CN107308819A - 一种核纯级硝酸铀酰溶液浓缩装置 - Google Patents

一种核纯级硝酸铀酰溶液浓缩装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于铀纯化领域，具体涉及硝酸铀酰溶液的浓缩技术。本发明一种硝酸铀酰溶液浓缩装置，包括供料单元、一级纳滤单元、二级纳滤单元、反渗透单元；一、供料单元包括原液罐、原液泵、进料罐；二、一级纳滤单元包括一级纳滤泵、一级纳滤膜、一级纳滤罐；三、二级纳滤单元包括二级纳滤泵、二级纳滤膜、二级纳滤罐；四、反渗透单元包括增压泵、高压泵、反渗透膜、反渗透罐。在铀纯化生产线中，采用如上所述的纳滤膜与高压反渗透膜组合对硝酸铀酰溶液浓缩的装置切实可行。与传统的蒸发浓缩相比，其操作与维护较为简单，浓缩过程能耗较低。从而在降低劳动强度、提高工作效率等方面具有一定的经济效益。

Description

一种核纯级硝酸铀酰溶液浓缩装置
技术领域
本发明属于铀纯化领域，具体涉及硝酸铀酰溶液的浓缩技术。
背景技术
目前，铀纯化领域应用较多的蒸发装置有蒸发塘、多效蒸发器、电渗析等。
蒸发塘是一种传统的自然蒸发技术，具有建造成本低、运行稳定、维护简单、寿命长、抗冲击负荷好等特点。目前该技术在国内某些大型化工项目中已得到广泛应用。蒸发塘利用的是太阳能，在充足的日照下，浓液逐渐蒸发，然后结晶并最终填埋。因此，该技术对地理位置、气候条件有着严格要求。研究表明，只有多年平均蒸发量达到降雨量3～5倍以上的地区才适合使用蒸发塘装置。另外，从目前国内几个运行实例来看，蒸发塘面积和容积偏小，蒸发速率过慢，导致蒸发塘不断扩建，无法达到零排放的目的。
多效蒸发是将两个或多个蒸发器串联起来进行操作的过程。前一蒸发器内蒸发时所产生的二次蒸汽可以作为后一蒸发器的加热蒸汽，只要后一蒸发器内的压力和溶液沸点较原来蒸发器中的低，则引入的二次蒸汽即能起到加热热源的作用。每一个蒸发器称为一效，通过循环利用蒸汽，重复利用了热能，从而降低了能耗成本。由于多效蒸发过程的能耗主要来自蒸汽，而对于大多数需外购蒸汽的企业，随着市场蒸汽价格的上涨，蒸汽运行成本越来越高，企业的负担急剧增大。
电渗析是一种以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，从溶液中脱除或富集电解质的膜分离操作。其主要过程如下：含盐废水进入到电渗析器后，水中阴、阳离子分别向阳极、阴极方向迁移，由于阳膜、阴膜的选择透过性，就形成了交替排列的离子浓度减少的淡室和离子浓度增加的浓室，分别得到脱盐淡水和浓缩盐水。电渗析技术一般适于处理含盐质量浓度为500～4000mg/L的废水，当待处理水的含盐量较低时，则经济性较差。
为此，寻求一种新的溶液浓缩方式成为一种需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为弥补传统浓缩方式的诸多不足，提供一种核纯级硝酸铀酰溶液浓缩装置，从而提高工作效率、简化工程控制、提高安全性能、降低运行成本，确保铀纯化产品质量。
为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是：
一种核纯级硝酸铀酰溶液浓缩装置，包括供料单元、一级纳滤单元、二级纳滤单元、反渗透单元；
一、供料单元包括原液罐、原液泵、进料罐；
硝酸铀酰溶液经取样分析后倒入原液罐中，原液罐底部设置手动阀门；
当开始浓缩时，打开原液罐底部手动阀门，硝酸铀酰溶液经过原液泵进入进料罐开始供料；
二、一级纳滤单元包括一级纳滤泵、一级纳滤膜、一级纳滤罐；
一级纳滤罐底部设置手动阀门，一级纳滤膜设置一级纳滤膜进出口阀门；
当进行一级纳滤浓缩时，打开进料罐底部手动阀门及一级纳滤膜进出口阀门，硝酸铀酰溶液通过一级纳滤泵进入一级纳滤膜开始浓缩，透过液返回进料罐循环浓缩，截留液进入二级纳滤单元继续浓缩；
三、二级纳滤单元包括二级纳滤泵、二级纳滤膜、二级纳滤罐；
二级纳滤罐底部设置手动阀门，二级纳滤膜设置进出口手动阀门；
当进行二级纳滤浓缩时，打开一级纳滤罐底部手动阀门及二级纳滤膜进出口阀门，硝酸铀酰溶液通过二级纳滤泵进入二级纳滤膜开始浓缩，透过液返回一级纳滤罐循环浓缩，截留液进入反渗透单元继续浓缩；
四、反渗透单元包括增压泵、高压泵、反渗透膜、反渗透罐；
反渗透罐底部设置手动阀门，反渗透膜设置进出口手动阀门；
当进行反渗透浓缩时，打开二级纳滤罐底部手动阀门及反渗透膜进出口阀门，硝酸铀酰溶液依次通过增压泵和高压泵进入反渗透膜开始浓缩，透过液返回二纳滤罐循环浓缩，截留液作为产品采出。
进一步的，如上所述的一种核纯级硝酸铀酰溶液浓缩装置，还包括膜浓缩工艺自控系统。
进一步的，如上所述的一种核纯级硝酸铀酰溶液浓缩装置，膜浓缩工艺自控系统的功能包括：(1)高压停泵报警、低压停泵报警；(2)温度显示、高温停泵报警；(3)自动操作与手动操作两套控制系统之间的切换；(4)紧急停车；(5)电机过载保护；(6)温度自动控制；(7)自动清洗。
进一步的，如上所述的一种核纯级硝酸铀酰溶液浓缩装置，还包括冷却循环系统。
进一步的，如上所述的一种核纯级硝酸铀酰溶液浓缩装置，冷却循环系统控制硝酸铀酰溶液的温度范围为5℃-50℃、冷却剂温度范围为-25℃-0℃、硝酸铀酰溶液流量为1.2m3/h-1.3m3/h。
进一步的，如上所述的一种核纯级硝酸铀酰溶液浓缩装置，还包括膜清洗系统。
进一步的，如上所述的一种核纯级硝酸铀酰溶液浓缩装置，膜清洗系统中，清洗装置包括压缩空气冲洗装置，通过压缩空气冲洗装置对每一套膜的进液管道及出料管道同时进行气反洗，气反洗的压力控制在0.3～0.5MPa。
进一步的，如上所述的一种核纯级硝酸铀酰溶液浓缩装置，还包括膜清洗系统中，清洗装置还包括水洗装置，通过水洗装置将压缩空气冲洗装置进行气反洗冲散的污染物用水带走。
本发明技术方案的有益效果在于：
(1)在铀纯化生产线中，采用纳滤膜与高压反渗透膜组合对硝酸铀酰溶液浓缩的装置切实可行。与传统的蒸发浓缩相比，其操作与维护较为简单，浓缩过程能耗较低。从而在降低劳动强度、提高工作效率等方面具有一定的经济效益。
(2)利用纳滤和反渗透组合膜对硝酸铀酰溶液浓缩时处理量较大、温度较低。膜面积为7.6m2管式纳滤膜的最大处理量为500L/h，最高温度50℃。
(3)经纳滤膜组件和反渗透膜组件处理后硝酸铀酰溶液浓度能够满足生产需求。
附图说明
图1为本发明硝酸铀酰溶液膜浓缩装置示意图。
图中：1.硝酸铀酰溶液、2.原液罐、3.原液泵、4.进料罐、5.一级纳滤泵、6.一级纳滤膜、7.一级纳滤截留液、8.一级纳滤透过液、9.一级纳滤罐、10.二级纳滤泵、11.二级纳滤膜、12.二级纳滤截留液、13.二级纳滤透过液、14.二级纳滤罐、15.增压泵/高压泵、16.反渗透膜、17.产品、18.废水。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进一步详细说明。
如图1所示，本发明一种核纯级硝酸铀酰溶液浓缩装置，包括供料单元、一级纳滤单元、二级纳滤单元、反渗透单元；
一、供料单元包括原液罐、原液泵、进料罐；
硝酸铀酰溶液经取样分析后倒入原液罐中，原液罐底部设置手动阀门；
当开始浓缩时，打开原液罐底部手动阀门，硝酸铀酰溶液经过原液泵进入进料罐开始供料；
二、一级纳滤单元包括一级纳滤泵、一级纳滤膜、一级纳滤罐；
一级纳滤罐底部设置手动阀门，一级纳滤膜设置一级纳滤膜进出口阀门；
当进行一级纳滤浓缩时，打开进料罐底部手动阀门及一级纳滤膜进出口阀门，硝酸铀酰溶液通过一级纳滤泵进入一级纳滤膜开始浓缩，透过液返回进料罐循环浓缩，截留液进入二级纳滤单元继续浓缩；
三、二级纳滤单元包括二级纳滤泵、二级纳滤膜、二级纳滤罐；
二级纳滤罐底部设置手动阀门，二级纳滤膜设置进出口手动阀门；
当进行二级纳滤浓缩时，打开一级纳滤罐底部手动阀门及二级纳滤膜进出口阀门，硝酸铀酰溶液通过二级纳滤泵进入二级纳滤膜开始浓缩，透过液返回一级纳滤罐循环浓缩，截留液进入反渗透单元继续浓缩；
四、反渗透单元包括增压泵、高压泵、反渗透膜、反渗透罐；
反渗透罐底部设置手动阀门，反渗透膜设置进出口手动阀门；
当进行反渗透浓缩时，打开二级纳滤罐底部手动阀门及反渗透膜进出口阀门，硝酸铀酰溶液依次通过增压泵和高压泵进入反渗透膜开始浓缩，透过液返回二纳滤罐循环浓缩，截留液作为产品采出。
本装置还包括膜浓缩工艺自控系统，膜浓缩工艺自控系统的功能包括：(1)高压停泵报警、低压停泵报警；(2)温度显示、高温停泵报警；(3)自动操作与手动操作两套控制系统之间的切换；(4)紧急停车；(5)电机过载保护；(6)温度自动控制；(7)自动清洗。
本装置还包括冷却循环系统，冷却循环系统控制硝酸铀酰溶液的温度范围为5℃-50℃、冷却剂温度范围为-25℃-0℃、硝酸铀酰溶液流量为1.2m3/h-1.3m3/h。
本装置还包括膜清洗系统，清洗系统中，清洗装置包括压缩空气冲洗装置，通过压缩空气冲洗装置对每一套膜的进液管道及出料管道同时进行气反洗，气反洗的压力控制在0.3～0.5MPa。清洗装置还包括水洗装置，通过水洗装置将压缩空气冲洗装置进行气反洗冲散的污染物用水带走。

Claims (9)

1.一种核纯级硝酸铀酰溶液浓缩装置，其特征在于：包括供料单元、一级纳滤单元、二级纳滤单元、反渗透单元；
一、供料单元包括原液罐、原液泵、进料罐；
硝酸铀酰溶液经取样分析后倒入原液罐中，原液罐底部设置手动阀门；
当开始浓缩时，打开原液罐底部手动阀门，硝酸铀酰溶液经过原液泵进入进料罐开始供料；
二、一级纳滤单元包括一级纳滤泵、一级纳滤膜、一级纳滤罐；
一级纳滤罐底部设置手动阀门，一级纳滤膜设置一级纳滤膜进出口阀门；
当进行一级纳滤浓缩时，打开进料罐底部手动阀门及一级纳滤膜进出口阀门，硝酸铀酰溶液通过一级纳滤泵进入一级纳滤膜开始浓缩，透过液返回进料罐循环浓缩，截留液进入二级纳滤单元继续浓缩；
三、二级纳滤单元包括二级纳滤泵、二级纳滤膜、二级纳滤罐；
二级纳滤罐底部设置手动阀门，二级纳滤膜设置进出口手动阀门；
当进行二级纳滤浓缩时，打开一级纳滤罐底部手动阀门及二级纳滤膜进出口阀门，硝酸铀酰溶液通过二级纳滤泵进入二级纳滤膜开始浓缩，透过液返回一级纳滤罐循环浓缩，截留液进入反渗透单元继续浓缩；
四、反渗透单元包括增压泵、高压泵、反渗透膜、反渗透罐；
反渗透罐底部设置手动阀门，反渗透膜设置进出口手动阀门；
当进行反渗透浓缩时，打开二级纳滤罐底部手动阀门及反渗透膜进出口阀门，硝酸铀酰溶液依次通过增压泵和高压泵进入反渗透膜开始浓缩，透过液返回二纳滤罐循环浓缩，截留液作为产品采出。
2.如权利要求1所述的一种核纯级硝酸铀酰溶液浓缩装置，其特征在于：还包括膜浓缩工艺自控系统。
3.如权利要求2所述的一种核纯级硝酸铀酰溶液浓缩装置，其特征在于：膜浓缩工艺自控系统的功能包括：(1)高压停泵报警、低压停泵报警；(2)温度显示、高温停泵报警；(3)自动操作与手动操作两套控制系统之间的切换；(4)紧急停车；(5)电机过载保护；(6)温度自动控制；(7)自动清洗。
4.如权利要求1所述的一种核纯级硝酸铀酰溶液浓缩装置，其特征在于：还包括冷却循环系统。
5.如权利要求4所述的一种核纯级硝酸铀酰溶液浓缩装置，其特征在于：冷却循环系统控制硝酸铀酰溶液的温度范围为5℃-50℃、冷却剂温度范围为-25℃-0℃、硝酸铀酰溶液流量为1.2m3/h-1.3m3/h。
6.如权利要求1所述的一种核纯级硝酸铀酰溶液浓缩装置，其特征在于：还包括膜清洗系统。
7.如权利要求6所述的一种核纯级硝酸铀酰溶液浓缩装置，其特征在于：膜清洗系统中，清洗装置包括压缩空气冲洗装置，通过压缩空气冲洗装置对每一套膜的进液管道及出料管道同时进行气反洗，气反洗的压力控制在0.3～0.5MPa。
8.如权利要求7所述的一种核纯级硝酸铀酰溶液浓缩装置，其特征在于：还包括膜清洗系统中，清洗装置还包括水洗装置，通过水洗装置将压缩空气冲洗装置进行气反洗冲散的污染物用水带走。
9.如权利要求1所述的一种核纯级硝酸铀酰溶液浓缩装置，其特征在于：还包括膜浓缩工艺自控系统；膜浓缩工艺自控系统的功能包括：(1)高压停泵报警、低压停泵报警；(2)温度显示、高温停泵报警；(3)自动操作与手动操作两套控制系统之间的切换；(4)紧急停车；(5)电机过载保护；(6)温度自动控制；(7)自动清洗；
还包括冷却循环系统，冷却循环系统控制硝酸铀酰溶液的温度范围为5℃-50℃、冷却剂温度范围为-25℃-0℃、硝酸铀酰溶液流量为1.2m3/h-1.2m3/h；
还包括膜清洗系统，清洗装置包括压缩空气冲洗装置，通过压缩空气冲洗装置对每一套膜的进液管道及出料管道同时进行气反洗，气反洗的压力控制在0.3～0.5MPa；清洗装置还包括水洗装置，通过水洗装置将压缩空气冲洗装置进行气反洗冲散的污染物用水带走。
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