專利名稱：用于分離離子金屬衍生物的多柱按序列的分離法的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及多柱按序列的分離法和用于實施所述方法的裝置。本發(fā)明特別適用于 分離濕法冶金工藝中的浸提流出物中存在的金屬衍生物，例如鈾、鎳、銅、鈷和其它貴金屬。
背景技術：
在金屬工業(yè)中常使用數(shù)種技術提取金屬物類。特別地，在采出的礦石具有低金屬 衍生物含量的情況下，使用浸提技術，包括通過用合適的增溶劑浸提來提取可溶金屬部分。 一旦該金屬衍生物以離子形式溶解，則后繼步驟包括將所需物類與雜質(zhì)或其它污染物分罔。該分離法的特征在于，使一個或多個液相(被稱作“流動相”)與固相(被稱作“固 定相”)接觸。如離子交換色譜法中的情況那樣，注入液相的離子金屬衍生物與固定相建立 起各種性質(zhì)的一種或多種相互作用。其在色譜裝置內(nèi)的位移因此不同于所加工的裝料中所 含的其它產(chǎn)品的位移。基于相互作用的這種差異，可以提純或使該離子金屬衍生物富集在 級分之一中。已經(jīng)提出進行連續(xù)離子交換的方法。US-A-2815332描述了一種閉路系統(tǒng)，其中樹 脂以與液體相反的流動方向行進。這種回路含有被閥隔開并分別用于飽和、漂洗、再生和漂 洗的四個區(qū)。樹脂在這些區(qū)中在水力脈沖作用下以與液相相反的流動方向從一個隔室行進 到下一隔室。某些作者已經(jīng)開發(fā)了用于色譜法的被稱作SMB(模擬移動床)的系統(tǒng)。例如， US-A-2985589描述了連續(xù)色譜法SMB，其中將色譜樹脂固定，分配在幾個隔室中，但通過流 體入口和出口的位置的周期性移動模擬樹脂的移動。入口位置(進料和洗脫劑)和出口位 置(萃出物和萃余物)然后劃定四個區(qū)。US-A-6375851描述了具有六個區(qū)的系統(tǒng)，這是之 前在US-A-2985589中描述的方法的離子交換的改造。除再生步驟(其在前沿移動的情況 下進行)外，US-A-6375851中描述的系統(tǒng)基于SMB。流體入口和出口因此通常同時地、在一 序列后同步移動。在所有這些系統(tǒng)中，作者提供了所有流體的完全連續(xù)循環(huán)。這些系統(tǒng)造成非常大 的柱數(shù)量，柱尺寸由該序列的最小序列確定。對于濕法冶金中所用的方法，特別是如WO 2007/087698中的離子交換法，系統(tǒng)地 在生產(chǎn)和再生步驟后進行漂洗步驟。在分批法中，這些步驟最常相對于固定或解吸動力學 以最佳速率進行。因此，現(xiàn)有技術不能實施經(jīng)濟有利的大規(guī)模分離法，因為其需要用于柱和 用于加工產(chǎn)物的過高量的樹脂?？紤]到目前所用的方法無一能夠連續(xù)實施整個加工周期， 特別是在樹脂的再生步驟中，這一缺點更加切實。除了這一缺點外，所有這些方法都涉及在通常位于沙漠區(qū)的采礦區(qū)中使用非常大 量的水以及相當大量的在多數(shù)情況下高度酸性的再生劑。除經(jīng)濟問題外，也面臨生態(tài)問題 和環(huán)境資源的保護。
5發(fā)明概要本發(fā)明涉及一種工業(yè)規(guī)模方法，該方法優(yōu)化了浸提溶液中存在的離子金屬衍生物 的分離周期中涉及的再生劑、樹脂和水的量，并因此可以為礦井開發(fā)設施提供更好的加工 能力。本發(fā)明的方法保護環(huán)境，能夠獲得所需金屬衍生物的高收率，并在經(jīng)濟上比現(xiàn)有技術 的方法有利得多。這特別通過在樹脂上的分離法進行一使含有離子金屬衍生物的浸提溶液在包 含至少三個區(qū)的、所考慮的材料的選擇性樹脂的固定床上通過，從而通過多柱成序列的選 擇性留存使離子金屬衍生物與所述浸提溶液分離，在相鄰區(qū)之間以及在最后一區(qū)和第一區(qū) 之間設置液體流動裝置，該方法包含數(shù)個序列，各序列包含至少一個可以同時或不同時進 行的選自吸附步驟、漂洗步驟、解吸步驟的步驟，各個后面的序列如下進行在引入點和取 出點的周期性移動之前使這些區(qū)中的前沿向下游移動基本相同的增量。該方法可以包含不注入裝料的情況下的子序列。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，該方法的特征在于其包含數(shù)個序列，各序列包含至少一 個下述步驟(a)在第一區(qū)的入口處引入一定體積的漂洗溶液，和基本同時地在位于所述區(qū)下 游的位置取出相同體積的所述離子金屬衍生物被稀釋的液體；(b)在第二區(qū)的入口處引入一定體積的所述裝料浸提溶液，和基本同時地在位于 所述區(qū)下游的位置取出相同體積的富含相對較不留存的雜質(zhì)的液體；(c)在第三區(qū)的入口處引入一定體積的漂洗溶液，和基本同時地在位于所述區(qū)下 游的位置取出相同體積的再生劑被稀釋的液體；(d)任選地在第四區(qū)的入口處引入一定體積的除污染劑，和基本同時地在位于所 述區(qū)下游的位置取出相同體積的稀釋液，(e)在第五區(qū)的入口處引入一定體積的洗脫劑，和基本同時地在位于所述區(qū)下游 的位置取出相同體積的富含所述金屬衍生物的液體；步驟(a)、(b)、(c)、(d)和(e)能夠同時進行或不同時進行；各個后面的序列是通過引入點和取出點周期性向下游移動基本相同體積的增量 而進行的；還包括步驟(f)在周期性位移之前，至少區(qū)域(b)和(e)中的前沿的位移。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案，該方法的特征在于其包含數(shù)個序列，各序列包含下 述步驟(a)在第一區(qū)的入口處引入一定體積的平衡液，和基本同時地在位于所述區(qū)下游 的位置取出相同體積的先由再生溶液構成然后由平衡溶液構成的液體；(b)在第二區(qū)的入口處引入一定體積的含有離子金屬衍生物的待加工的裝料浸提 溶液，和基本同時地在位于所述區(qū)下游的位置取出相同體積的含有相對較不留存的雜質(zhì)的 液體；(c)在第三區(qū)的入口處引入一定體積的漂洗溶液，和基本同時地在位于所述區(qū)下 游的位置取出相同體積的比所述離子金屬衍生物較少留存的雜質(zhì)被稀釋的液體；(d)在第四區(qū)的入口處引入一定體積的洗脫溶液，和基本同時地在位于所述區(qū)下游的位置取出相同體積的含有所述離子金屬衍生物的液體；(e)在第五區(qū)的入口處引入一定體積的再生溶液，和基本同時地在位于所述區(qū)下 游的位置取出相同體積的含有最易留存的雜質(zhì)的液體，步驟(a)、(b)、(c)、(d)和(e)能夠同時或不同時進行；各個后面的序列是通過引入點和取出點周期性向下游移動基本相同體積的增量 而進行的，還包括步驟(f)在周期性位移之前，至少區(qū)域(C)中的前沿的位移。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案，該方法的特征在于步驟(d)和(e)以相同流體進行， 這些步驟因而相當于如下構成的步驟(d)在第四區(qū)的入口處引入一定體積的再生劑，和基本同時地在位于所述區(qū)下游 的位置取出相同體積的富含所述離子金屬衍生物的液體；第四和第五區(qū)因而合并成單一的第四區(qū)。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案，該方法的特征在于步驟(a)、(b)、(c)和(d)至少部 分同時進行。根據(jù)另一實施方案，該方法的特征在于，前沿的所述位移使不同區(qū)中的前沿同步 位移。根據(jù)另一實施方案，該方法的特征在于，前沿的位移包括下述步驟(i)在從第一區(qū)到第五區(qū)的不同區(qū)之間建立循環(huán)回路區(qū)；和(ii)在所述回路中進行循環(huán)以使前沿位移。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案，前沿的位移包括下述步驟(i)通過第一區(qū)出口與第二區(qū)入口的流體連接和通過第二區(qū)出口與第三區(qū)入口的 流體連接，建立第一位移區(qū)，以及第一區(qū)的入口向下游位移以提供第一位移區(qū)的入口，和第 三區(qū)的出口向上游位移以提供第一位移區(qū)的出口 ；和通過第三區(qū)出口與第四區(qū)入口的流體連接和通過第四區(qū)出口與第五區(qū)入口的流 體連接和第五區(qū)出口與第一區(qū)入口的流體連接，建立第二位移區(qū)，以及第三區(qū)的入口向下 游位移以提供第二位移區(qū)的入口，和第一區(qū)的出口向上游位移以提供第二位移區(qū)的出口 ； 和(ii)在第一位移區(qū)的入口處引入一定體積的漂洗溶液，和基本同時地在第一位移 區(qū)的出口處取出相同體積的回收的漂洗溶液；(iii)在第二位移區(qū)的入口處引入一定體積的漂洗溶液，和基本同時地在第二位 移區(qū)的出口處取出相同體積的回收的漂洗溶液。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案，該方法的特征在于前沿的所述位移使不同區(qū)中的前 沿同步位移。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案，該方法的特征在于前沿的位移包括下述步驟(i)通過第一區(qū)出口與第二區(qū)入口的流體連接和通過第二區(qū)出口與第三區(qū)入口的 流體連接，建立第一位移的第一區(qū)；和通過第三區(qū)出口與第四區(qū)入口的流體連接和通過第四區(qū)出口與第五區(qū)入口的流 體連接和第五區(qū)出口與第一區(qū)入口的流體連接，建立第一位移的第二區(qū)；和
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(ii)在第一位移區(qū)的入口處引入一定體積的所述溶液，和基本同時地在第一位移 的第一區(qū)的出口處取出相同體積的相同體積的稀釋的再生劑液體；(iii)在第二位移區(qū)的入口處引入一定體積的再生劑，和基本同時地在第一位移 的第二區(qū)的出口處取出相同體積的所述離子金屬衍生物被稀釋的液體；(iv)通過第一區(qū)出口與第二區(qū)入口的流體連接和通過第二區(qū)出口與第三區(qū)入口 的流體連接，建立第二位移的第一區(qū)，以及第一區(qū)的入口向下游位移以提供第二位移的第 一區(qū)的入口，和第三區(qū)的出口向上游位移以提供第二位移的第一區(qū)的出口 ；和(ν)通過第三區(qū)出口與第四區(qū)入口的流體連接和通過第四區(qū)出口與第五區(qū)入口的 流體連接和第五區(qū)出口與第一區(qū)入口的流體連接，建立第二位移的第二區(qū)，以及第三區(qū)的 入口向下游位移以提供第二位移區(qū)的入口，和第一區(qū)的出口向上游位移以提供第二位移區(qū) 的出口 ；和(vi)在第二位移的第一區(qū)的入口處引入一定體積的漂洗溶液，和基本同時地在第 二位移的第一區(qū)的出口處取出相同體積的富含相對較不留存的雜質(zhì)的液體；(vii)在第二位移的第二區(qū)的入口處引入一定體積的漂洗溶液，和基本同時地在 第二位移的第二區(qū)的出口處取出相同體積的富含所述離子金屬衍生物的液體。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案，該方法的特征在于步驟(f)包括在周期性位移之前 所有區(qū)中的前沿的位移。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案，該方法的特征在于注射點的周期性位移從一個柱到 一個柱地進行。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案，該方法的特征在于注射點的周期性位移從兩個柱到 兩個柱地進行。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案，該方法的特征在于所述區(qū)包含至少一個柱，優(yōu)選至 少兩個柱。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案，該方法的特征在于所述引入點和所述取出點位移的 體積增量基本相當于吸收材料區(qū)的整個部分的體積。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案，該方法的特征在于所述引入點和所述取出點位移的 體積增量基本相當于柱體積。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案，柱配有多路閥。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案，該方法的特征在于所述步驟的周期性位移是同步 的。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案，該方法的特征在于這些步驟的周期性位移是不同步 的。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案，該方法的特征在于將所述金屬離子衍生物被稀釋的 所述液體至少部分送往步驟(b)。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案，該方法的特征在于存在附加區(qū)，且特征在于其還包 含步驟(g)將全部或部分在步驟(a)中獲得的所述金屬離子衍生物被稀釋的液體引入所述 附加區(qū)，和在位于所述區(qū)下游的位置回收基本相同體積的漂洗溶液。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案，該方法的特征在于步驟(b)包含兩個子步驟(bl)和 (b2)，以及用于調(diào)節(jié)該溶液的參數(shù)(特別是通過改變pH值來調(diào)節(jié))的中間步驟。
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根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案，該方法的特征在于將步驟(C)中獲得的再生劑被稀 釋的所述液體至少部分送往步驟(d)，可能在已完成后。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案，該方法的特征在于將所述回收的漂洗溶液至少部分 送回步驟(a)和/或(c)。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案，本發(fā)明的方法包括至少3個柱和4條流體線路。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案，該方法的特征在于所述色譜法是離子交換類型的， 且所述離子金屬衍生物是選自鈾、金、銅、鋅、鎳、鈷、以及PGM的絡合物的鹽，優(yōu)選是鈾的 鹽，特別是硫酸鈾。根據(jù)一個優(yōu)選實施方案，該再生步驟包括用例如氫氧化鉀或氫氧化鈉類型的強堿 的污染控制步驟，任選地之后進行用水漂洗的步驟，然后用酸、例如硫酸再調(diào)節(jié)該樹脂的步
馬聚ο
根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案，該方法的特征在于該洗脫劑是硫酸。 最后，本發(fā)明涉及用于實施本發(fā)明的方法的污染控制裝置。 附圖簡述
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圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術狀況的SMB實施方案的圖示； -圖2是在根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的設施中柱在其環(huán)境中的圖示； -圖3是第一實施方案的圖示 -圖4是第二實施方案的圖示 -圖5是第三實施方案的圖示 -圖6是第四實施方案的圖示 -圖7是根據(jù)現(xiàn)有技術狀況的SMB實施方案的圖示； -圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案相當于過渡序列的前沿位移的圖示； -圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案的漂洗溶液注射線路的不同步位移的圖示； -圖10是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案的裝料線路與過渡序列的不同步位移的圖

示；
料，，)
-圖11顯示了具有6條流體線路的本發(fā)明方法；
-圖12顯示了使用5種流體進行的本發(fā)明方法的不同序列；
-圖13顯示了本發(fā)明的方法。
在這些圖中使用下述符號
W 水
FD 被稀釋的離子金屬衍生物
F 含有離子金屬衍生物的浸提溶液(含有所需金屬物類的裝料溶液或“進
RAF
RD
R
EXT
displ
Ads
萃余物
稀釋的再生溶液 再生劑 萃出物 物質(zhì)的位移 吸附
90098]Pre ads預吸附0099]Water displ.水位移(漂洗)0100]Water水0101]H2SO4 displ.水位移(再生)0102]Spare備用0103]Wash洗滌0104]Rege再生0105]Wash neutral洗滌中性0106]Acidified Water酸化水0107]Waste廢液0108]Step time步驟時間0109]Step步驟0110]發(fā)明詳述0111]根據(jù)本發(fā)明，離子金屬衍生物是指任何類型的離子化金屬絡合物，特別是且不限
于，由鈾和金形成的絡合物以及在銅、鋅、鎳、鈷和PMG(鉬族金屬)的萃取過程中獲得的那 些。該金屬衍生物優(yōu)選是由鈾形成的絡合物，更優(yōu)選是硫酸鈾?？购怆x子可以是硫酸根、碳 酸根或其它。特別在硫酸溶液中，鈾(IV)主要以UO2+Jft酰陽離子形式，以及以復合硫酸鹽 形式U02S04、UOS(SO4)%等存在。在下文的描述中，以鈾為例代表離子金屬衍生物，但本發(fā) 明的范圍不僅限制于該產(chǎn)品。根據(jù)本發(fā)明，浸提溶液是指由濕法冶金萃取法產(chǎn)生的任何溶液，其含有溶解形式 或懸浮形式的如上定義的離子形式的金屬衍生物。該浸提組合物在性質(zhì)上取決于開采的礦 石的地質(zhì)性質(zhì)。因此，例如，鈾礦的浸提溶液含有大約100至500、例如大約350ppm的鈾，大 約200至1000、例如大約500ppm的量的二氧化硅，大約500至20，000、例如大約IOOOppm 的量的鐵，作為主要存在的物類，以及其它化合物，例如釩。銅礦的浸提溶液含有1至5克 /升、例如大約3克/升的銅，3至10克/升、例如大約6克/升的鐵，100至lOOOppm、例如 大約400ppm的二氧化硅，以及其它雜質(zhì)，例如鋁或錳。實際上，除鈾情況下的釩或銅情況下的鐵外，最常見的污染物包括來自脈石的那 些，特別是硅酸鹽。這些雜質(zhì)會干擾所需物類的萃取技術，傾向于附著在樹脂上，由此限制 它們的交換容量。根據(jù)本發(fā)明，離子金屬衍生物可以最被固定相留存，也可以最不被固定相留存。例 如，當本發(fā)明的吸附法用于分離鈾之類的物類時，雜質(zhì)最被固定相留存且離子金屬衍生物 最不被留存。根據(jù)本發(fā)明，吸附步驟是指下述步驟在此過程中注入待分離的含有離子金屬衍 生物的裝料，該裝料中所含的一種或多種產(chǎn)物然后附著在固相上。該步驟相當于該相的加載。根據(jù)本發(fā)明，解吸步驟是指下述步驟在此過程中，附著在固體載體上的產(chǎn)物進入 液相。吸附過程因此自然包括至少一個吸附步驟和至少一個解吸步驟。根據(jù)本發(fā)明，漂洗步驟是指在吸附和解吸步驟或在解吸和吸附步驟之間的步驟， 由此更新柱中所含的液相。該步驟也可以被稱作洗滌步驟。
本發(fā)明的方法能夠更好地優(yōu)化要加工的浸提溶液的裝料序列和分離出的產(chǎn)物的 漂洗；從而減少所用體積和更少產(chǎn)生副產(chǎn)物。此外，本發(fā)明的方法提供一個或幾個下述優(yōu)點_由于柱是固定的，該機械設計能夠避免移動部件。柱是小型的并可以在各柱上使 用多路閥。-簡化的維護，因為不必停止該方法就可以使一個柱與該循環(huán)分離，以更換樹脂或 色譜載體、進行一般維護等。該維護要求更接近于已知相對較低的間歇法的要求。-工藝控制簡單，因為只需要改變機器的參數(shù)就可以改變該方法和調(diào)節(jié)該方法的 區(qū)域(不需要改變機械部件)。對于各工藝步驟，也可以在各柱上使用流量計。-通過在現(xiàn)有柱上簡單增加柱和修改工藝參數(shù)以修改這些區(qū)域，容易實施容量擴 充。如果適用，在下述描述中解釋這些及其它優(yōu)點。對于圖1、3至6，參照鈾的鹽(硫酸鹽)提供描述，但要理解的是，本發(fā)明方法可適 用于所有離子金屬衍生物，并適用于本領域技術人員公知的任何類型的色譜法。作為提醒，將要重申，在離子交換的情況下，離子金屬衍生物被視為萃出物(X)，因 為其較易被交換，較難被交換的雜質(zhì)被視為萃余物(R)。在本申請的其它實例中使用相同約 定，在沒有離子交換時，使用術語“更易留存”或“較不留存”。離子交換樹脂是常規(guī)的，漂洗和再生溶液也是。在所述情況下和對于離子形式的 金屬化合物，使用I型或II型強陰離子型樹脂(帶有季胺基團的聚苯乙烯-二乙烯基苯聚 合物，例如Amberjet 4400 Cl ,Amberlite920U Cl 、Dowex 21 K )或弱陰離子型樹脂。在 是陽離子形式的金屬化合物的情況下，使用強陽離子型樹脂(帶有磺基的聚苯乙烯-二乙 烯基苯聚合物，例如Amberlite IR252 )或弱陽離子型樹脂。在某些情況下，使用選擇性樹 脂(帶有特定螯合基團的聚苯乙烯-二乙烯基苯聚合物)。這些不同樹脂是凝膠或具有合 適的顆粒分布(均勻性系數(shù)接近1. 1 ；有效粒度0. 3至1. 6毫米)的固化大分子類型。從這一角度看，本發(fā)明不突出于離子交換的現(xiàn)有技術狀況?？梢砸暻闆r使用弱或 強的陰離子型或陽離子型樹脂。也可以使用串聯(lián)的幾個系統(tǒng)；特別地，可以使用含陽離子型樹脂的第一系統(tǒng)、繼之 以含陰離子型樹脂的第二系統(tǒng)進行脫礦質(zhì)。通過參照附圖的圖3至5作出的三個實施方案的下述描述舉例說明本發(fā)明，而圖1 描述了根據(jù)現(xiàn)有技術的實施方案。使用鈾鹽作為離子金屬衍生物的代表性實例，代表在離 子交換色譜法中要提純的物質(zhì)。參照圖1，該設施包含被離子交換樹脂覆蓋的8個柱1、2、3、4、5、6、7和8。下面解 釋根據(jù)現(xiàn)有技術的這種SMB型設施的操作。移位步驟從左向右進行，這實際上相當于柱從 右向左移動。步驟(a)包括旨在在柱1的入口處引入一定體積的水W和基本同時地在柱2的出 口處取出相同體積的稀釋金屬鹽的操作，柱1和2形成第一區(qū)。在引入水的過程中，就在該 階段的開始時，由于移位，柱1因此實際上是剛剛之前的(在該移位之前)柱2。剛剛之前 的柱2填充有稀釋的鈾鹽溶液(未通過離子交換固定的鈾鹽溶液)。純水前沿因此向下移 動，柱1因此從“稀釋的鈾鹽”狀態(tài)(要理解的是，在該柱中存在被交換的鈾鹽)變成“水”
11狀態(tài)(帶有在該柱中被交換的鈾鹽)。柱2是剛剛之前的柱3，從“鈾鹽”狀態(tài)(帶有固定 的被交換的鈾)變成“稀釋的鈾鹽”狀態(tài)(帶有固定的被交換的鈾)，在柱2底部回收稀釋 態(tài)的要提純的離子金屬衍生物浸提溶液，最初相對較濃，然后越來越稀。實際上，在該柱上， 不再有可用的交換位點，因此該稀釋溶液只是簡單地沿該柱洗脫；這是鈾溶液的位移。該回 收的稀釋溶液通常送回要提純的溶液的原始儲罐，或然后直接送至柱3頂部。步驟(b)包括旨在在柱3的入口處引入一定體積的所述浸提溶液和基本同時地在 柱4的出口處取出相同體積的富含萃余物的液體的操作。向柱3供應浸提溶液，但該柱相 當于剛剛之前的柱4，因此是已經(jīng)部分交換了鈾鹽并且也含有尚未交換的稀釋鈾鹽的柱。同 樣地，柱4相當于剛剛之前的柱5，因此是含水的柱。柱4是預吸附柱，因為其接收柱3排出 的鈾鹽溶液。在柱3中，注入鈾鹽溶液，且飽和前沿在柱3中推進，而浸提溶液的前沿和在 這些位點上的交換在柱4 (預吸附柱)中推進，在柱4的出口處，回收萃余物，即要加工的溶 液的未與樹脂交換的成分，從非常稀的溶液變?yōu)榫哂休^高萃余物濃度的溶液。步驟(c)包括在柱5的入口處引入一定體積的水和基本同時地在柱6的出口處取 出相同體積的再生劑被稀釋的液體的操作。向柱5供應水，同時柱6排出稀釋的再生劑。實 際上，柱6是剛剛在移位之前的柱7，因此剛剛在移位后，其接收柱5的排出物，即含有少許 再生劑的水。柱6的排出物因此是稀釋的再生劑。步驟(d)包括在柱7的入口處引入一定體積的再生劑和基本同時地在柱8的出口 處取出相同體積的富含金屬鹽的液體的操作。向柱7供應再生劑，并且柱7與柱8相連。該 柱8是剛剛在移位前的柱1，因此剛剛在移位后，向柱8供應再生劑，這使再生劑前沿在柱8 中推進，然后在柱8底部回收萃出物，最初是稀的，然后越來越濃，并在回收量開始降低時， 使步驟移位。因此，在給定的序列N結束時，在柱1的頂部具有水和固定在樹脂上的被交換的鈾 鹽。在柱2的頂部，存在被交換的鈾鹽、水和殘留的要提純的鈾鹽溶液。在柱3的頂部，存在 完全交換的鈾鹽，和要提純的浸提溶液。在柱4的頂部，存在部分交換的鈾鹽(位點沒有完 全被交換)以及萃余物(要提純的浸提溶液的未附著部分)和殘留的要提純的浸提溶液。 在柱5的頂部，存在漂洗水和準備交換的樹脂位點。在柱6的頂部，存在再生劑被稀釋的漂 洗水，位點被再生。在柱7的頂部，存在完全再生的位點(準備交換鈾鹽)和再生溶液。在 柱8的頂部，存在部分再生的位點和稀釋的再生溶液和萃出物(部分)。因此，在下一序列N+1剛開始時，參照通過注射和取出點向右移而使柱向左移的 圖，隨之具有下述位置。將水送到柱2上，該柱在其頂部具有被交換的鈾鹽、水和殘留的要 提純的浸提溶液。在柱3的頂部，存在完全交換的鈾鹽，和要提純的浸提溶液，其然后接收 柱2的排出物。在柱4的頂部，存在部分交換的鈾鹽(位點沒有完全被交換)以及萃余物 (要提純的浸提溶液的未附著部分)和殘留的要提純的浸提溶液，該柱然后接收要提純的 浸提溶液。在柱5的頂部，存在漂洗水和準備交換的樹脂位點，其接收柱4的排出物，即萃 余物和廢鈾鹽溶液，其將在該預吸附柱上交換。在柱6的頂部，在具有再生位點和含有稀釋 的再生劑溶液的柱上供應漂洗水。也具有完全再生的位點(準備交換鈾鹽)的柱7然后接 收來自柱6的水和其在底部除去的稀釋的再生溶液。在柱8的頂部，存在部分再生的位點 和稀釋的再生溶液，并向塔8供應再生劑溶液。因此，進入柱頂部的流如下。在柱2的頂部，浸提溶液來到已在頂部具有部分交換
12的鈾鹽的柱上。因此發(fā)生前沿的開裂和未被遵從的梯度。在柱8的頂部，再生溶液來到用 稀釋的再生劑部分再生的柱上，因此局部地以純再生劑與不純再生劑的混合物進行。仍然 未遵從梯度。因此看出，盡管用于離子交換樹脂領域的典型SMB系統(tǒng)具有呈連續(xù)的優(yōu)點，但仍 然并非沒有缺點，尤其在再生方面是敏感的。由于周期性位移之前的區(qū)域中的前沿位移的步驟，本發(fā)明能夠解除該問題并遵從 梯度。通常對一個柱實施前沿位移步驟。下述描述涉及三種實施方案。通過注入柱中的所 選流體或通過閉環(huán)循環(huán)注入現(xiàn)有流體、通過注入水(漂洗液)或通過注入裝料和再生劑然 后注入水，實施前沿位移。在圖3、4和5中，設施在柱方面是相同的，只有柱的運行模式不同且可能存在中間 桶(未Il示)。該設施包含被相同量的適用于本發(fā)明并如上定義的樹脂之一覆蓋的柱(1、2、3、4、 5、6、7 和 8)。這些柱串聯(lián)布置，各自包括入口和出口。一般而言，如下所示，各入口可接收待處 理的水溶液、再生溶液、水、回收的水、酸化的鈾鹽、硫酸。通常，如下所示，各出口可產(chǎn)生稀 釋的鈾鹽、萃余物、萃出物、回收的水、稀釋的硫酸、鈾鹽(萃出物)。各柱還與上游和下游柱 相連。該原理顯示在圖2中。如圖2中所示，閥可以是多路閥，特別具有6路的閥。這些 多路閥本身是已知的，傳統(tǒng)上用電動機控制。有利地，在運行模式下開動閥以每次轉動一增 量。對于某些模式，可以開動閥以使它們轉動幾個扇區(qū)，例如當希望分隔一個柱以在該柱上 行進至特定序列時。參照圖3中所示的第一實施方案，在該圖中標作序列1. 1的序列N之后，具有上文 參照SMB系統(tǒng)描述的布置。然后在序列1. 2的過程中移動前沿。這種位移是通過將柱置于回路中并進入循環(huán) 而獲得的。通過使流體在該回路中循環(huán)，使位移進行一個柱的一個增量。位移的體積相當于 柱的體積。因此在序列N+1開始時，獲得下述柱。柱4因此在頂部具有部分交換的位點，并 就流體而言，具有柱3頂部的材料(已交換的位點不變)，因此是待提純的浸提溶液(因此 是基本與該柱接下來將接收的相同的組成)。柱8然后具有部分再生的位點和再生劑溶液 (因此是基本與該柱接下來將接收的相同的組成)。因此，以恒定梯度進行柱的供給，因為 在這些柱的頂部，濃度不變。其它柱的情況也是如此。柱6在頂部具有柱5頂部的材料，即 水，并且也接收水。柱2在頂部具有柱1的材料，即水，并且也接收水。參照圖3中所示的第二實施方案，在該圖中標作序列1. 1的序列N之后，具有上文 參照SMB系統(tǒng)描述的布置。然后在序列1. 2的過程中移動前沿。這種位移是通過使兩個位移區(qū)進入循環(huán)而獲 得的。第一位移區(qū)是包含柱2、3、4和5的區(qū)。第二位移區(qū)是包含柱6、7、8和1的區(qū)。通過在位移區(qū)的頂部注入水，使位移進行一個柱的一個增量。位移的體積相當于 一個柱的體積。
因此在序列N+1開始時獲得如第一實施方案中的柱。差別來自水柱體積的位移。 實際上，在生產(chǎn)/再生過程的這兩部分之間，存在水緩沖以避免不同物類的污染。這種水緩 沖在第一實施方案中簡單移出，而在第二實施方案中被替代。然后在第二實施方案中，在柱 1和5的底部回收柱中的水體積，因此為回收的水(Rec W)。將這種回收的水送往中間池， 并可用于向柱供應漂洗水。也可以部分地與新鮮水一起使用這種水進行漂洗。其它序列與 第一實施方案中的那些類似。在第一和第二實施方案中，前沿的位移是同步的，因為所有前沿同時移動一個體 積增量。進入的前沿與離開的前沿同步移動。在第一和第二實施方案中，無裝料注入的子序列相當于子序列1. 2(或2. 2，取決 于所考慮的序列)。參照圖5中所示的第三實施方案，在該圖中標作序列1. 1的序列N之后，具有上文 參照SMB系統(tǒng)描述的布置。然后在序列1. 2的過程中進行前沿的第一位移。通過使前兩個第一位移區(qū)進入循 環(huán)，獲得這種第一位移。第一位移的第一區(qū)是包含柱3、4、5和6的區(qū)。第一位移的第二區(qū) 是包含柱7、8、1和2的區(qū)。將鈾鹽溶液注入柱3，這造成第一區(qū)中的第一位移。柱4然后在 頂部具有要提純的浸提溶液。柱6的內(nèi)容物在底部回收，并且是稀釋的再生劑。將再生劑 注入柱7，這造成第二區(qū)中的第一位移。柱8然后在頂部具有再生劑溶液。然后在序列1. 3的過程中進行前沿的第二位移。通過使第二位移的兩個區(qū)進入循 環(huán)，獲得這種第二位移。第二位移的第一區(qū)是包含柱2、3、4和5的區(qū)。第二位移的第二區(qū)是 包含柱6、7、8和1的區(qū)。這次將水注入柱2和6。然后造成前沿的第二位移。柱3頂部的 組合物終結于柱4頂部；這仍是要提純的浸提溶液。從這一角度看，在此第二位移過程中， 柱4頂部的組成不變。同樣，在柱8獲得柱7頂部的組合物，即再生劑。仍從這一角度看， 柱8頂部的組成不變。在此第二位移過程中改變的是柱5和1中的組成，因為在柱5底部 獲得萃余物，在柱1底部獲得萃出物。在此第二位移過程中，在生產(chǎn)/再生過程的這兩部分 之間，重新形成水“緩沖”以避免不同物類的污染。在第三實施方案中，前沿的位移不同步，因為進入的前沿并非都與離開的前沿同 步移動。在此實例中，先使進入的前沿位移，然后使離開的前沿位移，但也可以相反。在第三實施方案中，無裝料注入的子序列相當于子序列1.3(或2.3，取決于所考 慮的序列)。位移區(qū)中或與區(qū)域(a)、(b)、(c)和(d)對應的區(qū)域中的柱數(shù)不必恒定。改變各區(qū) 中的柱數(shù)可能有益于充分利用各柱。例如，可以具有數(shù)目恒定的處于洗脫的第一組柱(位 移柱)，同時生產(chǎn)和再生區(qū)具有可變長度，例如處于兩個生產(chǎn)的柱和一個處于再生的柱，然 后一個處于生產(chǎn)的柱和兩個處于再生的柱。作為另一實例，如果考慮一組M個柱，可以在 M-I或M-2個柱或M-m個柱上具有完整序列(所有序列(a)、(b)、(c)、(d)以及位移的組 合)?？扇缓笤跇渲采匣蚺c該柱連接的一系列閥和導管的組合上隔離出一個、兩個或m個 柱，以例如進行維護。實際上，如果必要，通過本發(fā)明方法，能夠獨立于其它柱在選擇的柱上進行選擇的 步驟?，F(xiàn)有技術狀況的連續(xù)法不可能實現(xiàn)這一點。例如，如前所述，可以隔離出一個柱。由 此可以在給定序列內(nèi)改變柱的供給。當柱接收水時，可以先使用回收的水，然后將新鮮水送
14到該柱上，從而可優(yōu)化水消耗。也可以向柱供應可變的裝料或可變的再生溶液。相對于根 據(jù)現(xiàn)有技術狀況的方法，可以更好地控制漂洗和生產(chǎn)流。特別地，現(xiàn)有技術狀況的方法通過 漂洗水連續(xù)稀釋供給物。這尤其導致吸附區(qū)中的通過速度(離子交換)增大。因此，在現(xiàn) 有技術狀況的連續(xù)法中，沒有遵守該序列各步驟的最佳水力條件。本發(fā)明能夠通過以最佳 方式運行各步驟來更好地利用最佳水力條件，因為步驟(a)、(b)、(C)和(d)的持續(xù)時間不 必相同。因此優(yōu)化了各柱中的流。通過使離開柱的流體再用于后繼柱，可以優(yōu)化該方法以獲得最佳的柱供給流。也可以具有其它位移柱，特別是步驟(b)中的附加位移柱，由此具有用于產(chǎn)生回 收的水的附加步驟。這一實施方案顯示在圖6中，其包括使用9個柱。柱1和2和3相當 于圖3、4和5中的柱1和2和3。柱4和5相當于圖3、4、5中的柱4。與圖3、4和5的實 施方案相比，柱6是新的。柱7相當于圖3、4、5中的柱5和6。柱8和9相當于圖3、4和5 中的柱7和8。運行模式與圖3、4和5的實施方案相同。在此同樣進入循環(huán)。同樣地，可 以如下根據(jù)第二實施方案劃定兩個位移區(qū)第一位移區(qū)包含柱2至7且第二位移區(qū)包含柱 8、9和1。因此可以根據(jù)第三實施方案劃定第一和第二位移區(qū)。第一位移的第一和第二區(qū) 一方面包含柱3和7，另一方面包含柱8和2。第二位移的第一和第二區(qū)一方面包含柱2至 7，另一方面包含8、9和1。在圖6的實施方案中，離開柱3的流直接供應柱4。在圖6的實 施方案中(與其它實施方案一樣)，可以調(diào)節(jié)送到柱上的不同級分的PH值。例如，可以確保 已經(jīng)與負荷最大的柱(在此為3)接觸的級分的pH值在送入后面的柱之前小于2。通過改 變PH值，也可以改變優(yōu)先固定在樹脂上的離子金屬衍生物的類型。也可以并行地在幾個柱 上加入浸提溶液。本發(fā)明也適用于對所有類型的產(chǎn)品進行所有類型的色譜分離。特別地，本發(fā)明的 方法可使用5種(或更多)輸入流_進料流(進料)該液體含有要加工的進料及其pH緩沖組合物，通過在柱上注射 該流體，鹽度可使所需分子吸附在固定相上。在進料階段結束時，該柱含有其上吸附了離子 金屬衍生物的固定相，位于該柱中的液相由稀釋進料(FD)構成。-漂洗流，具有與進料流相同的鹽度和pH，但不含要加工的進料。該步驟更新該柱 的液相，并能夠除去未被固定相留存的進料化合物。在是鈾鹽的情況下，使用例如水或酸的 水溶液。-所需物類的洗脫具有改變目標分子和固定相之間的相互作用的性質(zhì)的性質(zhì)的 流體能使目標分子從固定相上解吸，然后將目標分子收集在排出液體中。為了洗脫硫酸鈾， 根據(jù)本發(fā)明典型的洗脫劑是硫酸，而當該鈾是碳酸鈾形式時，通過氯化鈉或通過碳酸銨或 碳酸鈉溶液洗脫該絡合物。-再生在洗脫后，雜質(zhì)可能仍牢固地吸附在固定相上，這可能對其穩(wěn)定性或清潔 性有害。我們已經(jīng)了解，在萃取鈾和銅的情況下，這些污染物可以是二氧化硅或鐵。因此可 以使用含有酸添加劑(例如硫酸)的流體。在是之前所述的鈾鹽的情況下，所需物類的洗 脫步驟和再生同時進行，再生劑(硫酸)交換樹脂的位點以釋放鈾鹽。-與進料后所用的漂洗流相當?shù)娜軇┑淖⑷肟梢栽谶M行下一進料之前從該柱中排 空再生溶劑。由此在進料和再生結束之間保持緩沖；這是平衡。-污染控制流的任選注入能夠清除樹脂中的雜質(zhì)(特別是二氧化硅，其與鈾競爭
15附著到樹脂上由此限制進料和洗脫動力)污染。通常，在本發(fā)明的情況下，可以使用堿，優(yōu) 選強堿，例如氫氧化鈉或氫氧化鉀，作為除污染流。本發(fā)明提供了能夠?qū)嵤?個步驟的方法-步驟a:被稱作平衡，在此過程中在該系統(tǒng)的至少一個柱上注入平衡溶液以從該 柱排空其所含的再生溶劑。在該平衡區(qū)的下游，取出的流體最初主要由再生溶液構成，然后 主要由平衡溶液構成；-步驟b被稱作進料，在此過程中注入要加工的進料溶液。所需分子然后與其它 雜質(zhì)一起固定在色譜載體上。在位于注射點下游的該區(qū)的出口處，取出的流體隨之含有最 不留存的雜質(zhì)。-步驟c被稱作洗滌，在此過程中進行該柱的洗滌，其中用洗滌溶劑置換特別含 有未留存的雜質(zhì)的液相。-步驟d:被稱作洗脫，在此過程中注入改變所需分子與色譜載體之間的相互作用 的溶液，由此洗脫所需分子。在該洗脫區(qū)的出口處，取出的流體最初含有漂洗溶液，然后含 有富含離子金屬衍生物的溶液。-步驟e被稱作再生，在此過程中注入再生溶液，從而釋放非常牢固地吸附在載 體上的雜質(zhì)。在本發(fā)明中，可以從一個柱到一個柱地進行注射點的周期性位移；因此，可以獨立 地處理各個柱(或區(qū)域)。本發(fā)明能夠獨立地操作各個柱(或區(qū)域)；特別地，如同前沿的 位移步驟可以是同步或不同步的那樣，注射/取出點的位移可以是同步的、不同步的，并且 可以逐個柱(或逐個區(qū)域)進行。也可以操作用于一個作業(yè)的一個柱(或區(qū)域)，或操作用 于其它作業(yè)的幾個柱(或區(qū)域)；因此可以移動注射/取出點和給定區(qū)域的一個柱的前沿 和另一給定區(qū)域的兩個或更多個柱的前沿。圖7顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術的方法，其具有同步的多個柱，周期性和非成序列的，并 包括不同的流體入口。在各個這些入口之間，可以劃定區(qū)域例如在進料(Feed)入口和 平衡液入口之間，劃定進料區(qū)。在漂洗溶液(Wash)和進料(Feed)之間，劃定漂洗區(qū)，等 等...這些區(qū)域?qū)诒景l(fā)明方法的第一、第二、第三、第四和第五區(qū)(在金屬鹽和離子交 換樹脂的情況下，第四和第五區(qū)可以合并，且洗脫劑和再生劑是相同流體)。圖7中還顯示 了周期性位移。在此我們看見圖1中所示的原理(其相當于四流體的情況)。在末端的9號柱處于進料構造。在切換后，其剛好位于洗滌步驟的出口之前。因 此，剛剛在管線切換之后，該柱的排出物仍含有進料，因此含有未凈化的離子金屬衍生物， 其事實上是稀釋的，并且損失。在本發(fā)明中，進料管以及各流體入口管實際上可相對于其它管自由移動，并可能 具有前沿位移的后果。實際上，前沿的各次位移可以逐管線地、同步或不同步地(也逐管 線)進行。所有組合都可行，要理解的是，前沿的位移至少包括進料前沿的位移，優(yōu)選還包 括再生劑前沿的位移。前沿的這種位移，至少在處于進料階段的柱處的這種位移，在現(xiàn)有技 術狀況的系統(tǒng)中是不可能的。也可以使前沿位移一個柱的增量，但也可以位移小于或大于一個柱的增量。使用不同步模式，能夠通過使幾個區(qū)在相同柱中共存指定時期而減少柱的總數(shù)。圖11是具有數(shù)個流體管線(在此為8個)的本發(fā)明方法的實例。在圖11中所示的情況中，我們展示了如上所述的雜質(zhì)分離。在該實施方案中，向柱1和2供應作為漂洗液 的水，在出口處獲得稀釋的離子金屬衍生物溶液。向吸附柱3供應進料，同時向下游預吸附 柱供應柱3的排出物(其可以與洗滌柱1的排出物——稀釋的進料溶液合并)，并在預吸附 柱的出口處獲得流出物(萃余物)。柱5、6和7用于根據(jù)污染控制程序(取決于所考慮的 雜質(zhì))除去一種或幾種雜質(zhì)。在是二氧化硅的情況下，使用氫氧化鈉進行污染控制，然后用 硫酸再生樹脂。在各加工步驟后跟著漂洗步驟。用水洗滌柱8，流出物被硫酸摻雜。該溶液 是洗脫劑溶液，被送到柱9和10上，它們的流出物是萃出物。該萃出物提供離子金屬衍生 物，且分離的水可以在該方法中再循環(huán)(在此顯示為返回柱1和2的洗滌)。圖7中所述的方法顯示根據(jù)不分序列的周期性法(其中同步且不分序列地進行不 同溶液的注射管線的位移)實施這些步驟，圖12顯示了位移不同步且分序列的方法。圖12 因此顯示了在6柱系統(tǒng)上實施根據(jù)本發(fā)明的步驟(a)至(e)的實例，該系統(tǒng)的周期被分成 5個子序列，對應于某些注射管線在該序列的各種時刻的位移。在第一序列開始時，情況如下-平衡溶液的注射管線在柱1中-再生和洗脫溶液的注射管線在柱2中。如上所述，在疊加的管線中，以下游管線 為主，在這種情況下為洗脫溶液注射管線。-洗滌柱的注射管線在柱3中_要加工的進料溶液的注射管線在柱4中。該構造相當于子序列1. 1，其從t = 0持續(xù)至例如t = 0. 24* At。在子序列1. 1結束時，將柱位移，例如洗脫管線。當子序列1. 2開始時，構造如下-平衡溶液的注射管線在柱1中-再生溶液的注射管線在柱2中-洗脫溶液的注射管線在柱3中疊加在洗滌液的注射上。如果以下游管線為主，則 在柱3中注入洗滌溶液。_要加工的進料溶液的注射管線在柱4中。子序歹Ij1. 2 從例如 t = 0. 24* Δ t 持續(xù)至 t = 0. 36* Δ t。在子序列1. 2結束時，例如使洗滌管線位移。當子序列1. 3開始時，構造如下-平衡溶液的注射管線在柱1中-再生溶液的注射管線在柱2中-洗脫溶液的注射管線在柱3中-洗滌液的注射管線在柱4中疊加在要加工的進料溶液的注射管線上。如果進料 位于洗滌下游，則以進料注射為主。因此將要加工的進料溶液注入柱4。子序列1. 3 例如從 t = 0. 36* Δ t 持續(xù)至 t = 0. 60* Δ t。在子序列1.3結束時，平衡和再生管線同時位移。當子序列1.4開始時，構造如 下-平衡溶液的注射管線在柱2-再生溶液的注射管線在柱3中疊加在洗脫溶液的注射管線上。為主的下游管線 在這種情況下是洗脫溶液的注射。-洗滌液的注射管線在柱4中疊加在要加工的進料溶液的注射管線上。如果進料位于洗滌下游，則以進料注射為主。因此在柱4中注入要加工的進料溶液。子序列1. 4 例如從 t = 0. 60* Δ t 持續(xù)至 t = 0. 76* Δ t。在子序列1.4結束時，進行過渡，對應于柱4的液相中所含的離子金屬衍生物移向 柱5。為此，停止注入要加工的進料溶液，因此存在著從進料步驟(b)的過渡，對應于通過步 驟(c)使未留存的雜質(zhì)和離子金屬衍生物的液相的濃度前沿位移。該過渡因此是停止注入 要加工的進料，對應于步驟(c)引起的前沿的位移。當子序列1. 5開始時，構造如下-平衡溶液的注射管線在柱2中-再生溶液的注射管線在柱3中疊加在洗脫溶液的注射管線上。為主的下游管線 在這種情況下是洗脫溶液的注入。-洗滌液的注射管線在柱4。子序歹Ij 1. 5例如從t = 0. 76* Δ t持續(xù)至t = Δ t。在子序列1. 5結束時，第一時期結束，將要加工的進料溶液注入柱1. 5。序列2的子序列2. 1因此開始。可以注意到，序列2的子序列2. 1類似于序列1 的子序列1.1，不同的是管線移動1個柱。因此可以看出，通過管線的不同步位移，能夠在序列1中在柱2上實施洗脫、再生 和平衡步驟，事實上，這與使用同步位移的方法相比能夠減少柱數(shù)。還可看出，由于本發(fā)明，通過與停止注入要加工的進料溶液(步驟(b))對應的過 渡序列，能夠避免在序列1. 4結束時仍包含在柱4中的離子金屬衍生物的流失。也可以使用數(shù)個洗脫劑管線，以例如加工含有在不同條件下解吸或交換的數(shù)種離 子金屬衍生物的溶液。通過第一洗脫劑，能夠選擇性回收第一離子金屬衍生物，而通過第二 洗脫劑，能夠選擇性回收第二離子金屬衍生物。一種應用例包括從乳中回收蛋白質(zhì)。在本發(fā)明的描述中，術語“柱”必須理解為是指物理柱，或當物理柱在數(shù)個位置包 含注射和取出點時，指可視為一個單元的柱的任何其它部分。單個物理柱因此可以分成數(shù) 個片段或單元，本發(fā)明適用于該構造。本發(fā)明因此適合能夠通過色譜法分離的任何所需產(chǎn)物。例如，本發(fā)明能夠分離離 子金屬衍生物，例如鈾鹽，其中固定相是離子交換樹脂，且漂洗液是水。
實施例下述實施例非限制性例證本發(fā)明。實施例1.離子金屬衍生物本發(fā)明的方法適用于所有類型的金屬衍生物，例如鈾鹽，例如硫酸雙氧鈾、鎳、鈷 或銅，借助陽離子樹脂，用酸(例如硫酸)洗脫。本發(fā)明因此提供了使離子金屬衍生物與含 有該衍生物和雜質(zhì)的浸提溶液分離的方法，其中使所述溶液通過包含串聯(lián)的至少四個區(qū)的 離子交換樹脂固定床，在相鄰區(qū)之間以及在最后一區(qū)和第一區(qū)之間設置液體流動裝置，所 述金屬鹽通過與所述離子交換樹脂接觸而被選擇性地交換，且至少一種所述雜質(zhì)在該離子 交換樹脂上比該金屬鹽較少交換，通過再生劑的作用使該離子交換樹脂的交換力再生，其 特征在于其包含數(shù)個序列，各序列包括下述步驟(a)在第一區(qū)的入口處引入一定體積的水，和基本同時地至少在位于該區(qū)域下游
18的位置取出相同體積的所述金屬鹽被稀釋的液體；(b)在第二區(qū)的入口處引入一定體積的所述水溶液，和基本同時地在位于所述區(qū) 下游的位置取出相同體積的富含相對較少被交換的雜質(zhì)的液體；(c)在第三區(qū)的入口處引入一定體積的水，和基本同時地在位于所述區(qū)下游的位 置取出相同體積的洗脫劑被稀釋的液體；(d)在第四區(qū)的入口處引入一定體積的洗脫劑，和基本同時地在位于所述區(qū)下游 的位置處取出相同體積的富含所述金屬鹽的液體；步驟(a)、(b)、(c)和(d)能夠同時或不同時進行；通過引入點和取出點的周期性向下游位移基本相同體積的增量，進行各個后面的 序列。也包括步驟(e)在周期性位移之前這些區(qū)域中的前沿位移。在是硫酸雙氧鈾的情況下，洗脫劑是酸溶液。如果將本發(fā)明方法與已知的用于鈾 酰鹽生產(chǎn)的現(xiàn)有技術狀況的連續(xù)方法相比，該方法實現(xiàn)了顯著的增益。對于相同的生產(chǎn)，消 耗品極大減少，水消耗降低，廢液生成量降低，柱數(shù)目也降低。為了實施鈾的分離，進行下述方法。進料流體(含有鈾及其雜質(zhì)的浸提溶液)含有要加工的進料。該流體的組成使得 離子金屬衍生物可以附著在固定相上。在進料步驟結束時，該柱含有固定相，硫酸雙氧鈾通 過離子力固定在其上。漂洗步驟由此更新該柱的液相，使得包含在該柱的液相中的雜質(zhì)使得包含在該柱 的液相中的雜質(zhì)在洗脫步驟的過程中不與金屬鹽同時洗脫。硫酸雙氧鈾的洗脫液是2M硫酸。實際上，由于硫酸雙氧鈾陰離子絡合物的極高穩(wěn) 定性，其經(jīng)證實是鈾IV的足夠有力的洗脫劑。根據(jù)此實施例中的成序列的多柱分離法進行的試驗按照如圖13中所示的下述序 列和子序列使用8個柱。對于該序列的各編號的柱，給出床體積(BV)和持續(xù)時間。序列 1子序列1. 1 前4個柱劃定進料區(qū)。柱5在再生區(qū)中。柱1和4、以及5和7串聯(lián)。 柱8處于污染控制或備用。子序列1. 2 在這一子序列中，柱5幾乎完全被再生，且不再含有硫酸雙氧鈾，其然 后進入漂洗區(qū)。子序列1. 3 在這一子序列中，柱1幾乎被含有要萃取的鈾的浸提溶液飽和，其然 后進入漂洗。序列 2其與序列1相同，但移動一個柱。在所述系統(tǒng)中，以413立方米/小時的進料速度進行試驗，該浸提溶液含有0. 35 克/升的鈾，以及來自浸提法的進料特有的雜質(zhì)。下面列出用于分離該溶液的工藝參數(shù)。平均流速413立方米/小時子序列1時間3. 43小時
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子序歹Ij 2時間0. 50小時子序列3時間0. 21小時步驟時間4· 14小時樹脂容量29.9克/升。
權利要求
在樹脂上的多柱按序列的分離法，用于通過使含有離子金屬衍生物的浸提溶液通過包含至少三個區(qū)的固定樹脂床而使所述離子金屬衍生物與所述浸提溶液分離，在相鄰的區(qū)之間以及在最后一區(qū)和第一區(qū)之間設置液體流動裝置，所述方法包含數(shù)個序列，各序列包括至少一個同時進行或不同時進行的選自吸附步驟、漂洗步驟、解吸步驟的步驟，各個后面的序列如下進行在引入點和取出點的周期性位移之前使這些區(qū)中的前沿向下游方向位移基本相同的增量。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于其包含數(shù)個序列，各序列包括至少一個下述步驟(a)在第一區(qū)的入口處引入一定體積的漂洗溶液，和基本同時地在位于所述區(qū)下游的 位置取出相同體積的所述離子金屬衍生物被稀釋的液體；(b)在第二區(qū)的入口處引入一定體積的所述裝料浸提溶液，和基本同時地在位于所述 區(qū)下游的位置取出相同體積的富含相對較不留存的雜質(zhì)的液體；(c)在第三區(qū)的入口處引入一定體積的漂洗溶液，和基本同時地在位于所述區(qū)下游的 位置取出相同體積的再生劑被稀釋的液體；(d)任選地在第四區(qū)的入口處引入一定體積的除污染劑，和基本同時地在位于所述區(qū) 下游的位置取出相同體積的稀釋液，(e)在第五區(qū)的入口處引入一定體積的洗脫劑，和基本同時地在位于所述區(qū)下游的位 置取出相同體積的富含所述金屬衍生物的液體；步驟(a)、(b)、(c)、(d)和(e)能夠同時進行或不同時進行；各個后面的序列是通過引入點和取出點周期性向下游移動基本相同體積的增量而進 行的；還包括步驟(f)在周期性位移之前，至少區(qū)域(b)和(e)中的前沿的位移。
3.根據(jù)權利要求1至2之一的方法，其特征在于步驟(d)和(e)用相同流體進行，這些 步驟因而相當于如下構成的步驟(d)在第四區(qū)的入口處引入一定體積的再生劑，和基本同時地在位于所述區(qū)下游的位 置取出相同體積的富含所述離子金屬衍生物的液體； 所述第四和第五區(qū)因而合并成單一的第四區(qū)。
4.根據(jù)權利要求1至3的方法，其特征在于步驟(a)、(b)、(c)和(d)至少部分同時進行。
5.根據(jù)權利要求1至4之一的方法，其特征在于前沿的所述位移使不同區(qū)中的前沿同 步位移。
6.根據(jù)權利要求5的方法，其特征在于前沿的位移包括下述步驟 (i)在從第一區(qū)到第五區(qū)的不同區(qū)之間建立循環(huán)回路區(qū)；和( )在所述回路中進行循環(huán)以使前沿位移。
7.根據(jù)權利要求5的方法，其特征在于前沿的位移包括下述步驟(i)通過第一區(qū)出口與第二區(qū)入口的流體連接和通過第二區(qū)出口與第三區(qū)入口的流體 連接，建立第一位移區(qū)，以及第一區(qū)的入口向下游位移以提供第一位移區(qū)的入口，和第三區(qū) 的出口向上游位移以提供第一位移區(qū)的出口 ；和通過第三區(qū)出口與第四區(qū)入口的流體連接和通過第四區(qū)出口與第五區(qū)入口的流體連 接和第五區(qū)出口與第一區(qū)入口的流體連接，建立第二位移區(qū)，以及第三區(qū)的入口向下游位 移以提供第二位移區(qū)的入口，和第一區(qū)的出口向上游位移以提供第二位移區(qū)的出口 ；和(ii)在第一位移區(qū)的入口處引入一定體積的漂洗溶液，和基本同時地在第一位移區(qū)的 出口處取出相同體積的回收的漂洗溶液；(iii)在第二位移區(qū)的入口處引入一定體積的漂洗溶液，和基本同時地在第二位移區(qū) 的出口處取出相同體積的回收的漂洗溶液。
8.根據(jù)權利要求1至4之一的方法，其特征在于前沿的所述位移使不同區(qū)中的前沿非 同步位移。
9.根據(jù)權利要求8的方法，其特征在于前沿的位移包括下述步驟(i)通過第一區(qū)出口與第二區(qū)入口的流體連接和通過第二區(qū)出口與第三區(qū)入口的流體 連接，建立第一位移的第一區(qū)；和通過第三區(qū)出口與第四區(qū)入口的流體連接和通過第四區(qū)出口與第五區(qū)入口的流體連 接和第五區(qū)出口與第一區(qū)入口的流體連接，建立第一位移的第二區(qū)；和( )在第一位移區(qū)的入口處引入一定體積的所述溶液，和基本同時地在第一位移的第 一區(qū)的出口處取出相同體積的相同體積的稀釋的再生劑液體；(iii)在第二位移區(qū)的入口處引入一定體積的再生劑，和基本同時地在第一位移的第 二區(qū)的出口處取出相同體積的所述離子金屬衍生物被稀釋的液體；(iv)通過第一區(qū)出口與第二區(qū)入口的流體連接和通過第二區(qū)出口與第三區(qū)入口的流 體連接，建立第二位移的第一區(qū)，以及第一區(qū)的入口向下游位移以提供第二位移的第一區(qū) 的入口，和第三區(qū)的出口向上游位移以提供第二位移的第一區(qū)的出口 ；和(ν)通過第三區(qū)出口與第四區(qū)入口的流體連接和通過第四區(qū)出口與第五區(qū)入口的流體 連接和第五區(qū)出口與第一區(qū)入口的流體連接，建立第二位移的第二區(qū)，以及第三區(qū)的入口 向下游位移以提供第二位移區(qū)的入口，和第一區(qū)的出口向上游位移以提供第二位移區(qū)的出 口 ；禾口(Vi)在第二位移的第一區(qū)的入口處引入一定體積的漂洗溶液，和基本同時地在第二位 移的第一區(qū)的出口處取出相同體積的富含相對較不留存的雜質(zhì)的液體；(Vii)在第二位移的第二區(qū)的入口處引入一定體積的漂洗溶液，和基本同時地在第二 位移的第二區(qū)的出口處取出相同體積的富含所述離子金屬衍生物的液體。
10.根據(jù)權利要求1至9之一的方法，其特征在于步驟(f)包括在周期性位移之前所有 區(qū)中的前沿的移動。
11.根據(jù)權利要求1至10之一的方法，其特征在于所述引入點和所述取出點位移的體 積增量基本相當于吸收材料區(qū)的整個部分的體積，優(yōu)選基本相當于柱體積。
12.根據(jù)權利要求1至11之一的方法，其特征在于將所述金屬離子衍生物被稀釋的所 述液體至少部分送往步驟(b)。
13.根據(jù)權利要求1至12之一的方法，其特征在于存在附加區(qū)，且特征在于其還包含步 驟(g)在所述附加區(qū)引入所有或一部分在步驟(a)中獲得的所述金屬離子衍生物被稀釋的 液體，和在位于所述區(qū)下游的位置回收基本相同體積的漂洗溶液。
14.根據(jù)權利要求1至13之一的方法，其特征在于所述色譜法是離子交換類型的，且所述離子金屬衍生物是選自鈾、金、銅、鋅、鎳、鈷、以及PGM的絡合物的鹽，優(yōu)選是鈾的鹽，特 別是硫酸鈾。
15.根據(jù)權利要求1至14之一的方法，其特征在于所述洗脫劑是硫酸。
全文摘要
本發(fā)明涉及多柱按序列的分離法和用于實施所述方法的裝置。本發(fā)明特別適用于分離濕法冶金工藝中的浸提流出物中存在的金屬衍生物，例如鈾、鎳、銅、鈷和其它貴金屬。
文檔編號B01D15/42GK101945690SQ200880127149
公開日2011年1月12日 申請日期2008年12月19日 優(yōu)先權日2007年12月20日
發(fā)明者F·古拉, M-A·斯奧雷爾 申請人:愛博勝公司