阅读说明：本技术 一种树脂相与液相同步密实运移和计量的控制系统及方法 (Control system and method for synchronous dense transportation and metering of resin phase and liquid phase ) 是由 程威 郑剑平 杨锐 邓锦勋 江国平 李坡 赵立信 李宏星 于 2020-04-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及铀矿地浸技术领域,具体公开了一种树脂相与液相同步密实运移和计量的控制系统及方法,通过将压缩空气通入气室,打开下树脂阀,推动活塞向下移动,进而推动树脂室内的密实树脂进塔,此时树脂相与液相在塔内同步密实运移；通过位移传感器监测活塞的移动距离L,进塔树脂体积V＝L×πd<Sup>2</Sup>/4,其中d为树脂室的内径；当进塔树脂体积V达到设定值时,关闭下树脂阀和压缩空气进口,打开排空阀,完成本次树脂运移。本发明能够保证进塔树脂密实运移；解决离子交换塔内树脂运移时,树脂相与液相运移速度不一致导致的离子平衡浓度错位的问题；降低前序物料供给不均匀对离子交换塔平稳运行的影响。(The invention relates to the technical field of uranium ore in-situ leaching, and particularly discloses a control system and a control method for synchronous dense migration and metering of a resin phase and a liquid phase 2 (ii)/4, wherein d is the inner diameter of the resin chamber; and when the volume V of the resin entering the tower reaches a set value, closing the lower resin valve and the compressed air inlet, and opening the emptying valve to finish the resin transfer. The invention can ensure the dense transportation of the resin entering the tower; the problem of ion equilibrium concentration dislocation caused by inconsistent migration speeds of a resin phase and a liquid phase when the resin in the ion exchange tower migrates is solved; the influence of uneven supply of the preorder material on the stable operation of the ion exchange tower is reduced.)

一种树脂相与液相同步密实运移和计量的控制系统及方法

技术领域

本发明属于铀矿地浸技术领域，具体涉及一种树脂相与液相同步密实运移和计量的控制系统及方法。

背景技术

离子交换工艺是国内地浸矿山浸出液后处理的重要组成部分之一，在离子交换时，树脂床层与所接触液相形成动态平衡。根据工艺不同，每个离子交换周期树脂床层在塔器内可分为固定不动和间歇移动两种状态。塔器运行时，需要保证树脂床层密实，防止返混造成树脂层目标离子浓度的混乱。

目前树脂床层在塔器内部移动，主要采用重力推动的方式。进塔树脂从塔器顶部进入，利用塔器出入口高差，推动树脂克服管道阻力移动。该种方法具有如下不足之处：

1)由于树脂在塔器内和出入口受阻程度强于液相，造成树脂相与液相出入塔及在塔内运移速度不一致，液相速度较快，从而使二者平衡浓度产生错位，不利于在塔内形成浓度富集段；

2)为保证运移时塔内上部床层密实，树脂出塔速度不宜过快；

3)树脂进口和出口间需要有一定高差，以保证高差产生的树脂推动力能够克服管道和出口阻力，使树脂在塔器内顺利移动，这对于一些特殊结构塔器的设计高度提出更高要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种树脂相与液相同步密实运移和计量的控制系统及方法，实现树脂相与液相在塔器和管道内同步运移。

本发明的技术方案如下：

一种树脂相与液相同步密实运移和计量的控制系统，包括树脂室和树脂储槽；

所述树脂室和树脂储槽的主体均为圆柱形罐体；

在所述树脂储槽的顶部设有树脂和溶液混合物进口、排空口以及液位计，在树脂储槽的侧壁上部设有上溢流口；

在所述树脂室的侧壁下部设有树脂进口，在树脂进口的下方加工有进液口；

在所述树脂室的侧壁上部设有下溢流口，用于排出溶液，以保证树脂室内树脂密实；

在所述树脂室的上方设有气室，在气室的顶部设有排空阀和压缩空气进口，在气室与树脂室之间连接有活塞；

在所述活塞的活塞杆上设有位移传感器；

所述树脂储槽的底部通过管路A与树脂室侧壁上的树脂进口连接，管路A通过上树脂阀控制开合；

所述树脂室的底部通过管路B与离子交换塔连接，管路B通过下树脂阀控制开合；

所述树脂储槽的上溢流口通过管路C与上集液罐相连，上集液罐通过管路D与树脂室的进液口相连；

在所述的管路D上设有溶液泵，用于将上集液罐中的溶液泵入树脂室内，驱动下行到树脂室底部的活塞复位；

所述树脂室的下溢流口通过管路E与下集液罐相连，下集液罐通过管路F与树脂储槽的顶部相连；

在所述的管路F上设有循环泵，通过循环泵可将下集液罐中的溶液打回树脂储槽中。

在所述树脂储槽的侧面设有带刻度可视窗，用于观测树脂储槽内树脂层的高度。

在所述的上集液罐底部设有下部管路。

所述树脂室和树脂储槽的底部均加工为漏斗结构。

一种基于所述控制系统的树脂相与液相同步密实运移和计量的方法，包括以下步骤：

步骤1：关闭排空阀、循环泵、下溢流口、下树脂阀、进液口、上树脂阀、溶液泵、排空口；将吸附工序产出的饱和树脂和吸附原液从树脂和溶液混合物进口处通入树脂储槽中，多余吸附原液从上溢流口流出至上集液罐；

步骤2：开启溶液泵和排空阀，将上集液罐中的吸附原液通过管路D注入树脂室内，进而推动活塞复位至树脂室最上方，然后关闭溶液泵和排空阀；

步骤3：开启下树脂阀、上树脂阀及下溢流口，树脂储槽中的饱和树脂随吸附原液通过管路A流入树脂室，并在离子交换塔树脂层上逐步累积，同时吸附原液从下溢流口流出到下集液罐，通过循环泵打回树脂储槽中，从而保证树脂储槽中的液面一直高于树脂面；

步骤4：通过带刻度可视窗观察树脂储槽内的树脂面及刻度，当树脂储槽内的树脂面不再下降时，调低循环泵的流速，继续运行一段时间，使树脂室内饱和树脂充分密实，然后关闭循环泵、下溢流口、排空阀及上树脂阀；

步骤5：将压缩空气通过压缩空气进口通入气室，打开下树脂阀，推动活塞向下移动，进而推动树脂室内的密实树脂进塔，此时树脂相与液相在塔内同步密实运移；

步骤6：通过位移传感器监测活塞的移动距离L，进塔树脂体积V计算公式如下：

V＝L×πd²/4，

其中d为树脂室的内径；

当进塔树脂体积V达到设定值时，关闭下树脂阀和压缩空气进口，打开排空阀，完成本次树脂运移；

步骤7：重复步骤1～6，实现树脂相和液相同步密实连续运移。

步骤1中，吸附原液与饱和树脂的体积比为1.2～2.2。

步骤1中，树脂储槽的树脂液面在0.5～0.8罐之间。

步骤4中，调低循环泵流速至原流速的8～12％，继续运行1～3min。

步骤1中，若上集液罐液位过高，则通过上集液罐底部的下部管路排出溶液。

本发明的显著效果在于：

1)保证进塔树脂能够密实运移；

2)保证空气不会混入树脂层进入离子交换塔；

3)克服管道阻力，保证树脂在长管路离子交换塔内的运移；

4)保证树脂相在长管路离子交换塔内的等速运移；

5)解决离子交换塔内树脂运移时，树脂相与液相运移速度不一致导致的离子平衡浓度错位的问题；

6)降低前序物料供给不均匀对离子交换塔平稳运行的影响。

附图说明

图1为树脂相-液相同步密实运移系统结构示意图。

图中：1.排空阀；2.气室；3.活塞；4.循环泵；5.下集液罐；6.下溢流口；7.树脂室；8.下树脂阀；9.进液口；10.上树脂阀；11.上集液罐；12.溶液泵；13.位移传感；14.树脂储槽；15.带刻度可视窗；16.上溢流口；17.排空口；18.液位计。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示的一种树脂相与液相同步密实运移和计量的控制系统，包括气室2、活塞3、循环泵4、下集液罐5、树脂室7、下树脂阀8、上树脂阀10、上集液罐11、溶液泵12、位移传感器13、树脂储槽14、液位计18。

所述树脂室7和树脂储槽14的主体均为圆柱形罐体，底部均加工为漏斗结构。

在所述树脂储槽14的顶部设有树脂和溶液混合物进口、排空口17以及液位计18，在树脂储槽14的侧壁上部设有上溢流口16。所述的液位计18用于实时监测树脂储槽14内的液位高度。在所述树脂储槽14的侧面设有带刻度可视窗15，用于观测树脂储槽14内树脂层的高度。

在所述树脂室7的侧壁下部设有树脂进口，在树脂进口的下方加工有进液口9。在所述树脂室7的侧壁上部设有下溢流口6，用于排出溶液，以保证树脂室7内树脂密实。

在所述树脂室7的上方设有气室2，在气室2的顶部设有排空阀1和压缩空气进口，在气室2与树脂室7之间连接有活塞3。在所述活塞3的活塞杆上设有位移传感器13。

所述树脂储槽14的底部通过管路A与树脂室7侧壁上的树脂进口连接，管路A通过上树脂阀10控制开合。所述树脂室7的底部通过管路B与离子交换塔连接，管路B通过下树脂阀8控制开合。

所述树脂储槽14的上溢流口16通过管路C与上集液罐11相连，上集液罐11通过管路D与树脂室7的进液口9相连。在所述的管路D上设有溶液泵12，用于将上集液罐11中的溶液泵入树脂室7内，驱动下行到树脂室7底部的活塞3复位。在所述的上集液罐11底部设有下部管路，当上集液罐11液位过高则通过下部管路排出。

所述树脂室7的下溢流口6通过管路E与下集液罐5相连，下集液罐5通过管路F与树脂储槽14的顶部相连。在所述的管路F上设有循环泵4，通过循环泵4可将下集液罐5中的溶液打回树脂储槽14中。

一种树脂相与液相同步密实运移和计量的方法，包括以下步骤：

步骤1：关闭排空阀1、循环泵4、下溢流口6、下树脂阀8、进液口9、上树脂阀10、溶液泵12、排空口17；将吸附工序产出的饱和树脂和吸附原液从树脂和溶液混合物进口处通入树脂储槽14中，吸附原液与饱和树脂的体积比为1.2～2.2，树脂储槽14的树脂液面在0.5～0.8罐之间，多余吸附原液从上溢流口16流出至上集液罐11，若上集液罐11液位过高则通过上集液罐11底部的下部管路排出；

步骤2：开启溶液泵12和排空阀1，将上集液罐11中的吸附原液通过管路D注入树脂室7内，进而推动活塞3复位至树脂室7最上方，然后关闭溶液泵12和排空阀1；

步骤3：开启下树脂阀8、上树脂阀10及下溢流口6，树脂储槽14中的饱和树脂随吸附原液通过管路A流入树脂室7，并在离子交换塔树脂层上逐步累积，同时吸附原液从下溢流口6流出到下集液罐5，通过循环泵4打回树脂储槽14中，从而保证树脂储槽14中的液面一直高于树脂面；

步骤4：通过带刻度可视窗15观察树脂储槽14内的树脂面及刻度，当树脂储槽14内的树脂面不再下降时，调低循环泵4流速至原流速的10％，继续运行2min，使树脂室7内饱和树脂充分密实，然后关闭循环泵4、下溢流口6、排空阀1及上树脂阀10；

步骤5：将压缩空气通过压缩空气进口通入气室2，打开下树脂阀8，推动活塞3向下移动，进而推动树脂室7内的密实树脂进塔，此时树脂相与液相在塔内同步密实运移；

步骤6：通过位移传感器13监测活塞3的移动距离L，进塔树脂体积V计算公式如下：

V＝L×πd²/4，

其中d为树脂室7的内径；

当进塔树脂体积V达到设定值时，关闭下树脂阀8和压缩空气进口，打开排空阀1，完成本次树脂运移；

步骤7：重复步骤1～6，实现树脂相和液相同步密实连续运移。