[发明专利]一种减少粉末制备输送过程中沉积的装置

说明书

技术领域

本发明属于工业粉末冶金技术领域，具体涉及一种减少粉末制备输送过程中沉积的装置。

背景技术

我国为了继续走可持续发展道路，均衡国家能源结构，决定大力发展核能。2007年10月，国务院正式批准了《国家核电发展专题规划（2005-2020年）》（以下简称“规划”）。该“规划”明确指出，到2020年，核电运行装机容量争取达到4000万千瓦，并有1800万千瓦在建项目结转到2020年以后续建。同时该“规划”指出压水堆作为我国今后二十年核电发展的主力堆型。2012年5月31日，《核安全与放射性污染防治“十二五”规划及2020年远景目标》（下称“规划”）与《关于全国民用核设施综合安全检查情况的报告》获得国务院常务会议的原则通过，这两文件的批准体现了我国安全高效发展核电的政策。

无疑，核电在中国的快速发展使得今后数十年内，核燃料的需求将快速增长。要满足市场需求，一是必须在国内勘探开发更多的铀矿资源；二是要扩大核燃料生产厂家的产能，开发成熟实用、简单高效的生产工艺以适应大规模生产。在众多核燃料中，二氧化铀占有极重要的位置，几乎所有的压水堆都是以二氧化铀芯块为燃料。

二氧化铀陶瓷块制备的粉末冶金工艺，其过程包括制粉、制粒、成形、烧结、机加工。制造二氧化铀粉末的主要原料是来自铀浓缩工厂的瓶装UF₆。在上世纪80年代，工业上用UF₆制备二氧化铀粉末的工艺方法有4种，即ADU法、AUC法、IDR法以及俄罗斯独立发展并大规模用于工业生产的GECO法。

ADU法是以这个过程的中间产物重铀酸按（Ammonium Diuranate）的英文缩写命名。这个过程有两个关键工序：一是沉淀，一是还原。从还原看，要使ADU充分地分解、脱氟、还原，得到稳定的二氧化铀粉末，一个还原炉往往显得不够，现在工厂多采用多级炉处理。ADU沉淀是十分复杂的过程，在缺乏精密自控仪表的情况下进行ADU沉淀，往往由于沉淀温度、酸度和沉淀速度等参数的细微变化导致不同形态的ADU产生，从而使ADU粉末性能波动较大，制块时难于得到性能稳定的二氧化铀芯块。正因为如此，各个国家都在不断改进这一制粉工艺。我国和世界上多数国家均采用其改进型工艺。

AUC法是以该过程的中间产物三碳酸铀酞按（Ammonium Urangl Carbonate）的英文缩写命名。AUC法制备的二氧化铀粉末颗粒呈球形，流动性好，含氟量低，在经过改进的旋转式成形压机里，可以直接用于制备压块。然而同ADU流程一样，AUC作为一种湿法流程，也产生大量的废水和废渣，难于处理，不利于环境保护。

IDR（Integrated Dry Route）工艺是英国Spring-fields工厂在上世纪60年代末期研制成功。此后这种方法在法国和美国的工厂里得到进一步完善和推广。IDR作为一种干法流程，具有流程短、生产能力大的特点，由于产生的废液量少，加之HF还可以回收利用，因此对环境的污染也小。IDR工艺生产的二氧化铀粉末烧结性好，杂质含量低，性能稳定，适于添加有机造孔剂，而且由于粉末颗粒致密，所以制备出的陶瓷块可以不经干燥处理直接装入元件棒。

GECO火焰法是前苏联独立研究了火焰法工艺，于1962年开始用于生产。与IDR相比，GECO法是一种分步干法流程，即第1步将气态UF₆经火焰反应器生产成一个富集UO₂的混合物，第2步经二级转炉脱氟、干燥、还原成合格的二氧化铀粉末。GECO火焰法生产连续稳定，技术成熟，而且基本上不产生废料，过程产生的氟可以HF的形式回收利用，所生产的二氧化铀粉末烧结性也好，压制性优良，可以在较低的压力下成形。

由上面叙述可知，虽然二氧化铀陶瓷块的粉末冶金工艺目前有多种方法，但一个不容忽视客观事实是，二氧化铀粉末制备效率比较低。而且目前工业粉末输送大多是普通管道，粉末在输送过程中沉积现象严重，是造成二氧化铀粉末制备效率低和安全性差的重要原因之一。设计一种粉末制备输送过程中可以有效减少其沉积的装置，特别对于二氧化铀粉末制备有经济和安全价值。这也是目前工业粉末冶金所需。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术不足，提出一种新型的减少特殊粉末制备输送过程中沉积的装置。

本发明采用的技术方案为：

粉末流上游设备和粉末流下游设备之间通过连接法兰和粉末流管道连接，在粉末流管道外套设高温空气管道，在高温空气管道外套设固定环面；在高温空气管道的侧壁两端分别设置一个入口和一个出口，入口和出口间通过电动泵、加热器及连接管道相连。