[发明专利]在步骤之间利用可靠密封阀设备的两步骤干式二氧化铀生产方法

权利要求书

1.一种用于生产核等级的活性二氧化铀(UO₂)粉末的多步骤方法，包括：

(1)使1摩尔的六氟化铀气体(UF₆)与2至10摩尔的水蒸气以及惰性气体在具有至少一个火焰的第一级火焰反应器中反应，以在300℃至800℃的温度下产生最初产品氟化铀酰(UO₂F₂)、HF气体和未反应的水蒸气和惰性气体；

(2)将HF气体、未反应的水蒸气和惰性气体以及气体夹带的最初产品颗粒送至过滤器，在那里所有的HF、未反应的水蒸气和惰性气体通过了所述过滤器而夹带的颗粒通不过；

(3)使未夹带的最初产品氟化铀酰颗粒通过可靠密封阀设备，所述可靠密封阀设备通过粉末，但阻止来自随后反应的大量气体回料进入步骤(1)；

(4)使通过所述可靠密封阀设备的所述最初产品颗粒进入第二级回转窑反应器中，所述第二级回转窑反应器具有窑壳且在其窑壳处的温度范围从最初的400℃至700℃到最终温度100℃至300℃，其中将氟化铀酰颗粒沿所述回转窑逆流通向水蒸气、氢气和惰性气体，以反应并去除作为HF气体的氟化物，并减少氟化铀酰颗粒，以形成可烧结的出口UO₂粉末；

(5)将HF气体、水蒸气、惰性气体以及未反应的H₂或水蒸气和任何夹带的颗粒送至过滤器，在那里，所有的HF、水蒸气、惰性气体和H₂气体通过了所述过滤器而夹带的颗粒通不过；

(6)将通不过步骤(2)和(5)的过滤器的颗粒送回到步骤(1)的火焰反应器或步骤(4)中的所述窑中；

(7)从过滤后的废气中将HF和水蒸气气体冷凝为液体HF；和

(8)从步骤(4)的出口收集UO₂粉末。

2.权利要求1的方法，其中步骤(1)生成小于0.1摩尔的氧化物颗粒UO₃和U₃O₈中的至少一种，它们也通过本方法生成和传送。

3.权利要求1的方法，其中，所述惰性气体是N₂。

4.权利要求1的方法，其中，通过选自一种或多种惰性气体和水蒸气以及它们的混合物中的气体将在步骤(2)中过滤的滤下的夹带颗粒再循环回到在步骤(1)的火焰反应器中。

5.权利要求4的方法，其中所述气体选自N₂和水蒸气以及它们的混合物，且在再循环物流中使用喷射器。

6.权利要求1的方法，其中在步骤4，所述惰性气体是N₂，所生成的可烧结的UO₂粉末具有从0.1微米到100微米的粒径。

7.权利要求1的方法，其中在步骤(2)和(5)中的夹带的颗粒具有从0.001微米到0.1微米的粒径，且在步骤(5)中使用的惰性气体是N₂。

8.权利要求1的方法，其中通过使用螺旋进料器将通过步骤(3)的可靠密封阀设备的所述最初产品传送到步骤(5)的回转窑中。

9.权利要求8的方法，其中，在螺旋进料器和回转窑之间使用可靠密封阀设备。

10.权利要求1的方法，其中所述可靠密封阀设备是旋转叶片锁气阀。

11.权利要求9的方法，其中所述可靠密封阀设备是旋转叶片锁气阀。

12.权利要求1的方法，其中，步骤(8)的UO₂粉末具有小于50ppm的残余UO₂F₂和小于100ppm的UO₃和U₃O₈的总残余。

13.权利要求1的方法，其中用具有低于250米/秒的穿越喷嘴速度的惰性气体反吹脉冲来清洗所述过滤器。

14.权利要求1的方法，其中将步骤(8)的所收集的UO₂粉末压至大于98.5wt％的密度。

15.权利要求1的方法，其中所述出口UO₂粉末具有从2平方米/克到8平方米/克的表面积。