ZLX-1200型离子交换塔筛板沟槽设计.pdf

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1、第29卷第1期铀矿冶VoI．29NO．12O10年2月URANIUMMININGANDMETALLURGYFeb．2010ZLX-1200型离子交换塔筛板沟槽设计阳翔，雷泽勇(南华大学机械工程学院，湖南衡阳421001)摘要：对ZLX一1200型离子交换塔塔底出液装置中筛板的工作状况进行分析。在原ZLX一1200离子交换塔的基础上对筛板进行沟槽设计，并用ABAQUS软件作出应力分布图，最后对设计进行校核。筛板增加沟槽后，离子交换塔的处理量提高了9～14。关键词：沟槽；筛板；ABAQUS软件；应力分布中图分类号：TQ051．87文献标志码：A文章编号：1000

2、—8063(2010)01～0053—03腐蚀性以及足够的强度外，还需要有防止堵塞的ZLX一1200型离子交换设备主要应用于处理功能。地浸、堆浸和原地爆破浸出工艺的浸出液以及由由工作状况分析可知：粗砂层直接覆盖在滤常规浸出和固液分离工艺所得的清液。该设备采孔上，造成滤孔有效面积减少，容易造成堵塞。如用塔顶进料、塔底出料的顺流式加压操作，以保证能在滤孔之间挖一些适当宽度的沟槽，当某个滤达到要求的流速。其主要原理是利用树脂床进行孑L排液不畅时，淋洗液会顺着沟槽转移到其他滤吸附，待树脂饱和后再进行淋洗。该设备处理量孔排出，由于最下层是粗砂层，当沟槽宽度小于粗大，实

3、用性强，树脂不需转移，操作简单，运行平砂直径时，砂层只会堆积在沟槽上方，不会直接接稳，能适用各种工艺的运行特点_1]。其中，筛板是触滤孔，这样可相对增加有效滤孔面积，提高过滤出液装置中一个非常重要的部件，它对树脂利用效率。率以及淋洗液的顺畅排出有重大的影响。既要保2筛板的结构及受力分析证筛板有最大的过滤排液面积，同时又要不漏树脂，不易堵塞，所用材料的强度和耐腐蚀性要能保筛板主体为穿孑L圆板，材料为硬聚氯乙烯。证装置的长期使用。为防止筛板堵塞，笔者在原设计如下：ZLX一1200型离子交换设备的基础上对筛板进行1)保持原筛板结构和底部辅助结构不变，主了改进。体为

4、开孔圆板，底部为支撑板，具体结构见文献E2J。l筛板的工况分析2)增加沟槽结构。沟槽太宽，容易掉入粗砂，ZLX一1200型离子交换设备设计参数如下：压引起堵塞；太窄，又不能保证排液流畅。沟槽的大力，0．5MPa；温度，常温；介质，稀硫酸(pH1～小对筛板强度也有影响，因此，需要综合考虑沟槽2)；单塔树脂床层高度，2500~3000mm；最大吸的设计。沟槽最终设计参数为：宽lOmm，深1O附空塔线速度，0～33m／h；服务年限，10aE]99。mm；同时考虑到工艺性，可靠性，使沟槽呈同心ZLX一1200离子交换塔出液装置主要依靠砂层过圆排列，同心圆半径按10m

5、m递增，位置与孑L的滤，砂层平铺在筛板上。在重力和反冲水的作用排布重合，使滤孔全部分布在沟槽之中。下自动分层，粗砂在最下层，细砂在最上层。筛板在工作状态时，筛板会受到塔内砂层、树脂以的作用在于承载砂子、树脂和吸附尾液的质量和及工作状态下的压力，自重忽略不计。压应力大保证淋洗液顺畅流出，因此，筛板除需要一定的耐小计算如下：已知筛板表面压力应力约为0．54收稿日期：2009—06—04作者简介：阳翔(1983一)，男，湖南邵阳市人，在读硕士研究生，主要研究方向为现代设计理论与技术。54铀矿冶第29卷MPaE2]，工作压力为0．5MPa，故筛板所受总压应力为1．0

6、4MPa。3有限元分析及校核在增加沟槽结构的同时也会引起应力集中，降低筛板的强度，需要重新校核。利用ABAQUS软件分析应力分布情况，并校核沟槽设计方案。分析和建模过程口如下：1)筛板主体为穿孔圆板，为简化计算不创建支撑结构，只通过约束来模拟支撑情况。创建部件为拉伸实体。直径440mm，厚度40mm的圆板；滤孔直径10mm，呈同心圆排列，同心圆的半图2应力分布径以10mm递增。创建切削拉伸，沟槽同样呈同心圆排列(图1)。由图2看出，最大应力区域分布在支撑板接触面积附近。引起应力集中的主要原因是在支撑处强度较高，变形小，产生的剪切应力最大。由于危险区域受力较复

7、杂，故按照第四强度理论校核。从图2上看，最大Mises应力为2．5MPa，而硬聚氯乙烯的屈服强度为30．2～45．4MPaE。校核安全系数()为：n===db／dmax，式中：O'b为硬聚氯乙烯屈服强度，取最小值30．2MPa；为最大工作应力，2．5MPa。计算得安全系数为12，满足强度要求，同时，最大模拟变形量仅为0．4mm，说明沟槽设计是图1实体建模可靠的。4结论2)筛板材料为硬聚氯乙烯，通过机械设计手册[

8、查得其力学性能。创建材料为弹性材料，杨ZLX一1200型离子交换塔采用3塔串联密闭氏模量为3400MPa，泊松比为0．35，创建截面为加压固定床方式

9、操作。从现场生产情况看，在相实体均质。同条件下运行一