重铀酸铵流化干燥方法技术

本发明专利技术提供了一种重铀酸铵（ＡＤＵ）干燥工艺技术及装置，涉及核电站用核燃料生产中化工转换的中间过程。在ＡＤＵ浆体含水量＜４５％时，由螺旋供料器供料入流化干燥床，＞４５％时，由压空引射器引入流化干燥床；干燥能力为ＡＤＵ粉末３５～５５ｋｇ／ｈ，产出的ＡＤＵ粉末含水量≤３％ｗｔ、团粒直径＜０．１ｍｍ、松装密度＜１．４ｇ／ｃｍ↑［３］；产品无杂质污染，易于贮存及气流输送。本技术工艺过程短、节省能源；本装置体积小、投资省；操作简便，安全可靠；适于［２３５］↑Ｕ丰度≤５％ｗｔ物料的干燥。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及核电站用核燃料生产，具体涉及化工转换过程中的中间产品重铀酸铵(ADU)的干燥及装置。在核燃料化工生产中，由原料UF6到生产出UO2粉末，有中间产品ADU，ADU的干燥是ADU沉淀过滤滤饼还原成UO2粉未之前的中间过程。目前采用的是喷雾干燥技术，缺点是ADU滤饼必须加水造浆，使其适于喷雾干燥操作。造浆过程增加了三台运转设备(造浆槽、泵槽和高位槽)，使运行费用增加；其次是设备体积大(Φ1000×3500mm)，有粘壁现象，只适合235U＜3％wtADU的干燥，且干燥产品需经擦筛机擦筛后才便于气流输送及进入还原炉转化。在国外，日本核燃料开发事业团东海事业所的ADU干燥采用多段干燥机；干燥时间长，干燥产品需粉碎筛分，操作繁、污染大；俄罗斯乌斯季卡缅诺格尔斯克化工转化厂、美国西屋电气公司的ADU干燥均采用回转炉(Φ420～500×5000～8000mm)脱水干燥，并转化成U3O8，再转化成UO2；该工艺先进，但设备结构复杂、投资大，还需高效的过滤设备与之配套，难以实现。本专利技术的目的是为ADU的干燥提供工业规模的技术和装置，该工艺满足核临界安全要求，干燥产品ADU粉末满足UO2粉末的加工要求，克服了上述工艺的缺点，可满足235U≤5％wtADU的干燥。本专利技术由以下技术措施得以实现具有搅拌器(7)和载体(5)的流化干燥床(6)在送风机(11)和排风机(10)的共同作用下，使流化干燥床内载体(5)部分流化、部分成翻滚状；当粉末收尘系统(8)的温度预热到120℃时，ADU滤饼由料浆槽(3)搅拌均匀，其浆体进入螺旋供料器(4)，再由螺旋供料入流化干燥床(6)内载体(5)上干燥；若ADU滤饼含水量＞45％wt(此种料＜1％)，加水调成55～65％wt的浆体，经搅拌槽(1)搅拌均匀，由压空引射器(2)引射浆体入流化床(6)内载体(5)上。控制床内压差1.5～3.5kPa，床内风速2.5～4.5m/s，流化干燥床出口风温135～145℃。ADU湿料在载体(5)和热风的作用下，使其脱水、干燥、碰撞破碎后，再干燥。直到一定粒度、一定含水量的粉末产出，才随尾气带入粉末收集系统(8)收集成产品进入料箱(9)中。若流化干燥床(6)压差＞3.5kPa，启动搅拌器(7)打碎粘结块，保持热风畅通和流化干燥。工艺技术参数送风机(11)风量500～800m3/h(可调)，风压＞4.5kPa；排风机(10)风量1300～1600m3/h(可调)，风压8kPa；料浆槽(3)搅拌转速60r/min；流化干燥床(6)入口风温200～300℃；流化干燥床(6)出口风温135～145℃；流化干燥床(6)压差1.5～3.5kPa；ADU滤饼含水量＜44％wt，供料速度60～80kg/h；ADU料浆含水量为55～65％wt，供料速度70～90l/h；流化干燥床(6)干燥能力ADU粉末35～55kg/h；ADU粉末团粒直径＜0.1mm；ADU粉末含水量≤3％wt；ADU粉末松装密度＜1.4g/cm3。本专利技术因ADU滤饼不需加水造浆，比喷雾料含水量低30％wt，因此，不需造浆槽、泵槽、高位贮槽等，缩短了工艺过程，节省了能源。干燥装置体积小(Φ250×4000mm)，投资省，无核事故隐患。为稳定流化干燥床(6)的出口温度，采用仪表串级调整热风加热器功率，操作简便，工艺连续稳定；产品水分≤3％wt、无结块、无大颗粒，不需破碎过筛和再干燥；利于气流输送及螺旋供入还原炉转化或贮存。附图说明图1为流化干燥床工艺设备连接图。图中由供料干燥系统、粉末收集系统和热风源系统三部分组成。供料干燥系统由离心机来的ADU浆体(含水量＜45％wt物料)直接流入料浆槽(3)，搅拌均匀后送入螺旋供料器(4)，再送入流化干燥床(6)内；ADU浆体含水量＞45％wt时，加无离子水在搅拌槽(1)内调成含水量为55～65％wt的均匀浆液，由压空引射器(5)引入流化干燥床(6)内。在流化干燥床(6)内，ADU湿浆在热风和载体(5)的传质传热下干燥，加之搅拌器(7)的搅拌，保障热风畅通。粉末收集系统该系统包括旋风分离器、布袋收尘器，料箱(9)。在排风机(10)的作用下，ADU粉末随尾气进入粉末收集系统(8)收集成产品，进入料箱(9)中。热风源系统送风机(11)将室内空气鼓入空气过滤器(12)，过滤后进入空气加热器(13)加热至200～300℃，由流化干燥床(6)底部进入流化干燥床(6)载体层(5)；排风机(10)保障流化干燥床(6)内呈微负压，使流化干燥床(6)内压差在控制范围。图2为压空引射器示意图。ADU浆体进液管(15)为Φ18×200mm，压空进气管(16)为Φ14×85mm，夹角为35°。实施例应用本技术和装置进行的典型试验(见表1)在方式1中，ADU过滤滤饼直接进料浆槽(3)搅拌均匀后，由螺旋供料器(4)的供料螺旋送入流化干燥床(6)载体(5)上干燥、破碎，粉末收集；在方式2中，ADU滤饼进搅拌槽(1)中，加水将其调到含水量为55～65％wt，搅拌均匀后，由压空引射器(2)引入流化干燥床(6)的载体(5)上干燥、破碎，粉末收集。为了对比，特用喷雾干燥方式与本方法比较，操作条件示于表1。干燥产品性能示于表2，比较项目有ADU粉末铀总量(U总)、氟含量(F)、水含量(H2O)、比表面(SSA)、松装密度(ρa)及百分重量中位粒度(d50)。从表1和表2中可以看出本工艺流程短、耗能少、干燥能力大，产品不需擦筛，产品含水量较低且稳定，运行安全可靠，本方法优于喷雾干燥技术。表1. 表2.权利要求1.一种重铀酸铵(ADU)干燥工艺技术，其特征在于，该技术采用流化干燥工艺，其工艺控制参数为ADU浆体含水量为40～44％wt时，将其灌入料浆槽(3)中，由螺旋供料器(4)供料入流化干燥床(6)，供料速度为60～80kg/h；ADU浆体含水量＞45％wt时，将其在搅拌槽(1)中加无离子水调到含水量为55～65％wt，由压空引射器(2)供料入流化干燥床(6)，供料速度为70～90l/h；流化干燥床(6)进口风温200～300℃；流化干燥床(6)出口风温135～145℃；流化干燥床(6)压差1.5～3.5kPa；流化干燥床(6)内风速 2.5～4.5m/s；ADU粉末含水量≤3％wt；ADU粉末团粒直径＜0.1mm；ADU粉末松装密度＜1.4g/cm3；该流化干燥工艺适于连续稳定运行。2.根据权利要求1的干燥工艺技术，其特征在于，该工艺采用的干燥装置有流化干燥床(6)、压空引射器(2)和搅拌槽(1)、螺旋供料器(4)和料浆槽(3)。3.根据权利要求1或2的干燥工艺技术，其特征在于，所述的流化干燥床(6)尺寸为Φ250×4000mm；内装有载体(5)，为聚四氟乙烯棒，尺寸为Φ4×4～5mm，装入量为18～20kg；并在底部设有搅拌器(7)，电机功率1.1kW，转速60r/min、可调。4.根据权利要求1或2的干燥工艺技术，其特征在于，所述的流化干燥床(6)出口温度采用串级仪表控制加热器功率，即流化干燥床上温度仪表作主调，流化干燥床底温度仪表作副调，由副调仪表调节可控硅电压调整器。5.根据权利要求1或2的干燥工艺技术，其特征在于，所述的流化干燥床(6)底部的搅拌器(7)在床内压差＞3.5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重铀酸铵（ＡＤＵ）干燥工艺技术，其特征在于，该技术采用流化干燥工艺，其工艺控制参数为： ＡＤＵ浆体含水量为４０～４４％ｗｔ时，将其灌入料浆槽（３）中，由螺旋供料器（４）供料入流化干燥床（６），供料速度为６０～８０ｋｇ／ｈ； ＡＤＵ浆体含水量＞４５％ｗｔ时，将其在搅拌槽（１）中加无离子水调到含水量为５５～６５％ｗｔ，由压空引射器（２）供料入流化干燥床（６），供料速度为７０～９０ｌ／ｈ； 流化干燥床（６）进口风温：２００～３００℃； 流化干燥床（６）出口风温：１３５～１４５℃； 流化干燥床（６）压差：１．５～３．５ｋＰａ； 流化干燥床（６）内风速：２．５～４．５ｍ／ｓ； ＡＤＵ粉末含水量：≤３％ｗｔ； ＡＤＵ粉末团粒直径：＜０．１ｍｍ； ＡＤＵ粉末松装密度：＜１．４ｇ／ｃｍ↑［３］； 该流化干燥工艺适于连续稳定运行。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王邦友，邓寿成，陈友元，张军社，谢家民，
申请(专利权)人：国营建中化工总公司，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]