[发明专利]硝酸铀酰溶液的浓缩系统及方法

说明书

本发明公开了一种硝酸铀酰溶液的浓缩系统及方法，其中浓缩系统包括热水箱、冷水箱和温差驱动设备，温差驱动设备通过疏水性多孔膜分隔为热腔室和冷腔室，热水箱通过热水管线与热腔室连接形成热水循环，冷水箱通过冷水管线与冷腔室连接形成冷水循环，冷腔室上连接有负压管线，负压管线上设有真空泵，冷腔室通过排水管与产水箱连接。其中浓缩方法包括如下步骤：将硝酸铀酰溶液注入热水箱并加热，在冷腔室制造负压，向冷水箱中注入循环冷却水对蒸气进行降温，使其冷凝后流入产水箱。其目的是为了提供一种硝酸铀酰溶液的浓缩系统及方法，其能够有效地将硝酸铀酰溶液浓缩至400g/L以上，能耗更低，操作压力更低。

技术领域

本发明涉及铀纯化领域，特别是涉及一种用于硝酸铀酰溶液的浓缩系统及方法。

背景技术

在核材料循环领域与核材料制备过程中，铀纯化转化是实现天然铀资源向核能开发应用转化的关键环节之一，不可或缺。铀纯化生产通常采用U₃O₈为原料硝酸溶解、萃取纯化得到低浓度的核纯级硝酸铀酰溶液，再经机械式蒸汽再压缩技术(MVR)蒸发浓缩制备满足后续工艺条件的高浓度硝酸铀酰溶液。

目前国内硝酸铀酰溶液的浓缩主要以外加热式蒸发器为主，在浓缩硝酸铀酰溶液过程中需不断输入生蒸汽，耗能较大，据计算其成本费用约为3000元/tU；机械式蒸汽再压缩技术(MVR)虽然可以通过对蒸发器产生的原本需要冷却的二次蒸汽循环利用，达到了节能的目的，但在国内的应用还不够成熟，因此亟需开发新的技术手段对硝酸铀酰溶液进行高倍数浓缩。

膜技术因在浓缩物料过程中不涉及相变、在常温或低温下即可进行、且耗能低、装置简单、控制与维护容易等特点近年来被广泛的应用于核工业领域。然而在利用压差式驱动膜分离技术时，最大的应用壁垒在于操作压力。当硝酸铀酰浓度过高时，会在进水侧产水较大的渗透压，尤其是在浓差极化条件下，膜表面渗透压将会达到极高的程度，而为了维持产水，这就需要提高系统的操作压力，使系统的安全性能降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种硝酸铀酰溶液的浓缩系统及方法，其能够有效地将硝酸铀酰溶液浓缩至400g/L以上，与蒸发法相比能耗更低，与压差驱动膜分离方法相比，操作压力更低。

本发明中的硝酸铀酰溶液的浓缩系统，包括热水箱、冷水箱和温差驱动设备，所述温差驱动设备通过疏水性多孔膜分隔为热腔室和冷腔室，所述热水箱通过热水管线与热腔室连接形成热水循环，所述冷水箱通过冷水管线与冷腔室连接形成冷水循环，所述冷腔室上连接有负压管线，所述负压管线上设有真空泵，所述冷腔室通过排水管与产水箱连接。

本发明中的硝酸铀酰溶液的浓缩系统，其中所述热水管线包括第一热水管线和第二热水管线，所述第一热水管线和第二热水管线均连接于热水箱与热腔室之间，所述热水循环的方向为从热水箱出发经第一热水管线、热腔室和第二热水管线后再回到热水箱，所述第一热水管线上设有热水循环泵和热水阀门。

本发明中的硝酸铀酰溶液的浓缩系统，其中所述第一热水管线和第二热水管线上均设有流量传感器、压力传感器和温度传感器。

本发明中的硝酸铀酰溶液的浓缩系统，其中所述热水箱内设有液位传感器，所述热水箱上连接有排气管、第一补充管和第一排空管，所述排气管、第一补充管和第一排空管上均设有阀门，所述排气管上还设有第一过滤器。

本发明中的硝酸铀酰溶液的浓缩系统，其中所述冷水管线包括第一冷水管线和第二冷水管线，所述第一冷水管线和第二冷水管线均连接于冷水箱与冷腔室之间，所述冷水循环的方向为从冷水箱出发经第一冷水管线、冷腔室和第二冷水管线后再回到冷水箱，所述第一冷水管线上设有冷水循环泵和冷水阀门。

本发明中的硝酸铀酰溶液的浓缩系统，其中所述第一冷水管线和第二冷水管线上均设有流量传感器、压力传感器和温度传感器。