CN106564956A - 一种制备硝酸铀酰溶液的卧式溶解工艺及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制备硝酸铀酰溶液的卧式溶解工艺及系统，首先将去离子水和硝酸经计量加入到溶解槽，然后将含铀物料通过螺旋进料器水平向前推进，连续的加入到溶解槽，含铀物料在溶解槽内发生溶解反应，溶解完全后，溶解液经过滤送入贮液槽备用。该工艺溶解反应完全，溶解液浓度均匀，未发现加料堵塞现象，改进后的工艺流程达到了设计目的，完成了工作任务，有效的提高了溶解反应的稳定性，使生产操作更流畅，提高了工序的生产效率和经济安全性。
Description
技术领域
本发明涉及含铀物料溶解工艺，具体涉及一种陶瓷二氧化铀生产工艺中制备硝酸铀酰溶液的卧式溶解工艺及系统。
背景技术
我国核燃料元件制造的主要工艺流程为陶瓷二氧化铀粉末制备、芯块制备和组件制造等。对于压水堆燃料元件、重水堆燃料元件、高温堆燃料元件和动力堆燃料元件等的生产过程中，不可避免的要产生一些含铀废料，含铀废料的回收首先煅烧为U3O8，而后硝酸溶解制取硝酸铀酰溶液，再经沉淀分离、干燥还原制得二氧化铀粉末；另外，高温堆燃料元件生产过程中，主工序UF6制备二氧化铀微球过程中，也需要将U3O8在硝酸中溶解，制备硝酸铀酰水溶液，硝酸铀酰的物理性质直接影响溶胶液的物理性质，间接影响UO2微球的烧结性和球形度，溶解操作是制备合格UO2核芯关键步骤；因此，物料溶解制取合格的硝酸铀酰溶液是含铀废料回收和高温堆UO2核芯制备的关键步骤之一。
然而国内现有的溶解工艺主要是采用立式溶解工艺，料桶通过吊车与溶解装置连接后，打开卸料机构将物料加进溶解装置中。溶解过程中，压水堆燃料元件制备采用循环泵搅拌物料溶解，重水堆燃料元件制备中采用搅拌轴搅拌使物料溶解，不管是循环泵搅拌还是搅拌桨搅拌使物料溶解，溶解反应不完全，存在物料累积在溶解装置底部和不溶渣堵塞出液口的问题。为了提高溶解反应的稳定性，使生产操作更流畅，提高生产效率和经济安全性，现有溶解工艺亟需改进。
发明内容
本发明的目的在于改进现有立式溶解工艺的缺陷，提供一种制备硝酸铀酰溶液的卧式溶解工艺及系统，提高溶解反应的稳定性，使生产操作更流畅，提高溶解工序的生产效率和经济安全性。
本发明的技术方案如下：一种制备硝酸铀酰溶液的卧式溶解工艺，首先将去离子水和硝酸经计量加入到溶解槽，然后将含铀物料通过螺旋进料器水平向前推进，连续的加入到溶解槽，含铀物料在溶解槽内发生溶解反应，溶解完全后，溶解液经过滤送入贮液槽备用。
进一步，如上所述的制备硝酸铀酰溶液的卧式溶解工艺，其中，将所述的去离子水和硝酸加入到溶解槽后，将溶解槽内温度升至60-65℃，然后加入所述的含铀物料，含铀物料加入完毕，搅拌25-35分钟后将溶解槽温度升到75-80℃，继续搅拌3-4h，溶解过程中使溶解槽的温度控制在65℃-90℃范围内。
进一步，如上所述的制备硝酸铀酰溶液的卧式溶解工艺，其中，在所述的含铀物料加入过程中，观察溶解槽加料口进料情况，一旦发生堵料，用稀硝酸或去离子水对溶解槽加料口进行冲洗。
进一步，如上所述的制备硝酸铀酰溶液的卧式溶解工艺，其中，溶解完全后，对溶解液取样送分析，若溶解液分析结果在配制参数范围内，则将溶解槽温度降到35-40℃时，将溶解液进行过滤；否则将溶解液进行调配后重新分析。
进一步，如上所述的制备硝酸铀酰溶液的卧式溶解工艺，其中，通过向所述溶解槽的夹套内通入循环热水加热溶解槽，或者通过向所述溶解槽的夹套内通入循环冷水冷却溶解槽；溶解过程中通过调节循环热水或冷水的流量来控制溶解槽温度。
进一步，如上所述的制备硝酸铀酰溶液的卧式溶解工艺，其中，所述的溶解反应产生的NOX尾气经冷凝，将夹带的液体回收，尾气依次经水吸收和碱液吸收后，排至排风系统。
一种制备硝酸铀酰溶液的卧式溶解系统，包括溶解槽，其中，所述溶解槽的加料口连接用于水平送料的螺旋进料器，溶解槽的出料口连接过滤器，过滤器连接贮液槽；所述的溶解槽设有夹套结构，循环热水管路和循环冷水管路分别与溶解槽的夹套相连接，通过调节循环热水或冷水的流量来控制溶解槽温度。
进一步，如上所述的制备硝酸铀酰溶液的卧式溶解系统，其中，所述的溶解槽加料口上方设有用于观察加料情况的耐硝酸腐蚀的快开式视镜。
进一步，如上所述的制备硝酸铀酰溶液的卧式溶解系统，其中，所述溶解槽的排气口连接冷凝器，冷凝器顺次连接用于吸收NOX尾气的一级水喷射机组和二级水喷射机组，二级水喷射机组连接排风装置。
进一步，如上所述的制备硝酸铀酰溶液的卧式溶解系统，其中，所述的过滤器为平板过滤器。
本发明的有益效果如下：本发明所提供的制备硝酸铀酰溶液的卧式溶解新工艺，溶解反应完全，溶解液浓度均匀，未发现加料堵塞现象，改进后的工艺流程达到了设计目的，完成了工作任务，有效的提高了溶解反应的稳定性，使生产操作更流畅，提高了工序的生产效率和经济安全性。
附图说明
图1为本发明制备硝酸铀酰溶液的卧式溶解工艺流程及系统结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明提供的制备硝酸铀酰溶液的卧式溶解系统，包括溶解槽4，溶解槽4的加料口连接用于水平送料的螺旋进料器3，料桶2通过吊车1的吊装与螺旋进料器3对接，溶解槽4的出料口连接平板过滤器5，平板过滤器5通过扬液器6连接贮液槽7。溶解槽4的排气口连接冷凝器8，冷凝器8顺次连接用于吸收NOX尾气的一级水喷射机组10和二级水喷射机组11，二级水喷射机组11连接排风装置。料桶2还通过微孔过滤器9连接二级水喷射机组11。
所述的溶解槽4设有夹套结构，循环热水管路和循环冷水管路分别与溶解槽的夹套相连接，通过调节循环热水或冷水的流量来控制溶解槽温度。溶解槽加料口上方设有用于观察加料情况的耐硝酸腐蚀的快开式视镜。
料桶通过吊车与螺旋进料器完成对接，去离子水和硝酸经计量加入到溶解槽，含铀物料通过螺旋进料器的进料螺旋以一定的速度连续的加入到溶解槽，物料在桨叶轴螺旋推动下向前移动，在溶解槽内发生溶解反应，溶解完全后，溶解液用平板过滤器过滤后送入贮液槽备用。
具体来说，加入去离子水和硝酸后，向溶解槽夹套内通入循环热水，当溶解槽内温度达到60-65℃时，启动进料螺旋，物料连续的加入溶解槽中。通过进料口上方的耐硝酸腐蚀的快开式视镜，可观察加料口进料情况，一旦发生堵料情况，用稀硝酸或去离子水对溶解槽加料口进行冲洗。物料加入完毕后，搅拌30分钟后将溶解槽温度升到75-80℃，继续搅拌3-4h。溶解过程中通过调节循环冷却冷水或热水流量，使溶解槽的温度控制在65℃-90℃范围内。
溶解完成后，取样送分析，若溶解液分析结果在配制参数范围内，关闭溶解槽搅拌电机，开启冷却循环水冷却，当溶解槽内的温度降到35-40℃左右时，将溶解液打到平板过滤器进行过滤；否则将溶解液进行调配后重新分析。
溶解反应产生的NOX尾气经冷凝器冷凝，将夹带的液体回收，尾气经一级水喷射机组水吸收和二级水喷射机组碱液吸收后，排至排风系统。取出的废渣送检验中心分析铀百分含量，水百分含量。
实施例
用吊车将U3O8料桶吊至螺旋进料器处并完成对接。先计量一定量去离子水加入到溶解槽中，再计量一定量65％硝酸缓慢加入到溶解槽内。待硝酸加入完成后，向溶解槽的夹套内通入循环热水，当溶解槽内温度达到60-65℃时，启动螺旋进料器开关，U3O8粉末通过螺旋进料器以一定的速度加入到溶解槽内进行溶解，1小时加料完毕。搅拌30分钟后将温度升高到75～80℃，继续搅拌3～4小时；溶解过程中通过调节循环冷却冷水或热水流量，使溶解槽的温度控制在65℃～90℃范围内，操作人员通过溶解槽两端视镜观察反应情况，防止因剧烈反应而引起冒槽。
溶解结束后取送溶解液样品，根据分析结果判断是否进行调配，调配后重新取样。若溶解液配制在参数范围内，关闭溶解槽搅拌电机。关闭夹套热水开启夹套循环冷却水冷却，当溶解槽内温度降到35-40℃左右时，开启溶解槽出液阀，并开启扬液器真空阀门，硝酸铀酰溶液通过平板过滤器抽滤。硝酸铀酰溶解液经过滤器过滤后在贮液槽中贮存。采用喷淋装置洗涤溶解槽，洗涤2次。洗液通过过滤器后转移到贮液槽中。
溶解过程产生的NO2、NO尾气经冷凝器冷凝、一级水喷射机组水吸收和二级水喷射机组进行碱液(50g/L～60g/LNa2CO3)吸收后，尾气排至排风系统，尾气吸收液送去铵盐沉淀工序处理。
U3O8料桶在下料过程中产生粉末微粒、气溶胶通过负压输送至微孔过滤器过滤。每做完4～5柱溶解后清理一次微孔过滤器，清理之前，先关闭微孔过滤器进、出气阀门，然后用压缩空气反吹，反吹后缓慢打开微孔过滤器出气口泄压，待压力降至常压后再拧开接料罐，将清理出的物料返回重新溶解。清理完毕后，装好接料罐并用真空检查是否漏气。取出的酸不溶渣送去检验中心分析铀百分含量、水百分含量。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种制备硝酸铀酰溶液的卧式溶解工艺，其特征在于：首先将去离子水和硝酸经计量加入到溶解槽，然后将含铀物料通过螺旋进料器水平向前推进，连续的加入到溶解槽，含铀物料在溶解槽内发生溶解反应，溶解完全后，溶解液经过滤送入贮液槽备用。
2.如权利要求1所述的制备硝酸铀酰溶液的卧式溶解工艺，其特征在于：将所述的去离子水和硝酸加入到溶解槽后，将溶解槽内温度升至60-65℃，然后加入所述的含铀物料，含铀物料加入完毕，搅拌25-35分钟后将溶解槽温度升到75-80℃，继续搅拌3-4小时，溶解过程中使溶解槽的温度控制在65℃-90℃范围内。
3.如权利要求1或2所述的制备硝酸铀酰溶液的卧式溶解工艺，其特征在于：在所述的含铀物料加入过程中，观察溶解槽加料口进料情况，一旦发生堵料，用稀硝酸或去离子水对溶解槽加料口进行冲洗。
4.如权利要求1或2所述的制备硝酸铀酰溶液的卧式溶解工艺，其特征在于：溶解完全后，对溶解液取样送分析，若溶解液分析结果在配制参数范围内，则将溶解槽温度降到35-40℃时，将溶解液进行过滤；否则将溶解液进行调配后重新分析。
5.如权利要求1或2所述的制备硝酸铀酰溶液的卧式溶解工艺，其特征在于：通过向所述溶解槽的夹套内通入循环热水加热溶解槽，或者通过向所述溶解槽的夹套内通入循环冷水冷却溶解槽；溶解过程中通过调节循环热水或冷水的流量来控制溶解槽温度。
6.如权利要求1或2所述的制备硝酸铀酰溶液的卧式溶解工艺，其特征在于：所述的溶解反应产生的NOX尾气经冷凝，将夹带的液体回收，尾气依次经水吸收和碱液吸收后，排至排风系统。
7.一种制备硝酸铀酰溶液的卧式溶解系统，包括溶解槽，其特征在于：所述溶解槽的加料口连接用于水平送料的螺旋进料器，溶解槽的出料口连接过滤器，过滤器连接贮液槽；所述的溶解槽设有夹套结构，循环热水管路和循环冷水管路分别与溶解槽的夹套相连接，通过调节循环热水或冷水的流量来控制溶解槽温度。
8.如权利要求7所述的制备硝酸铀酰溶液的卧式溶解系统，其特征在于：所述的溶解槽加料口上方设有用于观察加料情况的耐硝酸腐蚀的快开式视镜。
9.如权利要求7或8所述的制备硝酸铀酰溶液的卧式溶解系统，其特征在于：所述溶解槽的排气口连接冷凝器，冷凝器顺次连接用于吸收NOX尾气的一级水喷射机组和二级水喷射机组，二级水喷射机组连接排风装置。
10.如权利要求7或8所述的制备硝酸铀酰溶液的卧式溶解系统，其特征在于：所述的过滤器为平板过滤器。
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