离子交换设备－美国矿务局的多隔室流化床（USBM）

由美国矿务局研究成功的垂直多隔室流化床如图1所示。这种设备对我国的连续逆流离子交换设备的发展产生过重要影响。

图1  多隔室流化床（USBM）

如图1所示，吸附塔由穿孔板分成若干隔室。塔板开孔率为塔扳面积的5%左右。孔径38mm，孔按同心圆排列。每圈孔上面有折流环，（内外径之差）76mm，环距塔板高度为19mm。每个隔室高度为1.12m。当吸附尾液中铀浓度超过要求的指标时，停止进液，从塔底部排出饱和树脂。同时树脂从上一隔室落到下一隔室。淋洗后返回使用的树脂从吸附塔顶部加入。饱和树脂加到淋洗塔顶部，同时新鲜淋洗液从淋洗塔下部进入，淋洗后的树脂从淋洗塔底部排出加到吸附塔顶部。

这种流化床处理的浸出液（或铀矿废水），其铀浓度从9mgU₃O₈／L至0.74mgU₃O₈／L，饱和树脂铀容量为37～76g／L。饱和树脂铀容量为72gU₃O₈／L时，可得到23.8gU₃O₈／L的淋洗富液。

值得一提的是美国矿务局在Φ356mm塔成功地运转以后，为了将塔放大所进行的水力学实验。

实验用Φ1.8m的两节塔，每节塔高1.2m。下面设计成45°角的锥底，塔节之间用法兰连接。每节塔上面安装视镜便于观察塔内树脂的流化状态。

对塔板开孔率从1.6%～6%进行了试验，开孔孔径为12.5～25mm。进液流速35m／h。

水力学试验结果：

塔板开孔率为5%～6%，孔径25mm时布液效果最好。停止进液时，树脂从上隔室落下也容易。树脂的流化状态和小型试验观察的一样。试验的所有塔板（孔径、开孔率不同）树脂都能流化。但开孔率太小（如1.6%）时，树脂下落缓慢，进液压力降增加。并且认为，这种塔的工程放大没有问题。

这种塔与固定床相比，树脂的投入量大大减少。运行费用也比固定床低，因此很快在美国的很多地方得到应用。

梅塞·乔治（Messrs George）和罗森鲍姆（Rosenbaum）曾评价美国矿务局的流化床操作：“多隔室流化床离子交换塔成功操作的基本要求是树脂的粒度均匀－而常规的离子交换树脂的粒径为0.3～0.8mm（20～50目）不能在这种塔中使用，因为树脂流化时按其粒度分级，较细的树脂会在塔上部积累或从塔顶溢流到吸附尾液中去”。由此可见，由于颗粒细小的树脂在塔顶部分饱和并逐渐积累，将导致吸附尾液的铀浓度升高。