專利名稱：一種減少粉末制備輸送過程中沉積的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于エ業(yè)粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種減少粉末制備輸送過程中沉積的裝置。
背景技術(shù)：
我國為了繼續(xù)走可持續(xù)發(fā)展道路，均衡國家能源結(jié)構(gòu)，決定大力發(fā)展核能。2007年10月，國務(wù)院正式批準了《國家核電發(fā)展專題規(guī)劃(2005-2020年)》(以下簡稱“規(guī)劃”)。該“規(guī)劃”明確指出，到2020年，核電運行裝機容量爭取達到4000萬千瓦，并有1800萬千瓦在建項目結(jié)轉(zhuǎn)到2020年以后續(xù)建。同時該“規(guī)劃”指出壓水堆作為我國今后二十年核電發(fā)展的主力堆型。2012年5月31日，《核安全與放射性污染防治“十二五”規(guī)劃及2020年遠景 目標》(下稱“規(guī)劃”)與《關(guān)于全國民用核設(shè)施綜合安全檢查情況的報告》獲得國務(wù)院常務(wù)會議的原則通過，這兩文件的批準體現(xiàn)了我國安全高效發(fā)展核電的政策。無疑，核電在中國的快速發(fā)展使得今后數(shù)十年內(nèi)，核燃料的需求將快速增長。要滿足市場需求，一是必須在國內(nèi)勘探開發(fā)更多的鈾礦資源；ニ是要擴大核燃料生產(chǎn)廠家的產(chǎn)能，開發(fā)成熟實用、簡單高效的生產(chǎn)エ藝以適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)。在眾多核燃料中，ニ氧化鈾占有極重要的位置，幾乎所有的壓水堆都是以ニ氧化鈾芯塊為燃料。ニ氧化鈾陶瓷塊制備的粉末冶金エ藝，其過程包括制粉、制粒、成形、燒結(jié)、機加エ。制造ニ氧化鈾粉末的主要原料是來自鈾濃縮エ廠的瓶裝UF6。在上世紀80年代，エ業(yè)上用UF6制備ニ氧化鈾粉末的エ藝方法有4種，即ADU法、AUC法、IDR法以及俄羅斯獨立發(fā)展并大規(guī)模用于エ業(yè)生產(chǎn)的GECO法。ADU法是以這個過程的中間產(chǎn)物重鈾酸按(Ammonium Diuranate)的英文縮寫命名。這個過程有兩個關(guān)鍵エ序ー是沉淀，ー是還原。從還原看，要使ADU充分地分解、脫氟、還原，得到穩(wěn)定的ニ氧化鈾粉末，ー個還原爐往往顯得不夠，現(xiàn)在エ廠多采用多級爐處理。ADU沉淀是十分復(fù)雜的過程，在缺乏精密自控儀表的情況下進行ADU沉淀，往往由于沉淀溫度、酸度和沉淀速度等參數(shù)的細微變化導(dǎo)致不同形態(tài)的ADU產(chǎn)生，從而使ADU粉末性能波動較大，制塊時難于得到性能穩(wěn)定的ニ氧化鈾芯塊。正因為如此，各個國家都在不斷改進這ー制粉エ藝。我國和世界上多數(shù)國家均采用其改進型エ藝。AUC法是以該過程的中間產(chǎn)物三碳酸鈾酞按(Ammonium Urangl Carbonate)的英文縮寫命名。AUC法制備的ニ氧化鈾粉末顆粒呈球形，流動性好，含氟量低，在經(jīng)過改進的旋轉(zhuǎn)式成形壓機里，可以直接用于制備壓塊。然而同ADU流程一祥，AUC作為ー種濕法流程，也產(chǎn)生大量的廢水和廢渣，難于處理，不利于環(huán)境保護。IDR (Integrated Dry Route)エ藝是英國 Spring-fields エ廠在上世紀 60 年代末期研制成功。此后這種方法在法國和美國的エ廠里得到進ー步完善和推廣。IDR作為ー種干法流程，具有流程短、生產(chǎn)能力大的特點，由于產(chǎn)生的廢液量少，加之HF還可以回收利用，因此對環(huán)境的污染也小。IDRエ藝生產(chǎn)的ニ氧化鈾粉末燒結(jié)性好，雜質(zhì)含量低，性能穩(wěn)定，適于添加有機造孔劑，而且由于粉末顆粒致密，所以制備出的陶瓷塊可以不經(jīng)干燥處理直接裝入元件棒。GECO火焰法是前蘇聯(lián)獨立研究了火焰法エ藝，于1962年開始用于生產(chǎn)。與IDR相比，GECO法是ー種分步干法流程，即第I步將氣態(tài)UF6經(jīng)火焰反應(yīng)器生產(chǎn)成ー個富集UO2的混合物，第2步經(jīng)ニ級轉(zhuǎn)爐脫氟、干燥、還原成合格的ニ氧化鈾粉末。GECO火焰法生產(chǎn)連續(xù)穩(wěn)定，技術(shù)成熟，而且基本上不產(chǎn)生廢料，過程產(chǎn)生的氟可以HF的形式回收利用，所生產(chǎn)的ニ氧化鈾粉末燒結(jié)性也好，壓制性優(yōu)良，可以在較低的壓カ下成形。由上面敘述可知，雖然ニ氧化鈾陶瓷塊的粉末冶金エ藝目前有多種方法，但ー個不容忽視客觀事實是，ニ氧化鈾粉末制備效率比較低 。而且目前エ業(yè)粉末輸送大多是普通管道，粉末在輸送過程中沉積現(xiàn)象嚴重，是造成ニ氧化鈾粉末制備效率低和安全性差的重要原因之一。設(shè)計ー種粉末制備輸送過程中可以有效減少其沉積的裝置，特別對于ニ氧化鈾粉末制備有經(jīng)濟和安全價值。這也是目前エ業(yè)粉末冶金所需。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提出ー種新型的減少特殊粉末制備輸送過程中沉積的裝置。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為粉末流上游設(shè)備和粉末流下游設(shè)備之間通過連接法蘭和粉末流管道連接，在粉末流管道外套設(shè)高溫空氣管道，在高溫空氣管道外套設(shè)固定環(huán)面；在高溫空氣管道的側(cè)壁兩端分別設(shè)置ー個入口和ー個出口，入口和出口間通過電動泵、加熱器及連接管道相連。所述固定環(huán)面與高溫空氣管道之間填充酚醛泡沫復(fù)合保溫材料。所述酚醛泡沫復(fù)合保溫材料中均勻添加了碳化硼、鉛、鋁顆粒，可有效屏蔽中子、Y射線、α射線等的輻射。所述高溫空氣管道內(nèi)的空氣溫度高于粉末流管道內(nèi)粉末流的溫度50°C以上。且溫差越大，熱泳效應(yīng)越強，顆粒越不容易沉積在管道壁面上。所述高溫空氣管道內(nèi)的空氣流動速度應(yīng)大于等于O. 5m/s。所述高溫空氣管道內(nèi)空氣的流動方向與粉末流管道內(nèi)粉末流的流動方向相反。也可以采用順流方式，但逆流減少沉積的效果更好。本發(fā)明的有益效果為該裝置是利用細顆粒物的熱泳效應(yīng)和湍流效應(yīng)，減少細顆粒物的沉積。與普通輸送管道相比，該裝置可有效減少細顆粒物在管道壁面上的沉積。該裝置可用在エ業(yè)粉末冶金領(lǐng)域和核燃料制備領(lǐng)域等其它涉及粉末輸送的技術(shù)領(lǐng)域中，特別對于UO2粉末冶金過程中，減少UO2粉末在輸送管道壁面上的沉積有重要經(jīng)濟和安全價值。具有結(jié)構(gòu)簡單，安全、高效、可靠、適用面廣等特點。


圖I為本發(fā)明所述裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為粉末輸送構(gòu)件的三維示意圖；圖3為輸送構(gòu)件的剖面圖。I-固定環(huán)面，2-高溫空氣管道，3-粉末流管道，4-連接法蘭，5-粉末流上游設(shè)備，6-粉末流下游設(shè)備，7-電動泵，8-加熱器。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種減少粉末制備輸送過程中沉積的裝置，下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進ー步說明。粉末流上游設(shè)備5和粉末流下游設(shè)備6之間通過連接法蘭4和粉末流管道3連接，在粉末流管道3外套設(shè)高溫空氣管道2，在高溫空氣管道2外套設(shè)固定環(huán)面I ;在高溫空氣管道3的側(cè)壁兩端分別設(shè)置ー個入口和ー個出口，入口和出口間通過電動泵7、加熱器8及連接管道相連。加熱器8加熱空氣，電動泵7給高溫空氣提供驅(qū)動壓頭，驅(qū)動高溫空氣順流或逆流循環(huán)，維持特殊粉末輸送構(gòu)件的粉末流管道3內(nèi)溫度場。在固定環(huán)面I與高溫空氣管道2之間填充酚醛泡沫復(fù)合保溫材料。酚醛泡沫保溫材料是ー種復(fù)合材料，可以有效減少熱量散失。且該保溫材料中均勻添加了碳化硼、鉛、鋁等防輻射材料，可有效屏蔽中子、Y射線、α射線等的輻射。 高溫空氣管道2內(nèi)的空氣溫度高于粉末流管道內(nèi)3粉末流的溫度50°C以上。且溫差越大，熱泳效應(yīng)越強，顆粒越不容易沉積在管道壁面上。高溫空氣管道2內(nèi)的空氣流動速度應(yīng)大于O. 5m/s。高溫空氣管道5內(nèi)空氣的流動方向與粉末流管道3內(nèi)粉末流的流動方向相反。也可以采用順流方式，但逆流減少沉積的效果更好。
權(quán)利要求
1.一種減少粉末制備輸送過程中沉積的裝置，其特征在于，粉末流上游設(shè)備(5)和粉末流下游設(shè)備(6 )之間通過連接法蘭(4)和粉末流管道(3 )連接，在粉末流管道(3 )外套設(shè)高溫空氣管道(2)，在高溫空氣管道(2)外套設(shè)固定環(huán)面(I);在高溫空氣管道(2)的側(cè)壁兩端分別設(shè)置一個入口和一個出口，入口和出口間通過電動泵(7)、加熱器(8)及連接管道相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種減少粉末制備輸送過程中沉積的裝置，其特征在于，所述固定環(huán)面(I)與高溫空氣管道(2)之間填充酚醛泡沫復(fù)合保溫材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種減少粉末制備輸送過程中沉積的裝置，其特征在于，所述酚醛泡沫復(fù)合保溫材料中均勻添加了碳化硼、鉛、鋁顆粒。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種減少粉末制備輸送過程中沉積的裝置，其特征在于，所述高溫空氣管道(2)內(nèi)的空氣溫度高于粉末流管道(3)內(nèi)粉末流的溫度50°C以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種減少粉末制備輸送過程中沉積的裝置，其特征在于，所述高溫空氣管道(2)內(nèi)的空氣流動速度大于等于O. 5m/s。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種減少粉末制備輸送過程中沉積的裝置，其特征在于，所述高溫空氣管道(2)內(nèi)空氣的流動方向與粉末流管道(3)內(nèi)粉末流的流動方向相反。
全文摘要
本發(fā)明屬于工業(yè)粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種減少粉末制備輸送過程中沉積的裝置。粉末流上游設(shè)備和粉末流下游設(shè)備之間通過連接法蘭和粉末流管道連接，在粉末流管道外套設(shè)高溫空氣管道，在高溫空氣管道外套設(shè)固定環(huán)面；在高溫空氣管道的側(cè)壁兩端分別設(shè)置一個入口和一個出口，入口和出口間通過電動泵、加熱器及連接管道相連。這樣中層高溫空氣管道內(nèi)的高溫空氣作為熱源，內(nèi)圈粉末流管道內(nèi)的粉末流體作為冷源，在內(nèi)部通道內(nèi)形成溫度場。利用細顆粒的熱泳效應(yīng)和湍流效應(yīng)，減少內(nèi)部圓形通道內(nèi)的粉末在內(nèi)部管壁上的沉積，可以有效的減少特殊粉末制備輸送過程中的沉積，顯著增加粉末主流濃度；結(jié)構(gòu)簡單、安全、高效、可靠、適用面廣。
文檔編號B65G53/52GK102815538SQ20121029156
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月15日
發(fā)明者周濤, 汝小龍, 林達平, 王澤雷, 樊昱南 申請人:華北電力大學(xué)