[發明專利]一種溶解裝置

無效

• 申請號: 201110393908.X
• 申請日: 2011-12-01
• 公開（公告）號: CN102513001A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 郝少昌;馬景陶;趙興宇;王陽;鄧長生;周湘文;劉兵;唐亞平;梁彤祥;郭文利
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B01F1/00
• 分類號: B01F1/00;B01F7/18;B01F15/02;B01F15/06
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 韓國勝;王瑩

技術領域

本發明涉及溶解反應物裝置技術領域，特別涉及一種溶解裝置。

背景技術

目前，通常采用溶膠凝膠法制備陶瓷微球，該工藝應用于制備高溫氣冷堆球形燃料元件的二氧化鈾核芯。該二氧化鈾燃料核芯要求直徑500微米左右，要求尺寸極其嚴格。其中，溶膠凝膠法制備二氧化鈾核芯主要有以下步驟：

(1)溶解，將八氧化三鈾(U₃O₈)粉末溶于硝酸中，配置成有一定鈾原子濃度的硝酸鈾酰溶液；

(2)煮膠，在硝酸鈾酰溶液中按一定計量比加入尿素，在一定溫度下蒸發濃縮一定時間，冷卻后加入增稠劑調整粘度，即獲得膠液；

(3)分散造粒，將備好的膠液移入壓力罐中，用一定的壓力推動膠液沿管道流動，膠液最終被送入具有一定頻率振動的振動噴嘴，從振動噴嘴流出后分散成為有一定尺寸的液滴。

(4)膠凝成球，液滴形成之后先經過空氣區，依靠自身的表面張力形成球形，球形液滴再通過氨氣區，液滴與氨氣發生膠凝反應使表面預固化而具有一定的強度，之后進入氨水區進行進一步的膠凝反應成為凝膠球；

(5)陳化，凝膠球剛剛形成時，膠凝反應只在凝膠球表面附近完成，凝膠球內部反應需要一定的時間和溫度，因此需要將凝膠球置于氨水中加熱陳化1～3小時，使凝膠球反應完全，成為均勻的有一定強度的球形顆粒；之后還要按照工藝要求經過洗滌、干燥、焙燒、還原和燒結形成二氧化鈾核芯，最后經過經篩分和分選步驟，可以獲得尺寸均一、球形度滿足要求的二氧化鈾核芯。

在上述制備二氧化鈾核芯的步驟中，步驟(1)溶解工序是整個工藝的第一步，溶解獲得的硝酸鈾酰溶液是制備溶膠的重要原料，溶解工序是否滿足工藝要求，溶解產物是否達到設計要求對于整個工藝過程來說至關重要。因此，適用于該工藝的溶解裝置對制備高溫堆燃料元件核芯有非常重要的意義。

用于溶膠凝膠法制備二氧化鈾核芯工藝的溶解工藝要求欠酸溶解，溶解獲得的硝酸鈾酰溶液應為欠酸硝酸鈾酰溶液(ADUN)，即溶液中硝酸根與U的摩爾比小于化學計量比2，實際工藝中要求該比值為1.6～1.8。

由于U₃O₈粉屬于核材料，涉及輻射防護和核擴散問題，并且溶膠凝膠工藝對溶解的要求非常嚴格，該溶解工序在使用簡單的燒杯并用手工操作的條件下尚能實現小批量生產，使用大型機械化溶解設備進行大批量生產較難實現。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是提供一種溶解裝置，克服現有的溶解裝置溶解材料不完全，使得目標溶液酸度存在過高以及產量小不能滿足大批量生產需求等缺陷。

(二)技術方案

為了解決上述問題，本發明提供一種溶解裝置，其包括：密封反應罐、插入反應罐內的攪拌裝置以及與反應罐連接的給料器；

所述反應罐，用于存儲反應物并提供反應場所，其外壁上安裝用于提供反應所需溫度條件的加熱套，所述反應罐的底部安裝用于卸料的卸料管；

攪拌裝置，用于加速反應罐中反應物的溶解速度；

給料器，用于反應物的加入。

進一步地，還包括與反應罐連接的排氣管，所述排氣管用于控制反應罐內的壓力，以及部分反應生成的氣體排放。

進一步地，所述排氣管連接排氣閥，其另一端連接通風裝置或尾氣收集裝置。

進一步地，所述攪拌裝置包括連接桿，所述連接桿連接多個直徑依次減少的攪拌漿。

進一步地，所述連接桿連接攪拌電機。

進一步地，所述連接桿的底端安裝毛刷。

進一步地，所述加熱套采用水浴或油浴加熱。

進一步地，所述給料器為螺旋給料器，包括螺桿和螺旋套筒，所述螺桿連接電機，所述螺旋套筒連接料倉。

進一步地，所述卸料管連接用于控制卸料量和速度的卸料閥。

進一步地，所述反應罐為錐形體。

進一步地，所述反應罐、排氣管和卸料管由耐酸不銹鋼材料制成。

(三)有益效果

本發明提供的溶解裝置，結構簡單、操作方便、運行穩定、產量大，可以滿足大批量生產的要求，可有效使得U₃O₈粉快速、充分溶解，并且可以達到欠酸溶解，獲得欠酸硝酸鈾酰溶液。

附圖說明

圖1為發明實施例溶解裝置結構示意圖。