[發(fā)明專利]一種微波煅燒重鈾酸銨生產(chǎn)八氧化三鈾的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910094840.8
• 申請日: 2009-08-17
• 公開（公告）號: CN101633521A
• 公開（公告）日: 2010-01-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭金輝;劉秉國;張利波;張澤彪;張世敏;郭勝惠;周烈興
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號: C01G43/01
• 分類號: C01G43/01
• 代理公司: 昆明慧翔專利事務(wù)所
• 代理人: 程韻波

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微波煅燒重鈾酸銨生產(chǎn)八氧化三鈾的方法，屬微波加熱應(yīng)用和材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

二、背景技術(shù)

鈾是核工業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，對保障國家安全、能源安全、環(huán)境安全具有重大的戰(zhàn)略意義；在鈾核燃料的生產(chǎn)過程中，八氧化三鈾是鈾產(chǎn)品產(chǎn)量的計量基準(zhǔn)，在工業(yè)上主要通過煅燒鈾化學(xué)濃縮物-重鈾酸銨(ADU)獲得，該煅燒工序是制備各種類型核燃料的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

公知的重鈾酸銨的煅燒不論采用以隧道窯為代表的靜態(tài)煅燒，還是采用以滾筒為代表的半動態(tài)煅燒，通常均采用電熱煅燒方式。由于該煅燒設(shè)備在同一截面上存在溫度分布不均勻，從而導(dǎo)致該生產(chǎn)方法存在能耗高，產(chǎn)品均一性差，易發(fā)生欠燒、過燒等現(xiàn)象，給后續(xù)工序帶來加工困難；而且更為關(guān)鍵的是常規(guī)電熱窯煅燒重鈾酸銨加工工藝時間長會導(dǎo)致核輻射威脅幾率增大。如專利CN1319848A提供的煅燒重鈾酸銨制備八氧化三鈾工藝過程中，需以300-500℃/小時由室溫升至700-900℃，同時保溫時間長達(dá)2-6小時。因此，急需尋求一種快速、安全、低能耗的新型煅燒方法。

微波作為一種綠色高效的加熱方法，可以通過在物料內(nèi)部的能量耗散選擇性加熱物料，具有加熱均勻、熱效率高、清潔無污染等常規(guī)加熱方式無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。將微波用于重鈾酸銨的煅燒具有廣闊的應(yīng)用前景

三、發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的提供一種微波煅燒重鈾酸銨生產(chǎn)八氧化三鈾的方法，將重鈾酸銨粉末與八氧化三鈾粉末按質(zhì)量比10∶1-2∶1混合均勻的混合料置于微波反應(yīng)器中，將混合物料從室溫以20-100℃/min速率升溫至350-800℃，保溫10-40min后自然冷卻至室溫，得到八氧化三鈾產(chǎn)品。八氧化三鈾產(chǎn)品中全鈾含量(∑U)及+4價鈾含量(U⁴⁺)達(dá)到GB10268-88標(biāo)準(zhǔn)。

本發(fā)明通過如下方式實(shí)現(xiàn)：

1、將粒徑為10-150μm的八氧化三鈾產(chǎn)品和鈾純化過程經(jīng)結(jié)晶、沉淀得到的粒徑為10-120μm的重鈾酸銨干燥至水分含量為5質(zhì)量％以下備用；

2、將干燥后的重鈾酸銨粉末與八氧化三鈾粉末按質(zhì)量比10-2∶1混合均勻，得到混合物料；

3、混合物料裝入氧化鋁坩堝并置于微波反應(yīng)器中，將頻率2.45GHz，輸出功率為10-80kW的微波饋入反應(yīng)器，將混合物料從室溫以20-100℃/min速率升溫至350-800℃，待物料溫度升至預(yù)定溫度，保溫10-40min后自然冷卻至室溫，得到八氧化三鈾產(chǎn)品；

八氧化三鈾產(chǎn)品中全鈾含量(∑U)及+4價鈾含量(U⁴⁺)達(dá)到GB10268-88標(biāo)準(zhǔn)。

本發(fā)明的工藝原理在于重鈾酸銨系弱吸波物質(zhì)，重鈾酸銨在微波場中的升溫速率較慢且無法達(dá)到其分解溫度，而重鈾酸銨的分解產(chǎn)物八氧化三鈾屬強(qiáng)吸波物質(zhì)，在短時間內(nèi)可以被加熱至很高的溫度。通過在重鈾酸銨中添加一定比例的八氧化三鈾，既能使其升溫速率加快并煅燒分解；又對煅燒產(chǎn)品不產(chǎn)生任何影響。微波煅燒重鈾酸銨制備八氧化三鈾的反應(yīng)機(jī)理如下：

(NH₄)₂U₂O₇＝2NH₃+2UO₃+H₂O

2NH₃＝N₂+3H₂

3UO₃+H₂＝U₃O₈+H₂O

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、由于微波“體加熱”特性，使物料整體均勻受熱，煅燒過程不產(chǎn)生溫度梯度，產(chǎn)品成分及粒徑均勻；

2、利用八氧化三鈾的強(qiáng)吸波特性，輔助加熱煅燒重鈾酸銨，既能使其升溫速率加快并煅燒分解；又對煅燒產(chǎn)品不產(chǎn)生任何影響

3、本方法通過將吸波性能較強(qiáng)的煅燒產(chǎn)品加入吸波性能相對較弱的煅燒原料中，不但實(shí)現(xiàn)了弱吸波物質(zhì)的微波煅燒，而且生產(chǎn)周期短，易于產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

四、具體實(shí)施方式：