[發(fā)明專利]用于玻璃固化的鼓泡攪拌式冷坩堝及鼓泡攪拌方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910652279.4
• 申請(qǐng)日: 2019-07-18
• 公開（公告）號(hào): CN110316940B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張華;汪潤慈;李揚(yáng);朱冬冬;李寶軍;郄東生;李玉松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國原子能科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): C03B5/08
• 分類號(hào): C03B5/08;C03B5/193;G21F9/16
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種用于玻璃固化的鼓泡攪拌式冷坩堝及鼓泡攪拌方法。該用于玻璃固化的鼓泡攪拌式冷坩堝包括堝底和鼓泡管，所述鼓泡管數(shù)量不少于4根，各鼓泡管均穿過冷坩堝堝底并伸入冷坩堝內(nèi)部，各鼓泡管在冷坩堝內(nèi)部的開口距冷坩堝中心線的距離不唯一。本發(fā)明的鼓泡攪拌式冷坩堝采用了特殊鼓泡管開口布置方式，其鼓泡攪拌方法采用了脈沖式鼓泡，能夠使冷坩堝玻璃固化熔體內(nèi)溫度場分布更為均勻，不會(huì)產(chǎn)生明顯的攪拌死角，對(duì)熔體內(nèi)部的擾動(dòng)效果良好，達(dá)到預(yù)設(shè)攪拌效果所需時(shí)間短，需要設(shè)置的鼓泡管數(shù)量少，減少了對(duì)冷坩堝玻璃固化工藝的影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于放射性廢液處理領(lǐng)域，特別涉及一種用于玻璃固化的鼓泡攪拌式冷坩堝及鼓泡攪拌方法。

背景技術(shù)

冷坩堝玻璃固化技術(shù)是目前國際上用于放射性廢物處理的新一代玻璃固化技術(shù)，其利用感應(yīng)線圈將高頻電流轉(zhuǎn)換成電磁流，通過電磁流在物料中形成的渦流產(chǎn)生熱量，實(shí)現(xiàn)待處理物料的加熱熔融。

冷坩堝玻璃固化裝置主要由高頻感應(yīng)電源、冷坩堝爐體和其它輔助系統(tǒng)組成，其中冷坩堝爐體是由通冷卻水的金屬弧形塊或管組成的圓形或橢圓形容器。工作時(shí)，金屬管內(nèi)連續(xù)通冷卻水，坩堝內(nèi)熔融物的溫度可高達(dá)2000℃以上，但坩堝壁仍保持較低溫度(一般小于200℃)，此時(shí)坩堝壁附近低溫區(qū)域形成一層2-3cm厚的固態(tài)玻璃殼(即冷壁)，因此這種玻璃固化裝置被稱為“冷坩堝”。與其它玻璃固化技術(shù)相比較，冷坩堝技術(shù)最主要的優(yōu)點(diǎn)是熔制溫度高，可處理廢物類型廣，熔爐壽命長(大于20a)，退役容易，是一種更為先進(jìn)的玻璃固化技術(shù)，更適合后處理廠長期連續(xù)運(yùn)行的需要。目前，世界上開展冷坩堝玻璃固化技術(shù)研發(fā)的國家有法國、英國、美國、印度、韓國和中國等。法國高放廢液冷坩堝玻璃固化技術(shù)發(fā)展最快，已于2012-2013年實(shí)現(xiàn)U-Mo高放廢物的兩步法冷坩堝玻璃固化工業(yè)運(yùn)行生產(chǎn)。

冷坩堝熔爐是冷坩堝玻璃固化工藝中用于物料熔融的關(guān)鍵設(shè)備，其最大直徑目前已經(jīng)做到1000mm。但是，隨著熔爐直徑的增大，已有的高頻電磁場攪拌技術(shù)已不能滿足使熔爐內(nèi)物料均化的要求，因此攪拌技術(shù)的研發(fā)已經(jīng)成為制約冷坩堝玻璃固化技術(shù)工業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)之一。

具體技術(shù)層面，韓國原子力研究院于2002-2009完成了550mm直徑商用冷坩堝的建造和運(yùn)行，并成功開發(fā)了空氣鼓泡攪拌系統(tǒng)。黃維琳、顧斌等人在普通玻璃窯爐工藝中對(duì)于鼓泡方法進(jìn)行了研究，主要研究了壓力同鼓泡泡徑大小的關(guān)系以及鼓泡頻率同泡徑大小的關(guān)系等。然而，目前的鼓泡攪拌方法仍然存在鼓泡管設(shè)置等方面的問題，即鼓泡管設(shè)置較多會(huì)對(duì)冷坩堝玻璃固化工藝產(chǎn)生負(fù)面影響，鼓泡管設(shè)置較少則會(huì)使冷坩堝玻璃固化熔體內(nèi)溫度場分布不均勻。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有冷坩堝玻璃固化工藝鼓泡攪拌方法中存在的鼓泡管設(shè)置等方面的問題，本發(fā)明提供了一種用于玻璃固化的鼓泡攪拌式冷坩堝及鼓泡攪拌方法。

該用于玻璃固化的鼓泡攪拌式冷坩堝包括堝底和鼓泡管，所述鼓泡管數(shù)量不少于4根，各鼓泡管均穿過冷坩堝堝底并伸入冷坩堝內(nèi)部，各鼓泡管在冷坩堝內(nèi)部的開口距冷坩堝中心線的距離不唯一。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述鼓泡管分為兩組，每組內(nèi)的鼓泡管在冷坩堝內(nèi)部的開口分布在以冷坩堝中心線為軸的圓上。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述每組內(nèi)的鼓泡管在冷坩堝內(nèi)部的開口在所述圓上均勻分布。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述分為兩組的鼓泡管兩組間數(shù)量相等；且其中一組鼓泡管中的每一鼓泡管在冷坩堝內(nèi)部的開口，與相鄰的另一組中的兩個(gè)鼓泡管在冷坩堝內(nèi)部的開口之間的距離相等。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述分為兩組的鼓泡管，其中一組鼓泡管在冷坩堝內(nèi)部的開口距冷坩堝中心線的距離為冷坩堝內(nèi)徑的1/4，另一組鼓泡管在冷坩堝內(nèi)部的開口距冷坩堝中心線的距離為冷坩堝內(nèi)徑的1/3。

采用上述鼓泡攪拌式冷坩堝的鼓泡攪拌方法，該鼓泡攪拌方法包括如下步驟：當(dāng)冷坩堝堝體中的熔體熔融后，通過各鼓泡管向熔體內(nèi)通入氣體脈沖進(jìn)行脈沖式鼓泡。