[發(fā)明專利]一種回收利用鈣熱還原所用熔鹽的工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410383808.2
• 申請日: 2014-08-06
• 公開（公告）號: CN104109757A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林如山;何輝;唐洪彬;李迅;葉國安
• 申請（專利權(quán)）人: 中國原子能科學(xué)研究院
• 主分類號: C22B5/04
• 分類號: C22B5/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于核化工與核燃料后處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種回收利用鈣熱還原所用熔鹽的工藝。

背景技術(shù)

目前，干法后處理已被列為處理具有深燃耗、高比放、高钚含量特點的快堆乏燃料的首選技術(shù)。其中，熔鹽電解精煉技術(shù)是研究最廣泛、發(fā)展較成熟的干法后處理技術(shù)，但熔鹽電解精煉工藝要求陽極進(jìn)料為金屬形態(tài)，因此特別適于處理金屬形態(tài)乏燃料。為將熔鹽電解精煉技術(shù)推廣應(yīng)用到氧化物乏燃料的后處理，首先必須將氧化物乏燃料還原轉(zhuǎn)化為金屬形態(tài)。鈣熱還原法是將氧化物還原為金屬的常用方法，可將氧化物乏燃料轉(zhuǎn)化為金屬，制備出符合后續(xù)電解精煉分離工藝所需的陽極進(jìn)料。

氧化物乏燃料的鈣熱還原過程會產(chǎn)生副產(chǎn)物氧化鈣，這些氧化鈣溶解于熔鹽(通常為氯化鈣)中會增大熔鹽的粘度，影響攪拌工藝，降低乏燃料的還原率。為提高氧化物乏燃料的還原率，需定期更換熔鹽，這將產(chǎn)生大量的廢熔鹽(含有約10wt％的氧化鈣)。這些廢熔鹽均須作為放射性廢物處置，存在放射性污染的危險并且處置成本極高。因此，急需一種對廢熔鹽進(jìn)行處理，并使其能夠回收使用的工藝。

發(fā)明內(nèi)容

(一)發(fā)明目的

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明提供了一種工藝條件簡單、成本低廉、氯化率高、避免環(huán)境污染、能夠?qū)ρ趸锓θ剂镶}熱還原過程所用熔鹽回收利用的工藝。

(二)技術(shù)方案

為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種回收利用鈣熱還原所用熔鹽的工藝，該工藝包括以下步驟：

(1)將鈣熱還原后的含有氧化鈣的氯化鈣熔鹽置于容器內(nèi)，加熱該熔鹽至820℃～900℃，使熔鹽熔融；所述容器為耐高溫、耐反應(yīng)氣體和熔鹽腐蝕且抗熱震性能好的容器。

(2)將反應(yīng)氣體經(jīng)管道通入步驟(1)中所述的熔融的熔鹽內(nèi)，與氧化鈣反應(yīng)生成氯化鈣；其中反應(yīng)氣體為氯化氫氣體或氯氣；所述管道為耐高溫、耐反應(yīng)氣體和熔鹽腐蝕且抗熱震性能好的管道。

(3)步驟(2)中的反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉反應(yīng)氣體；

(4)向熔鹽內(nèi)通入氬氣，以趕走熔鹽內(nèi)的反應(yīng)氣體。

優(yōu)選地，步驟(2)中所述反應(yīng)氣體與氧化鈣的摩爾計量比為1:1～1.5～1。

優(yōu)選地，步驟(2)中所述管道下端距容器底部5～10mm。

優(yōu)選地，步驟(2)中所述反應(yīng)氣體的流速為0.1～1L/min。

優(yōu)選地，步驟(1)中所述容器處于氬氣保護(hù)氣氛下。

優(yōu)選地，步驟(1)中所述容器為剛玉坩堝。

優(yōu)選地，步驟(2)中所述管道為剛玉管。

優(yōu)選地，步驟(4)中向熔鹽內(nèi)通入氬氣是經(jīng)由步驟(2)所述的管道通入的。

(三)有益效果

本發(fā)明采用氣體鼓泡法對鈣熱還原所用熔鹽進(jìn)行回收使用，通過向氯化鈣熔鹽中通入氯化氫氣體將其中的氧化鈣進(jìn)行氯化，氯化率高達(dá)99.9％以上。該工藝降低了廢熔鹽量并且不引入其他金屬雜質(zhì)，能夠?qū)崿F(xiàn)氯化后的熔鹽重新返回鈣熱還原過程使用。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。

實施例1

一種回收利用鈣熱還原所用熔鹽的工藝，該工藝包括：

(1)將氧化物乏燃料鈣熱還原后的氯化鈣熔鹽置于剛玉坩堝內(nèi)，加熱該熔鹽至820℃，使熔鹽熔融；其中剛玉坩堝處在氬氣保護(hù)氛圍下。

(2)將氯化氫氣體以0.1L/min的流速經(jīng)剛玉管通入步驟(1)中的熔融的熔鹽內(nèi)，剛玉管下端出口距離剛玉坩堝底部5mm，氯化氫氣體與氧化鈣反應(yīng)生成氯化鈣；其中氯化氫氣體與氧化鈣的摩爾計量比為1:1。

(3)步驟(2)中的反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉氯化氫氣體，然后通過剛玉管向熔鹽內(nèi)通入氬氣，以趕走熔鹽內(nèi)的反應(yīng)氣體。

經(jīng)過上述步驟對氧化物乏燃料鈣熱還原后的氯化鈣熔鹽進(jìn)行回收利用，氯化率為99.92％，能夠?qū)⑵渥鳛槁然}熔鹽重復(fù)利用，不但節(jié)約了成本，還最大程度上減少了放射性廢物含量。

實施例2

與實施例1不同的是，將氯氣作為反應(yīng)氣體以1L/min與氧化鈣反應(yīng)，氯氣與氧化鈣的摩爾計量比為1.5：1；熔鹽的加熱溫度為900℃。剛玉管距離剛玉坩堝底部10mm。

實施例3

與實施例1不同的是，將氯氣作為反應(yīng)氣體以0.5L/min與氧化鈣反應(yīng)，氯氣與氧化鈣的摩爾計量比為1.2:1；熔鹽的加熱溫度為850℃。剛玉管距離剛玉坩堝底部8mm。