DE1767627A1 - Verfahren zur Herstellung von Mikrokugeln - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Mikrokugeln

Info

Publication number
DE1767627A1
DE1767627A1 DE19681767627 DE1767627A DE1767627A1 DE 1767627 A1 DE1767627 A1 DE 1767627A1 DE 19681767627 DE19681767627 DE 19681767627 DE 1767627 A DE1767627 A DE 1767627A DE 1767627 A1 DE1767627 A1 DE 1767627A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
solvent
starting material
water
mixture
aqueous
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.)
Pending
Application number
DE19681767627
Other languages
English (en)
Inventor
Mcclanahan Henry Harrison
Flack Herbert Paul
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WR Grace and Co
Original Assignee
WR Grace and Co
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by WR Grace and Co filed Critical WR Grace and Co
Publication of DE1767627A1 publication Critical patent/DE1767627A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/02Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by dividing the liquid material into drops, e.g. by spraying, and solidifying the drops
    • B01J2/06Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by dividing the liquid material into drops, e.g. by spraying, and solidifying the drops in a liquid medium
    • B01J2/08Gelation of a colloidal solution
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/42Selection of substances for use as reactor fuel
    • G21C3/58Solid reactor fuel Pellets made of fissile material
    • G21C3/62Ceramic fuel
    • G21C3/623Oxide fuels
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Description

W.R. Grace & Co. (US 64^ 786 - prio 15.6.57
New York, N.Y./V.St.A. A 11852 - 553?)
Hamburg, 29, Mai I968
Verfahren aur t Herstellung^ v/>n
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung sehr· gleichmäßiger und sehr kleiner kugelförmiger Teilchen (Mikrokugeln) aus MetaIXoxyden.
Mikrokugelförraige Teilchen aus Aktinidencxyden, verdünnenden keramischen Oxyden und Mischungen derselben mit Kohlenstoff haben auf dem Gebiet der Kernbrennstoffe große Bedeutung erlangt. Die heutigen Eeaktorsysteme, insbesondere die gasgekühlten Hochtemperaturreaktoren, stellen hohe Anforderungen an die zur Verwendung gelangenden Brennstoffs. So muß de/· Brennstoff beständig gegen Oxydation und Abgabe von Spaltprodukten sein und zur Erzielung der erforderlichen Leistung annähernd die theoretische D?chi;e aufweisen. Zur Herstellung der Brennstoffelemente wird im allgemeinen das mikrükugHlförmige Brennmaterial in einer JKerfimikmatrix disporgiert und diese dann unter hohem Druck in die gewünschte Foto gepresst oder verdichtet, εο daß das Brennmaterial so fest sein muß,, daß es der starker Belastung beim Verdichten standhält. Die mikrokugelförmigen Teilchen »nüssen von gleichmäßiger Form und
10 9 8 4 0/1337 °*° OfhGinal
arööe sein, damit eine homogene Brennstoffverteilung in der Matrix erzielt wird. Es sind bereits Verfahren zur Herstellung von Mikrokugeln aus Metalloxyden bekannt« bei welchen man die Sole zu kugelförmigen Teilchen entwässert. So viird beispielsweise in der Patentschrift (Parallelanmeldung
P 15 42 158.6) ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Dispergieren gleichmäßig großer Soltröpfchen in einem entwässernden Lösungsmittel und 'Weiterverarbeitung derselben zu Mikrokugeln beschrieben. Dieses Verfahren ist Jedoch zeitraubend, wenn man Kugeln mit einem Durohmesser unter 50 Mikron (nach dem Sintern) herstellen will. Es wurde auch bereits ein Verfahren zur Herstellung von Mikrokugeln aus Metalloxydsolen und -lösungen in einem nicht entwässernden Lösungsmittel beschrieben. Bei diesem Verfahren dlspergiert man gleichmäßig große Tröpfchen eines Sols oder einer Lösung in einem Lösungsmittelsystem aus einem mit Wasser nicht mischbaren oder mit Wasser gesättigten Lösungsmittel, welches gelöstes Ammoniak enthält» oder einem Zweischichten-Lösungsmittelsystem, bei ien» eine Schicht aus einem mit Wasser nicht mischbaren oder mit Wasser gesättigter; Lösungsmittel und die andere Schicht aus einer wässrigen Ammoniaklösung besteht.
Metallverbindungen,, welche insbesondere für Brennelemente für Kernreaktoren in Präge kommen, sind Oxyde des Urans, Thoriums,
109840/1337 BAD ORIGINAL
Plutoniums, Zirkons, Yttriums, der Itanthanidcn und des Berylliuns sowie der entsprechenden Carbide dieser Metalle.
Mit der vorliegenden Erfindung soll -.mn ein wirksames Verfahren zur Herstellung von HikroIcugeSn aus wässrigen Ausgangs-BNiterlalien vorgeschlagen werden, bei welchem man das Ausgangsmaterial mit Hilfe von UXtraschallschwingungen in einett teilweise entwässernden oder mit Wasser gesättigten und £rar/oniak enthaltenden Lösungsmittel dispergiert.
Gegenstand der Erfindung ist demnach oln Verfahren zur Herstellung von HikrokugeXn aus einem ein teilchenförmiges Ketalloxyd wie Urandioxyd, Urantrioxyd,, Thoriumdioxyd, Plutoniumdioxyd, Plutoniumtrioxyo. Sirkonoxyd, Yttriumoxyd,, Lanthanidenoxyde, Berylliomoxyd oder eine Mischung derselben ode;' eine Mischung derselben, mit kolloidalem Kohlenstoff enthaltenden und/oder aus einer Lösun&v^n Metellionsn v;ie l-'" , (UO2)*", Th+^, Pu"5"4, (PuOg)+2, [ZvQY2, f.e"2, Y+5 cder Lenthanidenioaer oder einer Mischung demselben ',-der f.iner Kif-'chung derselben mi1·* kolloidalem Kohlenstof;' bestehenden viässrigen Ausgangsmaterial bei welchem man des wässrige Au&gangsiraterial in ein ein lösur,: mittel enthaltendes säulenförmiges LS^ungsmittelsysteR? ?An» bringt und es mit Kilf'j von Ultra8Ch?»U3ct:-;!.n£.ungen ir 5:'?^p^-.r ϊ form in dem Lösungsmittel di-spergiert.
1098^0/1337 BAD original
Das Ausgangsmaterial besteht entweder aus einer wässrigen Sus pension oder einer Lösung der in den fertigen Mlkrokugeln gewünschten Stoffe. Bei Verwendung von Suspensionen sind die suspendierten Teilchen kleiner als 1 Ai und können in Form von Aquasolen vorliegen. Wenn die Suspension nichtkolloidale Teilchen enthält, wird sie vorzugsweise zur gleichmäßigen Ver- φ teilung der Teilchen bewegt. Verfahren zur Herstellung der Ausgangssuspensionen sind bereits früher beschrieben worden und sind für das erfindungsgenäB« Verfahren nicht kritisch.
Bei Verwendung einer wässrigen Lösung als Auegangematerial enthält diese gelöste Salze der Metallkationen U**,
Th+4, Pu*4, (PuO2J+2-, (ZrO)+2, Be+2, Y+5 oder Lanthanidenionen oder Mischungen derselben in Mengen von 0,01 g/l bis zur SättigungBkonzentration. Außerdem kann die Lösung noch suspendierte Metalloxydteilchen wie Urandioxyd, Urantrioxyd, Thorlumdioxyd, Plutoniumdioxyd, Plutonlumtrloxyd, Zirkonoxyd, Berylliumoxyd, Yttriumoxyd oder Lanthan!denoxyde oder Mischungen derselben mit einer Teilchengröße unter 1 Mikron in Mengen bis zu 499 g/l enthalten; weiterhin kann die Lösung noch bis zu 5 Mol kolloidalen Kohlenstoff Je Mol Metall im Ausgangematerial enthalten. Nach einer anderen AusfUhrungsform kann die Auegangslösung auch noch einen ammoniakabgebenden Stoff wie Hexamethylentetramin, Acetamid, Ammoniumcarbamat, Aramoniumcyanat, Harn-
10 9 840/1337 bad original
stoff und Mischungen derselben enthatten. Per Oehalt des Ausgangemateriale an aranonlakabgebendera Stoff kann bis zu 3005G der ssu« Ausfällen des in Auegangsmaterial enthaltenden Metalls als Hydroxyd erforderlichen stöchiometrisehen Menge betragen« Die Verfahren zur Herstellung dieser Ausgangslösungen wurden bereits früher beschrieben und sind fUr das erfindungsgeaäfie Verfahren nicht kritisch.
Bei Verwendung eines entwässernden Lösungsmittel« wird ein Mit Wasser nicht mischbares flüssiges Lösungsmittel mit einem begrenzten LÖsevermögen für Wasser von 1 bis 20 0ew,$ bevorzugt, pie aus dem Ausgangsmaterial gebildeten Tröpfchen Werden durch Abgabe ihrer wässrigen Phase an das entwässernde Lösungsmittel unter Bildung von Mlkrokugeln teilweise entwässert. Pie Lösungsmittel müssen inert sein und dürfen keine störenden physikalischen Eigenschaften wie beispielsweise Neigung zur Baulslonsblldung aufweisen. Die besten Ergebnisse werden bei Verwendung der höheren Alkohole als Lösungsmittel erzielt. Bevorsugte Lösungsmittel sind demnach Hexanol, Äthylhexanol, Butanol und Xthylbutanol. Lösungsmittel mit einem zu hohen Löse* vermögen für Wasser können mit soviel Wasser vermischt werden» das ihr Wassertösevermögen auf den gewünschten Wert gesenkt wird.
BAD ORIGINAL 109840/1337
Bel Verwendung von mit Wasser gesättigten Lösungsmitteln werden die besten Ergebnisse mit den mit Wasser praktisch nicht misohbaren höheren Alkoholen und Kohlenwasserstoffen erzielt. Diese Lösungsmittel müssen inert sein, dürfen keine störenden physikalischen Eigenschaften wie Neigung zur Emulsionsbildung aufweisen und müssen eine zum Absetzen der Mlkrokugeln ausreichend niedrige Dichte haben. Jedoch kann das Lösungsmittel geringe Sättigungskonzentrationen mit Wasser aufweisen. Oute Ergebnisse wurden mit Lösungsmitteln mit einem Wasserlösevermögen zwischen X und ?0$ erzielt. Bevorzugte Lösungsmittel sind hierbei Hexanol, Butanol, Benzol und Toluol.
Beim Säulen- oder Kolonnenverfahren werden die Tröpfchen in einem durch die Säule fließenden Lösungsmittelstrom disperglert. Bei Verwendung eines entwässernden Lösungsmittels wird der Lösungsmittelstrom von unten nach oben duroh die Säule geführt; die Tröpfchen fallen durch die Säule nach unten und werden dabei bis zu einem Wassergehalt von unter 50 Gew.Ji und vorzugsweise unter 25 Gew.£ entwässert.
Bei Verwendung eines mit Wasser gesättigten und gelöstes Ammoniak enthaltenden nicht entwässernden Lösungsmittels werden die Tröpfchen im wesentlichen auf die gleiche Weise wie bei dem vorstehenden Verfahren in dem durch die Säule fließenden Lösungsmittel dispergiert. Jedoch werden die Tröpfchen beim
109840/1337 BADORlQtNAL
Herabfallen durch die Lösungsmittel säule nicht entwässert«, sondern durch die Wirkung des Ammoniaks geliert.
Wenn in der Säule das ^eisehichten-Lösungsniittelsystem verwendet wird, findet la allgemeinen keine Aufwärtsbewegung des Lösungsmittels in der Säule statt. Die Tröpfchen werden in der oberen Schicht oder der mit Wasser nicht mischbaren, mit Wasser gesättigten Schicht dispergiert. Beim Herabfallen durch diese Schicht gelangen sie durch die Grenzfläche zwischen dieser Schicht und der wässrigen Amraoniakschlcht in die wässrige Aawoniakschicht, wo sie vollkommen geliert werden.
Das Ausgangsmaterial wird unabhängig davon, welches Lösungsmittel für das Säulenverfahren gewählt wird, als gleichmäßiger Strom oben in die Säule eingeführt. Vorzugsweise spritzt man das Ausgangsmaterial durch ein enges Rohr wie beispielsweise eine Injektionsnadel in die Säule ein, wo es dann mit Hilfe von Ultraschällschwingungen in Form von gleichmäßigen Tröpfchen in Lösungsmittel dispergiert wird. Die Ultraschallschwingungen können auf verschiedene Weise erzeugt werden; vorzugsweise wendet »an einen Ultraschallvibrator mit veränderlicher Schwingungszahl und Zuführleistung an. Die Ultraschallsonde kann direkt in die Säule in einer Stellung eingesetzt werden, in welcher sie Ultraschallwellen in einen Bereich des Lösungsmittels richtet.
109840/1337
welcher vom Ausgangsmaterial passiert wird. Durch Veränderungen der Schwingungszahl und der Schwingungsamplitude können Tröpfchen der gewünschten Gröfie und Gleichmäßigkeit erhalten werden. Nach einer anderen Ausführungsform kann man auch das Ausgangsmaterial unmittelbar vor Eintritt in das Lusungsmittelsystem Ultrasohallschwingungen aussetzen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert; es zeigen Figur 1 - eine für das erfindungsgemäße Verfahren verwendbare
Einsohiohtenkolonne;
Figur 2 - eine Kolonne mit anderer Anwendung der Ultraschallschwingungen.
Um ein Zweischichten-Lösungsmlttelsystem zu erhalten, müssen die in den Zeichnungen dargestellten Kolonnen durch Zu- und Ableitungen für wässriges Ammoniak abgewandelt werden; eine solche Zweischichten-Kolonne 1st im einzelnen In der USA-Patentschrift 688 147 vom 5.12.1967 beschrieben.
Die In Figur 1 dargestellte Extraktionskolonne 10 ist mit einer Einspritzvorrichtung 12 für das Ausgangsmaterial und an ihrem unteren Ende mit einem Lösungsmitteleinlaß 16 und einem Auslaß 18 für die kugelförmigen Teilchen versehen. Die
BAD ORIGINAL 1 0 9 8 Λ 0/1337
Einspritzvorrichtung 12 ist mit einer Ausgangsiaaterlair.ufuhr verbunden, welche aus einem Behälter 20„ einer Zuführleitung 22 und einer Druckgaszuftlhrvorriehtung 24 besteht, wodurch das Auagangsmaterial im Behälter 20 unter Gasdruck ?a\t Einspritzvorrichtung 12 geführt wlrd„ welche aus einer Injektionsnadel mit einer lichten Weite von etwa 0,5.5 besteht. Vor der Einspritzvorrichtung befindet sieh Durohflußme3vorrichti.mg 19 wie beispielsweise ein fotometer* PUr die Zufuhr des A'iisgangsm&teriala kann such noch ein DosierpurapensysteiB (nicht dargestellt) verwendet ;-:srd3n,,
Der Auslas 18 für die kugelförmigen Teilchen besteht aus einem ersten Ventil £6, welches wit dem Boden der Kolonne 10 in Verbindung steht, einem mit Einlaß und versehenen zweiten Ventil 28 und einer die des ersten Ventils mit der Einlaßöffnung des zweiten Ventils verbindenden Zwischenkainraer JK)0 Eine SpülflüsEigkeit führende Leitung 22 verbindet die Kammer J>Q mit einer Lösungen!itelquelle, so daß in der Könaner '30 angesammelte HikTokugein durch Einleiten von Lösungsmittel in die Kammer durch des zweite Ventil 28 herausgespült werden können. Außerdem ist noch eine Vakuumvorrichtung zum Absaugen von zwischen den beiden Ventilen eingeschlossener Luft nach Entfernung des Produktes vorgesehen*
OFuGtNAL
1098-40/1337
ίο -
Ein In das Innere der Kolonne 10 reichender Ultraschall« vibrator }4 1st so angeordnet, da8 ein Bereich In Wege der Ausgangssuspension ültrasohallschwlngungen unterworfen werden kann. Die Sonde des Ultraschall.vibrators verläuft entweder» wie In Pig« 1, durch die Seitenwand der Kolonne oder durch die Oberseite der Kolonne.
Bei der In Figur 2 gezeigten Ausführungsform wird des Aus» gangsmaterial unmittelbar vor Eintritt In die Kolonne 10 Ultrasohallsohwingungen ausgesetzt. Der Ultraschallvibrator 36 ist dabei so angeordnet, daß die Ultrasohallschwlndungen direkt auf den eintretenden Materialstrom einwirken. Hierzu kann die Sonde des Ultraschallvibrator an der Injektionsnadel direkt in den Auagangsmaterialstrom reichen cder die Injektionsnadel berühren oder auf die In der USA«Patentschrift 3 204 9Jk beschriebene Weise gegen eine mit dem Ausgangs* materialstrom in Berührung stehende Membran geführt werden. Nach einer anderen Ausführungsfonr, kann die Sonde die Schwingungen auch durch den Ausgangsmaterislkörper übertragen, ohne Über Metallverbindungen mit der Injektionsnadel verburdes't zu sein« Durch die Ultraschallschwingungen wird das Ausgangs · material bei Eintritt in die Kolonne JtO in dem darin enthaltenen Lösungsmittel dispergiert.
BAD ORIGINAL 10 98 Λ 0 / 1337
Bei den in Figur 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen wird das Ausgangsmaterial oben in die Kolonne eingeführt und die entwässerten oder gelierten Mikrokugeln werden am Fuß der Kolonne abgezogen <> Es können auch Gleichstrociver» fahren angewendet werden, wenn die Geschwindigkeit des durch die Kolonne aufsteigenden Lösungsmittels ausreicht» die Suspensionströpfchen und Mikrokugeln mit nach oben zu tragen· So kann man das Ausgangsraaterial beispielsweise in der Mitte oder am Fuß der Kolonne 10 einfuhren und die Mikrokugeln zusaranen mit dem Lösungsmittel aus einer oberen Öffnung 14 abziehen. Die Mikrokugeln können dann durch Absetzen« Filtrieren oder Zentrifugieren vom Lösungsmittel getrennt werden.
Die Erfindung wird weiterhin durch die folgenden Beispiele erläutert.
Beispiel 1
Ein Urandioxyd-Aquasol, welches vorher durch Elektrodialyse einer das Äquivalent von 170 g Urandioxyd/Liter enthaltenden Uranylohloridlösung bei 40° C hergestellt und mit Hexamethylentetramin auf einen pH-Wert von 5,8 eingestellt worden war, wurde durch eine 0,635 nun weite Injektionsnadel mit einer Geschwindigkeit von 6 ml/min in 60° C warmes
109840/1337
entwässerndes Hexanol gespritzt· Das Sol wurde dabei durch die Wirkung einer in den Hexanolkörper eingeführten Brownell-Biosonlk-Ultraschallsonde mit einer Schwingungszahl von 20 Kilohertz zu sehr kleinen gleichmassigen Tröpfchen zerteilt, welche schwarze gleichtnässige blanke Urandloxydmikrokugeln im QrHßenbereich von 5 bis 30 Mikron ergaben. Die Größe der Mikrokugeln wurde durch Veränderungen der Einspritzgeschwindigkeit des Sole und der Stärke der Schwingungen variiert»
Beispiel 2
Es wurden 25 ml einer wässrigen Lösung von Chloriden seltener Erden, welere 0,0644 g SE/rnl Wasser enthielt, mit 6,5 ml einer Lösung von 25 g Hexamethylentetramin in 100 ml Wasser vermischt. Diese Mischung, welche einen pH~Wert von 2,7 hatte, wurde in 54,5 bis 60° C wermes entwässerndes Kexanol eingeführt und durch die Wirkung einer in den Hexanolkörper eingeführten Brownell-Blosonlk«- Ultraschal!sonde zu kleinen gleichmässigen Tröpfchen zerteilt, welche kleine Kugeln mit einem Durchmesser von 2-5 Mikron und guten Qberflächeneigensshaften ergaben.
Beispiel 3
Ein durch Elektrodialyse hergestelltes Urandioxydsol (127 g/l) und die in Beispiel 2 verwendete Lösung von
BAD ORIGINAL
10984 0/1337
Chloriden seltener iSrdea (Ο.,Οβ β SK/isl) wurd-am langsam mit der in Beispiel 2 verwendeten lösung versetzt, bis ein pH «Wert von 297 srz'eioht waj'i füv 25 ml der Mischung war hierfür etwa 2 ml lösung erforderlich· Eiese Mischung "viurde mit einer Geschwindigkeit von 4 ml/min in 60° G warmss entviässei'ridea Hexönol -eingeführt und durch Vei^ienduug u&r eleichen UlfcrascJialisonde wie in Beispiel 2 au kleiner! gleiclmiMsaigen Tröpfchen fliip';<2lii·., weiche klelste Kugoln nit, tdneai Durchr,esser i^on Q1S-1S ίϊΐ!;:;■■;:η ergaben«
Beispiel k
Das gleiche UrancUoxycäöol und «lie gleiche Lf5surtg vcn ChIo?Lüe.u seltener Erden wie in Eoispiel 5 vmrdcn bis zur Einstellung eines pH-Wertes von 2,7 rcit HexauiethyXön^e^vamir^öiJung versetzt νχιύ die Mischung mit einoz* Geschwindigkeit von hf$ ml/miss durch die Injektionsnedel in eine wassei^gesafcHgt'ei·; Hexanol enthaltende Kolomie eingespritzt, durch welche Amnoniakgas geleitet i^jurdr. u Das Lösungsmittel hatte eine Temperatur von 68° C, bei welcher das Hexanol mit Ammoniak gesättigt war unü einen pH-Wert von 8,6 hatte. Da3 Ausgangs material wurde durch die in den Hexanolkörper eingeführte Ultraschallsonde zu kleinen Tröpfchen zerteilt, welche gute Kugeln von 1-10 Mikron Durchmesser ergaben.
SAD ORIGINAL 1098 A0/1337
Beispiel %
Bei Verwendung der gloiohen Mischung wie In Beispiel jj und des gleichen LösungsmJ.ttelsystems wie in Beispiel 4 wurde die Ultrasohallsonde im der Injektionsnadel angebracht, so daß das Ausgangsir.aterial bei Verlassen der Nadel zu kleinen Tröpfchen zerteilt wurde, welche gute Mikrokugeln von l~10 Mikron Durchmesser ergaben.
Beispiel 6
Die gleiohe Mischung mXq In Beispiel 3 wurde durch die Injektionsnadel mit einer Geschwindigkeit von 5 ml/min in eine Kolonne mit einem Zweischichten^Lösungsmittelsystem eingespritzt, bei welchem die obere Schicht aus mit Wasser gesättigtem 97-?8° C warmem Hexanol und die untere Schicht aus einer 27-28° C warmen gesättigten wässrigen Ammoniaklösung bestand. Die Ultrasohallsonde wurde an der Nadel befestigt, so daß das Ausgangsmaterial beim Verlassen der Nadel zu kleinen Tröpfchen zerteilt wurde, welche gute Mlkrokugeln von 1-50 Mikron Durchmesser ergaben»
Beispiel 7
Die in Beispiel 4, 5 und 6 erhaltenen Mikrokugeln wurden nach dem Abziehen aus der Kolonne von anhaftendem Lösungsmittel befreit und etwa 15 Minuten lang in eine konzentrierte Ammoniaklösung getauch?;. Dann wurden sie mit destilliertem
BAD ORIQINAW 109840/ 1337
Wasser von überschüssigen Salzen frei gewaschen,, Ifa; <5in Zusammenklumpen der Kiigelr· beim Trocknen zu vermeiden, wurde das oberflächlich anhaftende Wasser mit elxier geringen Menge Aceton entfernte Anschließend wurde?; die Kugeln unter Vakuum getrocknet, wozu sie nacheinander Jeweils I „5 Stunden Temperaturen von 40°, 60°, 80°, 100° und 120° C ausgesetzt wuvden« Nach einem anderen Trocknungsverfahren werden die Kugeln zum Entfernen von anhaftendem Wasser mit einem warmen fluidisierenden Gas wie Stickstoff oder Argon behandelt. Anschließend kSnnen die Kugeln einer Vorbehandlung in einer Wasserstoffetmosphöre von 300° C unterworfen und dann bei höheren Temperaturen in Wasserstoff gesintert werben;, die gesinterten Kugeln können dann mit einem Überzug veraehen und als Kernreaktorbrennstoff verwendet wejt\ieno
Aus den obigen Beispielen geht hervor» daß die Anwendung eines Ultraschallvlbrators die Herstellung von Mikrokugeln im Oröflenbereich vonl bis 10 Mikron vereinfacht. EIe nech BeIeplel 1 bis 5 erhaltenen Produkte lager, praktisch aus» schließlich in diesem Größenbereich. Bei Anwendung des Zwelsohiohten~Lösungsmlttelsystems v/ls in Beispiel 6 ist der OröSenbereich etwas breiterf doh( die Mlkrokugeln lagen In Bereich von 1 bis 50 Mikron„
hbtach.
109840/1337

Claims (1)

  1. (VS 6*5 786 - prio *3.6.6? 'Λ Π852 - 552?)
    W. R. Grace & Co.
    New York, N.Y., V. ST. A.
    Hamburg, 29. Mai I960 Patentansprüche
    1. Verfahren zur Kernt ellung von rüLkrokugeln aus einem ein teilchenförmigen ftttallcxyd wie Ui-andior-cyd, Urantrioxyd, Thoriumdioxyd, P!utoniurrdioxydf Plutoniiuntrioxyd, ZArkonoxydj, Yttriumoxyu7 Lantfcani.dencxydo, Berylliunioxyd odor eine Mischung derselben oder sine Mischung derselben kolloid a?, era Kohlenstoff en the It end en un<i/°der aus einer
    »η v;ie tf1
    +2 „+3
    Lösung von MetellXonen vie U , (UOg)+2, Th + ,
    ) t (ZrO) , Ee j Y oder Lanthanidenionen oder einer Mischung derselben oder einer Mischung derselben mit kolloidalen Kohlenistoff bestehenden wässrigen Ausgangsmaterial: dadurch .sekemizelclmet, daß man das wässrige Ausgangsmaterißl in ein ein Lösungsmittel enthaltendes säulenförmiges Lösungsmi.ttelsystem einbringt und es mit Hilfe von Ultraschallschwingungen in Tröpfchenform in dem Lösungsmittel dispergiert.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Ausgangsn;cterial zu Tröpfchen dispergiert», indem man eine im Weg dcf? Ausgang.smaterials liegende Zone des Lösungsmittels Ultrisuhallsohwlngungen aussetzt.
    1 098A0/ 1 337
    BAD ORIGINAL
    5· Verfahren nach Anspruch 1» dadurch gekennzsi ahnet.; .SaS man das Ausgangsraaterial im Lösungsmittel ^u Tröpfchen cLlspergiert, indem man das wässrige Ausgangsreaterial unmittelbar vorselnem Eintritt in das Lösungsmittel Ultraschallschwingungen aussetzt.
    4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis j5, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Lösungsiaittelsystem verwendet, welches aus einem entwässernden Lösungsmittel oder einem mit Wasser nicht mischbaren, mit Wasser gesättigten, gelöstes Ammoniak enthaltendes Lösungsmittel oder einem Zweischichtensystem mit einer Schicht aus mit Wasser nicht mischbarem, mit Wasser gesättigtem Lösungsmittel und einer Schicht aus wässriger Ammoniaklösung besteht.
    5· Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß aan die wässrige Ammoniaklösung durch einen ammonlakabgebenden Stoff bildet.
    6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß man als ammoniakabgebenden Stoff Hexamethylentetramin, Acetamid, Ammoniumcarbonat, Ammoniumcarbainat, Arnmoniumcyanat oder Harnstoff oder eine Mischung derselben verwendet.
    BAD ORIGINAL 10984 0/1337
    7· Verfahren η&οϊ Anspruch K, dadurch gekennzeichnet, daß man ale entwässerndes Lösungsini v.tel Hexenol verwendet»
    8.. Verfahren nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet,, daß man mit Wassei1 gesättigte» Kexanol als LösungsraA';tel verwendet .
    9. Verfahren na oh den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet« daß man Mikrokugeln aus Urandicotyd und Lanthanidenoxyden herstellt.
    hb:bb
    BAD ORIGINAL
DE19681767627 1967-06-13 1968-05-30 Verfahren zur Herstellung von Mikrokugeln Pending DE1767627A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US64578667A 1967-06-13 1967-06-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1767627A1 true DE1767627A1 (de) 1971-09-30

Family

ID=24590475

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19681767627 Pending DE1767627A1 (de) 1967-06-13 1968-05-30 Verfahren zur Herstellung von Mikrokugeln

Country Status (4)

Country Link
US (1) US3463842A (de)
DE (1) DE1767627A1 (de)
FR (1) FR1568609A (de)
GB (1) GB1224012A (de)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1401962A (en) * 1971-06-24 1975-08-06 Atomic Energy Authority Uk Gelation
US3888787A (en) * 1971-09-23 1975-06-10 Kernforschungsanlage Juelich Method of producing ball-shaped metallic oxide or metallic carbide particles
US3933679A (en) * 1972-01-14 1976-01-20 Gulf Oil Corporation Uniform microspheroidal particle generating method
DE2323010C3 (de) * 1973-05-08 1978-03-30 Kernforschungsanlage Juelich Gmbh, 5170 Juelich Verfahren zur Herstellung von kugelförmigen Metalloxid- oder Metallcarbid-Teilchen
US4692284A (en) * 1986-04-30 1987-09-08 Damon Biotech, Inc. Method and apparatus for forming droplets and microcapsules
US4849140A (en) * 1987-08-05 1989-07-18 Southwest Research Institute Method for producing monosized ceramic particle through organometallic swollen latex particles
US5173274A (en) * 1991-08-16 1992-12-22 Southwest Research Institute Flash liquid aerosol production method and appartus
DE10003124A1 (de) * 2000-01-26 2001-08-09 Cognis Deutschland Gmbh Verfahren zur Herstellung von Tensidgranulaten
DE10019508A1 (de) * 2000-04-19 2001-10-31 Rieter Automatik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Vertropfung von Vorprodukten thermoplastischer Polyester oder Copolyester
EP2184101A1 (de) * 2008-11-05 2010-05-12 Urea Casale S.A. Vibrierender Sprühkondensationsbehälter zum Granulieren einer flüssigen Substanz
CN103366846B (zh) * 2013-07-19 2015-08-12 清华大学 二氧化铀核芯陈化槽、陈化洗涤干燥系统及方法
US10149826B2 (en) * 2015-01-20 2018-12-11 Hyalo Technologies, LLC Method of preparing microspheres
CN112687415B (zh) * 2020-11-20 2022-12-20 中核北方核燃料元件有限公司 一种uco微球的制备方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL243409A (de) * 1959-09-16
US3060510A (en) * 1961-06-12 1962-10-30 Koppers Co Inc Process for converting fusible materials, solid at ordinary temperatures, into spherical granules
FR1330251A (fr) * 1962-05-09 1963-06-21 Commissariat Energie Atomique Procédé pour la dispersion de gouttes uniformes d'un liquide dans un deuxième liquide
US3325858A (en) * 1964-10-02 1967-06-20 Gen Dynamics Corp Sonic apparatus
US3352950A (en) * 1966-12-21 1967-11-14 Dennis M Helton Electrical potential method for dispersion of metal oxide microspheres

Also Published As

Publication number Publication date
US3463842A (en) 1969-08-26
GB1224012A (en) 1971-03-03
FR1568609A (de) 1969-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1767627A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Mikrokugeln
DE2210792A1 (de) Verfahren zum Herstellen von Mikrosphären gleicher Größe
DE1542165C3 (de) Verfahren zur Herstellung kompakter kugelförmiger Teilchen
DE3616503C2 (de)
DE1769837B2 (de) Verfahren zur erzeugung von mikrokugelfoermigen teilchen
DE2713108C2 (de) Verfahren zur Herstellung von keramischem Plutonium-Uran-Kernbrennstoff in Form von Sinterpellets
DE2731260A1 (de) Stabilisierungsverfahren fuer ueberzuege auf filterelementen fuer ultrafiltrationssysteme
DE1277206B (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung kugeliger Partikeln von Metalloxyden
DE2006454B2 (de) Gesinterter kernbrennstoff und verfahren zur herstellung desselben
DE2204471A1 (de) Verfahren zur Herstellung Metall-enthaltender Materialien durch Gel-Fällung
DE1646406C2 (de) Sol-Gelverfahren zur Herstellung dichter Mischoxide als Kernbrennstoff
DE3114363A1 (de) Verfahren zur herstellung von calciumsulfat-hemihydrat vom (alpha) -typ
DE1667069A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Mikrokugeln aus Metalloxyden
DE2552355A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur scheidung nativer magnetisierbarer teilchen aus einem diese in suspension enthaltenden fluid
DE1960289B2 (de) Verfahren zum Herstellen von sphärischen Brennstoff- und/oder Brutstoffteffchen aus Urandioxid für Brenn- und/oder Brutelemente für Kernreaktoren und Brutreaktoren
DE2037232B2 (de) Verfahren zur Herstellung von oxidischen und karbidischen Kernbrenn - und Brutstoffpartikeln für Hochtemperatur-Reaktoren
DE6809592U (de) Vorrichtung zur herstellung kugelfoermiger teilchen.
EP0019853B1 (de) Giesslösung enthaltend Uranylnitrat zur Herstellung kugelförmiger Kernbrennstoffpartikel und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE4302539A1 (en) Fluid highly conc. stable calcium and/or magnesium hydroxide slurry - for producing micro-flakes and granules, obtd. by slaking oxide with aq. acid and adding polyanion
DE2147472C3 (de) Verfahren zur Herstellung von kugelförmigen Metalloxid- oder Metallcarbid-Teilchen
DE1946225C3 (de) Verfahren zu der Herstellung von katalytisch wirksamen Material
DE2042192A1 (de) Verfahren zur Herstellung kugelfoermiger Teilchen durch Dehydratisierung eines waessrigen Sols eines Metalloxyds
DE2363827C3 (de) Vorrichtung zur Herstellung von kugelförmigen Metalloxid- oder Metallcarbidteilchen
DE2747783A1 (de) Verfahren zum trocknen von material
DE1913523C (de) Vorrichtung zur Herstellung von Mikrokugeln