CN104192913B - 一种微波氧化二氧化铀废块和磨削废料制备八氧化三铀的方法 - Google Patents
一种微波氧化二氧化铀废块和磨削废料制备八氧化三铀的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104192913B CN104192913B CN201410373849.3A CN201410373849A CN104192913B CN 104192913 B CN104192913 B CN 104192913B CN 201410373849 A CN201410373849 A CN 201410373849A CN 104192913 B CN104192913 B CN 104192913B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- microwave
- uranium dioxide
- triuranium octoxide
- mixed material
- preparing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- OOAWCECZEHPMBX-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);uranium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[U+4] OOAWCECZEHPMBX-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 37
- FCTBKIHDJGHPPO-UHFFFAOYSA-N uranium dioxide Inorganic materials O=[U]=O FCTBKIHDJGHPPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 37
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 229910000442 triuranium octoxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 33
- 238000000227 grinding Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title abstract description 17
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title abstract description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 39
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 17
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 abstract 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 abstract 1
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 8
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 6
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 6
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 241000790917 Dioxys <bee> Species 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000004992 fission Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000021715 photosynthesis, light harvesting Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000009418 renovation Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
本发明涉及一种微波氧化二氧化铀废块和磨削废料制备八氧化三铀的方法，属于微波加热应用和材料制备技术领域。首先将二氧化铀废块和磨削废料破碎至粒度为2~10mm，然后将破碎后的二氧化铀废块和磨削废料混合均匀得到混合物料；将得到的混合物料置于微波推板窑前，鼓入压缩空气将混合物料推至微波反应腔体内，然后升温直至温度达到400~700℃后保温10~30min，最后冷却至室温后即能制备得到八氧化三铀。该方法以二氧化铀废块和磨削废料为原料制备八氧化三铀，加热方式采用微波加热，氧化周期短，加热均匀，物料内没有温度梯度，导致产品均一性好，不易发生欠烧、过烧现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种微波氧化二氧化铀废块和磨削废料制备八氧化三铀的方法，属于微波加热应用和材料制备技术领域。
背景技术
核能作为清洁、高效的新型能源，在国家能源战略中占有重要的地位。二氧化铀由于具有熔点高、抗辐射，包容裂变气体能力强、抗水腐蚀性强和辐射下尺寸稳定性好以及与包壳材料的良好相容性等优点被广泛应用于核能工业。目前，在二氧化铀芯块生产过程中常产生一定数量的“废块”和磨削渣，如果将这些“废块”和磨削渣氧化再生成八氧化三铀回收利用不但可解决上述废弃物污染问题，而且可有效缓解我国铀矿资源短缺的现状，对保障国家安全、能源安全和环境安全具有重大的战略意义。
八氧化三铀作为铀产品的计量基准，八氧化三铀产品中铀含量和的高低直接影响产品质量。目前公知的二氧化铀芯块“废块”和磨削渣氧化再生方法主要采用电热氧化法，其工艺过程是将二氧化铀芯块“废块”和磨削渣盛装在不锈钢匣钵内，然后放置在电热炉内加热氧化再生。该方法尽管具有工艺简单的优点，但由于该方法为外加热方式、物料内存在温度梯度，导致产品均一性差，易发生欠烧、过烧现象，致使八氧化三铀产品中含量和波动范围较大（和理论值分别为28.27wt.%和2.67），给后续工序带来加工困难。例若发生欠烧，反应中二氧化铀氧化不彻底，则出现八氧化三铀产品中含量高达40wt.%，远小于2.67；若发生过烧，反应中二氧化铀被过度氧化，则出现八氧化三铀产品中含量远小于28.27wt.%，高达2.9；而且更为关键的是常规电热窑氧化再生二氧化铀加工工艺时间长会导致核辐射威胁几率增大。如张立雄（“八氧化三铀粉末制备与利用”）提供的一种二氧化铀芯块氧化再生的氧化温度为450~550℃，氧化时间长达3h，该方法依然存在易发生欠烧、过烧现象，使八氧化三铀产品均一性差等缺点。
微波作为一种绿色高效的加热方法，可以通过在物料内部的能量耗散选择性加热物料，具有加热均匀、热效率高、清洁无污染等常规加热方式无法比拟的优点，将微波用于二氧化铀废芯块氧化再生具有十分广阔的应用前景。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种微波氧化二氧化铀废块和磨削废料制备八氧化三铀的方法。该方法以二氧化铀废块和磨削废料为原料制备八氧化三铀，加热方式采用微波加热，氧化周期短，加热均匀，物料内没有温度梯度，导致产品均一性好，不易发生欠烧、过烧现象，本发明通过以下技术方案实现。
一种微波氧化二氧化铀废块和磨削废料制备八氧化三铀的方法，其具体步骤如下：
（1）首先将二氧化铀废块和磨削废料破碎至粒度为2~10mm，然后将破碎后的二氧化铀废块和磨削废料按照质量比为（1~4）:1混合均匀得到混合物料；
（2）将步骤（1）得到的混合物料置于微波推板窑前，控制混合物料厚度在1~4cm、向微波推板窑中鼓入压缩空气及导轨以1~5m/min的速度将混合物料推至微波反应腔体内，然后在以20~100℃/min速率升温直至温度达到400~700℃后保温10~30min，最后冷却至室温后即能制备得到八氧化三铀。
所述微波推板窑的频率为2.45GHz、输出功率为0~9kW。
所述步骤（2）中的压缩空气通入量为1~3m3/min。
上述步骤（2）中的混合物料置于专用陶瓷匣钵内，专用陶瓷匣钵耐骤冷骤热、内壁经特殊上釉处理，与二氧化铀不发生化学反应。
上述制备得到的八氧化三铀中含量及达到JTT1002标准。
本发明的有益效果是：（1）本方法采用微波加热替代目前的电加热，充分体现了微波加热的快速、高效和绿色环保等优越性；（2）由于微波“体加热”特性，使物料整体均匀受热，氧化过程不产生温度梯度，产品成分及粒径均匀；（3）利用二氧化铀的强吸波特性，可将其快速升温并氧化再生，大大缩短生产周期；（4）采用本方法制备得到的八氧化三铀，氧化周期短，加热均匀，物料内没有温度梯度，导致产品均一性好，不易发生欠烧、过烧现象。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
该微波氧化二氧化铀废块和磨削废料制备八氧化三铀的方法，其具体步骤如下：
（1）首先将二氧化铀废块和磨削废料破碎至粒度为8mm，然后将破碎后的二氧化铀废块和磨削废料按照质量比为2：1混合均匀得到混合物料；
（2）将步骤（1）得到的混合物料置于微波推板窑前，控制混合物料厚度在3cm、向微波推板窑中鼓入3m3/min压缩空气及导轨以2m/min的速度将混合物料推至微波反应腔体内，然后在以40℃/min速率升温直至温度达到700℃后保温25min，最后冷却至室温后即能制备得到八氧化三铀，其中微波推板窑的频率为2.45GHz、输出功率为6kW。
经分析检测，制备得到的八氧化三铀产品中含量和分别为28.17wt.%和2.65达到JTT1002标准，不存在欠烧、过烧现象。
实施例2
该微波氧化二氧化铀废块和磨削废料制备八氧化三铀的方法，其具体步骤如下：
（1）首先将二氧化铀废块和磨削废料破碎至粒度为4mm，然后将破碎后的二氧化铀废块和磨削废料按照质量比为4：1混合均匀得到混合物料；
（2）将步骤（1）得到的混合物料置于微波推板窑前，控制混合物料厚度在1.5cm、向微波推板窑中鼓入2m3/min压缩空气及导轨以4m/min的速度将混合物料推至微波反应腔体内，然后在以20℃/min速率升温直至温度达到550℃后保温15min，最后冷却至室温后即能制备得到八氧化三铀，其中微波推板窑的频率为2.45GHz、输出功率为3kW。
经分析检测，制备得到的八氧化三铀产品中含量和分别为28.20wt.%和2.66达到JTT1002标准，不存在欠烧、过烧现象。
实施例3
该微波氧化二氧化铀废块和磨削废料制备八氧化三铀的方法，其具体步骤如下：
（1）首先将二氧化铀废块和磨削废料破碎至粒度为2mm，然后将破碎后的二氧化铀废块和磨削废料按照质量比为1：1混合均匀得到混合物料；
（2）将步骤（1）得到的混合物料置于微波推板窑前，控制混合物料厚度在4cm、向微波推板窑中鼓入1m3/min压缩空气及导轨以5m/min的速度将混合物料推至微波反应腔体内，然后在以100℃/min速率升温直至温度达到600℃后保温10min，最后冷却至室温后即能制备得到八氧化三铀，其中微波推板窑的频率为2.45GHz、输出功率为1kW。
经分析检测，制备得到的八氧化三铀产品中含量和分别为28.15wt.%和2.64达到JTT1002标准，不存在欠烧、过烧现象。
实施例4
该微波氧化二氧化铀废块和磨削废料制备八氧化三铀的方法，其具体步骤如下：
（1）首先将二氧化铀废块和磨削废料破碎至粒度为10mm，然后将破碎后的二氧化铀废块和磨削废料按照质量比为3：1混合均匀得到混合物料；
（2）将步骤（1）得到的混合物料置于微波推板窑前，控制混合物料厚度在1cm、向微波推板窑中鼓入2m3/min压缩空气及导轨以1m/min的速度将混合物料推至微波反应腔体内，然后在以40℃/min速率升温直至温度达到570℃后保温30min，最后冷却至室温后即能制备得到八氧化三铀，其中微波推板窑的频率为2.45GHz、输出功率为9kW。
经分析检测，制备得到的八氧化三铀产品中含量和分别为28.2wt.%和2.65达到JTT1002标准，不存在欠烧、过烧现象。
上面结合对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (1)
1.一种微波氧化二氧化铀废块和磨削废料制备八氧化三铀的方法，其特征在于具体步骤如下：
（1）首先将二氧化铀废块和磨削废料破碎至粒度为2~10mm，然后将破碎后的二氧化铀废块和磨削废料按照质量比为（1~4）:1混合均匀得到混合物料；
（2）将步骤（1）得到的混合物料置于微波推板窑前，控制混合物料厚度在1~4cm、向微波推板窑中鼓入压缩空气及导轨以1~5m/min的速度将混合物料推至微波反应腔体内，然后再以20~100℃/min速率升温直至温度达到400~700℃后保温10~30min，最后冷却至室温后即能制备得到八氧化三铀；
所述微波推板窑的频率为2.45GHz、输出功率为0~9kW；所述步骤（2）中的压缩空气通入量为1~3m3/min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410373849.3A CN104192913B (zh) | 2014-08-01 | 2014-08-01 | 一种微波氧化二氧化铀废块和磨削废料制备八氧化三铀的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410373849.3A CN104192913B (zh) | 2014-08-01 | 2014-08-01 | 一种微波氧化二氧化铀废块和磨削废料制备八氧化三铀的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104192913A CN104192913A (zh) | 2014-12-10 |
| CN104192913B true CN104192913B (zh) | 2017-02-15 |
Family
ID=52078336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410373849.3A Expired - Fee Related CN104192913B (zh) | 2014-08-01 | 2014-08-01 | 一种微波氧化二氧化铀废块和磨削废料制备八氧化三铀的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104192913B (zh) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100794071B1 (ko) * | 2006-12-05 | 2008-01-10 | 한국원자력연구원 | 핵연료 소결체의 제조 방법 |
| CN101628737A (zh) * | 2009-08-17 | 2010-01-20 | 昆明理工大学 | 一种微波煅烧三碳酸铀酰铵生产八氧化三铀的方法 |
-
2014
- 2014-08-01 CN CN201410373849.3A patent/CN104192913B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104192913A (zh) | 2014-12-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Meng et al. | The recycling of leaded glass in cathode ray tube (CRT) | |
| CN101562068B (zh) | 用钕铁硼粉末废料制作钕铁硼永磁材料的方法 | |
| CN102584018A (zh) | 一种微波法制备高放射性废液玻璃陶瓷固化体的方法 | |
| CN104446568A (zh) | 一种耐火保温砖及其制备方法 | |
| CN102534264A (zh) | 一种工业微波窑炉生产还原钛铁矿的工艺方法 | |
| CN102910898B (zh) | 一种铁氧体基高温红外辐射材料及其制备方法 | |
| CN103626516A (zh) | 一种轻质泡沫保温材料的制备方法及其产品 | |
| CN104108946A (zh) | 一种垃圾焚烧飞灰基泡沫陶瓷及其制备方法 | |
| CN104658627A (zh) | 一种用于低中放废物玻璃固化处理的固化体及方法 | |
| CN107857261A (zh) | 一种核石墨材料的制备方法 | |
| CN105801108B (zh) | 一种三维孔道结构锂基块体氚增值剂材料的制备方法 | |
| CN101633521B (zh) | 一种微波煅烧重铀酸铵生产八氧化三铀的方法 | |
| CN104192913B (zh) | 一种微波氧化二氧化铀废块和磨削废料制备八氧化三铀的方法 | |
| CN102060514A (zh) | 一种高致密氧化镁陶瓷的制备方法 | |
| CN107799256A (zh) | 一种永磁复合材料及制备方法 | |
| CN101154485A (zh) | 正温度系数热敏电阻的微波烧结方法及专用设备 | |
| CN107089824A (zh) | 一种三氧化二铝‑碳化硼复合陶瓷芯块及其制备方法 | |
| CN104846255B (zh) | 一种钇铁基永磁材料的制备方法 | |
| CN101552068A (zh) | 一种锰锌铁氧体磁芯的制备方法 | |
| CN103317146B (zh) | 水热法制备钕铁硼磁粉的方法 | |
| CN107303579A (zh) | 一种氯化残渣脱氯的方法 | |
| CN102173567B (zh) | 一种纤维增强微晶玻璃保温材料的制备方法 | |
| CN104529436A (zh) | 一种高致密度Bi4-xNdxTi3O12铁电陶瓷的制备方法 | |
| CN104988312B (zh) | 一种利用微波加热锰矿冶炼锰铁合金的方法 | |
| CN101628737A (zh) | 一种微波煅烧三碳酸铀酰铵生产八氧化三铀的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170215 |