DE1182218B - Verfahren und Anlage zur Herstellung koernigen Uranoxyds - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: COIg

Deutsche Kl.: 12 η-43/02

Nummer: 1182 218

Aktenzeichen: C 24035IV a/12 η

Anmeldetag: 3. Mai 1961

Auslegetag: 26. November 1964

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, bei dem mittels thermischer Zersetzung vonAmmoniumuranat ein insbesondere für eine nachfolgende Fluorierbehandlung geeignetes körniges Uranoxyd hergestellt wird, und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Anlage.

Es ist bekannt, das Uranoxyd vor der Umsetzung mit gasförmiger Flußsäure zu Preßlingen, besonders in Gestalt von Tabletten oder ähnlichen linsenartigen Körpern zu formen. Die Agglomerierung muß dabei unter solchen Bedingungen erfolgen, daß die Teilchen oder Körner einerseits genügend porös sind, um ein Hindurchströmen der Gase zu ermöglichen und andererseits eine so große mechanische Festigkeit haben, daß sie beim Einfüllen und bei anderen, während der Behandlung auftretenden mechanischen Beanspruchungen nicht zerfallen, insbesondere auch beim Quellen des Behandlungsgutes nicht zerstört werden, das bei der Umformungsreaktion von Uranoxyd UO₂ in Tetrafluorid UF₄ infolge der Einwirkung der gasförmigen Flußsäure erfolgt.

Für die Herstellung der Tabletten oder Preßlinge durch Verdichtung sind entsprechende Maschinen erforderlich, ζ. B .Strangpressen, Körnerformmaschinen, Tablettiermaschinen, Zellenriemen. Eine derartige Verarbeitung entspricht dem angestrebten Zweck, nämlich der Herstellung von Körnern, welche gleichzeitig porös und widerstandsfähig sind. Sie erfordert jedoch eine ziemlich kostspielige und langsam arbeitende Spezialapparatur. Vereinigt man diesen Arbeitsvorgang mit einem Mahlvorgang und einer vorherigen neuerlichen Befeuchtung des Oxyds, so macht dies eine erneute Trocknung erforderlich.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Verwendung solcher Apparate, um durch Verdichtung Tabletten zu formen, entbehrlich ist, wenn man unmittelbar aus einem mehr oder weniger feuchten Brei Körner herstellt und diese im Zustand von kleinen Stückchen einer entsprechenden Trocknung und Glühbehandlung unterwirft. Die Praxis hat gezeigt, daß das durch diese kleinen Stückchen gebildete Körnergut hinreichend Porositäts- und Festigkeitseigenschaften aufweist, um ohne Bildung von Staub die obigen Reduzier- und Fluoriervorgänge unter ausgezeichneten Bedingungen zu ermöglichen.

Gemäß der Erfindung erfolgt die Herstellung eines für eine nachfolgende Fluorierbehandlung geeigneten körnigen Uranoxyds, ausgehend von Ammoniumuranat, in der Weise, daß man von einer durch Filtration einer Aufschlämmung des Ammoniumuranats erhaltenen Schicht abgetrennte Aggregate zunächst derart durch Inberührungbringen

Verfahren und Anlage zur Herstellung
körnigen Uranoxyds

Anmelder:

Commissariat ä l'Energie Atomique, Paris

Vertreter:

Dr. phil. W. P. Radt und Dipl.-Ing. E. E. Finkener, Patentanwälte, Bochum, Heinrich-König-Str. 12

Als Erfinder benannt:

Maurice Delange, Ballancourt, Seine-et-Oise,

Henri Huet, Saint-Vrain, Seine-et-Oise,

Paul Vertes, Mennecy, Seine-et-Oise

(Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 18. Mai I960 (827 587)

mit einem auf einer Temperatur von vorzugsweise 150 bis 25O⁰C gehaltenen Heizmedium einer schnellen Erhitzung unterwirft, daß eine Krustenbildung an der Oberfläche der Aggregate eintritt, und daß man diese Aggregate anschließend bis zur vollständigen Trocknung mit einem auf vorzugsweise 350 bis 450° C gehaltenen Heizmedium, insbesondere Luft, in Berührung bringt.

Die Behandlung umfaßt also zwei aufeinanderfolgende Phasen, nämlich eine Vortrocknungsphase und eine Trocknüngs- und Glühphase. Während der ersten Phase werden die kleinen Breistückchen (mit einem Wassergehalt von 50 bis 70·/·) auf eineUnterlage gegeben und diese auf eine geeignete Temperatur ij gebracht; dabei bildet sich durch Wärmeeinwirkung eine oberflächliche Kruste, die jedem Stückchen oder Kern eine hinreichende mechanische Festigkeit für die spätere Behandlung erteilt.

Bei der daran anschließenden Trocknüngs- und Glühphase werden «die .Körner bis ins Innere getrocknet und erhalten dabei diejenigen Porositätseigenschaften, welche sie für die Behandlung mit den Gasen geeignet maöhen. Bei der zweiten Phase wird als unmittelbarer Wärmeträger Luft oder ein anderes Gas verwendet, welches mit einer Temperatur t₂ umläuft.

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innerhalb des mit Masut befeuerten Heizgerätes 7 befindet. Mit der gestrichelten Linie 16 ist der Weg der erhitzten Luft durch die Kammer B angedeutet. 17 sind Ventilatoren, durch welche die Luft in geeigneter Weise so verteilt wird, daß sie immer von neuem durch das gelochte Förderband strömt. Eine geeignete Erhitzungstemperatur für die Luft ist beispielsweise 400° C. Vor der Einführung in den Ofen wird die Luft zweckmäßig gefiltert.

Die Luft strömt, nachdem sie die Kammer B verlassen hat, in die Kammer A und beschreibt hier den mit 9 bezeichneten Weg. Bei 18 kann die mit Feuchtigkeit beladene Luft am Ausgang des Vortrockenofens von einer mit Ansaugung arbeitenden Ent-

Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Anlage umfaßt gemäß der weiteren Erfindung eine aus zwei miteinander in Verbindung stehenden Heizkammern bestehenden Ofen, wobei sich in jeder der beiden Heizkammern ein endloser Förderer befindet, von denen der erste zur Aufnahme des breiigen Gutes dient und mit einer unmittelbaren Heizung versehen ist, während der zweite Förderer gelocht ist und eine unmittelbare Heizung hat. Ein unterhalb des ersten Förderers liegender Heizkörper kann dabei zur Speisung durch die Abgase einer Heizeinrichtung vorgesehen sein, die zur Erwärmung des gasförmigen Wärmeträgers dient, der die zweite Heizkammer unmittelbar beaufschlagt. Am Anfang

des Obertrums des zweiten Förderers ist gemäß der 15 staubungsvorrichtung aufgenommen werden. Dies weiteren Erfindung eine auf diesem aufliegende Zer- bietet den Vorteil, daß im Ofen ein geringer Unterkleinerungseinrichtuhjl vorgesehen, die aus par- druck herrscht, der eine bequeme Entstaubung geallelen, von der Bewegung des Förderers in Um- währleistet.

drehung versetzten Scheiben besteht. Die Abgase der Feuerung 7 werden mittels des

Nähere Einzelheiten der Erfindung seien erläutert 20 Rohres 6 in die Heizbatterie 5 geleitet, welche sich an Hand der Zeichnung, in der in der Trockenkammer A unterhalb des Förder-

Fig. 1 in einem lotrechten Schnitt schematisch bandes befindet. Bei 8 treten die Gase aus, sie den Behandlungsofen darstellt; können gegebenenfalls im Kreislauf geführt werden.

F i g. 2 zeigt in einer Vorderansicht, Infolge der Lochungen des Förderbandes erfolgt

F i g. 3 in einem Profil eine bei der Anlage nach 25 die Trocknung mit verhältnismäßig hoher Tempera-F i g. 1 benutzte Zerkleinerungseinrichtung. tür kontinuierlich und mit einem guten Wärmeaus-

Der in F i g. 1 dargestellte Ofen umfaßt die beiden tausch, so daß am Ausgang des Förderbandes 15 bei miteinander in Verbindung stehenden Heizkammern A 19 Körner erhalten werden, welche gut porös sind, und B. In der Heizkammer A findet die Vortrock- eine gute mechanische Festigkeit haben und frei von nung, in der Kammer B die Fertigtrocknung und 30 feinen Teilchen sind, welche periodisch auf der Glühung statt. In der Vortrocknungskammer A be- unteren Sohle des Ofens aufgefangen werden, findet sich ein endloses Förderband 1, welches über Auf dem Obertrum des Förderers 15 ist eine Zer-

die beiden Trommel» 2 und 3 läuft. Auf dieses kleinerungsvorrichtung angeordnet, die dafür Sorge Förderband gelangen., die Breistückchen aus der trägt, daß Körner von übermäßiger Größe zerweiter unten noch zu beschreibenden Einrichtung 4. 35 kleinen werden und ein Zusammenbacken von Das Förderband besteht zweckmäßig aus Metall, um Körnern am Eingang der Kammer B verhindert ohne Gefahr auf die Erhitzungstemperatur t₁ gebracht wird.

werden zu können, und kann entweder durch ein Diese Vorrichtung besteht aus einer Reihe von auf

Band oder durch volle aneinanderangelenkte Metall- einer Achse 21 angebrachten Scheiben 20, wobei die platten gebildet werden. Es wird durch elastische 4° Anordnung von um eine Achse 23 schwenkbaren oder andere Einrichtungen gespannt, welche die Armen 22 getragen wird. Die Anordnung kann mit

ihrem Eigengewicht auf dem - oberen Trum des Förderbandes 15 aufliegen, wobei erforderlichenfalls noch eine elastische Wirkung mit der Wirkung der Schwerkraft kombiniert werden kann.

Ferner können gewisse Scheiben 20 eine Verzahnung aufweisen, wie bei 24 dargestellt.

Diese nach Art einer Walze angetriebenen Zerkleinerungsscheiben ergeben eine bestimmte Komin an sich bekannter Weise ein Kuchen bei 12. So- 5» größe, wobei z.B. die betreffenden Körner größte bald an dieser an die Stelle eines Schabers 13 kommt, Abmessungen von 8 bis 10 mm haben, was jedoch wird innen Druckluft eingeblasen, welche den keine Einschränkung darstellt. Kuchen abhebt und ihn in kleine Stückchen 30 teilt, Ferner kann am Ende der Trocknung bei 25 noch

welche in eine Rutsche 14 fallen, welche sie auf das eine endgültige Kalibrierung durch den Durchlauf Förderband 1 bringt. Es können besondere Einrich- 55 des Produktes zwischen dem Förderband und einer tungen, wie Ketten, Schaber, Rütteleinrichtungen, oder mehreren festen oder drehbaren Stäben mit

regelbarem Abstand erfolgen.

Der Ofen ist mit den üblichen Vorrichtungen zur Messung der Durchströmmenge, der Temperatur und

dient dazu, die von dem ersten Förderband 1 ^6o des Druckes versehen, kommenden Körner aufzunehmen. An der Stelle des Am Ausgang des Ofens bei 19 wird das kalibrierte

Übergangs können Einrichtungen zur Ablösung der Gut 30 dem Behandlungsofen oder den Behand-Körner von dem Förderband 1 vorgesehen werden. lungsöfen zugeführt, d. h. den öfen zur Reduzierung Das Förderband 15 ist zweckmäßig gelocht; auf diese und Fluorierung, welche in unmittelbarer Nähe an-Weise kann ein innerhalb des Ofens kreisender Luft- ⁶S geordnet sein können.

strom durch das Band strömen. Die unmittelbare Auf die obige Weise erhält man ein Körnergut,

Beheizung der Kammer B erfolgt durch Luft. Diese welches ausgezeichnet den Porositäts- und Festigwird mittels eines Rohrsystems erhitzt, welches sich keitsbedingungen entspricht, welche von ihm ver

Achsen der beiden Trommeln auseinanderzuspreizen suchen. ■ -■'

Für die Aufrechterhaltung der geeigneten Temperatur t_x ist eine Heizbatterie 5 vorgesehen.

Die Vorrichtung 4 tax Bildung des Breies besteht aus einem rotierenden Filter, welches bei 10 aus einem Bad 11 aus Ammoniumuranatmasse austritt. Durch ein Ansaugen innerhalb des Filters bildet sich

Hammer, benutzt werden, um das Abheben bei 13 zu erleichtern.
Das in der Kammer B vorgesehene Förderband 15

langt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren weist zahlreiche Vorteile auf, insbesondere folgende: Fortfall der kostspieligen langsam arbeitenden Apparaturen zur Bildung des Körnergutes durch Verdichtung, Möglichkeit eines kontinuierlichen schnellen Arbeitens. Ferner ist zu bemerken, daß die unregelmäßige Außenform der erfindungsgemäßen Körner im Vergleich mit der gleichmäßigen Form der durch Verdichtung hergestellten Tabletten oder Körner die Einwirkung der Gase in den Behandlungsöfen erleichtert.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von insbesondere für eine nachfolgende Fluorierbehandlung geeignetem körnigem Uranoxyd durch thermische Zersetzung von Ammoniumuranat, dadurch gekennzeichnet, daß man von einer durch Filtration einer Aufschlämmung des Ammoniumuranats erhaltenen Schicht abgetrennte Aggregate zunächst derart durch Inberührungbringen mit einem auf einer Temperatur von vorzugsweise 150 bis 250° C gehaltenen Heizmedium einer schnellen Erhitzung unterwirft, daß eine Krustenbildung an der Oberfläche der Aggregate eintritt, und daß man diese Aggregate anschließend bis zur vollständigen Trocknung mit einem auf vorzugsweise 350 bis 450° C gehaltenen Heizmedium, insbesondere Luft, in Berührung bringt.

2. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen aus zwei miteinander in Verbindung stehenden Heizkammern (A, B) bestehenden Ofen, wobei sich in jeder der beiden Heizkammern ein endloser Förderer befindet, von denen der erste (1) zur Aufnahme des breiigen Gutes dient und mit einer mittelbaren Heizung (5) versehen ist, während der zweite Förderer (15) gelocht und mit unmittelbarer Heizung versehen ist.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein unterhalb des ersten Förderers (1) liegender Heizkörper (5) zur Speisung durch die Abgase einer Heizeinrichtung (7) vorgesehen ist, die zur Erwärmung des die zweite Heizkammer (B) unmittelbar beaufschlagenden gasförmigen Wärmeträgers dient.

4. Anlage nach Anspruch 2 und 3, gekennzeichnet durch eine am Eingang des Obertrums des zweiten Förderers (15) auf diesen aufliegende Zerkleinerungsvorrichtung, die aus parallelen, von der Bewegung des Förderers (15) in Umdrehung versetzten Scheiben (20) besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1051829.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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