專利名稱：一種微波煅燒重鈾酸銨生產(chǎn)八氧化三鈾的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微波煅燒重鈾酸銨生產(chǎn)八氧化三鈾的方法，屬微波加熱應(yīng)用和材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
二背景技術(shù)：
鈾是核工業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，對保障國家安全、能源安全、環(huán)境安全具有重大的戰(zhàn)略意義；在鈾核燃料的生產(chǎn)過程中，八氧化三鈾是鈾產(chǎn)品產(chǎn)量的計量基準(zhǔn)，在工業(yè)上主要通過煅燒鈾化學(xué)濃縮物一重鈾酸銨(ADU)獲得，該煅燒工序是制備各種類型核燃料的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
公知的重鈾酸銨的煅燒不論采用以隧道窯為代表的靜態(tài)煅燒，還是采用以滾筒為代表的半動態(tài)煅燒，通常均釆用電熱煅燒方式。由于該煅燒設(shè)備在同一截面上存在溫度分布不均勻，從而導(dǎo)致該生產(chǎn)方法存在能耗高，產(chǎn)品均一性差，易發(fā)生欠燒、過燒等現(xiàn)象，給后續(xù)工序帶來加工困難；而且更為關(guān)鍵的是常規(guī)電熱窯煅燒重鈾酸銨加工工藝時間長會導(dǎo)致核輻射威脅幾率增大。如專利CN1319848A提供的煅燒重鈾酸銨制備八氧化三鈾工藝過程中，需以300-500'C/小時由室溫升至700-卯(TC，同時保溫時間長達(dá)2-6小時。因此，急需尋求一種快速、安全、低能耗的新型煅燒方法。
微波作為一種綠色高效的加熱方法，可以通過在物料內(nèi)部的能量耗散選擇性加熱物料，具有加熱均勻、熱效率高、清潔無污染等常規(guī)加熱方式無法比擬的優(yōu)點。將微波用于
重鈾酸銨的煅燒具有廣闊的應(yīng)用前景
三
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的提供一種微波煅燒重鈾酸銨生產(chǎn)八氧化三鈾的方法，將重鈾酸銨粉末與八氧化三鈾粉末按質(zhì)量百分比10:1-2:1混合均勻的混合料置于微波反應(yīng)器中，將混合物料從室溫以20-100°C/min速率升溫至350-800°C,保溫10-40min后自然冷卻至室溫，得到八氧
化三鈾產(chǎn)品。八氧化三鈾產(chǎn)品中全鈾含量()及+4價鈾含量(t/4+)達(dá)到GB10268-88標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明通過如下方式實現(xiàn)1、 將粒徑為10-150pm的八氧化三鈾產(chǎn)品和鈾純化過程經(jīng)結(jié)晶、沉淀得到的粒徑為10-120^im的重鈾酸銨干燥至水分含量為5質(zhì)量％以下備用；
2、 將干燥后的重鈾酸銨粉末與八氧化三鈾粉末按質(zhì)量百分比10-2:1混合均勻，得到混合物料；
3、 混合物料裝入氧化鋁坩堝并置于微波反應(yīng)器中，將頻率2.45GHz，輸出功率為10-80kW的微波饋入反應(yīng)器，將混合物料從室溫以20-10(TC/min速率升溫至350-800°C，待物料溫度升至預(yù)定溫度，保溫10-40min后自然冷卻至室溫，得到八氧化三鈾產(chǎn)品；八氧化三鈾產(chǎn)品中全鈾含量(^][/)及+4價鈾含量(C/4+)達(dá)到GB10268-88標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明的工藝原理在于重鈾酸銨系弱吸波物質(zhì)，重鈾酸銨在微波場中的升溫速率較慢且無法達(dá)到其分解溫度，而重鈾酸銨的分解產(chǎn)物八氧化三鈾屬強吸波物質(zhì)，在短時間內(nèi)可以被加熱至很高的溫度。通過在重鈾酸銨中添加一定比例的八氧化三鈾，既能使其升溫速率加快并煅燒分解；又對煅燒產(chǎn)品不產(chǎn)生任何影響。微波煅燒重鈾酸銨制備八氧化三鈾的反應(yīng)機理如下
(皿4)2[/2(97 = 2冊3 + 2"03 + //20
2冊3 =7V2 +3//2
本發(fā)明具有如下優(yōu)點
1、 由于微波"體加熱"特性，使物料整體均勻受熱，煅燒過程不產(chǎn)生溫度梯度，產(chǎn)品成分及粒徑均勻；
2、 利用八氧化三鈾的強吸波特性，輔助加熱煅燒重鈾酸銨，既能使其升溫速率加快并煅燒分解；又對煅燒產(chǎn)品不產(chǎn)生任何影響
3、 本方法通過將吸波性能較強的煅燒產(chǎn)品加入吸波性能相對較弱的煅燒原料中，不但實現(xiàn)了弱吸波物質(zhì)的微波煅燒，而且生產(chǎn)周期短，易于產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
具體實施例方式
實施例1:將粒徑為10-120pm的重鈾酸銨粉末與粒徑為10-150pm的八氧化三鈾粉末(產(chǎn)品)按質(zhì)量百分比8: l機械混勻，稱取15g混合物料裝入氧化鋁坩堝并置于微波反應(yīng)器中；開啟微波加熱開關(guān)，調(diào)節(jié)微波輸出功率至10-15kW,將物料從室溫以2(TC/min速率升溫至45(TC，并在該溫度下保溫25miii;關(guān)閉微波加熱開關(guān)，自然冷卻至室溫，得到八氧
化三鈾產(chǎn)品。經(jīng)分析測試，八氧化三鈾產(chǎn)品中J]C/含量為84.67%， f/4+含量為28.24%。實施例2:將粒徑為10-120^m的重鈾酸銨粉末與粒徑為10-150nm的八氧化三鈾粉末(產(chǎn)品)按質(zhì)量百分比5: l機械混勻，稱取15g混合物料裝入氧化鋁坩堝并置于微波反應(yīng)器中；開啟微波加熱開關(guān)，調(diào)節(jié)微波輸出功率至20-25kW，將物料從室溫以30。C/min速率升溫至550"C，并在該溫度下保溫15min;關(guān)閉微波加熱開關(guān)，自然冷卻至室溫，得到八氧化三鈾產(chǎn)品。經(jīng)分析測試，八氧化三鈾產(chǎn)品中Zf/含量為84.85%， "4+含量為28.61%。
權(quán)利要求
1、一種微波煅燒重鈾酸銨生產(chǎn)八氧化三鈾的方法，其特征在于其通過以下步驟實現(xiàn)，1)將粒徑為10-150μm的八氧化三鈾產(chǎn)品和鈾純化過程經(jīng)結(jié)晶、沉淀得到的粒徑為10-120μm的重鈾酸銨干燥至水分含量為5質(zhì)量％以下備用；2)將干燥后的重鈾酸銨粉末與八氧化三鈾粉末按質(zhì)量百分比10-2∶1混合均勻，得到混合物料；3)混合物料裝入氧化鋁坩堝并置于微波反應(yīng)器中，將頻率2.45GHz，輸出功率為10-80kW的微波饋入反應(yīng)器，將混合物料從室溫以20-100℃/min速率升溫至350-800℃，待物料溫度升至預(yù)定溫度，保溫10-40min后自然冷卻至室溫，得到八氧化三鈾產(chǎn)品。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波煅燒重鈾酸銨生產(chǎn)八氧化三鈾的方法，其特征在于 將粒徑為10-120^un的重鈾酸銨粉末與粒徑為10-15(^m的八氧化三鈾粉末按質(zhì)量百分比8: 1機械混勻，混合物料裝入氧化鋁坩堝并置于微波反應(yīng)器中，調(diào)節(jié)微波輸出功率至 10-15kW，將物料從室溫以20'C/min速率升溫至450°C，并在該溫度下保溫25min，關(guān)閉 微波加熱開關(guān)，自然冷卻至室溫，得到八氧化三鈾產(chǎn)品。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的微波煅燒重鈾酸銨生產(chǎn)八氧化三鈾的方法，其特征在于重 鈾酸銨粉末與八氧化三鈾粉末按質(zhì)量百分比5: l機械混勻，混合物料裝入氧化鋁柑堝并置 于微波反應(yīng)器中，調(diào)節(jié)微波輸出功率至20-25kW，將物料從室溫以30°C/min速率升溫至 550°C，并在該溫度下保溫15min，關(guān)閉微波加熱開關(guān)，自然冷卻至室溫，得到八氧化三鈾產(chǎn)品o
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微波煅燒重鈾酸銨生產(chǎn)八氧化三鈾的方法，將重鈾酸銨和八氧化三鈾按質(zhì)量百分比10-2∶1混合均勻，得到混合物料，然后置于微波反應(yīng)器中，調(diào)節(jié)微波輸出功率10-80kW，將物料從室溫以20-100℃/min速率升溫至350-800℃，保溫10-40min，得到八氧化三鈾產(chǎn)品。本方法通過將吸波性能較強的煅燒產(chǎn)品加入吸波性能相對較弱的煅燒原料中，不但實現(xiàn)了弱吸波物質(zhì)的微波煅燒，而且生產(chǎn)周期短，能耗低，易于工業(yè)化應(yīng)用。
文檔編號C01G43/01GK101633521SQ200910094840
公開日2010年1月27日 申請日期2009年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月17日
發(fā)明者劉秉國, 周烈興, 張世敏, 張利波, 張澤彪, 彭金輝, 郭勝惠 申請人:昆明理工大學(xué)