專利名稱：一種微波煅燒重鈾酸銨生產八氧化三鈾的方法
技術領域：
本發明涉及一種微波煅燒重鈾酸銨生產八氧化三鈾的方法，屬微波加熱應用和材料制備技術領域。
二背景技術：
鈾是核工業發展的物質基礎，對保障國家安全、能源安全、環境安全具有重大的戰略意義；在鈾核燃料的生產過程中，八氧化三鈾是鈾產品產量的計量基準，在工業上主要通過煅燒鈾化學濃縮物一重鈾酸銨(ADU)獲得，該煅燒工序是制備各種類型核燃料的關鍵環節。
公知的重鈾酸銨的煅燒不論采用以隧道窯為代表的靜態煅燒，還是采用以滾筒為代表的半動態煅燒，通常均釆用電熱煅燒方式。由于該煅燒設備在同一截面上存在溫度分布不均勻，從而導致該生產方法存在能耗高，產品均一性差，易發生欠燒、過燒等現象，給后續工序帶來加工困難；而且更為關鍵的是常規電熱窯煅燒重鈾酸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、清潔無污染等常規加熱方式無法比擬的優點。將微波用于
重鈾酸銨的煅燒具有廣闊的應用前景
三
發明內容
本發明的目的提供一種微波煅燒重鈾酸銨生產八氧化三鈾的方法，將重鈾酸銨粉末與八氧化三鈾粉末按質量百分比10:1-2:1混合均勻的混合料置于微波反應器中，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
化三鈾產品。八氧化三鈾產品中全鈾含量()及+4價鈾含量(t/4+)達到GB10268-88標準。
本發明通過如下方式實現1、 將粒徑為10-150pm的八氧化三鈾產品和鈾純化過程經結晶、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器中，將頻率2.45GHz，輸出功率為10-80kW的微波饋入反應器，將混合物料從室溫以20-10(TC/min速率升溫至350-800°C，待物料溫度升至預定溫度，保溫10-40min后自然冷卻至室溫，得到八氧化三鈾產品；八氧化三鈾產品中全鈾含量(^][/)及+4價鈾含量(C/4+)達到GB10268-88標準。
本發明的工藝原理在于重鈾酸銨系弱吸波物質，重鈾酸銨在微波場中的升溫速率較慢且無法達到其分解溫度，而重鈾酸銨的分解產物八氧化三鈾屬強吸波物質，在短時間內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；又對煅燒產品不產生任何影響。微波煅燒重鈾酸銨制備八氧化三鈾的反應機理如下
(皿4)2[/2(97 = 2冊3 + 2"03 + //20
2冊3 =7V2 +3//2
本發明具有如下優點
1、 由于微波"體加熱"特性，使物料整體均勻受熱，煅燒過程不產生溫度梯度，產品成分及粒徑均勻；
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；又對煅燒產品不產生任何影響
3、 本方法通過將吸波性能較強的煅燒產品加入吸波性能相對較弱的煅燒原料中，不但實現了弱吸波物質的微波煅燒，而且生產周期短，易于產業化應用。
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(產品)按質量百分比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器中；開啟微波加熱開關，調節微波輸出功率至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;關閉微波加熱開關，自然冷卻至室溫，得到八氧
化三鈾產品。經分析測試，八氧化三鈾產品中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(產品)按質量百分比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器中；開啟微波加熱開關，調節微波輸出功率至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;關閉微波加熱開關，自然冷卻至室溫，得到八氧化三鈾產品。經分析測試，八氧化三鈾產品中Zf/含量為84.85%， "4+含量為28.61%。
權利要求
1、一種微波煅燒重鈾酸銨生產八氧化三鈾的方法，其特征在于其通過以下步驟實現，1)將粒徑為10-150μm的八氧化三鈾產品和鈾純化過程經結晶、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器中，將頻率2.45GHz，輸出功率為10-80kW的微波饋入反應器，將混合物料從室溫以20-100℃/min速率升溫至350-800℃，待物料溫度升至預定溫度，保溫10-40min后自然冷卻至室溫，得到八氧化三鈾產品。
2、 根據權利要求1所述的微波煅燒重鈾酸銨生產八氧化三鈾的方法，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器中，調節微波輸出功率至 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，關閉 微波加熱開關，自然冷卻至室溫，得到八氧化三鈾產品。
3、 根據權利要求l所述的微波煅燒重鈾酸銨生產八氧化三鈾的方法，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 于微波反應器中，調節微波輸出功率至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，關閉微波加熱開關，自然冷卻至室溫，得到八氧化三鈾產品o
全文摘要
本發明涉及一種微波煅燒重鈾酸銨生產八氧化三鈾的方法，將重鈾酸銨和八氧化三鈾按質量百分比10-2∶1混合均勻，得到混合物料，然后置于微波反應器中，調節微波輸出功率10-80kW，將物料從室溫以20-100℃/min速率升溫至350-800℃，保溫10-40min，得到八氧化三鈾產品。本方法通過將吸波性能較強的煅燒產品加入吸波性能相對較弱的煅燒原料中，不但實現了弱吸波物質的微波煅燒，而且生產周期短，能耗低，易于工業化應用。
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 優先權日2009年8月17日
發明者劉秉國, 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