典型的固定床离子交换设备及流程见图1。图中所示为两塔吸附,一塔淋洗的流程。即Ⅰ、Ⅱ两塔串联吸附,Ⅲ塔淋洗。当然也可以更多的塔串联吸附。固定床离子交换系统用于铀的回收,始于50年代初。首先是在南非获得成功。随后在澳大利亚、加拿大等国得到应用。到50年代末,仅加拿大的固定床离子交换设备已超过50多套,用于处理澄清的酸性铀浸出液。浸出液铀浓度范围从0.6g至1.0gU3O8∕L,有的固定床离子交换设备到80年代仍在运转。
图1 固定床离子变换设备示意图
固定床离子交换设备的缺点是:由于采用循环操作,树脂利用率低;流速受到限制,产量低;树脂床层保持静止状态,因此床层阻力大,动力消耗大;通常是多塔串联操作,在南非的一些大型铀工厂,可见几十个塔串联操作,因此阀门多、管线复杂,控制系统复杂,辅助设施多,占地面积大,维修不方便;如果遇到树脂中毒,更换树脂,投资巨大。
固定床离子交换设备的优点是工作时树脂呈静止状态,溶液流动,树脂使用寿命可达20年左右。