Способ многоколонного последовательного выделения ионного металлического производного

Способ многоколонного последовательного выделения ионного металлического производного

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к способу многоколонного последовательного разделения и устройству для осуществления этого способа. Изобретение применимо, в частности, для выделения производных металлов, таких как производные урана, никеля, меди, кобальта, а также других благородных металлов, присутствующих в жидких отходах выщелачивания в гидрометаллургических процессах.

В настоящее время в области металлургии применяется несколько методов экстракции металлических компонентов. В частности, в случае, когда добываемые руды имеют низкое содержание металлического производного, применяются методы выщелачивания, которые состоят в извлечении растворимых металлических фракций путем выщелачивания с помощью подходящего солюбилизирующего раствора. Так как металлические производные растворяются в виде ионов, позднейший этап состоит в отделении интересующих веществ от примесей или других загрязняющих веществ.

Способы разделения характеризуются приведением в контакт одной или нескольких жидких фаз (называемых подвижными) с твердой фазой (называемой стационарной). Ионное металлическое производное, введенное в жидкую фазу, вступает во взаимодействие или взаимодействия различной природы со стационарной фазой, как это имеет место в ионообменной хроматографии. Поэтому его вытеснение в хроматографическом устройстве отличается от вытеснения других продуктов, содержащихся в обрабатываемом сырье. На основе этой разницы взаимодействий можно очищать или обогащать одну из фракций ионными металлическими производными.

Предлагались способы для проведения ионного обмена в непрерывном режиме. В документе US-A-2815332 описана система с замкнутым циклом, в которой смола продвигается в противотоке жидкости. Этот цикл содержит четыре зоны, изолированные клапанами и предназначенные соответственно для насыщения, промывки, регенерации и промывки. Смола движется в зонах и от одного отделения к другому в противотоке жидкой фазе под действием гидравлических импульсов.

Была разработана для хроматографии система, называемая SMB (Simulated Moving Bed - псевдоподвижный слой). Так, в US-A-2985589 описан непрерывный хроматографический способ, SMB, в котором смола для хроматографии неподвижна и распределена по нескольким отделениям, но ее вытеснение имитируется смещением через регулярные промежутки положений ввода и вывода жидкостей. В этом случае положения входа (питание и элюент) и выхода (экстракт и рафинат) задают четыре зоны. В US-A-6375851 описана система с шестью зонами, адаптация к процессу ионного обмена описана ранее в US-A-2985589. Система, описанная в документе US-A-6375851, основана на SMB, за исключением этапа регенерации, который осуществляется со смещением фронта. Таким образом, входы и выходы жидкостей сдвигаются, обычно одновременно, синхронно и в соответствии с некоторой очередностью.

Во всех системах была предусмотрена идеальная непрерывность циркуляции всех жидкостей. Эти системы приводят к очень большому числу колонн, причем размер колонн определяется самой малой очередной последовательностью.

Для способов, применяемых в гидрометаллургии, в частности способов ионного обмена, как это имеет место в WO 2007/087698, за этапами получения и регенерации неуклонно следуют этапы промывки. В периодическом процессе эти этапы чаще всего реализуются при оптимальном расходе относительно кинетики связывания или десорбции. Так, современные методы не позволяют проводить процесс разделения на большом масштабе, что было бы экономически выгодным, так как требуется слишком большое количество смолы для колонн и обрабатываемых продуктов. Этот недостаток тем более реален, что ни один из способов, применяющихся в настоящее время, не позволяет проводить весь цикл обработки, в частности этап регенерации смол, в непрерывном режиме.

К этому недостатку добавляется то, что все способы предполагают использование очень больших количеств воды, и это в добывающих регионах, которые обычно расположены в пустынных зонах, а также больших количеств агента регенерации, который в большинстве случаев является сильно кислотным. В таком случае добавляются также проблемы экономического порядка, экологические проблемы и проблемы защиты природных ресурсов.

Настоящее изобретение относится к способу промышленного масштаба, который оптимизирует количества агента регенерации, смолы и воды, вовлеченных в циклы выделения ионных металлических производных, присутствующих в выщелачивающих растворах, способу, который позволяет также достичь более высокой производительности обработки на горнопромышленных добывающих установках. Способ по изобретению экологически безопасен, позволяет получать повышенный выход искомых металлических производных и является намного более выгодным с точки зрения экономики, чем способы, соответствующие уровню техники.

Это реализуется, в частности, способом выделения на смоле посредством последовательного многоколонного селективного удержания, для выделения ионного металлического производного из выщелачивающего раствора, содержащего ионное металлическое производное, путем проведения этого раствора через неподвижный слой смолы, селективной к рассматриваемому металлу, способом, содержащим по меньшей мере три зоны, причем средства проведения жидкости расположены между соседними зонами и между последней и первой зоной, причем этот способ содержит несколько последовательностей и каждая последовательность включает по меньшей мере один этап, выбранный из этапа адсорбции, этапа промывки, этапа десорбции, проводимых одновременно или нет, причем каждая следующая последовательность осуществляется путем смещения фронтов в зонах вниз по схеме с по существу одинаковым инкрементом, перед периодическим смещением точек введения и отведения.

Этот способ может содержать подпоследовательность без введения сырья.

Согласно другому аспекту изобретения способ отличается тем, что он содержит несколько последовательностей, и каждая последовательность включает в себя по меньшей мере один из следующих этапов:

(a) введение определенного объема промывочного раствора на вход первой зоны и по существу одновременное отведение такого же объема жидкости, разбавленной указанным ионным металлическим производным, на уровне точки, находящейся по схеме ниже этой зоны;

(b) введение определенного объема указанного раствора выщелачивания сырья на вход второй зоны и по существу одновременное отведение такого же объема жидкости, обогащенной примесью или примесями, относительно слабее удерживаемыми, на уровне точки, находящейся по схеме ниже этой зоны;

(c) введение определенного объема промывочного раствора на вход третьей зоны и по существу одновременное отведение такого же объема жидкости, разбавленной агентом регенерации, на уровне точки, находящейся по схеме ниже этой зоны;

(d) факультативно введение определенного объема средства для устранения загрязнений на вход четвертой зоны и по существу одновременное отведение такого же объема разбавленной жидкости, на уровне точки, находящейся по схеме ниже этой зоны;

(e) введение определенного объема элюента на вход пятой зоны и по существу одновременное отведение такого же объема жидкости, обогащенной указанным металлическим производным, на уровне точки, находящейся по схеме ниже этой зоны;

причем этапы (a), (b), (c), (d) и (e) выполняют одновременно или нет;

причем каждая следующая последовательность осуществляется путем периодического смещения точек введения и выведения вниз по схеме, по существу при одинаковом инкременте объема,

и включающий, кроме того, этап

(f) смещения фронтов в по меньшей мере зонах (b) и (e) до периодического смещения.

Согласно другому варианту осуществления изобретения способ отличается тем, что он содержит несколько последовательностей, и каждая последовательность включает в себя следующие этапы:

(a) введение определенного объема уравнивающего раствора на вход первой зоны и по существу одновременное отведение такого же объема жидкости, содержащей сначала регенерационный раствор, а затем уравнивающий раствор, на уровне точки, находящейся по схеме ниже этой зоны;

(b) введение определенного объема раствора выщелачивания обрабатываемого сырья, содержащего ионное металлическое производное, на вход второй зоны и по существу одновременное отведение такого же объема жидкости, содержащей примесь или примеси, относительно слабее удерживаемые, на уровне точки, находящейся по схеме ниже этой зоны;

(c) введение определенного объема промывочного раствора на вход третьей зоны и по существу одновременное отведение такого же объема жидкости, разбавленной примесью или примесями, относительно слабее удерживаемыми, чем ионное металлическое производное, на уровне точки, находящейся по схеме ниже этой зоны;

(d) введение определенного объема элюента на вход четвертой зоны и по существу одновременное отведение такого же объема жидкости, содержащей ионное металлическое производное, на уровне точки, находящейся по схеме ниже этой зоны;

(e) введение определенного объема регенерационного раствора на вход пятой зоны и по существу одновременное отведение такого же объема жидкости, содержащей наиболее сильно удерживаемые примеси, на уровне точки, находящейся по схеме ниже этой зоны;

причем этапы (a), (b), (c), (d) и (e) могут проводиться одновременно или нет;

причем каждая следующая последовательность осуществляется путем периодического смещения точек введения и выведения вниз по схеме, по существу с одинаковым инкрементом объема,

и содержащий, кроме того, этап

(f) смещения фронтов по меньшей мере в зону (c) до периодического смещения.

Согласно другому варианту осуществления изобретения способ отличается тем, что этапы (d) и (e) проводятся с одной и той же жидкостью, в таком случае эти этапы соответствуют одному этапу, состоящему в:

(d) введении определенного объема агента регенерации на вход четвертой зоны и по существу одновременное отведение такого же объема жидкости, обогащенной указанным ионным металлическим производным, на уровне точки, находящейся по схеме ниже этой зоны;

причем тогда четвертая и пятая зоны совмещены в единственной четвертой зоне.

Согласно другому варианту осуществления изобретения способ отличается тем, что этапы (a), (b), (c) и (d) проводятся, по меньшей мере частично, одновременно.

Согласно другому варианту осуществления способ отличается тем, что указанное смещение фронтов в разных зонах смещает фронты синхронно.

Согласно другому варианту осуществления способ отличается тем, что смещение фронтов содержит следующие этапы:

(i) создание контура циркуляции между разными зонами, от первой зоны до пятой зоны; и

(ii) осуществление циркуляции в указанном контуре для смещения фронтов.

Согласно другому варианту осуществления изобретения смещение фронтов содержит следующие этапы:

(i) создание первой зоны смещения путем гидродинамического соединения выхода первой зоны с входом второй зоны и гидродинамического соединения выхода второй зоны с входом третьей зоны, и смещение вниз по схеме от входа первой зоны, чтобы дать вход первой зоны смещения, и смещение вверх по схеме от выхода третьей зоны, чтобы дать выход первой зоны смещения; и

создание второй зоны смещения путем гидродинамического соединения выхода третьей зоны с входом четвертной зоны, гидродинамического соединения выхода четвертой зоны с входом пятой зоны и гидродинамического соединения выхода пятой зоны с входом первой зоны, и смещение вниз по схеме от входа третьей зоны, чтобы дать вход второй зоны смещения, и смещение вверх по схеме от выхода первой зоны, чтобы дать выход второй зоны смещения; и

(ii) введение определенного объема промывочного раствора на вход первой зоны смещения и по существу одновременное отведение такого же объема промывочного раствора, собранного на выходе первой зоны смещения,

(iii) введение определенного объема промывочного раствора на вход второй зоны смещения и по существу одновременное отведение такого же объема промывочного раствора, собранного на выходе второй зоны смещения.

Согласно другому варианту осуществления изобретения способ отличается тем, что указанное смещение фронтов в разных зонах смещает фронты асинхронно.

Согласно другому варианту осуществления изобретения способ отличается тем, что смещение фронтов содержит следующие этапы:

(i) создание первой зоны первого смещения путем гидродинамического соединения выхода первой зоны с входом второй зоны и гидродинамического соединения выхода второй зоны с входом третьей зоны; и

создание второй зоны первого смещения путем гидродинамического соединения выхода третьей зоны с входом четвертой зоны, гидродинамического соединения выхода четвертой зоны с входом пятой зоны и гидродинамического соединения выхода пятой зоны с входом первой зоны; и

(ii) введение определенного объема указанного раствора на вход первой зоны смещения и по существу одновременное отведение такого же объема жидкости, разбавленной агентом регенерации, от выхода первой зоны первого смещения;

(iii) введение определенного объема агента регенерации на вход второй зоны смещения и по существу одновременное отведение такого же объема жидкости, разбавленной указанным ионным металлическим производным, от выхода второй зоны первого смещения;

(iv) создание первой зоны второго смещения путем гидродинамического соединения выхода первой зоны с входом второй зоны и гидродинамического соединения выхода второй зоны с входом третьей зоны, и смещение вниз по схеме от входа первой зоны, чтобы дать вход первой зоны второго смещения, и смещение вверх по схеме от выхода третьей зоны, чтобы дать выход первой зоны второго смещения; и

создание второй зоны второго смещения путем гидродинамического соединения выхода третьей зоны с входом четвертой зоны, гидродинамического соединения выхода четвертой зоны с входом пятой зоны и гидродинамического соединения выхода пятой зоны с входом первой зоны, и смещение вниз по схеме от входа третьей зоны, чтобы дать вход второй зоны смещения, и смещение вверх по схеме от выхода первой зоны, чтобы дать выход второй зоны смещения; и

(vi) введение определенного объема промывочного раствора на вход первой зоны второго смещения и по существу одновременное отведение такого же объема жидкости, обогащенной примесью или примесями, относительно слабее удерживаемыми, от выхода первой зоны второго смещения,

(vii) введение определенного объема промывочного раствора на вход второй зоны второго смещения и по существу одновременное отведение такого же объема жидкости, обогащенной указанным ионным металлическим производным, от выхода второй зоны второго смещения.

Согласно другому варианту осуществления изобретения способ отличается тем, что на этапе (f) осуществляют смещение фронтов во всех зонах до периодического смещения.

Согласно другому варианту осуществления изобретения способ отличается тем, что периодическое смещение точек ввода проводят от одной колонны к одной колонне.

Согласно другому варианту осуществления изобретения способ отличается тем, что периодическое смещение точек ввода проводят от двух колонн к двум колоннам.

Согласно другому варианту осуществления изобретения способ отличается тем, что указанные зоны содержат по меньшей мере одну колонну, предпочтительно по меньшей мере две колонны.

Согласно другому варианту осуществления изобретения способ отличается тем, что инкремент объема, в соответствии с которым смещаются указанные точки введения и указанные точки выведения, по существу соответствует объему всей фракции зоны абсорбента.

Согласно другому варианту осуществления изобретения способ отличается тем, что инкремент объема, в соответствии с которым смещаются указанные точки введения и указанные точки выведения, по существу соответствует объему колонны.

Согласно другому варианту осуществления изобретения колонны оборудованы многоходовыми клапанами.

Согласно другому варианту осуществления изобретения способ отличается тем, что периодическое смещение этапов является синхронным.

Согласно другому варианту осуществления изобретения способ отличается тем, что периодическое смещение этапов является асинхронным.

Согласно другому варианту осуществления изобретения способ отличается тем, что указанная жидкость, разбавленная указанным ионным металлическим производным, по меньшей мере частично проводится на этап (b).

Согласно другому варианту осуществления изобретения способ отличается тем, что имеется дополнительная зона, и тем, что он содержит, кроме того, этап (g) введения всей или части жидкости, разбавленной указанным ионным металлическим производным, полученным на этапе (a), на уровне указанной дополнительной зоны, и отбор по существу такого же объема промывочного раствора на уровне точки, находящейся по схеме ниже этой зоны.

Согласно другому варианту осуществления изобретения способ отличается тем, что этап (b) содержит два подэтапа (b1) и (b2), а также промежуточный этап корректировки одного параметра раствора, в частности путем изменения pH.

Согласно другому варианту осуществления изобретения способ отличается тем, что указанная жидкость, разбавленная агентом регенерации, полученная на этапе (c), по меньшей мере частью проводится на этап (d), возможно, после ее пополнения.

Согласно другому варианту осуществления изобретения способ отличается тем, что рекуперированные промывочные растворы по меньшей мере частью проводятся на этапы (a) и/или (c).

Согласно другому варианту осуществления способ согласно изобретению содержит по меньшей мере 3 колонны и 4 гидродинамические линии.

Согласно другому варианту осуществления изобретения способ отличается тем, что хроматография является хроматографией ионообменного типа, и ионное металлическое производное является солью, выбранной из комплексов урана, золота, меди, цинка, никеля, кобальта, а также PGM (металл платиновой группы), предпочтительно солью урана, в частности сульфатом урана.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления этап регенерации содержит этап очистки сильным основанием, например, типа гидроксида калия или натрия, за которым факультативно идет этап промывки водой, затем этап восстановления смолы кислотой, например серной кислотой.

Согласно другому варианту осуществления изобретения способ отличается тем, что элюент является серной кислотой.

Наконец, изобретение относится к устройству удаления загрязнений для осуществления способа согласно изобретению.

Сущность изобретения поясняется на чертежах, где:

- Фигура 1 схематически показывает один вариант осуществления способа с SMB согласно уровню техники;

- фигура 2 схематически показывает колонну в ее окружении в установке согласно варианту осуществления изобретения;

- фигура 3 схематически показывает первый вариант осуществления;

- фигура 4 схематически показывает второй вариант осуществления;

- фигура 5 схематически показывает третий вариант осуществления;

- фигура 6 схематически показывает четвертый вариант осуществления;

- фигура 7 схематически показывает вариант осуществления способа с SMB согласно уровню техники;

- фигура 8 схематически показывает смещение фронтов в соответствии с последовательностью переходов согласно варианту осуществления изобретения;

- фигура 9 схематически показывает асинхронное смещение линии нагнетания промывки согласно другому варианту осуществления изобретения;

- фигура 10 схематически показывает асинхронное смещение линии подачи с последовательностью переходов согласно другому варианту осуществления изобретения;

- фигура 11 показывает способ по изобретению с 6 гидродинамическими линиями;

- фигура 12 показывает разные последовательности в способе согласно изобретению, проводимом с 5 жидкостями;

- фигура 13 показывает способ согласно изобретению.

На фигурах используются следующие символы:

W	Вода
FD	разбавленное ионное металлическое производное
F	выщелачивающий раствор, содержащий ионное металлическое производное (загружаемый раствор или "подача", содержащая желаемые металлические соединения)
RAF	Рафинат
RD	разбавленный регенерационный раствор
R	агент регенерации
EXT	Экстракт
displ	Вытеснение веществ
Ads	Адсорбция
Preads	предадсорбция
Water displ.	Вытеснение водой (промывка)
Water	Вода
H2SO4 displ.	Вытеснение серной кислотой (регенерация)
Spare	в ожидании
Wash	Промывка
Rege	регенерация
Wash neutral	нейтральная промывка
Acidified water	подкисленная вода
Waste	жидкие стоки
Step time	продолжительность последовательности
Step	последовательность

Согласно настоящему изобретению под ионным металлическим производным понимается любой тип ионизированных металлических комплексов, в частности, но без ограничений, комплексы, образованные ураном и золотом, а также комплексы, получаемые при добыче меди, цинка, никеля, кобальта, а также PMG (металлов платиновой группы). Предпочтительно металлическое производное есть комплекс, образованный ураном, еще более предпочтительно сульфат урана. Противоионом может быть сульфат, карбонат или другое. В частности, в сернокислом растворе уран (IV) находится в основном в виде катионов уранила UO²⁺ ₂, а также в виде сульфатного комплекса UO₂SO₄, UO₂(SO₄)^2- ₂ и т.д. В дальнейшем изложении пример урана будет использоваться для иллюстрации ионных металлических производных, не ограничивая, тем не менее, область изобретения только этим единственным продуктом.

Согласно настоящему изобретению под выщелачивающим раствором понимается любой раствор, поступающий с гидрометаллургических процессов экстракции, содержащий в растворе или суспензии металлические производные в их ионной форме, такие, какие определены ранее. Выщелачивающие составы зависят, естественно, от геологической природы используемой руды. Так, например, раствор выщелачивания урановой руды содержит примерно 100-500, например, примерно 350 ppm урана, кремнезем на уровне примерно 200-1000, например, примерно 500 ppm, железо на уровне примерно 500-20000, например, примерно 1000 ppm, все это вещества, присутствующие в большинстве, а также другие соединения, такие как ванадий. Раствор выщелачивания медной руды содержит от 1 до 5 г/л, например, примерно 3 г/л меди, от 3 до 10 г/л, например, примерно 6 г/л железа, от 100 до 1000 ppm, например, примерно 400 ppm кремнезема, а также другие примеси, такие как алюминий или марганец.

В реальности, помимо ванадия для урана или железа для меди, наиболее типичными примесями являются примеси, происходящие из пустой породы, в частности силикаты. Эти примеси могут мешать технике по добыче искомого вещества, имея тенденцию связываться со смолой и ограничивать тем самым ее обменную способность.

Согласно изобретению ионное металлическое производное может быть наиболее сильно удерживаемым стационарной фазой, но также и наименее сильно удерживаемым стационарной фазой. В качестве примера укажем, что когда способ адсорбции по изобретению применяется для выделения таких веществ, как уран, наиболее сильно удерживаются стационарной фазой примеси, а наименее удерживаемым является ионное металлическое производное.

Согласно настоящему изобретению под этапом адсорбции понимается этап, в ходе которого вводят сырье, содержащее ионное металлическое производное, которое нужно выделить, и тогда один или несколько продуктов, содержащихся в сырье, связывается на твердой фазе. Этот этап соответствует фазе загрузки.

Согласно настоящему изобретению под этапом десорбции понимается этап, в ходе которого продукт или продукты, которые были связаны на твердом носителе, переходят в жидкую фазу. Таким образом, процесс адсорбции содержит, естественно, по меньшей мере один этап адсорбции и по меньшей мере один этап десорбции.

Согласно настоящему изобретению под этапом промывки понимается этап между этапом адсорбции и десорбции, или наоборот, позволяющий обновить жидкую фазу, содержащуюся в колонне или колоннах. Этот этап может также обозначаться "этапом мытья".

Способ по изобретению позволяет лучше оптимизировать последовательности загрузки выщелачивающего раствора для обработки и промывки выделенных продуктов; это приводит к снижению используемых объемов и к получению меньшего количества побочных продуктов.

Кроме того, способ по изобретению предлагает еще одно или несколько следующих преимуществ:

- Проектирование механических конструкций, позволяющее обойтись без движущихся деталей, так как колонны неподвижны. Колонны являются компактными, и можно использовать многоходовые клапаны на каждой колонне.

- Упрощенное обслуживание, так как можно отделить колонну от цикла без остановки процесса, для загрузки смолы или хроматографического носителя, общего обслуживания и т.д. Потребности в техническом обслуживании близки к потребностям для периодического процесса, для которого, как известно, они невысокие.

- Управление процессом простое, так как достаточно изменять параметры автомата для изменения процесса и корректировки зон процесса (не нужно менять никаких механических деталей). Кроме того, можно использовать расходомер на каждой колонне, для каждого этапа процесса.

- Легко осуществить повышение мощности, просто добавляя колонны к имеющимся колоннам и изменяя параметры процесса, чтобы модифицировать зоны.

Эти, а также другие преимущества при необходимости будут раскрыты в следующем описании.

На фигурах 1, 3-6 описание дается в отношении соли (сульфата) урана, но подразумевается, что способ согласно изобретению применим к любым ионным металлическим производным и применим к любому типу хроматографии, хорошо известному специалисту.

На всякий случай, напомним, что ионное металлическое производное в связи с ионным обменом рассматривается как экстракт (X), так как он подвергается наибольшему обмену, и что примеси, подвергающиеся наименьшему обмену, рассматриваются как рафинат (R). Эти же условные правила будут применяться для других примеров в настоящей заявке, причем термин "наиболее сильно удерживаемый" или "наименее сильно удерживаемый" используется и когда ионный обмен отсутствует.

Ионообменные смолы являются классическими, как и промывочные растворы, и растворы для регенерации. В настоящем случае и для металлических соединений в анионной форме будут использоваться сильные анионообменные смолы типа I или типа II (полимер полистирола и дивинилбензола, содержащий четвертичные аминогруппы, такой, как Amberjet 4400 Cl™, Amberlite 920U Cl™, Dowex 21 K™) или слабые анионные смолы. В случае металлических соединений в катионной форме будут использоваться сильные катионообменные смолы (полимер полистирола и дивинилбензола, содержащий сульфогруппы, такой, как Amberlite IR252™) или слабые. В некоторых случаях будут применяться селективные смолы (полимер полистирола и дивинилбензола, содержащий особые хелатирующие группы). Эти разные смолы будут иметь вид либо гелей, либо макросеток, имеющих подходящее гранулометрическое распределение (коэффициент неоднородности близкий к 1,1; эффективный размер от 0,3 до 1,6 мм).

С этой точки зрения изобретение не отличается от уровня техники в области ионного обмена. Можно использовать анионо- или катионообменные смолы, сильные или слабые, в зависимости от конкретного случая обработки.

Можно также использовать несколько систем последовательно; в частности, можно проводить деминерализацию, используя первую систему с катионными смолами, а затем вторую систему с анионными смолами.

Настоящее изобретение проиллюстрировано для примера следующим описанием трех вариантов осуществления, проводимым с обращением к фигурам 3-5 приложенных чертежей, тогда как фигура 1 описывает вариант осуществления согласно уровню техники. Соль урана взята как типичный пример ионных металлических производных, репрезентативный для вещества, очищаемого в процессе ионообменной хроматографии.

Согласно фигуре 1 установка содержит восемь колонн 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8, заполненных ионообменной смолой. Функционирование этой установки типа SMB, отвечающей уровню техники, поясняется ниже. Следует помнить, что этапы смещения идут слева направо, это соответствует в реальности сдвигу колонн справа налево.

Этап (a) включает шаги, на которых осуществляют введение определенного объема воды W на вход колонны 1 и по существу одновременное отведение такого же объема разбавленной металлической соли от выхода колонны 2, причем колонны 1 и 2 образуют первую зону. При введении воды, в самом начале стадии, следует помнить, что из-за смещения колонна 1 непосредственно до этого фактически являлась колонной 2 (перед смещением). Колонна 2 непосредственно перед смещением наполнена разбавленным раствором соли урана (которая не была связана ионным обменом). Фронт чистой воды смещается тогда ниже и, следовательно, колонна 1 переходит из состояния "разбавленная соль урана" (причем понимается, что в этой колонне имеется соль урана, подвергшаяся ионному обмену) в состояние "вода" (с солью урана, прошедшей через ионный обмен в этой колонне). Колонна 2, которая непосредственно до этого была колонной 3, переходит от состояния "соль урана" (со связанным ураном, прошедшим через ионообмен) в состояние "разбавленная соль урана" (со связанным ураном, прошедшим через ионообмен), а внизу колонны 2 извлекают требующий очистки раствор выщелачивания ионного металлического производного, в разбавленном состоянии, сначала относительно концентрированный, а затем все более и более разбавленный. Действительно, в этой колонне больше нет доступных центров для обмена, и поэтому разбавленный раствор просто вымывается вдоль этой колонны; речь идет о вытеснении раствора урана. Этот рекуперированный разбавленный раствор обычно возвращают в исходный бак с раствором, который требуется очищать, или сразу в голову колонны 3.

Этап (b) включает шаги, целью которых является введение определенного объема указанного выщелачивающего раствора на вход колонны 3 и по существу одновременное отведение такого же объема жидкости, обогащенной рафинатом, от выхода колонны 4. Колонна 3 снабжается выщелачивающим раствором, но эта колонна соответствует колонне 4, находящейся непосредственно перед ней, то есть колонне, в которой соль урана уже частично прошла через ионообмен, и содержащей также разбавленную соль урана, которая не подверглась обмену. Также колонна 4 соответствует колонне 5, находящейся сразу за ней, то есть колонне с водой. Колонна 4 является колонной предадсорбции, так как она получает раствор соли урана, истощенный в колонне 3. В колонну 3 нагнетается раствор соли урана, и фронт насыщения движется вперед в колонне 3, тогда как фронт выщелачивающего раствора, который обменивается с центрами, продвигается в колонну 4 (колонна предадсорбции). На выходе колонны 4 собирают рафинат, а именно компоненты обрабатываемого раствора, которые не обменялись со смолой, переходя от очень разбавленного раствора к более концентрированному раствору рафината.

Этап (c) включает шаги, целью которых является введение определенного объема воды на вход колонны 5 и по существу одновременное отведение такого же объема жидкости, разбавленной агентом регенерации, от выхода колонны 6. Колонна 5 питается водой, тогда как из колонны 6 выходит разбавленный агент регенерации. Действительно, колонна 6 непосредственно перед смещением была колонной 7, и, следовательно, сразу после смещения она получает то, что выходит из колонны 5, то есть воду с небольшой долей агента регенерации. Таким образом, то, что выходит из колонны 6, представляет собой разбавленный агент регенерации.

Этап (d) включает шаги, имеющие целью введение определенного объема агента регенерации на вход колонны 7 и по существу одновременное отведение такого же объема жидкости, обогащенной металлической солью, от выхода колонны 8. Колонна 7 снабжается агентом регенерации и соединена с колонной 8. Эта колонна 8 представляет собой колонну 1 непосредственно перед смещением, следовательно, сразу после смещения в колонну 8 подают агент регенерации, вследствие чего фронт агента регенерации продвигается вперед в колонне 8, и тогда внизу колонны 8 извлекают экстракт, сначала разбавленный, а потом все более и более концентрированный, а когда извлекаемое количество начинает уменьшаться, этапы смещают.

Таким образом, в конце заданной последовательности N в голове колонны 1 имеют воду и прошедшую через ионообмен соль урана, связанную на смоле. В голове колонны 2 имеют прошедшую через ионообмен соль урана, воду и остаток требующего очистки раствора соли урана. В голове колонны 3 имеют полностью обменявшуюся соль урана с требующим очистки выщелачивающим раствором. В голове колонны 4 имеют частично обменявшуюся соль урана (не все центры обменялись), рафинат (часть требующего очистки выщелачивающего раствора, которая не была связана) и остаток требующего очистки выщелачивающего раствора. В голове колонны 5 имеют промывочную воду и центры смолы, готовые к обмену. В голове колонны 6 имеют промывочную воду, разбавленную агентом регенерации, причем центры регенерированы. В голове колонны 7 имеют полностью регенерированные центры (готовые к обмену с урановой солью) и регенерационный раствор. В голове колонны 8 имеют частично регенерированные центры, разбавленный регенерационный раствор и экстракт (частично).

Таким образом, в самом начале следующей последовательности N+1 и согласно схеме, в которой колонны смещены налево путем смещения точек ввода и вывода направо, имеются следующие конфигурации. Вода проводится на колонну 2, в голове которой находится соль урана, подвергшаяся обмену, вода и остаток требующего очистки выщелачивающего раствора. В голове колонны 3 имеются полностью обменявшаяся соль урана и требующий очистки выщелачивающий раствор, причем в таком случае колонна 3 принимает то, что выходит из колонны 2. В голове колонны 4 находятся частично обменявшаяся соль урана (не все центры подверглись обмену), рафинат (часть требующего очистки раствора соли урана, которая не была связана) и остаток требующего очистки выщелачивающего раствора, и эта колонна принимает тогда требующий очистки выщелачивающий раствор. В голове колонны 5 находится промывочная вода и центры смолы, готовые к обмену, и она принимает то, что выходит из колонны 4, а именно рафинат и обедненный раствор соли урана, который будет обмениваться ионами в этой колонне предадсорбции. В голову колонны 6 (колонны, которая содержит регенерированные центры и разбавленный раствор агента регенерации), подают промывочную воду. Колонна 7, которая также содержит полностью регенерированные центры (готовые к обмену с солью урана), получает тогда воду из колонны 6 и разбавленный регенерационный раствор, который отбирается снизу. В голове колонны 8 находятся частично регенерированные центры и разбавленный регенерационный раствор, и в нее подают раствор агента регенерации.

Таким образом, потоки, которые поступят в голову колонны, будут следующими. В голову колонны 2, которая уже содержит вверху частично обменявшуюся соль урана, поступает выщелачивающий раствор. Таким образом, имеется разрыв фронтов и градиент, который не соблюдается. В голове колонны 8 регенерационный раствор поступает в колонну частично регенерированным разбавленным агентом регенерации, и поэтому локально получается смесь чистого агента регенерации с неочищенным агентом регенерации. Градиент снова не соблюдается.

Таким образом, видно, что классическая система SMB, применяющаяся в области ионообменных смол, даже если она имеет преимуществом непрерывный режим, тем не менее не свободна от недостатков, которые всегда ощутимы на уровне регенерации.

Благодаря этапу с