气液相脉冲火花放电强化铀浸出装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种气液相脉冲火花放电强化铀浸出装置，包括储液罐；与风源系统连通的反应室；设置于所述反应室上方的雾化装置，且雾化出口与所述反应室连通；输送系统用于连通所述反应室与所述雾化装置，将所述待处理的铀浸出液输送至所述雾化装置，以及输出处理完后的铀浸出液；放电电极，与高压脉冲电源电连接，包括放电正电极和放电负电极，且所述放电正电极和放电负电极相对设置。本实用新型专利技术可以提高铀的浸出率，进而提高铀的浸出速度。

【技术实现步骤摘要】
气液相脉冲火花放电强化铀浸出装置
本技术涉及铀矿开采中强化提出铀的
，具体是一种气液相脉冲火花放电强化铀浸出装置。
技术介绍
随着人们对生活要求的提高，人均用电量的增加，同时因为环境环保因素，必须面对节能减排的压力，迫使人们不断增加建设核电站发电机机组数量来满足需求，这就要求不断提高铀的产量及铀生产的技术水平。在铀的生产中，铀是用酸性或碳酸盐浸出法从含铀矿石或砂砾中提取的，为了减小铀矿石开采对环境的影响及后续尾矿库环境恢复治理的成本，通常采取在铀矿区爆破、钻井，然后使用一定浓度的硫酸或碳酸盐溶液进行原地慢慢滴浸，将矿石或砂砾里面的铀随着硫酸或碳酸溶解并浸出，再在旁边另外打一个更深的洞，浸出液在此洞中聚集，使用耐酸泵将溶解了铀的酸溶液抽出来，再利用树脂柱进行离子交换，得到铀。或者采用另外一种方法，俗称为堆浸，其具体做法是将铀矿石开采出来，使用破碎机将矿石破碎成一定颗粒大小，堆成一堆形状矿石，并使用一定浓度的硫酸进行雾化喷洒，这样的过程将持续几十天时间，该过程如图1所示。然而随着铀矿资源的日益枯竭，从低品位铀矿石或砂砾中提取铀，更需要提高铀的浸出效率，以最小的成本提高铀浸出率对未来核能开发至关重要。铀资源在矿物中以两种形态存在，一是铀IV(四价铀)，二是铀VI(六价铀)。然而硫酸水溶液溶解四价铀能力较差，仅浸出了可溶性较好的六价铀。通常使用在浸出酸液中进一步添加氧化剂的方法将四价铀氧化成六价铀。用于这一目的的常规氧化剂包括二氧化锰、氧气、过氧化氢、二氧化硫和含铁硝酸盐溶液等化学氧化方法。然而化学氧化方法存在以下缺点：要将化学品输送到偏远矿区，需要安全的化学品储存设备，如果强氧化剂在矿区就地生产，氧化剂的生产需要高温和加压氧去氧化这些工艺流程，这必将增加生产的成本，不利于环保。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种气液相脉冲火花放电强化铀浸出装置，便于在空气和雾滴中进行火花放电对铀浸出液进行处理，从而提高铀的浸出率。为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是：一种气液相脉冲火花放电强化铀浸出装置，包括：储液罐；反应室；雾化装置，设置于所述反应室上方，且雾化出口与所述反应室连通；输送系统，用于连通所述反应室与所述雾化装置，将所述储液罐内的待处理的铀浸出液输送至所述雾化装置；放电电极，与高压脉冲电源电连接，包括放电正电极和放电负电极，且所述放电正电极和放电负电极相对设置；优选地，所述反应室与风源系统连通。所述反应室底部与所述储液罐顶面固定连接，所述反应室底部设置多个微孔。所述输送系统包括进液口与所述储液罐连通的动力泵；所述动力泵出液口通过三通阀与所述雾化装置进液口连通，所述三通阀的其中一个输出端口为处理完后的铀浸出液的输出口。所述高压脉冲电源与控制系统电连接；所述控制系统与臭氧监测装置电连接；所述臭氧监测装置进气口与所述反应室连通，所述臭氧监测装置排气口位于所述反应室外。所述反应室外壁为金属材质，所述反应室内部为耐酸材质；所述反应室外壁与脉冲微波发生装置接触。所述脉冲微波发生装置包括高压脉冲直流电源；所述高压脉冲直流单元与磁控管电连接；所述磁控管与波导管连接；所述波导管与所述反应室外壁接触。使用脉冲微波发生装置可以使铀的总回收率提高1～1.5%。所述放电正电极和放电负电极之间的距离为1～5厘米；优选地，所述放电负电极表面积大于所述正电极放电表面积。所述雾化装置的出口与金属套管连通，所述金属套管伸入所述反应室内；所述金属套管下方设置有金属圆环；所述金属套管、金属圆环分别与直流电源的正极、负极电连接；优选地，所述金属套管、金属圆环之间的垂直距离为10～15厘米。优选地，所述直流电压的大小为5～8千伏。所述金属圆环与金属件固定连接，所述金属件一端穿过所述反应室，并与反应室外壁接触；优选地，所述金属圆环所在位置的反应室内径与所述金属圆环直径之差为1～5厘米。所述反应室包括相互连接的上部圆柱体和下部圆柱体，所述上部圆柱体内径小于所述下部圆柱体内径。与现有技术相比，本技术所具有的有益效果为：1、利用本技术的装置，可以在空气和雾滴中进行火花放电，便于对铀浸出液进行处理，以提高铀的浸出率。与未进行经本技术装置处理的常规铀浸出工艺相比，使用本技术装置后，最终铀的总回收率可以提高4～6%。2、在模拟铀堆浸的试验中，利用本技术的装置对铀浸出液进行电火花处理，使相同浸出率的浸出时间缩短为原来的二分之一，产能可以提高，同时浸出率的提高进一步减少了尾矿库存在对环保的压力，降低了环保成本，将最大限度降低对生态的影响。3、使用本技术的装置，无需添加化学氧化剂处理铀浸出液，从而减少了铀浸出生产过程中对化学氧化剂的依赖程度，减少了原地浸出时氧化剂生产、运输和环保的要求及压力。4、采用本技术方案最大的成本是电能需求，相对现有技术，大大减小了成本，既环保又高效，实用性强。附图说明图1为铀资源开采浸出流程示意图；图2为本技术在铀资源开采浸出流程中的示意图；图3为本技术气液相火花放电强化处理铀浸出液的装置；图4为本技术火花放电处理铀浸出液化学动力学过程图；图5为本技术雾化装置示意图；图6为本技术实施例1效果图；图7为本技术实施例2效果图；其中，1为储液罐；2为气液相反应室；3为雾化装置；4为放电正电极；5为放电负电极；6为高压脉冲电源；7为进气鼓风泵；8为臭氧监测装置；9为排气口；10为浸出液循环动力泵；11为三通阀门；12浸出液输出口；13为控制系统；14为磁控管高压脉冲直流电源；15为磁控管；16为波导管；17为雾化增强装置的负电极；18为直流高压电源；19为金属套管；20为螺丝；21为进液口。具体实施方式本技术相对图1的铀浸出流程，无需增加化学氧化剂，增加一个“气液相火花放电处理”装置，流程图如图2所示。利用高压脉冲气液相放电产生的活性粒子进一步产生亚硝酸，将亚铁离子再氧化成铁离子，然后铁离子再将四价铀氧化成六价铀，六价铀随浸出液输出。在整个浸出流程中，本技术过程如图4所示的化学反应式⑤所示，取代了化学氧化剂，加速铀浸出速度，提高铀的浸出率。如图3为本技术的装置组成图，图3中各个部分的功能及特征如下：储液罐1用于存储需要处理的铀浸出液，使用耐酸材料制作，比如PP共聚物；气液相反应室2，外形为上下两个圆柱形结构，内侧（内壁）使用耐酸材料制作，外侧（外壁）是不锈钢管，气体放电产生的活性粒子在此空间进行溶解、反应。反应室下部的圆柱形直径（30厘米）比上部圆柱体直径（15厘米）大，便于根据需要调节放电电极之间的距离，也为了高压脉冲电源接入电极的绝缘防护安装方便，最下层为微孔结构，液滴可以穿透微孔（微孔直径约1.4～1.8毫米）进入储液罐1，微孔结构可以抑制微波，防止微波穿过，防止本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气液相脉冲火花放电强化铀浸出装置，其特征在于，包括：/n储液罐；/n反应室；/n雾化装置，设置于所述反应室上方，且雾化出口与所述反应室连通；/n输送系统，用于连通所述反应室与所述雾化装置，将所述储液罐内的待处理的铀浸出液输送至所述雾化装置；/n放电电极，设置于所述反应室内，与高压脉冲电源电连接，包括放电正电极和放电负电极，且所述放电正电极和放电负电极相对设置。/n

【技术特征摘要】
1.一种气液相脉冲火花放电强化铀浸出装置，其特征在于，包括：
储液罐；
反应室；
雾化装置，设置于所述反应室上方，且雾化出口与所述反应室连通；
输送系统，用于连通所述反应室与所述雾化装置，将所述储液罐内的待处理的铀浸出液输送至所述雾化装置；
放电电极，设置于所述反应室内，与高压脉冲电源电连接，包括放电正电极和放电负电极，且所述放电正电极和放电负电极相对设置。


2.根据权利要求1所述的气液相脉冲火花放电强化铀浸出装置，其特征在于，所述反应室与风源系统连通。


3.根据权利要求1所述的气液相脉冲火花放电强化铀浸出装置，其特征在于，所述反应室底部与所述储液罐顶面固定连接，所述反应室底部设置多个微孔。


4.根据权利要求1所述的气液相脉冲火花放电强化铀浸出装置，其特征在于，所述输送系统包括进液口与所述储液罐连通的动力泵；所述动力泵出液口通过三通阀与所述雾化装置进液口连通，所述三通阀的其中一个输出端口为处理完后的铀浸出液的输出口。


5.根据权利要求1所述的气液相脉冲火花放电强化铀浸出装置，其特征在于，所述高压脉冲电源与控制系统电连接；所述控制系统与臭氧监测装置电连接；所述臭氧监测装置进气口与所述反应室连通，所述臭氧监测装置排气口位于所述反应室外。


6.根据权利要求1所述的气液相脉冲火花放电强化铀浸出装置，其特征在于，所述反应室外壁为金属材质，所述反应室内部为耐酸材质；所述反应室外壁与脉冲微波发生装置连接。


7.根据权利要求6所述的气液相脉冲火花放电强化铀浸出装置，其特征在于，所述脉冲微波发生装置包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文光，李广悦，饶益花，李峰，董招辉，石安康，戴四元，丁德馨，
申请(专利权)人：南华大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43