DE2323010B2

DE2323010B2 - Verfahren zur herstellung von kugelfoermigen metalloxid- oder metallcarbid-teilchen

Info

Publication number: DE2323010B2
Application number: DE19732323010
Authority: DE
Inventors: Erich Dr 5170 Jülich Zimmer
Original assignee: Kernforschungsanlage Juelich GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority date: 1973-05-08
Filing date: 1973-05-08
Publication date: 1977-07-28
Also published as: FR2324356A2; US3970580A; FR2324356B2; GB1468409A; IT1046118B; DE2323010A1; DE2323010C3

Description

der Herstellung der teilchen verwendeten organischen Flüssigkeit ^gemischt, in der durch Wasserextraktion aus den Soltropfen Gelktigeln entstellen. Nach diesem Verfahren wird das Tertsld somit nicht zum Trocknen der durch die vorhergehenden Maßnahmen gebildeten Teilchen verwendet, sondern bei der Herstellung der Teilchen selbst.

Wie sich gezeigt hat, entsprechen die gemäß der Erfindung behandelten Teilchen allen an sie zu s stellenden Anforderungen.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von kugelförmigen Metalloxid- oder Metallcarbid-Teilchenjnsbesondere von Teilchen mit einem Durchmesser von 0,1 bis 1,5 mm, bestehend aus Brenn- oder Brutstoffen für Kernreaktoren, bei dem eine wäßrige Lösung eines Metallnitrats oder eines Metallchlorids oder eine Mischung von Metallnitrate!! oder Metallchloriden oder ein Sol, bei dem die Metall-Ionen zu den Anionen im stöchiometrischen Verhältnis zueinander stehen in eine oberhalb einer wäßrigen Ammoniaklösung stehende Ketonphase in Tropfenform eingegeben wird und bei der die Molarität der Metall-Ionen zwischen 0.4 und 14 liegt, wobei zur Bildung von Carbiden der wäßrigen Lösung tmd/öder dem Sol Kohlenstoff Sn kolloidaler Form zugesetzt wird und die zunächst gebildeten, Kohlenstoff enthaltenden Oxidteilchen gesintert werden. wobei zur Bildung der Ketonphase ein Keton oder ein Ketongemisch eingesetzt wird, welches bei Raumtemperatur ein Lösungsvermögen für Wasser von bis zu etwa 4 Gewichtsprozent aufweist und das eine Viskosität besitzt, die zwischen der halben und der doppelten Viskosität von Wasser liegt nach Patent21 47 472, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der wäßrigen Lösung gebildeten Tropfen nach ihrer Verfestigung in einer Ammoniak sowie 0,001 % bis 0,1 % eines die Teilchen umhüllenden und ein Verkleben der Teilchen verhindernden nichtionogenen Tensids enthaltenden wäßrigen Lösung gewaschen und im Anschluß daran in einem auf etwa 150 bis 300⁰C gebrachten Luftstrom, der einen Anteil an Luftfeuchtigkeit enthält, der dem Sättigungsgrad der Luft bei etwa 20⁰C bis 50⁰C entspricht, getrocknet werden, worauf die getrockneten Teilchen, gegebenenfalls nach Reduktion der in der wäßrigen Lösung enthaltenen Verbindung des Schwermetalls bei etwa 1300° C gesintert werden.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von kugelförmigen Metalloxid- oder Metalkcarbid-Teilchen. insbesondere von Teilchen mit einem Durchmesser von 0,1 bis 1,5 mm, bestehend aus Brenn- oder Brutstoffen für Kernreaktoren, bei dem eine wäßrige Lösung eines Metallnitrats oder eines so Metallchlorids oder eine Mischung von Metallnitraten oder Metallchloriden oder ein Sol, bei dem die Metall-Ionen zu den Anionen im stöchiometrischen Verhältnis zueinander stehen in eine oberhalb einer wäßrigen Ammoniaklösung stehende Ketonphase in Tropfenform eingegeben wird und bei der die Molarität der Metall-Ionen zwischen 0,4 und 14 liegt, wobei zur Bildung von Carbiden der wäßrigen Lösung und/oder dem Sol Kohlenstoff in kolloidaler Form zugesetzt wird und die zunächst gebildeten, Kohlenstoff enthaltenden Oxidteilchen gesintert werden, wobei zur Bildung der Ketonphase ein Keton oder ein Ketongemisch eingesetzt wird, welches bei Raumtemperatur ein Lösungsvermögen für Wasser von bis zu etwa 4 Gewichtsprozent aufweist und das eine Viskosität besitzt, die 6s zwischen der halben und der doppelten Viskosität von Wasser liegt nach Patent 21 47 472.

Die Erfindung stellt insofern eine Verbesserung des

eingangs bezeichneten Verfahrens dar, als dadurch eine wesentlich einfachere und wirtschaftlichere Nachbehandlung der bei dem eingangs bezeichneten Verfahren gebildeten Teilchen ermöglicht wird.

Nach dem bisher bekannten Stand der Technik wurden aus wäßrigen Lösungen von Schwermetallverbindungen oder Solen verfestigte Teilchen dadurch nachbehandeln daß diese Teilchen in mit Wasser mischbaren Lösungsmitteln, wie beispielsweise Isopropylalkohol, gewaschen und anschließend getrocknet und gesintert wurden. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß die zum Waschen verwendeten Mittel verhältnismäßig aufwendig waren. Außerdem war es erforderlich. Sicherheitsvorkehrungen zu treffen, die aus der Feuergefährlichkeit des Lösungsmittels entstanden. Bekannt ist auch, die verfestigten Teilchen durch Heißdampf zu trocknen. Auch dieses Verfahren war verhältnismäßig aufwendig.

Zum bekannten Stand der Technik gehört auch ein Verfahren zur Herstellung von kugelförmigen Uran- und/oder Thoriumteilchen, bei dem eine Gießlösung, die neben Thorium- und/oder Uransalzen eine viskositätserhöhende Substanz, zum Beispiel Methylzellulose enthält, in Tropfen zerteilt und in ein alkalisches Fällbad zur Ausfällung der dabei gebildeten Hydroxide eingegeben wird. Die hohe Viskosität und die hohe Grenzflächenspannung der verwendeten Tropfen sollen dabei die Verformung der Tropfen während der Durchführung des Verfahrens verhindern, um zu erreichen, daß die verfestigten Teilchen Kugelform behalten. Die auf diese Weise erhaltenen Teilchen werden bei einer zwischen 80 und 100⁰C liegenden Temperatur getrocknet (FR-PS 14 00 238).

Aus der US-PS 25 05 895 ist es ferner bekannt, kugelförmige Katalysatorteilchen durch Vertropfen von Metalloxid-Solen in ein die Tropfen koagulierencles Bad herzustellen, wobei das Bad sowohl durch Ammoniakgehalt als auch dadurch, daß es den Tropfen Wasser entzieht, auf die Tropfen gelierend einwirkt. Als eine der das Bad bildenden zahlreichen Substanzen werden unter anderem auch ganz allgemein Ketone genannt. Getrocknet werden die Teilchen in einem Ofen oder auch dadurch, daß sie in trockene Luft gebracht werden. Nachteilig ist jedoch, daß die Teilchen, auf die die in den beiden vorbezeichneten Literaturstellen angeführten Maßnahmen zum Trocknen angewendet werden, entweder schon beim Trocknen selbst zerspringen, falls nicht ganz besondere Sorgfalt angewandt wird, oder daß die getrockneten Teilchen die daran anschließenden Maßnahmen zum Sintern nicht überstehen.

Um diese Nachteile auszuschließen, werden daher bei dem Verfahren der eingangs bezeichneten Art die aus der wäßrigen Lösung gebildeten Tropfen nach ihrer Verfestigung in einer Ammoniak sowie 0.001% bis 0,1% eines die Teilchen umhüllenden und ein Verkleben der Teilchen verhindernden nichtionogenen Tensids enthaltenden wäßrigen Lösung gewaschen und im Anschluß daran in einem auf etwa 150 bis 300° C gebrachten Luftstrom, der einen Anteil an Luftfeuchtigkeit enthält, der dem Sättigungsgrad der Luft bei etwa 20⁰C bis 50⁰C entspricht, getrocknet werden, worauf die getrockneten Teilchen, gegebenenfalls nach Reduktion der in der wäßrigen Lösung enthaltenen Verbindung des Schwermetalls bei etwa 1300⁰C gesintert werden.

Zwar besteht eine weitere, zum Stande der Technik gehörende Maßnahme darin, bei der Herstellung von kugelförmigen Teilchen ein Tensid zu verwenden (BE-PS 6 67 512). Doch wird dabei das Tensid der bei