溶解系统技术方案

本发明专利技术涉及溶解反应物设备技术领域，特别涉及一种溶解系统。该溶解系统，包括反应罐、与反应罐连接的给料器、进液管道、循环搅拌系统、气流搅拌装置；反应罐，用于存储反应物并提供反应场所，其底部安装用于卸料的卸料管；循环搅拌装置和气流搅拌装置，用于加速反应罐中反应物的溶解速度；给料器和进液管道，用于反应物的加入。本发明专利技术提供的溶解系统，结构简单、操作方便、运行稳定、产量大，可以满足大批量生产的要求，可有效使得U3O8粉快速、充分溶解，并且可以达到欠酸溶解，获得欠酸硝酸铀酰溶液。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及反应物溶解设备
，特别涉及一种溶解系统。
技术介绍
目前，通常采用溶胶凝胶法制备陶瓷微球，该工艺应用于制备高温气冷堆球形燃料元件的二氧化铀核芯。该二氧化铀燃料核芯要求直径500微米左右，要求尺寸极其严格。 其中，溶胶凝胶法制备二氧化铀核芯主要有以下步骤(1)溶解，将八氧化三铀(U3O8)粉末溶于硝酸中，配置成有一定铀原子浓度的硝酸铀酰溶液；(2)煮胶，在硝酸铀酰溶液中按一定计量比加入尿素，在一定温度下蒸发浓缩一定时间，冷却后加入增稠剂调整粘度，即获得胶液；(3)分散造粒，将备好的胶液移入压力罐中，用一定的压力推动胶液沿管道流动， 胶液最终被送入具有一定频率振动的振动喷嘴，从振动喷嘴流出后分散成为有一定尺寸的液滴。(4)胶凝成球，液滴形成之后先经过空气区，依靠自身的表面张力形成球形，球形液滴再通过氨气区，液滴与氨气发生胶凝反应使表面预固化而具有一定的强度，之后进入氨水区进行进一步的胶凝反应成为凝胶球；(5)陈化，凝胶球刚刚形成时，胶凝反应只在凝胶球表面附近完成，凝胶球内部反应需要一定的时间和温度，因此需要将凝胶球置于氨水中加热陈化1 3小时，使凝胶球反应完全，成为均勻的有一定强度的球形颗粒；之后还要按照工艺要求经过洗涤、干燥、焙烧、 还原和烧结形成二氧化铀核芯，最后经过经筛分和分选步骤，可以获得尺寸均一、球形度满足要求的二氧化铀核芯。在上述制备二氧化铀核芯的步骤中，步骤(1)溶解工序是整个工艺的第一步，溶解获得的硝酸铀酰溶液是制备溶胶的重要原料，溶解工序是否满足工艺要求，溶解产物是否达到设计要求对于整个工艺过程来说至关重要。因此，适用于该工艺的溶解装置对制备高温堆燃料元件核芯有非常重要的意义。用于溶胶凝胶法制备二氧化铀核芯工艺的溶解工艺要求欠酸溶解，溶解获得的硝酸铀酰溶液应为欠酸硝酸铀酰溶液(ADUN)，即溶液中硝酸根与U的摩尔比小于化学计量比 2，实际工艺中要求该比值为1.6 1.8。由于U3O8粉属于核材料，涉及辐射防护和核扩散问题，并且溶胶凝胶工艺对溶解的要求非常严格，该溶解工序在使用简单的烧杯并用手工操作的条件下尚能实现小批量生产，使用大型机械化溶解设备进行大批量生产较难实现。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是如何提供一种既能满足溶胶凝胶法制备二氧化铀核芯工艺要求的欠酸硝酸铀酰溶液，又适合大批量生产的溶解系统。(二)技术方案为了解决上述问题，本专利技术提供一种溶解系统，包括反应罐、与反应罐连接的给料器、进液管道、循环搅拌系统、气流搅拌装置；所述反应罐，用于存储反应物并提供反应场所，其底部安装用于卸料的卸料管；循环搅拌装置和气流搅拌装置，用于加速反应罐中反应物的溶解速度；给料器和进液管道，用于反应物的加入。进一步地，还包括加热套，所述加热套安装在反应罐的外壁上，其连接外部加热系统或冷却水系统，用于提供反应所需的温度条件。进一步地，所述给料器为螺旋给料器，所述螺旋给料器上安装料仓，所述螺旋给料器连接电机。进一步地，所述进液管道位于反应罐的上方，其包括具有液位计的去离子水高位槽和硝酸高位槽，所述去离子水高位槽连接控制阀，所述硝酸高位槽连接硝酸导管和控制阀。进一步地，所述气流搅拌装置包括与反应罐连接的气流搅拌控制阀，所述气流搅拌控制阀连接外部压缩空气系统，为反应罐提供空气气流搅拌。进一步地，所述循环搅拌系统包括磁力泵，所述磁力泵连接循环搅拌通道；所述循环搅拌通道包括位于反应罐上方的搅拌入口和位于反应罐下方的搅拌出口管道，所述搅拌出口管道上安装控制阀。进一步地，还包括与反应罐连接的尾气管，所述尾气管上安装尾气阀，用于排放尾气。进一步地，所述反应罐内安装隔网。进一步地，所述卸料管连接用于控制卸料量和速度的卸料阀。进一步地，还包括取样阀，所述取样阀连接在搅拌出口管道上。(三)有益效果本专利技术提供的溶解系统，结构简单、操作方便、运行稳定、产量大，可以满足大批量生产的要求，可有效使得U3O8粉快速、充分溶解，并且可以达到欠酸溶解，获得欠酸硝酸铀酰溶液。附图说明图1为专利技术实施例溶解装置结构示意图。图中1 反应罐；2 加热套；3 隔网；4 气流搅拌控制阀；5、8 循环搅拌控制阀； 6 :取样阀；7 卸料阀；9 螺旋加料器；10 料仓；11 去离子水高位槽；12 去离子水控制阀；13 硝酸高位槽；14 硝酸控制阀；15 硝酸导管；16、循环搅拌入口 ；17 尾气阀；Ml 磁力泵；M2 电机。具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。如图1所示，本专利技术实施例溶解装置包括密封反应罐1、与反应罐2连接的给料器9、进液管道、循环搅拌系统、气流搅拌装置和尾气管。其中，该反应罐1，采用不锈钢材料制造，为圆筒状，用于存储反应物并提供反应场所，圆筒直径经过和材料的临界安全计算，在最大生产能力下满足临界安全，其底部安装用于卸料的卸料管7。该反应罐7的外壁上安装加热套2，其连接外部加热系统或冷却水系统， 用于提供反应所需的温度条件。循环搅拌装置和气流搅拌装置，用于加速反应罐中反应物的溶解速度。其中，气流搅拌装置包括与反应罐1连接的气流搅拌控制阀4，气流搅拌控制阀4连接外部压缩空气系统，为反应罐1提供空气气流搅拌。循环搅拌系统包括磁力泵Ml，磁力泵Ml连接循环搅拌通道；循环搅拌通道包括位于反应罐1上方的循环搅拌入口 16和位于反应罐下方的搅拌出口管道，搅拌出口管道上安装控制阀5和8，用于循环搅拌该反应罐1中的反应物。该循环搅拌入口 16的出口处采用伞状设计，其中磁力泵Ml采用不锈钢材料制成，耐热酸腐蚀。该循环搅拌控制阀5和8采用不锈钢球阀，内衬为聚四氟乙烯材料，用于切换搅拌方式，并且控制循环搅拌烈度。给料器采用螺旋给料器9，其上安装锥形料仓10，该螺旋给料器9 一端连接电机 M2，一端神入反应罐1中，该电机M2由变频器控制用于控制加料速度。进液管道，具体包括去离子水高位槽11和硝酸高位槽13，该去离子水高位槽11为圆筒状，位于反应罐1的上方，其竖直方向上装有液位计，用去向反应罐1中注入去离子水。 该去离子水高位槽11连接去离子水控制阀12，该去离子水控制阀12为不锈钢针阀。该硝酸高位槽13为圆筒状，其位于反应罐1的上方，其竖直方向上装有液位计，用于向反应罐1 中注入硝酸。该硝酸高位槽13连接硝酸导管15和硝酸控制阀14，该硝酸导管15伸入反应罐1内部，且出口竖直向下，其长度应使出口保持在液面以下，其中硝酸控制阀14为不锈钢针阀。该尾气管上安装尾气阀17，用于排放尾气，该尾气阀17为不锈钢球阀，内衬由聚四氟乙烯材料制成。反应罐1内安装隔网3，用于阻止大颗粒物料进入循环搅拌系统中，隔网3采用耐热酸腐蚀，网孔直径可根据反应物颗粒的精细程度选取。卸料管，该卸料管安装在反应罐1的底部，连其接用于控制卸料量和速度的卸料阀7，该卸料阀7采用不锈钢球阀，内衬为聚四氟乙烯材料，用于卸料。取样阀6，安装在搅拌出口管道上，该取样阀6为不锈钢球阀，内衬为聚四氟乙烯材料，用于在线取样，随时监控内部反应物的溶解状态。本专利技术实施例溶解系统，结构简单、操作方便、运行稳定、产量大，可以满足大批量生产的要求，可有效使得U3O8粉快速、充分溶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郝少昌，马景陶，赵兴宇，王阳，邓长生，周湘文，刘兵，唐亚平，梁彤祥，郭文利，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：