RU2469428C2 - Processing method of uranium metal chips, and device for its implementation - Google Patents

Processing method of uranium metal chips, and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2469428C2
RU2469428C2 RU2010143094/07A RU2010143094A RU2469428C2 RU 2469428 C2 RU2469428 C2 RU 2469428C2 RU 2010143094/07 A RU2010143094/07 A RU 2010143094/07A RU 2010143094 A RU2010143094 A RU 2010143094A RU 2469428 C2 RU2469428 C2 RU 2469428C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chips
combustion
uranium
pipe
turns
Prior art date
Application number
RU2010143094/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010143094A (en
Inventor
Анатолий Леонидович Беляев
Владимир Александрович Богатырев
Александр Иванович Грабко
Андрей Викторович Ефремов
Евгений Владимирович Ильенко
Николай Александрович Лыткин
Сергей Михайлович Шивырталов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод"
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 Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" filed Critical Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод"
Priority to RU2010143094/07A priority Critical patent/RU2469428C2/en
Publication of RU2010143094A publication Critical patent/RU2010143094A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2469428C2 publication Critical patent/RU2469428C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Disintegrating Or Milling (AREA)

Abstract

FIELD: power industry.
SUBSTANCE: processing method of uranium metal chips involves preparation and combustion of chips. Chips with thickness of 0.3÷3 mm are used for combustion. Combustion process is performed with the air supplied in the direction of chips movement in two stages: drying and heating is performed at the first stage at material bed temperature of 100÷300°C, and ignition and combustion is performed at the second stage at the temperature of 300÷900°C during 5÷30 min. Device used for implementation of the above method includes combustion plant that is made in the form of horizontal rotating tubular electric furnace containing a housing lined with refractory materials, pipe with internal coils and blades, can be rotated about its axis and separated into working zones with independent heating supplies to perform subsequent stages of chips combustion, device for air supply to the pipe in the direction of chips movement, loading and unloading assemblies for chips combustion products and removal of gases, assemblies of unloading, loading, heating, pipe rotation, unloading of chips combustion products and removal of gases.
EFFECT: group of inventions allows improving the quality of oxide combustion product of uranium metal chips as per particle size and content of active uranium.
10 cl, 3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретения относятся к области переработки твердых радиоактивных отходов и оборотных продуктов, в частности к способам и устройствам для сжигания оборотного металлического урана.The invention relates to the field of processing solid radioactive waste and recycled products, in particular to methods and devices for burning recycled metallic uranium.

При механической обработке слитков и изделий в урановом производстве образуется металлическая стружка урана, которую после сжигания можно использовать в качестве исходного продукта для получения тетрафторида урана высокой чистоты.During machining of ingots and products in uranium production, uranium metal chips are formed, which, after burning, can be used as a starting material to produce high purity uranium tetrafluoride.

Известен способ сжигания твердых радиоактивных отходов, включающий предварительное измельчение радиоактивных отходов и послойное пересыпание их порошкообразной экзотермической смесью, которая состоит из порошка магния 50÷80 маc. %, калия азотнокислого 1÷5 мас. %, масла индустриального 1÷2 маc. %, порошка алюминий-магниевого сплава - остальное. (Патент РФ №2086023, 6 G21F 9/32, опубл. 27.07.1997 г.)A known method of burning solid radioactive waste, including preliminary grinding of radioactive waste and layer-by-layer pouring them with a powdered exothermic mixture, which consists of magnesium powder 50 ÷ 80 wt. %, potassium nitrate 1 ÷ 5 wt. %, industrial oil 1 ÷ 2 wt. %, powder aluminum-magnesium alloy - the rest. (RF patent No. 2086023, 6 G21F 9/32, publ. 07.27.1997)

Известный способ не обеспечивает высокого качества продукта сжигания металлической стружки урана из-за загрязнения его большим количеством примесей, присутствующих в порошкообразной экзотермической смеси. Повышенное содержание примесей в продукте сжигания приводит к необходимости дополнительных затрат на очистку его от примесей, что в конечном счете ведет к повышению себестоимости переработки оксидного продукта сжигания металлической стружки урана в тетрафторид урана.The known method does not provide a high quality product for burning metal chips of uranium due to contamination with a large amount of impurities present in the powder exothermic mixture. The increased content of impurities in the combustion product leads to the need for additional costs for cleaning it from impurities, which ultimately leads to an increase in the cost of processing the oxide product of burning metal chips of uranium into uranium tetrafluoride.

Известен способ сжигания твердых радиоактивных отходов, включающий пересыпку радиоактивных материалов экзотермическим материалом и сжигание. В качестве экзотермического материала используются отходы производства тепловыделяющих элементов и тепловыделяющих сборок в виде стружки и опилок сплава циркония, полученных после резки трубок в размер оболочек тепловыделяющих элементов, изготовления нижних решеток, дистанционирующих решеток и каналов, направляющих для тепловыделяющих сборок, а пересыпку циркониевой стружкой и опилками радиоактивных отходов осуществляют небольшими порциями непосредственно перед загрузкой их на сжигание. При этом соотношение циркониевой стружки и опилок к твердым радиоактивным отходам в весовых единицах составляет 0,1:(80÷100). (Патент РФ №2228552 С2, 7 G21F 9/32, опубл. 05.10.2004 г.)A known method of burning solid radioactive waste, including the sprinkling of radioactive materials with exothermic material and burning. As exothermic material, waste from the production of fuel elements and fuel assemblies in the form of chips and sawdust of zirconium alloy obtained after cutting tubes to the size of the shells of fuel elements, the manufacture of lower gratings, spacer grids and channels guiding for fuel assemblies, and sprinkling with zirconium chips and sawdust are used radioactive waste is carried out in small portions immediately before loading them for burning. The ratio of zirconium chips and sawdust to solid radioactive waste in weight units is 0.1: (80 ÷ 100). (RF patent No. 2228552 C2, 7 G21F 9/32, publ. 05.10.2004)

Известный способ не обеспечивает высокого качества продукта сжигания металлической стружки урана из-за загрязнения его примесями, присутствующими в экзотермическом материале (циркониевой стружке и опилках). Повышенное содержание примесей в продукте сжигания требует дополнительных затрат на очистку, что в конечном счете ведет к повышению себестоимости переработки оксидного продукта сжигания металлической стружки урана в тетрафторид урана.The known method does not provide high quality product for the combustion of uranium metal shavings due to contamination with impurities present in the exothermic material (zirconium shavings and sawdust). The increased content of impurities in the combustion product requires additional cleaning costs, which ultimately leads to an increase in the cost of processing the oxide product of burning metal chips of uranium into uranium tetrafluoride.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ переработки урансодержащих отходов, описанный в RU 2236477 (опубл. 20.09.2004, бюл. №26), включающий подготовку и сжигание стружки перед использованием отходов в качестве исходного сырья для изготовления металлического урана.Closest to the claimed method is a method of processing uranium-containing waste, described in RU 2236477 (publ. 09/20/2004, bull. No. 26), including the preparation and burning of chips before using the waste as raw material for the manufacture of metal uranium.

Известный способ не позволяет получать продукт сжигания требуемой кондиции по химическому и фракционному составу из-за наличия большого количества примесей в сгораемых урановых материалах, изделиях и отходах производства металлического урана. Поэтому требуются дополнительные затраты на доработку получаемого оксидного продукта сжигания до требуемой кондиции по химическому и фракционному составам, что приводит к повышению себестоимости переработки оксидного продукта сжигания в тетрафторид урана высокого качества.The known method does not allow to obtain the product of combustion of the required standard in chemical and fractional composition due to the presence of a large number of impurities in combustible uranium materials, products and waste from the production of metal uranium. Therefore, additional costs are required to refine the resulting oxide product of combustion to the required standard in chemical and fractional compositions, which leads to an increase in the cost of processing the oxide product of combustion into high quality uranium tetrafluoride.

Известно устройство для окисления металлических отходов, содержащее камеру сгорания, размещенную в камере наклонно колосниковую беспровальную решетку, узел подачи на решетку окисленного материала, систему подачи окислителя, узел выгрузки из камеры твердых продуктов сгорания, узел отвода газообразных продуктов горения, при этом оно снабжено неподвижно закрепленным на корпусе камеры желобом, колосниковая решетка размещена в желобе с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль желоба и подсоединена к источнику механических колебаний, между донной частью желоба и решеткой сформирована полость, которая подсоединена к системе подачи окислителя, колосники выполнены с полостями, которые в торцевых зонах подсоединены к коллекторам подвода и отвода газа для охлаждения колосников, а верхние стенки колосников со стороны полости снабжены теплоотводящими ребрами, при этом угол наклона рабочей поверхности каждого колосника к горизонтали составляет от 5 до 15 градусов. (Патент РФ на полезную модель №38381 U1, 7 F23В 1/38, опубл. 24.11.2003.)A device for the oxidation of metal waste containing a combustion chamber placed in the chamber obliquely grateless fireless grate, a feed unit to the grate of oxidized material, an oxidizer feed system, an unloading unit of solid combustion products from the chamber, a unit for removing gaseous combustion products, is provided with a fixed on the camera body with a groove, the grate is placed in the groove with the possibility of reciprocating movement along the groove and is connected to a mechanical source their vibrations, a cavity is formed between the bottom of the gutter and the grate, which is connected to the oxidizer supply system, the grates are made with cavities that are connected in the end zones to the gas supply and exhaust manifolds for cooling the grate, and the upper walls of the grate are provided with heat-removing ribs, while the angle of inclination of the working surface of each grate to the horizontal is from 5 to 15 degrees. (RF patent for utility model No. 38381 U1, 7 F23В 1/38, publ. 24.11.2003.)

Известное устройство для окисления металлических отходов не обеспечивает высокого качества продукта сжигания металлической стружки урана из-за того, что процесс сжигания ее протекает интенсивно в одной зоне, в которой трудно регулировать оптимальную температуру процесса. Это приводит к спеканию продукта и неполному прогоранию стружки урана, в результате чего в получаемом оксидном продукте находится много активной (с частицами металла) и крупной агломерированной фракции. На доработку продукта до требуемой кондиции требуются дополнительные затраты, что требует повышенной себестоимости переработки продукта сжигания металлической стружки (оксида урана) в тетрафторид урана. Известное устройство к тому же отличается сравнительно сложной конструкцией и высокой стоимостью, что приводит к дополнительному повышению себестоимости получаемого тетрафторида урана.The known device for the oxidation of metal waste does not provide a high quality product for the combustion of uranium metal shavings due to the fact that the combustion process proceeds intensively in one zone, in which it is difficult to regulate the optimal process temperature. This leads to sintering of the product and incomplete burning of the uranium chips, as a result of which there is a lot of active (with metal particles) and large agglomerated fractions in the resulting oxide product. Further development of the product to the required condition requires additional costs, which requires an increased cost of processing the product of the combustion of metal chips (uranium oxide) into uranium tetrafluoride. The known device also has a relatively complex structure and high cost, which leads to an additional increase in the cost of the obtained uranium tetrafluoride.

Известна установка для сжигания отходов, содержащая вертикальную шахтную печь с соплами подачи жидкого топлива, механизмом непрерывной подачи отходов, загрузочным бункером, поворотными колосниковыми решетками, размещенными на разных уровнях и снабженными соплами подачи окислителя в печь, теплообменник типа «труба в трубе» и сепаратор, патрубки вывода сажи из которых сообщены с патрубком вывода золы из печи. Установка снабжена пульсатором подачи окислителя и размещенными по ходу движения газов после теплообменника и сепаратора в одном с ним корпусе кожухотрубным обменником, лавсановым фильтром и абсорбционной колонной, патрубки вывода из которых сообщены между собой и с патрубком вывода сажи из сепаратора, при этом поворотные колосниковые решетки выполнены в виде трубных колец, сообщенных с пульсатором подачи окислителя, сопла подачи окислителя размещены по всей длине колец с направлением от центра к периферии тангенциально и вверх, сопла подачи жидкого топлива установлены под углом над каждой колосниковой решеткой навстречу движению газов и окислителя, а сепаратор снабжен металлоткаными фильтрами, сопла подачи окислителя установлены под углом 30-45 градусов к оси кольца, сопла подачи топлива установлены под углом 30-45 градусов к вертикальной оси камеры и снабжены электрозажигательными устройствами, патрубок выхода газов из абсорбционной колонны сообщен с вентилятором, а загрузочный бункер снабжен толкателем в виде пневмоцилиндра. (А.с. СССР №1191685 А, F23G 5/18, опубл. 15.11.1985 г.)A known installation for burning waste containing a vertical shaft furnace with nozzles for supplying liquid fuel, a mechanism for continuous supply of waste, a hopper, rotary grate, placed at different levels and equipped with nozzles for feeding the oxidizing agent to the furnace, a tube-in-pipe heat exchanger and a separator, soot outlet nozzles of which are in communication with the ash outlet nozzle from the furnace. The installation is equipped with a pulsator of the oxidizer supply and a shell-and-tube exchanger, lavsan filter and an absorption column located in the direction of the gases after the heat exchanger and the separator, the outlet pipes of which are interconnected with the soot outlet pipe from the separator, while the rotary grate in the form of pipe rings communicated with the oxidizer supply pulsator, oxidizer supply nozzles are placed along the entire length of the rings with a direction from the center to the periphery tangentially and upward, the nozzles liquid fuel feeds are installed at an angle above each grate to meet the movement of gases and oxidizer, and the separator is equipped with metal-woven filters, oxidizer supply nozzles are installed at an angle of 30-45 degrees to the axis of the ring, fuel supply nozzles are installed at an angle of 30-45 degrees to the vertical axis of the chamber and equipped with electric incendiary devices, the outlet pipe of gases from the absorption column is in communication with the fan, and the loading hopper is equipped with a pusher in the form of a pneumatic cylinder. (A.S. USSR No. 1191685 A, F23G 5/18, publ. 15.11.1985)

Известная установка для сжигания отходов не обеспечивает высокого качества продукта сжигания металлической стружки урана из-за того, что процесс сжигания ее протекает интенсивно в одной зоне, в которой трудно регулировать оптимальную температуру процесса. Это приводит к спеканию продукта и неполному прогоранию стружки урана, в результате чего в получаемом оксидном продукте находится много активной (с частицами металла) и крупной агломерированной фракции. Кроме того, требуются дополнительные затраты на доработку продукта до требуемой кондиции, что приводит к повышению себестоимости переработки продукта сжигания металлической стружки (оксида урана) в тетрафторид урана. Известная установка для сжигания отходов к тому же отличается сравнительно сложной конструкцией и высокой стоимостью, что приводит к дополнительному повышению себестоимости переработки продукта сжигания металлической стружки урана в тетрафторид урана.The known waste incinerator does not provide a high quality product for the combustion of uranium metal chips due to the fact that the combustion process proceeds intensively in one zone, in which it is difficult to regulate the optimal process temperature. This leads to sintering of the product and incomplete burning of the uranium chips, as a result of which there is a lot of active (with metal particles) and large agglomerated fractions in the resulting oxide product. In addition, additional costs are required to refine the product to the required condition, which leads to an increase in the cost of processing the product of burning metal chips (uranium oxide) into uranium tetrafluoride. The well-known waste incinerator is also characterized by a relatively complex construction and high cost, which leads to an additional increase in the cost of processing the product of the combustion of uranium metal shavings into uranium tetrafluoride.

Известна барабанная вращающаяся печь для сжигания твердых отходов, содержащая корпус печи, футерованный огнеупорными материалами, загрузочное устройство, горелку, двухсекционную разгрузочную камеру, золовую и газовую секции, газоход, мигалки для удаления золы, механизм вращения печи и камеру дожигания газов. (М.Н.Бернадинер, А.П.Шурыгин. Огневая переработка и обезвреживание промышленных отходов. М., «Химия» 1990, с.37-39.)Known rotary drum furnace for burning solid waste, containing a furnace body lined with refractory materials, a loading device, a burner, a two-section discharge chamber, an ash and gas section, a gas duct, emergency lights for ash removal, a rotation mechanism of the furnace and a gas afterburner. (M.N. Bernadiner, A.P. Shurygin. Fire processing and neutralization of industrial waste. M., "Chemistry" 1990, p. 37-39.)

Известная барабанная вращающаяся печь для сжигания твердых отходов не обеспечивает высокого качества продукта сжигания металлической стружки урана из-за того, что процесс сжигания ее протекает интенсивно в одной зоне, в которой трудно регулировать оптимальную температуру процесса. Это приводит к спеканию продукта и неполному прогоранию стружки урана, в результате чего в получаемом оксидном продукте находится много активной (с частицами металла) и крупной агломерированной фракции. Кроме того, требуются дополнительные затраты на доработку продукта до требуемой кондиции, что приводит к повышению себестоимости переработки продукта сжигания металлической стружки (оксида урана) в тетрафторид урана.The known rotary drum for burning solid waste does not provide a high quality product for burning uranium metal shavings due to the fact that the combustion process proceeds intensively in one zone, in which it is difficult to control the optimal process temperature. This leads to sintering of the product and incomplete burning of the uranium chips, as a result of which there is a lot of active (with metal particles) and large agglomerated fractions in the resulting oxide product. In addition, additional costs are required to refine the product to the required condition, which leads to an increase in the cost of processing the product of burning metal chips (uranium oxide) into uranium tetrafluoride.

В патенте RU 2236477 (опубл. 20.09.2004, бюл. №26) описано оборудование для переработки, включающее установку сжигания.In patent RU 2236477 (publ. September 20, 2004, bull. No. 26) describes processing equipment, including a combustion unit.

По причинам, изложенным выше при описании наиболее близкого способа, известное устройство не позволяет получать металлический уран высокого качества при переработке стружки без дополнительной доработки.For the reasons described above in the description of the closest method, the known device does not allow to obtain high-quality metal uranium in the processing of chips without additional refinement.

Задачей заявляемых изобретений является повышение качества оксидного продукта сжигания металлической стружки урана по крупности и содержанию урана активного, снизить затраты на переработку оксидного продукта сжигания металлической стружки урана за счет снижения количества примесей, получения закиси-окиси урана преимущественно мелких фракций.The objective of the claimed invention is to improve the quality of the oxide product of burning metal chips of uranium by size and active uranium content, to reduce the cost of processing the oxide product of burning metal chips of uranium by reducing the amount of impurities, to obtain uranium oxide-oxide of predominantly small fractions.

Технический результат достигается тем, что в способе переработки металлической стружки урана, включающем подготовку и сжигание стружки, для сжигания используют стружку толщиной 0,3÷3 мм, процесс сжигания ведут при последовательном перемещении стружки из одной рабочей зоны в другую с подачей воздуха в направлении перемещения и осуществляют в несколько стадий, включающих осушку и нагревание при температуре в слое материала 100÷300°С, а затем - зажигание и горение при температуре 300÷900°С в течение 5÷30 мин.The technical result is achieved by the fact that in the method of processing uranium metal chips, including the preparation and burning of chips, chips using a thickness of 0.3 ÷ 3 mm are used for burning, the combustion process is carried out with successive movement of chips from one working zone to another with air flow in the direction of movement and carried out in several stages, including drying and heating at a temperature in the material layer of 100 ÷ 300 ° C, and then ignition and combustion at a temperature of 300 ÷ 900 ° C for 5 ÷ 30 min.

После стадии горения стружки может быть дополнительно проведена стадия дожигания продуктов горения в тлеющем слое при температуре 200÷700°С в течение 20÷60 мин.After the burning stage of the chips, a stage of afterburning of the combustion products in the smoldering layer at a temperature of 200 ÷ 700 ° C for 20 ÷ 60 minutes can be additionally carried out.

Стружка перед сжиганием может быть подвергнута дроблению.Chips can be crushed before incineration.

Для достижения технического результата предлагается устройство, которое содержит установку сжигания, которая выполнена в виде горизонтальной трубчатой электропечи, содержащей корпус, футерованный огнеупорными материалами, трубу с внутренними витками и лопатками, выполненную с возможностью вращения вокруг своей оси, разделенную на рабочие зоны с автономными источниками нагрева для осуществления последовательных стадий процесса сжигания, средство для подачи воздуха в трубу в направлении перемещения стружки, узлы загрузки, выгрузки продуктов горения стружки и удаления газов.To achieve a technical result, a device is proposed that includes a combustion unit, which is made in the form of a horizontal tubular electric furnace, comprising a housing lined with refractory materials, a pipe with internal coils and vanes, rotatable around its axis, divided into working zones with autonomous heating sources for the implementation of successive stages of the combustion process, means for supplying air to the pipe in the direction of movement of the chips, loading units, unloading products of burning chips and gas removal.

Предпочтительно, чтобы труба с внутренними витками и лопатками установки сжигания может быть отлита из жаропрочного сплава.Preferably, the pipe with internal turns and blades of the combustion unit can be cast from a heat-resistant alloy.

Труба установки сжигания может иметь две рабочие зоны, при этом между витками второй рабочей зоны выполнены лопатки высотой, равной высоте витков, и расположены на витках через 180 градусов.The pipe of the combustion unit may have two working zones, while between the turns of the second working zone, blades are made with a height equal to the height of the turns, and are located on the turns through 180 degrees.

Труба установки сжигания может иметь три рабочие зоны, при этом между витками второй и третьей рабочих зон выполнены лопатки высотой, равной высоте витков, и расположены на витках через 180 градусов.The pipe of the incinerator may have three working zones, while between the turns of the second and third working zones blades are made with a height equal to the height of the turns and are located on the turns through 180 degrees.

Предпочтительно, чтобы устройство для сжигания стружки дополнительно содержало дожигатель продуктов горения стружки, последовательно связанный с установкой сжигания в один агрегат.Preferably, the device for burning chips further comprises an afterburner for the products of combustion of chips, connected in series with the combustion unit in one unit.

Дожигатель продуктов горения стружки может содержать корпус, шнек с витками и лопатками, средство для подачи воздуха, источник нагрева, узлы загрузки, выгрузки продукта и удаления газов.The afterburner of the combustion products of the shavings may include a housing, a screw with turns and blades, means for supplying air, a heating source, loading and unloading units for the product and gas removal.

Между витками шнека дожигателя продуктов горения стружки могут быть выполнены лопатки высотой, равной высоте витков, и расположены на витках шнека через 240 градусов.Between the turns of the auger of the afterburner of the products of combustion of the chips, blades can be made with a height equal to the height of the turns, and are located on the turns of the screw through 240 degrees.

При анализе патентных и научно-технических источников не выявлено технических решений, обладающих всей совокупностью существенных признаков заявляемых технических решений.When analyzing patent and scientific and technical sources, no technical solutions have been identified that have the entire set of essential features of the claimed technical solutions.

Сравнение заявляемых технических решений не только с наиболее близкими аналогами, но и с другими техническими решениями в данной области техники показало, что известно измельчение промышленных отходов перед их сжиганием (М.Н.Бернадинер, А.П.Шурыгин. Огневая переработка и обезвреживание промышленных отходов. М., «Химия» 1990).Comparison of the claimed technical solutions not only with the closest analogues, but also with other technical solutions in this technical field showed that it is known to grind industrial waste before incineration (M.N. Bernadiner, A.P. Shurygin. Fire processing and disposal of industrial waste . M., "Chemistry" 1990).

Известны горизонтальные барабанные вращающиеся печи для сжигания твердых отходов, содержащие механизмы загрузки, выгрузки, нагрева и барабан. (М.Н.Бернадинер, А.П.Шурыгин. Огневая переработка и обезвреживание промышленных отходов. М., «Химия» 1990, с.37-41).Known horizontal rotary rotary kilns for burning solid waste containing mechanisms for loading, unloading, heating and drum. (M.N. Bernadiner, A.P. Shurygin. Fire processing and disposal of industrial waste. M., "Chemistry" 1990, p. 37-41).

Однако в заявленных технических решениях только вся совокупность известных и новых существенных признаков позволяет решить поставленную задачу - значительно снизить затраты на переработку оксидного продукта сжигания металлической стружки урана в тетрафторид урана и повысить качество самого продукта.However, in the claimed technical solutions, only the entire combination of known and new significant features allows us to solve the problem - to significantly reduce the cost of processing the oxide product of the burning of uranium metal chips into uranium tetrafluoride and to improve the quality of the product itself.

Использование в заявляемом способе переработки металлической стружки урана на операции сжигания стружки толщиной 0,3÷3 мм и ведение процесса сжигания с подачей воздуха в направлении перемещения стружки несколько стадий, включающих осушку и нагревание при температуре в слое материала 100÷300°С, а затем зажигание и горение при температуре 300÷900°С в течение 5÷30 мин, позволяет существенно повысить качество оксидного продукта сжигания металлической стружки урана, преимущественно до мелких фракций закиси-окиси урана, которые легко и полно конвертируются с получением тетрафторида урана высокого качества и далее в гексафторид урана, соответствующий требованиям стандартов. Отсутствие в оксидном продукте сжигания металлической стружки урана по заявляемому способу крупных агломерированных фракций (доля фракции +0,4 мм менее 5%), а также неоднородности химического состава разных оксидов урана переменного состава, минимальное количество активного урана (менее 1,0 маc. %) приводит к тому, что не требуются дополнительные затраты на доработку оксидного продукта сжигания металлической стружки урана до требуемой кондиции (например, с применением выщелачивания, экстракционного аффинажа), что в конечном счете приводит к значительному снижению себестоимости переработки оксидного продукта сжигания металлической стружки урана в тетрафторид урана высокого качества по сравнению с известными способами.The use of the claimed method of processing uranium metal chips for the operation of burning chips with a thickness of 0.3 ÷ 3 mm and the combustion process with air supply in the direction of movement of the chips several stages, including drying and heating at a temperature in the material layer of 100 ÷ 300 ° C, and then ignition and combustion at a temperature of 300 ÷ 900 ° C for 5 ÷ 30 min, can significantly improve the quality of the oxide product of the combustion of uranium metal chips, mainly to small fractions of uranium oxide, which are easily and completely conve tiruyutsya to obtain high quality uranium tetrafluoride and uranium hexafluoride in more corresponding standards. The absence of large agglomerated fractions (the fraction fraction +0.4 mm is less than 5%), as well as the heterogeneity of the chemical composition of different uranium oxides of variable composition, the minimum amount of active uranium (less than 1.0 wt.%) In the oxide product of burning metal uranium chips by the present method ) leads to the fact that no additional costs are required to refine the oxide product of burning uranium metal shavings to the required condition (for example, using leaching, extraction refining), which ultimately leads to a significant reduction in the cost of processing the oxide product of the burning of uranium metal shavings into high quality uranium tetrafluoride in comparison with known methods.

Проведение в процессе сжигания стружки дополнительной третьей стадии: дожигания продуктов горения в тлеющем слое при температуре 200÷700°С в течение 20÷60 мин, а также использование дробленной стружки позволяет дополнительно повысить производительность устройства для сжигания стружки при обеспечении повышения качества оксидного продукта урана по крупности и содержанию урана активного, а также позволяет снизить себестоимость переработки оксидного продукта сжигания металлической стружки урана в тетрафторид урана высокого качества по сравнению с известными способами.Carrying out an additional third stage in the process of burning chips: afterburning of combustion products in the smoldering layer at a temperature of 200 ÷ 700 ° C for 20 ÷ 60 minutes, as well as the use of crushed chips, it is possible to further increase the productivity of the device for burning chips while ensuring the quality of the uranium oxide product by the size and content of active uranium, and also allows to reduce the cost of processing the oxide product of burning metal chips of uranium into high-quality uranium tetrafluoride by cf knowledge of known methods.

Заявленная конструкция устройства для сжигания металлической стружки позволяет осуществить поступательно-вращательное перемещение стружки через рабочие зоны, в которых проводят в заданных заявляемым способом стадиях последовательную обработку стружки урана при заявляемых условиях, обеспечивающих достижение технического результата.The claimed design of a device for burning metal chips allows for the translational-rotational movement of chips through working zones, in which sequential processing of uranium chips under the claimed conditions is carried out under the claimed conditions, which ensure the achievement of a technical result.

В первой рабочей зоне трубы установки сжигания не предусмотрены лопатки в связи с тем, что на стадии осушки, удаления влаги и нагревания стружки не требуется интенсивного ее перемешивания. Кроме того, это позволяет избежать преждевременного воспламенения стружки, содержащей остаточную воду, которая катализирует процесс бурного горения с интенсивным пылеобразованием.No blades are provided in the first working area of the pipe of the incinerator due to the fact that intensive mixing is not required at the stage of drying, removing moisture and heating the chips. In addition, this avoids premature ignition of chips containing residual water, which catalyzes the process of rapid combustion with intense dust formation.

Использование по заявляемому техническому решению установки сжигания, у которой труба имеет три рабочие зоны с выполнением между витками второй и третьей рабочих зон лопаток высотой, равной высоте витков, и расположенных на витках через 180 градусов, или содержащей дожигатель продуктов горения стружки, выполненный и связанный с установкой сжигания в заявляемых условиях, дает возможность осуществить дополнительно дожигание продуктов горения, что при заявляемых способом условиях позволяет создать оптимальные условия для сжигания металлической стружки урана и существенно повысить производительность устройства и качество оксидного продукта сжигания до требуемой кондиции преимущественно до мелких фракций закиси-окиси урана, которые легко и полно конвертируются с получением тетрафторида урана высокого качества и далее в гексафторид урана в соответствии с требованиями стандартов. Отсутствие в оксидном продукте сжигания металлической стружки урана по заявляемому способу крупных агломерированных фракций (доля фракции +0,4 мм менее 5%), а также неоднородности химического состава разных оксидов урана переменного состава, минимальное количество активного урана (менее 1,0 мас.%) приводит к тому, что не требуются дополнительные затраты на доработку оксидного продукта сжигания металлической стружки урана до требуемой кондиции (например, с применением выщелачивания, экстракции и аффинажа), что в конечном счете приводит к значительному снижению себестоимости переработки оксидного продукта сжигания металлической стружки урана в тетрафторид урана высокого качества по сравнению с известными устройствами.The use according to the claimed technical solution of the combustion installation, in which the pipe has three working zones with the execution between the turns of the second and third working zones of the blades with a height equal to the height of the turns, and located on the turns through 180 degrees, or containing the afterburner of the combustion products of the chip the installation of combustion in the claimed conditions, makes it possible to carry out additional afterburning of the combustion products, which, under the conditions claimed by the method, allows to create optimal conditions for metal burning uranium chips and significantly increase the productivity of the device and the quality of the oxide product of combustion to the required condition, mainly to fine fractions of uranium oxide, which are easily and fully converted to produce high-quality uranium tetrafluoride and then to uranium hexafluoride in accordance with the requirements of the standards. The absence of large agglomerated fractions in the oxide product of burning metal uranium chips by the present method (fraction fraction +0.4 mm is less than 5%), as well as the heterogeneity of the chemical composition of different uranium oxides of variable composition, the minimum amount of active uranium (less than 1.0 wt.% ) leads to the fact that no additional costs are required to refine the oxide product of the burning of uranium metal chips to the required condition (for example, using leaching, extraction and refining), which ultimately leads to a significant reduction in the cost of processing the oxide product of the burning of uranium metal shavings into high quality uranium tetrafluoride in comparison with known devices.

Предлагаемые изобретения иллюстрируются чертежами, на которых изображены:The invention is illustrated by drawings, which depict:

на фиг.1 представлено заявляемое устройство для сжигания металлической стружки урана, которое осуществляет процесс сжигания стружки в две стадии;figure 1 presents the inventive device for burning metal chips of uranium, which carries out the process of burning chips in two stages;

на фиг.2 представлено заявляемое устройство для сжигания металлической стружки урана, которое осуществляет процесс сжигания стружки в три стадии без дожигателя;figure 2 presents the inventive device for burning metal chips of uranium, which carries out the process of burning chips in three stages without an afterburner;

на фиг.3 представлено заявляемое устройство для сжигания металлической стружки урана, которое осуществляет процесс сжигания стружки в три стадии с дожигателем.figure 3 presents the inventive device for burning metal chips of uranium, which carries out the process of burning chips in three stages with an afterburner.

Предлагаемый способ осуществляют в следующей последовательности. Подготовленную стружку урана толщиной 0,3÷3 мм загружают в установку сжигания, где сначала проводят ее сушку и нагревание. Затем осушенную и подогретую стружку сжигают при интенсивном перемешивании и подаче воздуха в направлении движения стружки, что способствует полному ее сжиганию.The proposed method is carried out in the following sequence. Prepared uranium chips with a thickness of 0.3 ÷ 3 mm are loaded into the combustion unit, where they are first dried and heated. Then the dried and heated chips are burned with vigorous stirring and air supply in the direction of movement of the chips, which contributes to its complete combustion.

Для проверки заявляемого технического решения была проведена следующая работа. Сжигали металлическую стружку урана, образованную при механической обработке слитков урана.To verify the claimed technical solution, the following work was carried out. Uranium metal shavings formed during the machining of uranium ingots were burned.

Пример 1Example 1

Использовали металлическую стружку урана разной толщины: 0,2; 0,3; 1,6; 3,0; 3,1 мм как не дробленную, так и предварительно дробленную. Стружку загружали в устройство для переработки (фиг.1). В направлении перемещения стружки подводили воздух. Процесс сжигания стружки проводили в две стадии. На первой стадии осуществляли осушку и нагревание стружки в первой рабочей зоне трубы 2 установки сжигания при разных температурах: 98, 100, 150, 300, 305°С. На второй стадии -зажигание и горение стружки во второй зоне трубы 2 установки сжигания при разных температурах: 295, 300, 600, 900, 905°С в течение разного времени: 4; 5; 17,5; 30; 31 мин. Продолжительность сжигания стружки регулировали скоростью вращения трубы 2 установки сжигания. Готовый оксидный продукт выгружали в контейнер.Used uranium metal shavings of different thicknesses: 0.2; 0.3; 1.6; 3.0; 3.1 mm both not crushed, and previously crushed. The chips were loaded into a processing device (FIG. 1). In the direction of movement of the chips, air was supplied. The process of burning chips was carried out in two stages. At the first stage, the chips were dried and heated in the first working zone of the pipe 2 of the combustion unit at different temperatures: 98, 100, 150, 300, 305 ° С. In the second stage, ignition and combustion of the chips in the second zone of the pipe 2 of the combustion unit at different temperatures: 295, 300, 600, 900, 905 ° C for different times: 4; 5; 17.5; thirty; 31 minutes The duration of the combustion of the chips was regulated by the rotation speed of the pipe 2 of the combustion unit. The finished oxide product was discharged into a container.

Пример 2Example 2

Стружку урана разной толщины: 0,3; 1,6 и 3,0 мм как не дробленную, так и предварительно дробленную загружали в устройство для переработки (фиг.2). В направлении перемещения стружки подводили воздух. Процесс сжигания стружки проводили в три стадии. На первой стадии осуществляли осушку и нагревание стружки в первой рабочей зоне трубы 2 установки сжигания при разных температурах: 100, 150 и 300°С. На второй стадии осуществляли зажигание и горение стружки во второй зоне трубы 2 установки сжигания при разных температурах: 300, 600 и 900°С в течение разного времени 5, 17,5 и 30 мин. На третьей стадии проводили дожигание продуктов горения в тлеющем слое в третьей зоне трубы 2 установки сжигания при разных температурах: 195; 200; 450; 700 и 705°С в течение разного времени: 19; 20; 40; 60 и 61 мин. Продолжительность сжигания стружки регулировали скоростью вращения трубы 2 установки сжигания. Готовый оксидный продукт выгружали в контейнер.Uranium shavings of different thicknesses: 0.3; 1.6 and 3.0 mm, both non-crushed and pre-crushed, were loaded into a processing device (FIG. 2). In the direction of movement of the chips, air was supplied. The process of burning chips was carried out in three stages. At the first stage, the chips were dried and heated in the first working zone of the pipe 2 of the combustion unit at different temperatures: 100, 150, and 300 ° С. In the second stage, ignition and combustion of chips in the second zone of the pipe 2 of the combustion unit were carried out at different temperatures: 300, 600 and 900 ° C for different times of 5, 17.5 and 30 minutes. In the third stage, the combustion products were burned in the smoldering layer in the third zone of the pipe 2 of the combustion unit at different temperatures: 195; 200; 450; 700 and 705 ° C for different times: 19; twenty; 40; 60 and 61 minutes The duration of the combustion of the chips was regulated by the rotation speed of the pipe 2 of the combustion unit. The finished oxide product was discharged into a container.

Пример 3Example 3

Стружку урана разной толщины: 0,3; 1,6 и 3,0 мм как не дробленную, так и предварительно дробленную загружали в устройство для переработки (фиг.3). В направлении перемещения стружки подводили воздух. Процесс сжигания стружки проводили в три стадии: на первой стадии осуществляли осушку и нагревание стружки в первой рабочей зоне трубы 2 установки сжигания I при разных температурах: 100, 150 и 300°С. На второй стадии проводили зажигание и горение стружки во второй части трубы 2 установки сжигания I при разных температурах: 300, 600, 900°С в течение разного времени: 5; 17,5 и 30 мин. На третьей стадии продукты горения стружки дожигали в тлеющем слое в дожигателе II при разных температурах: 200; 450; 700°С в течение разного времени: 20; 40 и 60 мин. Время сжигания регулировали скоростью вращения трубы 2 установки сжигания I и шнека 7 дожигателя II. Готовый оксидный продукт выгружали в контейнер.Uranium shavings of different thicknesses: 0.3; 1.6 and 3.0 mm, both uncrushed and pre-crushed, were loaded into a processing device (FIG. 3). In the direction of movement of the chips, air was supplied. The chip combustion process was carried out in three stages: at the first stage, the chips were dried and heated in the first working zone of the pipe 2 of the combustion unit I at different temperatures: 100, 150, and 300 ° С. At the second stage, ignition and combustion of the chips were carried out in the second part of the pipe 2 of the combustion unit I at different temperatures: 300, 600, 900 ° C for different times: 5; 17.5 and 30 minutes In the third stage, the combustion products of the chips were burned in the smoldering layer in the afterburner II at different temperatures: 200; 450; 700 ° C for different times: 20; 40 and 60 minutes The burning time was regulated by the rotation speed of the pipe 2 of the combustion unit I and the screw 7 of the afterburner II. The finished oxide product was discharged into a container.

Пример 4Example 4

Для получения сравнительных данных проводили сжигание стружки по наиболее близкому аналогу. В качестве исходного сырья для сжигания использовали сгораемые материалы, содержащие уран, отходы производства металлического урана и металлическую стружку урана. Данное сырье сжигали в вертикальной установке сжигания в одну стадию. Готовый оксидный продукт выгружали в контейнер.To obtain comparative data, chips were burned according to the closest analogue. Combustible materials containing uranium, metal uranium production wastes and uranium metal shavings were used as feedstock for combustion. These raw materials were burned in a vertical combustion plant in a single stage. The finished oxide product was discharged into a container.

Из полученных способами по примерам 1-4 оксидных продуктов получали тетрафторид урана.Uranium tetrafluoride was obtained from the methods obtained according to Examples 1-4 of oxide products.

Пример 5Example 5

Заявляемое устройство для сжигания металлической стружки урана (фиг.1) состоит из установки сжигания, которая выполнена в виде горизонтальной вращающейся трубчатой электропечи, содержащей корпус 1 с футеровкой, трубу 2 с внутренними витками 3, узел загрузки (не показан), средство для подачи воздуха в направлении перемещения стружки (не показано), узел вращения трубы (не показан), узел выгрузки продуктов горения (не показан) и узел удаления газов (не показан). Труба 2 установки сжигания имеет две рабочие зоны I и II для осуществления первой и второй стадий процесса сжигания стружки с отдельными источниками нагрева 4, между витками 3 трубы 2 второй ее рабочей зоны II выполнены лопатки 5 высотой, равной высоте витков 3, и расположены на витках 3 через 180 градусов. Труба 2 с внутренними витками 3 и лопатками 5 отлита из жаропрочного сплава.The inventive device for burning metal chips of uranium (figure 1) consists of a combustion unit, which is made in the form of a horizontal rotating tubular electric furnace containing a housing 1 with a lining, a pipe 2 with internal turns 3, a loading unit (not shown), means for supplying air in the direction of movement of the chips (not shown), a tube rotation unit (not shown), a combustion product discharge unit (not shown) and a gas removal unit (not shown). The pipe 2 of the combustion plant has two working zones I and II for the first and second stages of the chip combustion process with separate heat sources 4, between the turns 3 of the pipe 2 of its second working zone II, blades 5 are made with a height equal to the height of the turns 3 and are located on the turns 3 through 180 degrees. The pipe 2 with internal coils 3 and blades 5 is cast from a heat-resistant alloy.

Устройство работает следующим образом. Включают источники нагрева 4 установки сжигания. При достижении заданных температур в рабочих зонах I и II трубы 2 (фиг.1) установки сжигания включают узел вращения трубы 2. Дробленную стружку толщиной 0,3÷3 мм загружают в узел загрузки установки сжигания. В трубу 2 подают воздух в направлении перемещения стружки. Из узла загрузки стружка за счет вращения трубы 2 поступает в первую ее рабочую зону I, где осуществляется осушка и нагревание при температуре в слое материала 100÷300°С, далее стружка за счет вращения трубы 2 поступает во вторую рабочую зону II трубы 2, где она загорается и горит при температуре 300÷900°С. Протекает процесс активного горения стружки, при этом горящая стружка с помощью лопаток 5 интенсивно перемешивается, происходит разрушение внешнего коркового слоя стружки и обеспечивается доступ воздуха к новым внутренним слоям стружки, что способствует полному сжиганию металлической стружки урана в тлеющем слое продукта и доведению его до требуемой кондиции. Готовый оксидный продукт выгружается через узел выгрузки продуктов горения стружки, а газы удаляются на утилизацию. По окончанию работы устройства отключают источники нагрева 4 и вращения трубы 2 установки сжигания.The device operates as follows. They include heating sources 4 combustion plants. Upon reaching the set temperatures in the working zones I and II of the pipe 2 (FIG. 1), the combustion unit includes a tube rotation unit 2. The crushed chips 0.3–3 mm thick are loaded into the loading unit of the combustion unit. In the pipe 2 serves air in the direction of movement of the chips. From the loading unit, the chip due to rotation of the pipe 2 enters its first working zone I, where it is dried and heated at a temperature in the material layer of 100 ÷ 300 ° C, then the chip due to rotation of the pipe 2 enters the second working zone II of the pipe 2, where it lights up and burns at a temperature of 300 ÷ 900 ° C. The process of active combustion of the chip proceeds, while the burning chip with the help of blades 5 is intensively mixed, the outer cortical layer of the chip is destroyed and air is accessed to the new internal chip layers, which contributes to the complete burning of the uranium metal chip in the smoldering layer of the product and bring it to the required condition . The finished oxide product is discharged through the unloading unit of the combustion products of the chips, and the gases are removed for disposal. At the end of the operation of the device, the heat sources 4 and the rotation of the pipe 2 of the combustion unit are turned off.

Пример 6Example 6

Устройство для сжигания металлической стружки урана (фиг.2) состоит из установки сжигания, которая выполнена в виде горизонтальной вращающейся трубчатой электропечи, содержащей корпус 1 с футеровкой, трубу 2 с внутренними витками 3, узел загрузки (не показан), узел вращения трубы (не показан), средство для подачи воздуха (не показано), узел выгрузки продуктов горения (не показан) и узел удаления газов (не показан). Труба 2 установки сжигания имеет три рабочие зоны (I, II и III на фиг.2) для осуществления трех стадий процесса сжигания стружки с отдельными источниками нагрева, между витками 3 трубы 2 второй II и третьей III ее рабочих зон выполнены лопатки 5 высотой, равной высоте витков 3, и расположены на витках 3 через 180 градусов. Труба 2 с внутренними витками 3 и лопатками 5 отлита из жаропрочного сплава.A device for burning uranium metal shavings (Fig. 2) consists of a combustion unit, which is made in the form of a horizontal rotating tubular electric furnace containing a body 1 with a lining, a pipe 2 with internal coils 3, a loading unit (not shown), a pipe rotation unit (not shown), means for supplying air (not shown), a unit for unloading combustion products (not shown), and a gas removal unit (not shown). The pipe 2 of the combustion plant has three working zones (I, II and III in figure 2) for the implementation of the three stages of the process of burning chips with separate heat sources, between the turns 3 of the pipe 2 of the second II and third III of its working zones, blades 5 are made with a height equal to the height of the turns 3, and are located on the turns 3 through 180 degrees. The pipe 2 with internal coils 3 and blades 5 is cast from a heat-resistant alloy.

Устройство работает следующим образом. Включают источники нагрева 4 установки сжигания. При достижении заданных температур в рабочих зонах трубы 2 установки сжигания включают узел вращения трубы 2. Дробленную стружку толщиной 0,3÷3 мм загружают в узел загрузки установки сжигания. В трубу 2 подают воздух в направлении перемещения стружки. Из узла загрузки стружка за счет вращения трубы 2 поступает в первую ее рабочую зону I, где осуществляется осушка и нагревание при температуре в слое материала 100÷300°С, далее стружка за счет вращения трубы 2 поступает во вторую рабочую зону II трубы 2, где она загорается и горит при температуре 300÷900°С. Протекает процесс активного горения стружки, при этом продукт горения с помощью лопаток 5 интенсивно перемешивается, происходит разрушение внешнего коркового слоя стружки и обеспечивается доступ воздуха к новым внутренним слоям стружки. Далее продукт горения за счет вращения трубы 2 поступает в ее третью рабочую зону III, где он дожигается в тлеющем слое при температуре 200-700°С. Это способствует полному сжиганию металлической стружки урана и доведению продукта горения до требуемой кондиции. Готовый оксидный продукт выгружается через узел выгрузки продуктов горения стружки, а газы удаляются на утилизацию. По окончании работы устройства отключают источники нагрева 4 и вращения трубы 2 установки сжигания.The device operates as follows. They include heating sources 4 combustion plants. Upon reaching the set temperatures in the working areas of the pipe 2 of the combustion unit, the rotational unit of the pipe 2 is turned on. The crushed chips 0.3–3 mm thick are loaded into the loading unit of the combustion unit. In the pipe 2 serves air in the direction of movement of the chips. From the loading unit, the chip due to rotation of the pipe 2 enters its first working zone I, where it is dried and heated at a temperature in the material layer of 100 ÷ 300 ° C, then the chip due to rotation of the pipe 2 enters the second working zone II of the pipe 2, where it lights up and burns at a temperature of 300 ÷ 900 ° C. The process of active combustion of the chip proceeds, while the combustion product with the help of the blades 5 is intensively mixed, the outer cortical layer of the chip is destroyed and air is accessed to the new internal layers of the chip. Further, the combustion product due to the rotation of the pipe 2 enters its third working zone III, where it is burned in the smoldering layer at a temperature of 200-700 ° C. This contributes to the complete burning of metal chips of uranium and bringing the combustion product to the required condition. The finished oxide product is discharged through the unloading unit of the combustion products of the chips, and the gases are removed for disposal. At the end of the operation of the device, the heat sources 4 and the rotation of the pipe 2 of the combustion installation are turned off.

Пример 7Example 7

Устройство для сжигания металлической стружки урана (фиг.3) состоит из установки сжигания, выполненной аналогично установке, описанной в примере 5, и дожигателя 6 продуктов горения стружки, последовательно связанного с установкой сжигания в один агрегат, при этом установка сжигания и дожигатель 6 оснащены средствами подачи воздуха (не показаны), а труба 2 установки сжигания содержит узел перегрузки продуктов горения стружки в дожигатель 6 (не показан).A device for burning uranium metal shavings (Fig. 3) consists of a combustion unit, made similarly to the installation described in Example 5, and an afterburner 6 of chip combustion products, connected in series with the combustion unit in one unit, while the combustion unit and afterburner 6 are equipped with means air supply (not shown), and the pipe 2 of the combustion unit contains a unit for reloading the combustion products of the chips into the afterburner 6 (not shown).

Дожигатель 6 содержит корпус 7, шнек 8 с витками 9 и лопатками 10, узел загрузки (не показан), узел вращения шнека 8 (не показан), узел выгрузки продукта (не показан) и узел удаления газов (не показан). Лопатки 10 шнека 8 выполнены высотой, равной высоте витка, и расположены на витках через 240 градусов.The afterburner 6 comprises a housing 7, a screw 8 with turns 9 and blades 10, a loading unit (not shown), a rotating unit for screw 8 (not shown), a product unloading unit (not shown), and a gas removal unit (not shown). The blades 10 of the screw 8 are made with a height equal to the height of the turn, and are located on the turns through 240 degrees.

Устройство работает следующим образом. Включают источники нагрева 4 установки сжигания и дожигателя 6 (не показаны). При достижении заданных температур в рабочих зонах I и II трубы 2 и в дожигателе 6 включают узлы вращения трубы 2 и шнека 8. Дробленную стружку толщиной 0,3÷3 мм загружают в узел загрузки установки сжигания. В трубу 2 подают воздух в направлении перемещения стружки. Из узла загрузки стружка за счет вращения трубы 2 поступает в первую ее рабочую зону I, где осуществляется осушка и нагревание при температуре 100÷300°С, далее стружка с помощью витков 3 поступает во вторую рабочую зону II трубы 2, где она загорается и горит при температуре 300÷900°С. Протекает процесс активного горения стружки, при этом горящая стружка с помощью лопаток 5 интенсивно перемешивается, происходит разрушение внешнего коркового слоя стружки и обеспечивается доступ воздуха к новым внутренним слоям стружки. Из второй рабочей зоны II трубы 2 образующиеся продукты горения стружки поступают в дожигатель 6, в корпус 7. В дожигателе 6 при температуре 200÷700°С данный продукт перемещается витками 9 шнека 8 с заданной скоростью. При этом он интенсивно перемешивается лопатками 10, что способствует полному сжиганию металлической стружки урана в тлеющем слое продукта и доведению его до требуемой кондиции. Готовый оксидный продукт выгружается из дожигателя 6, а газы удаляются на утилизацию. По окончании работы устройства отключают источники нагрева и вращения трубы 2 и шнека 8 дожигателя 6.The device operates as follows. They include heating sources 4 of the combustion unit and afterburner 6 (not shown). Upon reaching the set temperatures in the working zones I and II of the pipe 2 and in the afterburner 6, the rotation units of the pipe 2 and the screw 8 are turned on. The crushed chips 0.3–3 mm thick are loaded into the loading unit of the combustion unit. In the pipe 2 serves air in the direction of movement of the chips. Due to the rotation of the pipe 2, the shavings from the loading unit enter the first working zone I, where drying and heating are carried out at a temperature of 100 ÷ 300 ° C, then the chips with the help of turns 3 enter the second working zone II of the pipe 2, where it lights up and burns at a temperature of 300 ÷ 900 ° C. The process of active combustion of the chips proceeds, while the burning chips with the help of the blades 5 are intensively mixed, the outer cortical layer of the chips is destroyed and air is accessed to the new internal layers of the chips. From the second working zone II of the pipe 2, the resulting combustion products of the chips enter the afterburner 6, into the housing 7. In the afterburner 6 at a temperature of 200 ÷ 700 ° C, this product is moved by turns 9 of the screw 8 at a given speed. At the same time, it is intensively mixed by the blades 10, which contributes to the complete burning of metal uranium chips in the smoldering layer of the product and bringing it to the required condition. The finished oxide product is discharged from the afterburner 6, and the gases are removed for disposal. At the end of the operation of the device, the sources of heating and rotation of the pipe 2 and the screw 8 of the afterburner 6 are turned off.

В ходе выполнения работ определяли по стандартным методикам химический и фракционный составы оксидных продуктов сжигания, марку тетрафторида урана, полученного после переработки оксидного продукта. Результаты испытаний приведены в таблице.In the course of the work, the chemical and fractional compositions of the oxide combustion products and the grade of uranium tetrafluoride obtained after processing the oxide product were determined by standard methods. The test results are shown in the table.

Анализ приведенных в таблице данных показывает, что заявляемый способ позволяет получать оксидный продукт сжигания металлической стружки урана более высокого качества по химическому и фракционному составам. Так, этот продукт содержит значительно меньше примесей (концентрация активного урана менее 1%) и крупных фракций (масс. доля фракции +0,4 мм менее 5%). Из этого продукта путем штатной переработки получается тетрафторид урана марки А в отличие от тетрафторида марки Б, получаемого из оксидного продукта сжигания, полученного по наиболее близкому способу. Применение третьей стадии сжигания стружки: дожигание продуктов горения в тлеющем слое позволяет достичь еще более высокой производительности процесса сжигания и повысить качество готового продукта по химическому и фракционному составам. Кроме того, заявляемые технические решения отличаются более низкой себестоимостью переработки получаемого оксидного продукта в тетрафторид урана (84,2÷86,3% по заявляемым техническим решениям вместо 100% по наиболее близким аналогам).Analysis of the data in the table shows that the inventive method allows to obtain the oxide product of the combustion of metal chips of uranium of higher quality in chemical and fractional compositions. So, this product contains significantly less impurities (active uranium concentration less than 1%) and large fractions (mass fraction of the fraction +0.4 mm less than 5%). From this product, by standard processing, grade A uranium tetrafluoride is obtained, unlike grade B tetrafluoride, obtained from an oxide combustion product obtained by the closest method. Application of the third stage of chip burning: afterburning of combustion products in the smoldering layer allows to achieve even higher productivity of the combustion process and to improve the quality of the finished product in chemical and fractional compositions. In addition, the claimed technical solutions are characterized by a lower cost of processing the obtained oxide product into uranium tetrafluoride (84.2 ÷ 86.3% according to the claimed technical solutions instead of 100% according to the closest analogues).

Оптимальными параметрами процесса сжигания металлической стружки урана являются следующие (опыты №№2-4, 7-9, 12-14, 17-19, 22-24, 27-29, 32, 33):The optimal parameters of the process of burning metal chips of uranium are the following (experiments No. 2-4, 7-9, 12-14, 17-19, 22-24, 27-29, 32, 33):

- толщина стружки 0,3÷3 мм;- chip thickness 0.3 ÷ 3 mm;

- предварительное дробление стружки;- pre-crushing chips;

- постадийное ведение процесса сжигания стружки:- step-by-step management of the process of burning chips:

- на первой стадии при температуре 100÷300°С;- at the first stage at a temperature of 100 ÷ 300 ° C;

- на второй стадии при температуре 300÷900°С в течение 5÷30 мин;- in the second stage at a temperature of 300 ÷ 900 ° C for 5 ÷ 30 min;

- на третьей стадии при температуре 200÷700°С в течение 20÷60 мин;- in the third stage at a temperature of 200 ÷ 700 ° C for 20 ÷ 60 min;

- воздух подают в устройство в направлении перемещения стружки.- air is fed into the device in the direction of movement of the chips.

Уменьшение параметров процесса сжигания металлической стружки урана:Reducing the parameters of the process of burning metal chips of uranium:

- толщина стружки менее 0,3 мм;- chip thickness less than 0.3 mm;

- температура первой стадии менее 100°С;- the temperature of the first stage is less than 100 ° C;

- температура второй стадии менее 300°С;- the temperature of the second stage is less than 300 ° C;

- продолжительность второй стадии менее 5 мин;- the duration of the second stage is less than 5 minutes;

- температура третьей стадии менее 200°С;- the temperature of the third stage is less than 200 ° C;

- продолжительность третьей стадии менее 20 мин- the duration of the third stage is less than 20 minutes

приводит к резкому ухудшению качества оксидного продукта сжигания по химическому и фракционному составам, а также к снижению производительности процесса сжигания, потерям стружки при дроблении и мелкодисперсной закиси-окиси с газами.leads to a sharp deterioration in the quality of the oxide product of combustion in chemical and fractional compositions, as well as to a decrease in the productivity of the combustion process, loss of chips during crushing, and fine oxide-oxide with gases.

Увеличение параметров процесса сжигания металлической стружки урана:The increase in the parameters of the process of burning metal chips of uranium:

- толщина стружки более 3 мм;- chip thickness more than 3 mm;

- температура первой стадии более 300°С;- the temperature of the first stage is more than 300 ° C;

- температура второй стадии более 900°С;- the temperature of the second stage is more than 900 ° C;

- продолжительность второй стадии более 30 мин;- the duration of the second stage is more than 30 minutes;

- температура третьей стадии более 700°С;- the temperature of the third stage is more than 700 ° C;

- продолжительность третьей стадии более 60 мин- the duration of the third stage is more than 60 minutes

приводит к ухудшению качества оксидного продукта сжигания по фракционному составу, а также к повышению себестоимости сжигания металлической стружки урана и к сокращению безремонтного срока эксплуатации оборудования.leads to a deterioration in the quality of the oxide combustion product in fractional composition, as well as to an increase in the cost of burning uranium metal chips and to a reduction in the maintenance-free life of the equipment.

Заявляемые способ и устройство для переработки металлической стружки урана опробованы в производственных условиях ОАО ЧМЗ с положительным результатом. Переработана опытная партия металлической стружки урана по заявляемому способу и на заявляемых устройствах. Из полученного оксидного продукта сжигания по штатной технологии получена партия тетрафторида урана, соответствующего требованиям ТУ 95. 1713-2005 марки А, которая отправлена заказчику.The inventive method and device for the processing of uranium metal chips tested in the production conditions of OAO CMP with a positive result. The experimental batch of uranium metal shavings was processed by the claimed method and on the claimed devices. A batch of uranium tetrafluoride meeting the requirements of TU 95. 1713-2005 grade A, which was sent to the customer, was obtained from the obtained oxide product of combustion by standard technology.

Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004

Claims (10)

1. Способ переработки металлической стружки урана, включающий подготовку и сжигание стружки, отличающийся тем, что для сжигания используют стружку толщиной 0,3÷3 мм, процесс сжигания ведут при последовательном перемещении стружки из одной рабочей зоны в другую с подачей воздуха в направлении перемещения стружки и осуществляют в несколько стадий, включающих осушку и нагревание при температуре в слое материала 100÷300°С, а затем - зажигание и горение при температуре 300÷900°С в течение 5÷30 мин.1. A method of processing uranium metal chips, including the preparation and burning of chips, characterized in that they use chips with a thickness of 0.3 ÷ 3 mm for combustion, the combustion process is carried out with the successive movement of chips from one working area to another with air supply in the direction of movement of the chips and carried out in several stages, including drying and heating at a temperature in the material layer of 100 ÷ 300 ° C, and then ignition and combustion at a temperature of 300 ÷ 900 ° C for 5 ÷ 30 min. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после горения стружки дополнительно проводят дожигание продуктов горения в тлеющем слое при температуре 200÷700°С в течение 20÷60 мин.2. The method according to claim 1, characterized in that after burning the chips, they additionally conduct the afterburning of the combustion products in the smoldering layer at a temperature of 200 ÷ 700 ° C for 20 ÷ 60 minutes 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что стружку перед сжиганием дробят.3. The method according to claim 1, characterized in that the chips before burning are crushed. 4. Устройство для осуществления способа, содержащее установку сжигания, отличающееся тем, что установка сжигания выполнена в виде горизонтальной трубчатой электропечи, содержащей корпус, футерованный огнеупорными материалами, трубу с внутренними витками и лопатками, выполненную с возможностью вращения вокруг своей оси и разделенную на рабочие зоны с автономными источниками нагрева для осуществления последовательных стадий процесса сжигания стружки, средство для подачи воздуха в трубу в направлении перемещения стружки, узлы загрузки, выгрузки продуктов горения стружки и удаления газов.4. A device for implementing the method, comprising a combustion installation, characterized in that the combustion installation is made in the form of a horizontal tubular electric furnace containing a housing lined with refractory materials, a pipe with internal coils and vanes, made to rotate around its axis and divided into working zones with autonomous heat sources for the implementation of successive stages of the process of burning chips, means for supplying air to the pipe in the direction of movement of the chips, loading units, unloading of combustion products of chips and removal of gases. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что труба с внутренними витками и лопатками установки сжигания отлита из жаропрочного сплава.5. The device according to claim 4, characterized in that the pipe with internal coils and blades of the combustion unit is cast from a heat-resistant alloy. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что труба установки сжигания имеет две рабочие зоны, при этом между витками второй рабочей зоны выполнены лопатки высотой, равной высоте витков, и расположены на витках через 180°.6. The device according to claim 5, characterized in that the pipe of the combustion installation has two working zones, while between the turns of the second working zone, blades are made with a height equal to the height of the turns, and are located on the turns through 180 °. 7. Устройство по п.4, отличающееся тем, что труба установки сжигания имеет три рабочие зоны для осуществления процесса сжигания стружки, при этом между витками второй и третьей рабочих зон выполнены лопатки высотой, равной высоте витков, и расположены на витках через 180°.7. The device according to claim 4, characterized in that the pipe of the combustion unit has three working zones for implementing the chip combustion process, while between the turns of the second and third working zones blades are made with a height equal to the height of the turns and are located on the turns through 180 °. 8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит дожигатель продуктов горения стружки, последовательно связанный с установкой сжигания в один агрегат.8. The device according to claim 6, characterized in that it further comprises an afterburner of the products of combustion of the chips, connected in series with the combustion unit in one unit. 9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что дожигатель продуктов горения стружки содержит корпус, шнек с витками и лопатками, средство для подачи воздуха, источник нагрева, узлы загрузки, выгрузки продукта и удаления газов.9. The device according to claim 8, characterized in that the afterburner of the products of combustion of the chips contains a housing, a screw with turns and blades, means for supplying air, a heating source, loading units, product unloading and gas removal. 10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что между витками шнека дожигателя продуктов горения стружки выполнены лопатки высотой, равной высоте витков, и расположены на витках шнека через 240°. 10. The device according to claim 9, characterized in that between the turns of the auger of the afterburner of the products of combustion of the chips, blades are made with a height equal to the height of the turns, and are located on the turns of the screw through 240 °.
RU2010143094/07A 2010-10-20 2010-10-20 Processing method of uranium metal chips, and device for its implementation RU2469428C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010143094/07A RU2469428C2 (en) 2010-10-20 2010-10-20 Processing method of uranium metal chips, and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010143094/07A RU2469428C2 (en) 2010-10-20 2010-10-20 Processing method of uranium metal chips, and device for its implementation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010143094A RU2010143094A (en) 2012-04-27
RU2469428C2 true RU2469428C2 (en) 2012-12-10

Family

ID=46297147

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010143094/07A RU2469428C2 (en) 2010-10-20 2010-10-20 Processing method of uranium metal chips, and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2469428C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4129518A (en) * 1976-03-30 1978-12-12 Gesellschaft Zur Wiederaufarbeitung Von Kernbrennstoffen Mbh Method for conditioning metallic waste shells made of zirconium or zirconium alloys
SU1795806A1 (en) * 1991-01-29 1995-12-20 Центр научных исследований и разработок "ИНТЭК" Furnace for burning radioactive waste up
RU2228552C2 (en) * 2002-05-14 2004-05-10 Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" Method for burning solid radioactive wastes
RU2236477C2 (en) * 2002-08-05 2004-09-20 Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" Process of preparing metallic uranium from uranium production waste and equipment

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4129518A (en) * 1976-03-30 1978-12-12 Gesellschaft Zur Wiederaufarbeitung Von Kernbrennstoffen Mbh Method for conditioning metallic waste shells made of zirconium or zirconium alloys
SU1795806A1 (en) * 1991-01-29 1995-12-20 Центр научных исследований и разработок "ИНТЭК" Furnace for burning radioactive waste up
RU2228552C2 (en) * 2002-05-14 2004-05-10 Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" Method for burning solid radioactive wastes
RU2236477C2 (en) * 2002-08-05 2004-09-20 Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" Process of preparing metallic uranium from uranium production waste and equipment

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010143094A (en) 2012-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107642786A (en) A kind of system and technique of haydite procreative collaboration disposal hazardous waste
JP5777207B2 (en) Method for producing carbide from fibrous biomass
JP2006518695A (en) Pulverized coal blowing method and burner apparatus for rotary calciner, quicklime production method and apparatus using the same
CN106466881B (en) A kind of device and operation method of rotary incineration of refuse flyash microwave sintering haydite
JP2008082640A (en) Valuable metal recovering device
CN108800145A (en) A kind of industrial solid castoff processing high-temperature plasma burning pyrolysis oven
CN102011011B (en) Recycling and treating method for low-lead-zinc-content waste residues
JP5124394B2 (en) Limestone and dolomite firing method using a top-type lime firing furnace
RU2663312C1 (en) Device for the thermal recycling of hydrocarbon-containing waste equipped with a vortex combustion chamber with an internal pyrolysis reactor and method of operation thereof
ZA200100948B (en) Method for heat-treating recyclings containing oil and iron oxide.
RU2469428C2 (en) Processing method of uranium metal chips, and device for its implementation
RU2666559C1 (en) Installation for thermal processing of waste
JP7381378B2 (en) Alkali metal removal equipment and alkali metal removal method
CN105600791B (en) A kind of method and apparatus for comprehensively utilizing building waste
KR20010032944A (en) Method for producing directly reduced iron in a layered furnace
CN101193831A (en) Method for reduction of organic chlorinated compound in cement manufacture plant, and cement manufacture plant
EP3106529B1 (en) Method and plant of treating and smelting metals
CN212253668U (en) Roasting furnace for treating industrial waste salt
CN113185266A (en) Method for producing ceramic tile raw material by using waste aluminum ash
WO2020093535A1 (en) Ash residue conveying mechanism and gasification plasma waste melting furnace
CN112595106A (en) High-concentration oxygen cyclone combustion liquid-state melting treatment material system
RU2824154C1 (en) Method of processing aluminium production wastes
CN103982899B (en) Incinerator
US11293635B2 (en) Reactor for a process of advanced combustion for burning biomass and waste
CN107891051A (en) A kind of high temperature sintering charcoal curing heavy metal equipment

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201021