содержащий не более 120 г/л СгОз. При этом извлекается 99,8% А13+, 99,5% Fe3+, 94,8% Сг3+. После катионирования разбавленный электролит концентрируют выпариванием. j

За рубежом ионообменный метод регенерации электролита хромирования оказался единственным осуществленным з производственных условиях. В Советском Союзе также работает ионообменная установка для очистки хромсодержащих сточных вод [310, с. 189, 197].

В 1968 г. з гальваническом цехе Елецкого завода тракторных агрегатов была построена опытная промышленная ионообменная установка, предназначенная для очистки промышленных вод и регенерации электролита хромирования, разбавленного до 100 г/л Сг03. В начале 1969 г. она была выведена на заданный режим работы. Установка смонтирована з помещении площадью 50 м2 с приточно-зытяжной вентиляцией и включает катионито-зые и анионитозые колонны; баки для регенерирующих раство-роз кислоты и щелочи; растворитель щелочи; шкаф для приготовления раствора кислоты, вынесенный из помещения установки; сборники для исходного и очищенного электролита и сборники для промывной и обессоленной воды; насосы. Производительность установки при очистке электролита и промывных вод составляет 4 и 45 м3/сут соответственно.

обменной емкости ионита от расхода реагента). Особенно проявляются недостатки феноменологического метода исследования при разработке новой ионообменной технологии, когда отсутствует априорная информация или объем ее невелик. Так, для рассматриваемого процесса деаммонизации и умягчения продолжительность прикидочных опытов составила несколько месяцев [175], а ведь они проводились при произвольно выбранных и зафиксированных параметрах скорости пропускания растворов, объеме загрузки, размерах фильтра и т. д. для одного только среднего остаточного содержания ионов аммония в фильтрате.

Совершенствование этой стадии ионообменной технологии непосредственно связано с сокращением расходов товарных реагентов. В практике ионного обмена часто для достижения этой цели используют многостадийные регенерации (см. § 7.2).

Рассмотрены основные свойства ионообменных материалов, приведены краткие основы теории ионного обмена (равновесие и кинетика). Дается методика технологических исследований с ионитами. Основное внимание уделено применению ионообменных смол в производстве редкоземельных элементов, иттрия, скандия, в металлургии легких редких металлов, рассеянных элементов, в металлургии благородных металлов и металлов платиновой.группы, в металлургии циркония, гафния, ниобия, тантала, вольфрама, молибдена, рения, в металлургии тяжелых цветных металлов, в очистке сточных вод и газов. Описаны аппараты ионообменной технологии.

Глава XII. ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ИОНООБМЕННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ...................... 292

Первые два варианта не могут препятствовать успешному внедрению разработанной ионообменной технологии. Чаще всего получаемые в гидрометаллургии элюаты требуют спецпереработки. В рассматриваемом случае на примере рения элюаты подвергаются упариванию. После кристаллизации перрената аммония остающийся маточный раствор используют в обороте. Промывные воды, содержащие в основном сульфат аммония, сливают в канализацию. При элюировании, помимо бедных ре-ниевых элюатов, каждый раз используют свежий раствор аммиака, по объему равный выводимым богатым элюатам. Это наиболее простой случай.

Литий. При широком использовании ионообменной технологии на стадиях вскрытия руд и извлечения ценного компонента непосредственно из пульп рудного концентрата в производстве золота, урана, меди, молибдена, ванадия и других элементов сорбционный бесфильтрационный способ в производстве лития, рубидия и цезия пока еще не нашел распространения, хотя ряд исследователей считает его перспективным. В работе Андерсона [97] рассматривается способ ионитного выщелачивания лития из сподуменовых или лепидолитовых руд с применением катио-нита. Тонкоизмельченную руду выщелачивают в присутствии ка-тионита в Н+-форме при температуре 95—150° С. При этом происходит ионообменная реакция: непрочно связанные в кристаллической решетке минерала ионы лития замещаются ионами водорода и сорбируются катионитом. Насыщенный литием ионит отделяют от рудной пульпы на ситах или путем флотации. Для регенерации катионита используют раствор минеральной кислоты. Извлечение лития — свыше 90%. Описанный ионообменный способ переработки руд позволяет значительно сократить расход реагентов по сравнению с обычными методами кислотного выщелачивания или спекания с карбонатами.

1 Кучнаров У. Р. Разработка ионообменной технологии извлечения и получения солей таллия. Автореф. канд. дис. Ташкент, 1971.

Сведения о сорбции редких и рассеянных элементов и примеры технологического применения анионитов и катионитов свидетельствуют об эффективности ионообменной технологии в производстве указанных элементов из разнообразного сырья. Большое значение ионообменные методы имеют и в аналитической химии редких элементов, а также в техническом анализе сложных по составу рудных материалов и промпро-дуктов.

В упомянутой ранее статье Девисона и Рида 1136] дан расчет экономической эффективности внедрения ионообменной технологии в условиях извлечения золота из руд Витватерс-ранда (ЮАР). Расчет проводили с учетом использования цианистого раствора фабрики «Вест Дрифонтаин» при годовой производительности завода 900 000 т руды. Анионитом являлась смола Деацидит Н с 24% сильноосновных групп, загружаемая в стандартные ионообменные колонны. Порядок элюирования был принят следующим:

Высокая стоимость анионитов делает возможным использование ионообменной технологии для извлечения золота в цианистом процессе лишь при условии регенерации сорбентов с целью многократного повторного их использования в цикле сорбции.

Этими же исследователями детально изучен [148] процесс регенерации анионита АП-2 в ионообменной технологии золота. Разработанная ими схема регенерации АП-2 в процессе селективной десорбции металлов с положительными результатами была испытана в полупромышленных условиях в пяти замкнутых циклах (сорбция—регенерация—сорбция) на цианистых растворах следующего состава, мг/л: 2Au, l,4Ag, 7Cu, 14Znr l,5Ni, 4Fe. В качестве элюентов использовали 0,7-н. ШЗСМУдт: VCM = 7: 1) для десорбции цинка и никеля, 5% CS (Ш2)2 + 0,7-н. H2SO4 (14л : 1/„т = 2,5:1) для десорбции золота, серебра, меди в процессе электроэлюирования и 2-н. NH«NO., + 2,9-H. NH4OH в 1-н. NaOH (1/эл : VfN = 7 : 1) для десорбции железа и остаточной меди.