DE1667095C - Process for making uranium dioxide-yttria-zirconia microspheres - Google Patents
Process for making uranium dioxide-yttria-zirconia microspheresInfo
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Description
kugeln erhalten werden, 30 bis 55 Gewichtsprozent Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß man Mikro-spheres are obtained, 30 to 55 percent by weight method is characterized in that micro-
Urandioxid, 10 bis 45% Yttriumoxid und 15 bis kugeln mit einem Gehalt an drei Metalloxiden herstellt,Uranium dioxide, 10 to 45% yttrium oxide and 15 bis spheres with a content of three metal oxides,
55 Gewichtsprozent Zirkondioxid enthalten. indem man als Ausgangsprodukt eine wäßrige LösungContains 55 percent by weight of zirconium dioxide. by using an aqueous solution as the starting product
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 25 von löslichen UM-, Y*3- und (ZrO)t2-Salzen oder ein kennzeichnet, daß man die Mikrokugeln vor dem Aquasol von Urandioxid, Yttriumoxid und Zirkon-Abtrennen aus dem Lösungsmittel auf einen Was- dioxid in solchen Mengenverhältnissen einsetzt, daß sergehalt unter 50 Gewichtsprozent trocknet. Mikrokugeln erhalten werden, welche 30 bis 55 Ge-2. The method according to claim 1, characterized ge 25 of soluble U M -, Y * 3 - and (ZrO) t2 salts or indicates that the microspheres are separated from the solvent before the Aquasol of uranium dioxide, yttrium oxide and zirconium on a water dioxide in such proportions that the water content dries below 50 percent by weight. Microspheres are obtained, which 30 to 55 Ge
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, da- wichtsprozent Urandioxid, 10 bis 45% Ytlriumoxid durch gekennzeichnet, daß man den Ammoniak ab- 30 und 15 bis 55 Gewichtsprozent Zirkondioxid enthalten, gebenden Stoff in einer Menge zu der wäßrigen Die Gehalte an Metalloxiden liegen nach dem Lösung zugibt, welche etwa 70 bis 300% der zur Phasendiagramm für das Urandioxid-Yttriumoxid-Umsetzung mit den Salzen in der Lösung stöchio- Zirkondioxid-System im Bereich der gegenseitigen Lösmetrisch erforderlichen Menge Ammoniak liefert. lichkeit. Von besonderer Bedeutung ist hierbei die3. Process according to claims 1 and 2, weight percent uranium dioxide, 10 to 45% ytlrium oxide characterized in that the ammonia contains from 30 and 15 to 55 percent by weight of zirconium dioxide, giving substance in an amount to the aqueous The contents of metal oxides are after Solution adds which is about 70 to 300% of the phase diagram for the uranium dioxide-yttrium oxide conversion with the salts in the solution stoichio-zirconium dioxide system in the area of mutual Lösmetrisch supplies the required amount of ammonia. opportunity. Of particular importance here is the
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 35 Herstellung von Mikrokugeln, welche 45 Gewichtsprozeichnet, daß man als Ausgangsmaterial ein Uran- zent Urandioxid, 35,5 Gewichtsprozent Yttriumoxid dioxid-Yttriumoxid-Zirkondioxid-Aquasol verwen- und 19,4 Gewichtsprozent Zirkondioxid enthalten, det und dieses mit einer solchen Menge an Ammo- Die als Ausgangsmaterial für eine Ausführungsform niak abgebender Verbindung vermischt, daß der des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendbaren MepH-Wert des Aquasols etwa 1*0 bis 0,1 Einheiten 40 talloxidaquasole sind bekannt. Bei Verwendung von unter dem Gelier-pH-Wert des Sols gebracht wird. Aquasolen, welche weitgehend frei von löslichen Metallsalzen sind, wird ein erstklassiges Mikrokugelprodukt erhalten, welches darüber hinaus in einem weiten Be-4. The method according to claim 1, characterized in 35 production of microspheres, which is 45 percent by weight, that the starting material is a uranium cent uranium dioxide, 35.5 percent by weight yttrium oxide dioxid-yttrium oxide-zirconium dioxide-Aquasol and contain 19.4 percent by weight of zirconium dioxide, det and this with such an amount of ammo-die as the starting material for an embodiment niak-releasing compound mixed that the MepH value that can be used in the process according to the invention des Aquasol about 1 * 0 to 0.1 units 40 talloxidaquasols are known. When using is brought below the gelling pH of the sol. Aquasolen, which are largely free of soluble metal salts a first-class microsphere product is obtained, which is also available in a wide range
reich der Arbeitsbedingungen hergestellt werden kann.rich in working conditions can be established.
45 Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch zur Herstellung von Metallcxidmikrokugeln aus Me-45 The method according to the invention is also suitable for the production of metal oxide microspheres from metal
Dichte kugelförmige Teilchen aus Mischungen von talloxidaquasolen, welche wesentliche Mengen an ge-Dense spherical particles made from mixtures of tallow oxide aquasols, which contain substantial amounts of
Aktinidenmetalloxiden und anderen Metalloxiden im löstem U44, Yf3 und (ZrO)'a enthalten. Die AnionenActinide metal oxides and other metal oxides contained in the dissolved U 44 , Y f3 and (ZrO) ' a . The anions
Größenbereich von 50 bis 400 μηι sind für die Her- der Salze können alle Anionen sein, weiche wasser-Size range from 50 to 400 μηι are for the cookers salts can be all anions, soft water
stellung von Brennelementen für Hochtemperatur- 5° lösliche Salze ergeben. Es können also beispielsweiseposition of fuel assemblies for high-temperature 5 ° soluble salts result. So it can for example
Kernreaktoren, wie beispielsweise gasgekühlte Reak- Metallchloride, -bromide, -nitrate, -sulfate, -formiateNuclear reactors, such as gas-cooled reac metal chlorides, bromides, nitrates, sulfates, formates
toren wichtig. Diese kugelförmigen Teilchen bestehen und acetate sein, wobei einwertige Anionen bevorzugtgoals important. These spherical particles are made up of and acetate, with monovalent anions being preferred
aus zwei Teilen, einem Kern, welcher den erfindungs- sind.of two parts, a core, which are the invention.
gemäß hergestellten Mikrokugeln entspricht, und ei- Die Konzentration der Metallverbindungen im Aus-according to manufactured microspheres corresponds, and a- The concentration of the metal compounds in the
nem Überzug. Der Kern enthält die Aktinidenoxide in 55 gangsaquasol kann sich in weiten Grenzen bewegen,a cover. The core contains the actinide oxides in 55 gangsaquasol can move within wide limits,
fester Lösung mit anderen Oxiden. Der Kern muß von Die Gesamtkonzentration an Metallverbindungen imsolid solution with other oxides. The total concentration of metal compounds in the
guter Kugelgestalt, fest und sehr dicht sein. Auf den Ausgangsaquasol, ausgedrückt als Metalloxide, kanngood spherical shape, firm and very dense. On the starting aquasol, expressed as metal oxides, can
Kern wird ein undurchlässiger Überzug aus einem zwischen 1 und 500 g/l liegen und beträgt vorzugsweiseCore will be an impermeable coating of between 1 and 500 g / l and is preferably
feuerfesten Metalloxid oder pyrolytisch gewonnenem etwa 50 bis 150 g/l. Gelöste Metallsalze können in denrefractory metal oxide or pyrolytically obtained about 50 to 150 g / l. Dissolved metal salts can be in the
Kohlenstoff aufgebracht, um Spaltprodukte zurückzu- 60 Aquasolen bis zur Sättigungskonzentration enthaltenCarbon applied to return decomposition products containing 60 aquasols up to saturation concentration
halten. Die überzogenen Mikrokugeln werden dann sein. Ein mit löslichen Metallsalzen »gesättigtes« Aqua-keep. The coated microspheres will then be. An aqua that is "saturated" with soluble metal salts
in einer Matrix dispergiert und zu Brennelementen ver- sol bedeutet, daß die flüssige Phase mit den löslichenDispersed in a matrix and converted into fuel elements means that the liquid phase with the soluble
arbeitet. Metallsalzen gesättigt ist. Die Mengen an gelösten Me-is working. Metal salts is saturated. The amounts of dissolved
Gegenstand des älteren deutschen Patents 1 542 179 tallsalzen im Aquasol können über 0,1 g/I liegen. Vorist ein Verfahren zur Herstellung von kompakten Me- 65 zugsweise ist der Gehalt an gelösten Metallsalzen nicht talloxid-Mikrokugeln durch Eintropfen eines Metall- so hoch, daß die Solteilchen ausgeflockt werden. Ein oxidaquasols oder eines Gemisches derselben in ein ausgeflocktes Ausgangsmaterial ist etwas schwerer in entwässerndes Lösungsmittel, Isolierung der entwässer- die Lösungsmittelsäule einzubringen, jedoch läßt esSubject of the earlier German patent 1 542 179 tall salts in the Aquasol can be over 0.1 g / l. Vorist the content of dissolved metal salts is not a method for the production of compact me- ings Talloxid microspheres by dropping a metal so high that the sol particles are flocculated. A oxidaquasols or a mixture thereof in a flocculated starting material is slightly heavier in dehydrating solvent, isolation of dehydrating to bring the solvent column, however, it leaves
sich noch verarbeiten. Unter Metalloxidaquasolen wer- behandelt. Geeignete Metallsalze sind beispielsweise den in der vorliegenden Beschreibung neben den die Metallchloride, -bromide, -nitrate, -sulfate, -for-Metalloxidaquasolen, welche keine gelösten Metall- miate und -acetate.still process. Under metal oxide aquasols are treated. Suitable metal salts are, for example in the present description in addition to the metal chlorides, bromides, nitrates, sulfates, -for-metal oxide aquasols, which do not contain dissolved metal mates and acetates.
salze oder geringere als die zur Ausflockung führendeii Der Gehalt der wäßrigen Lösung an Metallsalzensalts or less than those which lead to flocculation. The metal salt content of the aqueous solution
Mengen an gelösten Metallsalzen enthalten, auch Me- 5 kann, berechnet als MetalJoxid, zwischen 1 g/l und der talloxidaquasole mit einem zur Ausflockung der Sol- Sättigungskonzentration der Lösung liegen. Vorzugsteilchen ausreichenden Gehalt an gelösten Metallsalzen weise liegt die Konzentration, ausgedrückt als Oxid, verstanden. Durch Verändern der Lösungskonzentra- zwischen etwa 50 und 150 g/l. Durch Verändern der tion und der Tiopfengröße im entwässernden Lösungs- Konzentration der Lösung und der Größe der in das mittel ist es möglich, entwässerte Mikrokugeln der ver- io entwässernde Lösungsmittel eingeführten Tropfen ist schiedensten Größe zu erhalten. es auch hier möglich, entwässerte Mikrokugeln der ver-Contain quantities of dissolved metal salts, also Me- 5, calculated as MetalJoxid, between 1 g / l and the talloxidaquasole with a to flocculate the sol saturation concentration of the solution lie. Preferred particles with a sufficient content of dissolved metal salts, the concentration, expressed as oxide, is Roger that. By changing the solution concentration between about 50 and 150 g / l. By changing the tion and the pot size in the dehydrating solution, concentration of the solution and the size of the in the medium it is possible to dehydrated microspheres which is the ver io dehydrating solvent introduced drops in various sizes. it is also possible here to use dehydrated microspheres of the
Unter Urandioxid werden Uranoxide mit Sauerstoff- schiedensten Größen zu erhalten.Uranium dioxide is used to obtain uranium oxides with various sizes of oxygen.
gehalten von 2,0 bis 2,3 Sauerstoffatomen je Uran- Als Ammoniak abgebende Verbindungen werdenheld from 2.0 to 2.3 oxygen atoms per uranium - Compounds that release ammonia are used
atom verstanden. Überschüssiger Sauerstoff ist ver- bei dieser Ausführungsform der Erfindung die gleichen mutlich in der Hauptsache interstitiell gebunden und 15 wie bei der ersten Ausführungsform verwendet. Der wird in späteren Verfahrensstufen, beispielsweise beim Ammoniak abgebende Stoff kann in die Melallsalz-Sintern, aus dem Produkt entfernt. lösung in Mengen eingebracht werden, welche etwaatom understood. Excess oxygen is the same in this embodiment of the invention presumably bound mainly interstitially and 15 used as in the first embodiment. the is used in later stages of the process, for example, the ammonia-releasing substance can be sintered in the metal salt, removed from the product. solution are introduced in amounts which are about
Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwende- 70% der zum Ausfällen der Metallsalze stöchiometen Ammoniak abgebenden Stoffe bestehen im allge- trisch erforderlichen Menge Ammoniak und bis zu meinen aus Verbindungen, weiche beim Erwärmen ao 300% Überschuß über diese Menge liefern; vorzugsüber Raumtemperatur durch thermische Zersetzung weise werden Mengen verwendet, welche die stöchiowesentliche Mengen Ammoniak abgeben, bei Raum- metrische Menge Ammoniak bis zu 50% Überschuß temperatur jedoch relativ beständig sind. Auf Grund über diese liefern. Der Ammoniak abgebende Stoff ihrer geringen Reaktionsgeschwindigkeit und ihrer ge- kann in fester Form oder in Wasser gelöst zu der Meringen Ammoniakabgabe bei Raumtemperatur können 25 taüsalzlösung gegeben werden. Vorzugsweise wird die diese Verbindungen bei Raumtemperatur zuden Metall- Metallsalzlösung bei Zugabe des Ammoniak abgebenoxidaquasolen gegeben werden, ohne eine unmittelbare den Stoffes gerührt, um örtliche Überkonzentrationen Reaktion herbeizuführen. Beim Erwärmen der Aua- des Ammoniak abgebenden Stoffes in der Metallsalzsoltropfen im entwässernden Lösungsmittel zersetzen lösung und ein damit verbundenes vorzeitiges Ausfällen sich diese Verbindungen schnell unter Ammoniakab- 30 zu verhüten.The 70% of the stoichiometres used in the process according to the invention to precipitate the metal salts Substances emitting ammonia consist of the generally required amount of ammonia and up to mean from compounds which, when heated, provide ao 300% excess over this amount; preferred Room temperature by thermal decomposition, amounts are used which are the stoichiomessential Release quantities of ammonia, with a spatial quantity of ammonia up to 50% excess temperature are relatively stable. Deliver on reason about this. The ammonia-releasing substance Their slow reaction rate and their ability to form the meringue in solid form or dissolved in water Ammonia release at room temperature can be given 25 thawing salt solution. Preferably the give off these compounds at room temperature to the metal-metal salt solution upon addition of the ammonia oxidaquasols given without immediate stirring of the substance to local overconcentrations Induce reaction. When heating the Aua- the ammonia-releasing substance in the metal salt salt drop in the dehydrating solvent decompose solution and an associated premature precipitation to quickly prevent these compounds from being exposed to ammonia.
gäbe. Das Ammoniak reagiert mit den Metallverbin- Aus der Mischung von Ammoniak abgebender Verdungen im Aquasol unter Bildung eines Metalloxid- bindung und Metalloxidaquasol, Metalloxidaquasolgels in den Tropfen. Geeignete Ammoniak abgebende Metallsalzlösung oder Metallsalzlösung werden die Verbindungen sind beispielsweise Hexamethylentetra- Mikrokugeln in einer heißen Lösungsmittelsäule gemin, Acetamid, Ammoniumcarbamat, Ammonium- 35 wonnen. In diesem System wird die Ausgangslösung carbonat, Ammoniumcyanat, Harnstoff und Mischun- bzw. das Ausgangssol in Tropfenform oben in eine gen derselben. Der Ammoniak abgebende Stoff wird hohe Säule von entgegenströmendem heißem entwäsvorzugsweise kurz vor Einführen des Ausgangsmate- serndem Lösungsmittel eingebracht. Das heißeLösungsrials in das entwässernde Lösungsmittel zu dem Auqa- mittel erhitzt die Tropfen und bewirkt eine Zersol gegeben, jedoch kannerauch mehrere Stunden vor- 40 Setzung des Ammoniak abgebenden Stoffes, und das her zugesetzt werden, wenn die Mischung bis kurz freigesetzte Ammoniak reagiert mit den Metallvor dem Gebrauch bei niedriger Temperatur aufbe- oxidsolteilchen und/oder den Metallsaizen unter Auswahrt wird. fällung und Gelierung der entsprechenden Oxide inwould exist. The ammonia reacts with the metal compounds from the mixture of ammonia-releasing compounds in the Aquasol with the formation of a metal oxide bond and metal oxide aquasol, metal oxide aquasol gel in the drop. Suitable ammonia-releasing metal salt solution or metal salt solution are the Compounds are, for example, hexamethylene tetra microspheres gemin in a hot solvent column, Acetamide, ammonium carbamate, ammonium- 35 recovered. In this system the starting solution becomes carbonate, ammonium cyanate, urea and mixed or the starting sol in drop form above in a gen same. The ammonia-releasing substance is preferably dewatered by high columns of hot countercurrent introduced shortly before the introduction of the starting material serndem solvent. The hot solution rials in the dehydrating solvent to the water medium heats the drops and causes a Zersol given, but the ammonia-releasing substance can be set for several hours beforehand, and that be added forth when the mixture until briefly released ammonia reacts with the metal before use at low temperature on oxide sol particles and / or metal cores under preservation will. precipitation and gelation of the corresponding oxides in
Die Ammoniak abgebende Verbindung wird in einer den wäßrigen Tropfen. Beim Herabfallen durch die solchen Menge mit dem Ausgangsaquasol vermischt, 45 Säule werden die Tropfen entwässert; die sich am daß sich aus den Metallverbindungen in den Soltrop- Fuße der Säule ansammelnden entwässerten Mikrofen bei Berührung mit dem entwässernden Lösungs- kugeln werden kontinuierlich abgezogen, von Lömittel ein Metalloxidgel bildet. Metalloxidaquasole, sungsmittel befreit und vor dem Sintern weiter getrockwelche weitgehend frei von gelösten Metallsalzen net.The ammonia-releasing compound is in one of the aqueous drops. When falling through the mixed with the starting aquasol in such an amount, 45 column, the drops are dewatered; which is on that dehydrated microfen accumulating from the metal compounds in the Soltrop foot of the column Upon contact with the dehydrating solution balls are continuously withdrawn from the solvent forms a metal oxide gel. Metal oxide aquasols, solvent-free and dried further before sintering largely free of dissolved metal salts.
sind, können mit so viel Ammoniak abgebendem Stoff 50 Die obige Vorrichtung zum Entwässern mit heißem vermischt werden, daß der pH-Wert des Ausgangs- Lösungsmittel besteht aus einer hohen Säule mit komaterials auf einen 1,0 bis 0,1 und vorzugsweise etwa nischem Boden, in welchem sich die Mikrokugeln 0,8 bis 0,4 pH-Einheiter, unter dem Gelier-pH-Wert des sammeln. Das entwässernde Lösungsmittel wird von Sols liegenden Wert gebracht wird. Der Gelier-pH- unten in die Säule eingeführt und oben aus derselben Wert eines Aquasols ist der pH-Wert, bei welchem das 55 abgezogen. Das Ausgangsmaterial kann auf verschie-SoI innerhalb von 15 Minuten nach Einstellen dieses dene Weise unter Tropfenbildung oben in die Säule pH-Wertes geliert. Wenn das Ausgangsaquasol größere eingeführt werden. So kann es beispielsweise zur BiI-Mengen gelöster Metallsalze enthält, wird der Ammo- dung der bevorzugten Teilchen durch ein enges Rohr niak abgebende Stoff in einer Menge zugesetzt, welche bzw. eine Nadel mit einer lichten Weite von 0,15 bis 70 bis 300% und vorzugsweise 100 bis 150% der zum 60 0,6 mm in das Lösungsmittel eingespritzt werden. Vor-Ausfällen der Metallsalze im Ausgangsmaterial stöchio- zugsweise ist die Nadel von einem etwas weiteren metrisch erforderlichen Menge Ammoniak liefert. Kapillarrohr umgeben, durch welches Lösungsmittelare, can with as much ammonia-releasing substance 50 The above device for dewatering with hot be mixed so that the pH of the starting solvent consists of a high column with komaterials to a 1.0 to 0.1 and preferably approximately niche soil in which the microspheres are 0.8 to 0.4 pH units, below the gelling pH of the collect. The dehydrating solvent is from Sols lying value is brought. The gelling pH is introduced down into the column and up out of the same The value of an Aquasol is the pH value at which the 55 is deducted. The starting material can be used on different levels within 15 minutes of setting this dene mode with drop formation at the top of the column pH-value gels. When the starting aquasol larger ones are introduced. For example, it can be used for BiI quantities contains dissolved metal salts, the ammodification of the preferred particles is carried out through a narrow pipe niak-releasing substance added in an amount that or a needle with a clear diameter of 0.15 to 70 to 300% and preferably 100 to 150% of the 60 0.6 mm is injected into the solvent. Pre-failures Of the metal salts in the starting material, the needle is preferably a bit wider the metrically required amount of ammonia. Capillary tube surrounded by which solvent
Nach einer zweiten Ausführungsform des erfindungs- eingeführt wird, und die Suspension wird in gleicher gemäßen Verfahrens gewinnt man die die genannten Richtung mit diesem Lösungsmittelstrom in die Säule Oxide enthaltenden Mikrokugeln allgemein dadurch, 65 mit entgegenströmendem Lösungsmittel eingeführt, daß man eine Ammoniak abgebende Verbindung mit Das Ausgangsmaterial kann jedoch auch in einem geeigeiner UHI-, Y^3- und (ZrO)+J-Salze enthaltenden Lö- neten Lösungsmittel zu einer Emulsion von Tropfen sung vermischt und diese wie oben angegeben weiter- gleichmäßiger Größe dispergiert werden und die Emul-According to a second embodiment of the invention, the suspension is introduced in the same process according to the invention, the microspheres containing oxides in said direction with this solvent stream are generally introduced into the column with countercurrent solvent by introducing an ammonia-releasing compound with Das Starting material can, however, also be mixed in a suitable solvent containing U HI , Y ^ 3 and (ZrO) + J salts to form an emulsion of drops of solution and these can be further dispersed of uniform size as indicated above and the emulsion
dann durch eine geeignete Einführvornchtung ir,then through a suitable insertion device ir,
SSääSSSääS
konischen Sammelteil abgezogen. Sen Die Mikrokugeln werden daher zur Fixierungconical collecting part withdrawn. Sen The microspheres are therefore used for fixation
Bei diesem Verfahren kann das Losungsmittel zur 5 J^^™^B mit Ammoniak behandelt dannIn this process the solvent can then be treated with ammonia for 5 J ^^ ™ ^ B
Des.nialtans.empera.ur sor^u- I«P£^"·ate Verfahren MdIlein einfactoDes.nialtans.empera.ur sor ^ u- I «P £ ^" · ate method MdIlein einfacto
mein der sich absetzenden Mikrokugeln Das Losungs- den Tropfen ausgefal t " g^ ^^ mine of the settling microspheres The solution the drop precipitated "g ^ ^^
mittel wird etwa 10 cm über dem Säulenfuß emgepumpt ^ungsmmel ex™» s0 daß schließhch ziem-medium is about 10 cm above the pedestal emgepumpt ^ ungsmmel ex ™ "s0 that eventually ßhch ziem-
und etwa 10 cm unter dem Säulenkopf abgezogen a5 aus Jnausge™£ j1 haUen werdenand about 10 cm below the head of the column a 5 from Jnausge ™ £ j 1 haU be drawn
Die Wahl der Lösungsmittel für dieses System ist hch rockene M^krok | äßen Verfahren erha -The choice of solvent for this system is very rocky M ^ krok | ate process received
finge Dichte aufweisen, daß sich die M.krokugeln da- ^nSnMikrUugeln mit besonderen Eigenschaften rin absetzen können, und müssen auf eine Temperatur ges.nterterUUiKroKUg brennstoff. BrennelementeSmaller density, so that the microbeads with special properties can settle in them, and must be heated to a temperature sinteredUUiKroKUg fuel . Fuel assemblies
erhitzt werden, bei welcher der Ammoniak abgebende 35 ^^'V"^" ,^dieser Zusammensetzung sind außer-Stoff in den in das System eingeführten wäßr.gen Trc-p- J™ M\krokuge η *es ^ besonderem Interesse Fen unter Ammoniakentwicklung zersetzt wird.JVe - ojtoü ch s ab.l un mU Ur are heated, at which the ammonia-releasing 35 ^^ 'V "^", ^ of this composition are extra-material in the aqueous genes introduced into the system Trc-p-J ™ M \ krokuge η * es ^ of special interest Fen Ammonia development is decomposed. JVe - ojtoü ch s ab.l un mU Ur
ter.iin muß die Sättigungskonzentration der Losungs- sindI f ui ξ™™ Gewichtsprozent, einem Yttriummittel für Wasser in einem bestimmten Bereich hegen, ^oxidgeh m w , rozent und einem Zir-Sher die Einstellung von Trocknungsbedingungen 4„ «^«^J^ 0§4 GeiichtsPrOzent. Das Proermöglicht. Gute Ergebnisse wurden bei Lose- kondi« Wg „ h öße im Bereich von 50 bis vermögen für Wasser zwischen etwa 1 und 30% erz·el . ^t weist em β vollkommenen Kugeln Bevorzugte Lösungsmittel sind beispielsweise Hexanol 400 Mton^ FeWer> wie Vertiefungen Äthylhexanol und Äthylbutanol. Lösungsmittel mit ™l »*"£ ^™n Bei der Verwendung als Brenneinem zu hohen Wasserlösevermögen können mit einem 45 und Blasen ocherJndioxidkomponente ungewohnhch bestimmten Wassergehalt aus dem Destillationsgefäß stoß ^ ^e di Aus den erfindungsgemaßen Mizurückgeführt werden, so daß sie ein geringeres effek- «Jk^"^^.^ Brennelemente weisen daher tives Wasserlösevermögen haben. So wird Butanol, Kr°k^f^esserte Strukturbeständigkeit beim Gebrauch welches in heißem Zustand ein Wasserlosevermogen eine ve bessertet (ungeSinterten) Mikrovon etwa 28 Gewichtsprozent hat, beispielsweise nahe- 50 auf. J^ ^ * t zwischen 15 und 60% und zu mit Wasser gesättigt in die Säule eingeführt. Da- kugel» «r £™ h|n 2| und 5Oo/o det theoretischenter.iin must be the saturation concentration of the solution areI f ui ξ ™ Autovermietung weight percent, an yttrium agent for water in a certain range, ^ oxidgeh mw, percent and a Zir-Sher the setting of drying conditions 4 "« ^ "^ J ^ 0 §4 Ge i ic hts P r O center. The Pro enables. Good results were obtained with loose condi «Wg » h in the range from 50 to 40% for water between about 1 and 30%. ^ t has em β perfect spheres Preferred solvents are, for example, hexanol 400 Mton ^ fewer> as depressions ethylhexanol and Äthylbutanol. Solvent ™ l "*" £ ^ ™ n When using as fuel a too high water dissolving capacity can with a 45 and blowing holes J ndioxidkomponente u ngewohnhch certain water content from the distillation vessel shock ^ ^ e di From the inventive Mizurückgeführt be, so that it has a lower effec- «Jk ^" ^^. ^ Fuel elements therefore have tive water-dissolving power. Thus, butanol, K r ° k ^ f ^ esserte structural stability in use, which is a ve bessertet (u length S Interten) Mikrovon has in a hot state Wasserlosevermogen about 28 weight percent, for example Near-50. J ^ ^ * t between 15 and 60% and too saturated with water introduced into the column. Da- ball »« r £ ™ h | n 2 | and 5O o / o det theoretical
lösevermögen von 10 bis 11 Gewichtsprozent hat wird ZrO,,und / b«^g/c ^ inlerten Mlkro.ZrO ,, and / b «^ g / c ^ inert Mlkro has a solvency capacity of 10 to 11 percent by weight.
liegt bei Eintritt in die Säule im allgemeinen zwischen Dichte.is generally between density when entering the column.
etwa 60 und 1200C und bei Verlassen derselben um 60 B e 1 s ρ 1 e 1 1 etwa 10 bis 400C tiefer. Diese Temowaturbedingungen Herslellung von Mikrokugeln der Zusammensind bei den meisten Ammoniak abgebenden Stoffen Zur Herste»u 6 ZxQj 1940/ γ,ο wurde zur Ammoniakentwicklung in den wäßrigen Tropfen Setzung■ J^· . ^ ' der entsprechenden Chloride ideal. Bei Ammoniak abgebenden Stoffen wie Harn- «ne ^"a™ ^rial v g erwendet und kurz vor dem Entstoff, können höhere Lösungsmitteltemperaturen ange- 65 ^J^^f ^examethylenletramin versetzt wendel werden. 7i,r Herstellune der ternären Lösung wurden/wmi Die Suspensionstropfen werden in der Säule auf ^ur Herstellung ^^ ^8 g UOj je einen Wassergehalt unter 50% und vorzugswe.se unter Lhan-IV chioriaiosu B about 60 and 120 0 C and when leaving it by 60 B e 1 s ρ 1 e 1 1 about 10 to 40 0 C lower. This was Temowaturbedingungen Hersle Settin g of microspheres of the composition are in most ammonia-releasing substances to Herste »u 6 ZxQj 1940 / γ, ο the evolution of ammonia in the aqueous drop-down ■ J ^ ·. ^ 'of the corresponding chlorides ideal. Ammonia-releasing substances such as urea, "ne ^" a ™ ^ v g rial erwendet and just before the Entstoff, higher solvent reasonable temperatures 6 5 ^ J ^^ f ^ examethylenletramin be displaced helically. 7i, r Herstellune of the ternary solution, / wmi The suspension drops are in the column to ^ ur production ^^ ^ 8 g UOj each a water content below 50% and preferably under Lhan-IV chioriaiosu B
Liter entsprechenden Uranchloridgehalt, 43,5 ml Zirkonylchloridlösung mit einem 3200 g ZrO2Je Liter entsprechenden Zirkonylchloridgehalt und 80 ml Yttriumchloridlösung mil einem 200 g YgO3 je Liter entsprechenden Yttriumchloridgehalt vermischt. Diese Mischung wurde unter kräftigem Rühren mit einer Lösung von 45,9 g kristallinem Hexamethylentetramin in 57 ml entionisierlcm Wasser versetzt, wodurch der pH-Wert der Mischung auf 1,4 gebracht wurde.Liter corresponding uranium chloride content, 43.5 ml zirconyl chloride solution with a 3200 g ZrO 2 per liter corresponding zirconyl chloride content and 80 ml yttrium chloride solution mixed with a yttrium chloride content corresponding to 200 g YgO 3 per liter. A solution of 45.9 g of crystalline hexamethylenetetramine in 57 ml of deionized water was added to this mixture with vigorous stirring, whereby the pH of the mixture was brought to 1.4.
Die Mischung wurde in Tropfenform durch eine Injektionsnadel (0,58 mm), welche von einer in gleicher Richtung von Hexanol durchflossenen 2,8 mm weiten Kapillare umgeben war, oben in eine 2,13 m hohe Säule eingespritzt, durch welche im Gegenstrom Hexanol gepumpt wurde. Die Bedingungen in der Anlage waren wie folgt:The mixture was injected in the form of a drop through a hypodermic needle (0.58 mm), which was fed by an in the same Direction of hexanol flowed through 2.8 mm wide capillary was surrounded, at the top in a 2.13 m high Injected column through which hexanol was pumped in countercurrent. The conditions in the facility were as follows:
Zufuhr der Ausgangsmischung, ml/min 2,8Feeding the starting mixture, ml / min 2.8
Lösungsmiliclzufiihr, ml/minSolution milk supply, ml / min
zur Nadel 120to needle 120
zur Säule ., 690to the column., 690
Lösungsmitteltemperatur, °CSolvent temperature, ° C
bei Eintritt in die Nadel 30upon entering needle 30
bei Eintritt in die Säule 100upon entry into pillar 100
beim Verlassen der Säule 72when leaving column 72
im Destillationsgefäß 108in the distillation vessel 108
Aus der Säule wurden schwarze vollkommene Mikrokugeln mit glatter glänzender Oberfläche und Größen im Bereich von 70 bis 300 Mikron abgezogen. Die Kugeln wurden zum Fixieren der Oxidkomponenten 15 Minuten lang in konzentrierte Ammoniaklösung getaucht und dann zur Entfernung von Elektrolyten mit Wasser gewaschen. Danach wurden sie auf einem Filter getrocknet und dann in einen Vakuumofen gebracht, dessen Temperatur innerhalb von 7,5 Stunden nach und nach auf 1200C gesteigert wurde.Black perfect microspheres with smooth glossy surfaces and sizes ranging from 70 to 300 microns were withdrawn from the column. The spheres were immersed in concentrated ammonia solution for 15 minutes to fix the oxide components, and then washed with water to remove electrolytes. They were then dried on a filter and then placed in a vacuum oven, the temperature of which was gradually increased to 120 ° C. over 7.5 hours.
Die Mikrokugeln hatten eine nach dem CJuecksilberverdrängungsverfahren bestimmte Dichte von 48 % der theoretischen Dichte (6,66 g/cm3).The microspheres had a density determined by the mercury displacement method of 48% of the theoretical density (6.66 g / cm 3 ).
B e i s pi e 1 2Example 1 2
Zur Herstellung von Mikrokugeln der gleichen Zusammensetzung wie im Beispiel 1 wurde als Ausgangsmalerial jedoch ein ternäres Sol an Stelle der Lösung verwendet.To produce microspheres of the same composition as in Example 1, the starting material was however, a ternary sol is used in place of the solution.
ίο Es wurde in reaktionsfähiges Urandioxid-Zirkondioxid-Sol durch Elektrodialyse einer Uranyl-Zirkonylchlorid-Lösung hergestellt. Zur Bildung des ternären Sols wurde das Urandioxid-Zirkondioxid-Sol mit einem Yttriumoxidsol im Autoklaven erhitzt. Ein Anteil von 200 nil des ternären Sols wurde unter kräftigem Rühren mil 20 ml einer 5 g Hexamethylentetramin enthaltenden Lösung versetzt, wodurch der pH-Wert auf 6,2 bis 6,7 anstieg.ίο It was made into reactive uranium dioxide-zirconium dioxide sol produced by electrodialysis of a uranyl-zirconyl chloride solution. To form the ternary Sols, the uranium dioxide-zirconium dioxide sol was heated with an yttrium oxide sol in the autoclave. A share 200 nil of the ternary sol was added with vigorous stirring to 20 ml of 5 g of hexamethylenetetramine containing solution added, whereby the pH rose to 6.2 to 6.7.
Das mit Hexamethylentetramin versetzte Sol wurdeThe sol to which hexamethylenetetramine was added was
ao unter den folgenden Bedingungen in der gleichen Vorrichtung wie im Beispiel 1 behandelt:ao treated under the following conditions in the same device as in Example 1:
Solzufuhr, ml/min 4,0Sol feed, ml / min 4.0
Lösungsmittclzufuhr, ml/minSolvent feed, ml / min
zur Nadel 85to needle 85
zur Säule 690to column 690
Lösungsmitteltemperatur, °CSolvent temperature, ° C
bei Eintritt in die Nadel 28upon entering needle 28
bei Eintritt in die Säule 100upon entry into pillar 100
bei -Verlassen der Säule 73when leaving pillar 73
im Destillationsgefäß 110in the distillation vessel 110
Am Fuß der Säule wurden schwarze Mikrokugeln mit Durchmessern im Bereich von 150 bis 230 Mikron abgezogen. Sie wurden wie im Beispiel 1 15 Minuten lang in konzentrierte Ammoniaklösung getaucht, gewaschen und getrocknet.Black microspheres ranging in diameter from 150 to 230 microns were found at the base of the column deducted. As in Example 1, they were immersed in concentrated ammonia solution for 15 minutes, washed and dried.
Claims (1)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US62355467A | 1967-03-16 | 1967-03-16 | |
US62355467 | 1967-03-16 | ||
DEG0052521 | 1968-02-28 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1667095A1 DE1667095A1 (en) | 1972-05-18 |
DE1667095B2 DE1667095B2 (en) | 1972-10-05 |
DE1667095C true DE1667095C (en) | 1973-05-10 |
Family
ID=
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