[发明专利]一种微波煅烧铀化学浓缩物的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波煅烧铀化学浓缩物的方法和装置，属于微波冶金技术领域。

背景技术

铀是核能工业发展的物质基础，对保障国家安全、能源安全、环境安全具有重大的战略意义。铀核燃料主要通过磨矿-酸法或碱法浸出-母液分离-离子交换法（又称吸附法）和溶剂萃取法进行溶液纯化除杂-沉淀工序，然后将沉淀物洗涤、压滤、干燥，即得到水冶产品铀化学浓缩物，铀化学浓缩物经煅烧得到核纯产品U₃O₈。

U₃O₈是铀产品产量的计量基准，具有非常重要的地位。目前，U₃O₈在工业上是通过煅烧铀化学浓缩物—重铀酸铵（ADU）或三碳酸铀酰铵（AUC）获得，而传统电热回转窑煅烧在同一截面上温度分布不均匀，导致生产方法能耗高，产品均一性差，易产生欠烧、过烧等现象，给后续工序带来困难。如专利CN1319848A及专利CN101633521A指出常规的煅烧三碳酸铀酰胺制备，U₃O₈工艺过程，需以300-500℃/小时由室温升至700-900℃，同时保温时间长达2-6小时。

微波作为一种绿色高效的加热方法，可以通过在物料内部的能量耗散选择性加热物料，具有加热均匀、热效率高、缩短反应时间等常规加热无法比拟的优点，而专利（申请号200910094840.8）提供的一种微波煅烧重铀酸铵生产八氧化三铀的方法，尽管其实现了物料的快速加热、加热时间短（煅烧时间）并起到一定的节能效果，但该方法仅局限于小物料量（15g）小试实验，其处理物料量少，未实现工业连续进出料、规模化生产；其次，煅烧过程未对物料进行搅拌导致产品均一性差，同时对煅烧过程产生的高温烟气未做处理，存在能源热利用率低以及生产成本高等问题，且有害烟气的排放会对环境有一定的影响。因此，如何经济有效的对铀化学浓缩物进行煅烧生产制备U₃O₈，同时实现高温烟气余热回收利用以进一步降低能耗，提高热利用率，实现工业连续化规模生产的同时实现清洁生产是目前亟需解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种微波煅烧铀化学浓缩物的方法和装置。该方法采用三段煅烧，实现了工业连续化生产的同时充分利用高温余热烟气，实现自身循环处理，对铀化学浓缩物直接快速加热，减少物料热量的损失，提高能源利用率，提高产品的均匀性同时避免了有害杂质及气体的外排，实现清洁生产，该装置设备自动化程度高，可控性强，本发明通过以下技术方案实现。

一种微波煅烧铀化学浓缩物的方法，其具体步骤如下：

（1）首先将铀化学浓缩物以100~400kg/h的进料量加入微波煅烧腔体中，控制微波煅烧腔体中搅拌转速为10~30r/min，然后通入高温余热烟气对冷铀化学浓缩物预热至温度为300~500℃；

（2）将预热后的铀化学浓缩物进行三段煅烧：首先第一段煅烧过程中：控制微波输出功率为20~35kW，煅烧温度为800~850℃，煅烧时间为3~6min；然后第二段微波煅烧过程中：调节微波输出功率为25~55kW，煅烧温度为850~870℃，煅烧时间为3~6min；最后进行第三段微波煅烧：调节微波输出功率为35~60kW，煅烧温度为870~900℃，煅烧时间为4~8min，经煅烧后的物料冷却至室温即得到八氧化三铀产品，在此过程中产生的高温余热烟气经净化、热交换后重新利用预热铀化学浓缩物。

所述步骤（1）中铀化学浓缩物为重铀酸铵（ADU）或三碳酸铀酰铵（AUC）。

所述步骤（1）中高温余热烟气温度为600~800℃，通入量为1~15m³/h，该工序段的实施可使能源利用节省10%~30%。

一种微波煅烧铀化学浓缩物的装置，该装置由微波发生装置、螺旋搅拌装置、微波控制装置、测温装置和烟气循环净化系统组成；

所述微波发生装置包括支座17、固定在支座17上的微波加热腔体5和均匀分布在微波加热腔体5上的磁控管6；