專利名稱：一種微波煅燒三碳酸鈾酰銨生產(chǎn)八氧化三鈾的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種微波煅燒三碳酸鈾酰銨生產(chǎn)八氧化三鈾的方法,屬微波加熱應用和材料 制備技術領域。
二背景技術：
核能作為清潔、高效的新型能源，在國家能源戰(zhàn)略中占有重要的地位。目前，隨著對 能源需求的不斷增長和傳統(tǒng)能源的日益短缺，我國核能發(fā)展規(guī)模小、產(chǎn)業(yè)能力弱的問題曰 益突出。因此，發(fā)展高效的核能工業(yè)，提升我國綜合經(jīng)濟實力和工業(yè)化技術水平顯得極 為迫切。
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，在工業(yè)上主要通過煅燒 鈾化學濃縮物一三碳酸鈾酰銨(AUC)獲得的，該煅燒工序是制備各種類型核燃料的關鍵 環(huán)節(jié)。
公知的三碳酸鈾酰銨的煅燒通常采用以隧道窯為代表的靜態(tài)和以滾筒為代表的半動 態(tài)電熱煅燒窯。由于該煅燒設備在同一截面上存在溫度分布不均勻，從而導致該生產(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 更為關鍵的是常規(guī)電熱窯煅燒三碳酸鈾酰銨加工工藝時間長會導致核輻射威脅幾率增大。
如專利CN1319848A提供的煅燒三碳酸鈾酰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700-900。C，同時保溫時間長達2-6小時。因此，開發(fā)一種快速、安全、低 能耗的新型煅燒方法顯得尤為重要。
微波作為一種綠色高效的加熱方法，可以通過在物料內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 三碳酸鈾酰銨的煅燒對于促進鈾核燃料生產(chǎn)能力和技術水平的提高具有重要的現(xiàn)實意義。
三
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種微波煅燒三碳酸鈾酰釹生產(chǎn)八氧化三鈾的方法，將鈾純化過 程經(jīng)結晶、沉淀得到的三碳酸鈾酰銨置于微波反應器中，從室溫以20-100。C/min速率升溫 至400-700'C，保溫5-30min后自然冷卻至室溫，得到八氧化三鈾產(chǎn)品。
3本發(fā)明通過如下方式實現(xiàn)
1、 將鈾純化過程經(jīng)結晶、沉淀得到的粒徑為20-150pm的三碳酸鈾酰銨干燥至水分含 量為5質量％以下備用；
2、 將干燥后的三碳酸鈾酰銨裝入氧化鋁坩堝后置于微波反應器中，控制微波反應器 頻率2.45GHz，輸出功率為5-60kW，將三碳酸鈾酰銨從室溫以20-100°C/min速率升溫至 400-700 °C;
3、 待物料溫度升至預定溫度，保溫5-30min后自然冷卻至室溫，得到八氧化三鈾產(chǎn)
叩o
八氧化三鈾產(chǎn)品中全鈾(S〃)及+4價鈾(C/4+)含量達到GB10268-88標準。
本發(fā)明的工藝原理在于根據(jù)物質吸波特性的測定結果，三碳酸鈾酰銨系強吸波物質， 在短時間內可以被加熱至很高的溫度并分解。利用微波的體積加熱的特點，微波直接穿透 物料內部，使物料內外部同時被加熱，無需常規(guī)煅燒過程中由表及里的熱傳遞，提高了熱 效率，實現(xiàn)了節(jié)能降耗。
微波煅燒三碳酸鈾酰銨制備八氧化三鈾的反應機理如下
(麗4 )"(92 (C03 )3 = 4搬3 +叫+ 2//20 + 3C02
2磨3 =iV2 +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、 本生產(chǎn)方法充分體現(xiàn)了微波加熱的快速、高效和綠色環(huán)保等優(yōu)越性；
3、 本方法生產(chǎn)周期短，整個工藝過程的煅燒時間僅為傳統(tǒng)方法的1/30，具有廣闊的 工業(yè)化應用前景。
具體實施例方式
實施例1:將15g粒徑為80-120|am的三碳酸鈾酰銨裝入氧化鋁坩堝并置于微波反應器中， 調節(jié)微波輸出功率至5-15kW，將三碳酸鈾酰銨從室溫以2(TC/min速率升溫至40(TC，并在 該溫度下保溫25min，關閉微波加熱開關，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St/含量為84.55%， t/"含量為27.91%。實施例2:將10g粒徑為40-8(Hmi的三碳酸鈾酰銨裝入氧化鋁坩堝并置于微波反應器中，調 節(jié)微波輸出功率至20-35kW，將物料從室溫以30°C/min速率升溫至600°C，并在該溫度下 保溫15min;關閉微波加熱開關，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Z"含量為84.72%， f/"含量為28.11%。
權利要求
1、一種微波煅燒三碳酸鈾酰銨生產(chǎn)八氧化三鈾的方法，其特征在于其通過如下方式實現(xiàn)，1)、將鈾純化過程經(jīng)結晶、沉淀得到的粒徑為20-150μm的三碳酸鈾酰銨干燥至水分含量為5質量％以下備用；2)、將干燥后的三碳酸鈾酰銨裝入氧化鋁坩堝后置于微波反應器中，控制微波反應器頻率2.45GHz，輸出功率為5-60kW，將三碳酸鈾酰銨從室溫以20-100℃/min速率升溫至400-700℃；3)、待物料溫度升至預定溫度，保溫5-30min后自然冷卻至室溫，得到八氧化三鈾產(chǎn)品。
2、 根據(jù)權利要求1所述的微波煅燒三碳酸鈾酰銨生產(chǎn)八氧化三鈾的方法，其特征在于 將15g粒徑為80-120pm的三碳酸鈾酰銨裝入氧化鋁坩堝并置于微波反應器中，調節(jié)微波 輸出功率至5-15kW，將三碳酸鈾酰銨從室溫以2(rC/min速率升溫至40(TC，并在該溫度 下保溫25min，關閉微波加熱開關，自然冷卻至室溫，得到八氧化三鈾產(chǎn)品。
3、 根據(jù)權利要求1所述的微波煅燒三碳酸鈾酰銨生產(chǎn)八氧化三鈾的方法,其特征在于 將10g粒徑為40-80pm的三碳酸鈾酰銨裝入氧化鋁坩堝并置于微波反應器中，調節(jié)微波輸 出功率至20-35kW，將物料從室溫以3(TC/min速率升溫至600°C ，并在該溫度下保溫15min; 關閉微波加熱開關，自然冷卻至室溫，得到八氧化三鈾產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種微波煅燒三碳酸鈾酰銨生產(chǎn)八氧化三鈾的方法，即將三碳酸鈾酰銨置于微波反應器中，開啟微波加熱開關，調節(jié)微波輸出功率5-60kW，將物料從室溫以20-100℃/min速率升溫至400-700℃，保溫5-30min后自然冷卻至室溫，得到八氧化三鈾產(chǎn)品。本生產(chǎn)方法能耗低，產(chǎn)品成分及粒度均勻，整個工藝過程煅燒時間僅為常規(guī)方法的1/30。
文檔編號C01G43/00GK101628737SQ20091009484
公開日2010年1月20日 申請日期2009年8月17日 優(yōu)先權日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