Устройство для растворения концентратов урана



Устройство для растворения концентратов урана
Устройство для растворения концентратов урана

 


Владельцы патента RU 2484885:

Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" (RU)

Изобретение относится к радиохимической технологии и может быть использовано в технологии растворения химических концентратов природного урана, облученного или регенерированного ядерного топлива с целью получения растворов уранилнитрата, направляемых на экстракционный аффинаж для получения ядерно-чистых материалов, пригодных для производства гексафторида урана для обогащения. Устройство выполнено в виде колонного аппарата с крышкой, состоящего из трех зон: цилиндрических нижней и верхней, имеющей диаметр больший, чем диаметр нижней, и средней в виде усеченного конуса, сопряженного с нижней и верхней зонами. Нижняя зона содержит штуцер ввода концентрата урана, размещенный выше штуцера ввода выщелачивающего раствора, и штуцер вывода пульпы нерастворимого остатка, верхняя - штуцер вывода раствора урана. В верхней зоне расположен полый цилиндрический успокоитель с диаметром больше диаметра нижней зоны, верхняя часть которого соединяется с крышкой устройства и имеет штуцер сдувки газовой фазы, а нижняя часть образует зазор со стенками средней зоны устройства. Штуцеры ввода концентрата урана и выщелачивающего раствора расположены тангенциально. Нижняя зона снабжена нагревающей рубашкой. Технический результат состоит в повышении степени выщелачивания урана, увеличении степени осветления раствора урана и сокращении числа продуктов растворения концентрата урана. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к радиохимической технологии и может быть использовано в технологии растворения химических концентратов природного урана (ХКПУ), облученного или регенерированного ядерного топлива с целью получения растворов уранилнитрата, направляемых на экстракционный аффинаж для получения ядерно-чистых материалов, пригодных для производства гексафторида урана для обогащения.

Известен аппарат для периодического растворения рудных концентратов урана циркуляционного типа [Тураев Н.С., Жерин И.И. Химия и технология урана. - М.: Издательский дом «Руда и Металлы», 2006, с.138-139]. Он представляет собою цилиндр с коническим днищем и пневматическим перемешиванием. Недостаток такого аппарата заключается в больших непроизводительных потерях времени, требующегося на заполнение и опорожнение аппарата. Кроме того, при периодическом процессе требуется больше обслуживающего персонала, так как затруднены механизация и автоматизация процесса.

Известен каскад аппаратов для непрерывного растворения рудных концентратов урана [Тураев, Н.С., Жерин И.И. Химия и технология урана. - М.: Издательский дом «Руда и Металлы», 2006, с.139-140]. Каскад состоит из трех аппаратов с пневматическим перемешиванием пульпы. В головной пачук каскада подают исходную рудную пульпу и выщелачивающий агент. Полученная от смешения пульпа постоянно перемешивается в головном пачуке и непрерывно перетекает во второй пачук. Во втором пачуке пульпа также непрерывно перемешивается и перетекает в третий пачук. Каскад аппаратов непрерывного прямоточного выщелачивания легко автоматизируется. Недостаток такого каскада состоит в переносе недорастворившихся частиц из одного пачука в следующий. Это снижает степень вскрытия урана в концентрате. Кроме того, применение в каскаде трех однотипных аппаратов увеличивает металлоемкость многостадийного процесса.

За прототип предлагаемого устройства выбран аппарат для непрерывного противоточного растворения рудных концентратов урана [Тураев, Н.С., Жерин И.И. Химия и технология урана. - М.: Издательский дом «Руда и Металлы», 2006, с.142-143].

Колонный аппарат имеет переменное сечение по высоте и состоит из трех зон.

Верхняя цилиндрическая зона предназначена для осветления раствора, полученного от растворения рудного концентрата, снабжена штуцером вывода осветленного раствора. В нижней части зоны расположен штуцер вывода илов. Средняя зона, выполненная в виде усеченного конуса, предназначена для классификации твердых частиц. В нее введена линия подачи измельченного рудного концентрата урана. Нижняя цилиндрическая зона предназначена для выщелачивания урана из рудного концентрата и снабжена штуцером ввода выщелачивающего раствора и штуцером вывода песков.

В данном устройстве растворение рудного концентрата урана проводят в противотоке. Мелкораздробленный рудный концентрат урана по линии подачи поступает в среднюю зону колонного аппарата. Выщелачивающий раствор подают в донную часть аппарата. Частицы рудного концентрата, попадая в раствор, опускаются на дно аппарата. Выщелачивающий раствор, наоборот, поступая через штуцер в нижнюю зону аппарата, двигается вверх, противотоком частицам рудного концентрата. Рабочая скорость раствора подбирается так, чтобы в средней конической части колонны происходила классификация твердых частиц - крупные фракции осаждались вниз, а иловые фракции поднимались вверх.

Организовать идеальный режим работы этого аппарата трудно. Это обусловлено тем, что в процессе растворения концентратов урана из-за газовыделения, сопровождающего растворение, осветление раствора от иловых фракций проходит неэффективно. Пузырьки нитрозных газов при растворении оксидов урана (или углекислого газа в случае растворения аммонийуранилтрикарбоната или кислорода при растворении пероксида урана) увлекают илы и недорастворившиеся частицы концентрата урана в верхнюю цилиндрическую часть колонны и в результате целевой раствор уранилнитрата представляет пульпу недорастворившихся частиц концентрата урана и илов нерастворившегося остатка. Перенос недорастворившихся частиц концентрата урана с раствором урана после полного растворения урана при последующей выдержке раствора увеличивает количество нерастворившегося остатка в полученном растворе урана.

Кроме того, данное устройство кроме уранового раствора производит два типа отходов: пески в выщелачивающем растворе, отмытые от урана, и илы, представляющие суспензию нерастворимого остатка в урановом растворе. Для каждого типа отходов требуется своя отдельная технология их переработки и оборудование, что удорожает переработку концентратов урана.

Технические задачи, решаемые настоящим изобретением, - повышение степени выщелачивания урана, увеличение степени осветления раствора урана, а также сокращение числа продуктов растворения концентрата урана.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для растворения концентратов урана, выполненном в виде колонного аппарата с крышкой, состоящего из трех зон: цилиндрических нижней и верхней, имеющей диаметр больший, чем диаметр нижней, и средней в виде усеченного конуса, сопряженного с нижней и верхней зонами, содержащем штуцеры ввода концентрата урана и выщелачивающего раствора, а также штуцеры вывода раствора урана и пульпы нерастворимого остатка, нижняя цилиндрическая зона содержит штуцер ввода концентрата урана, размещенный выше штуцера ввода выщелачивающего раствора, и штуцер вывода пульпы нерастворимого остатка, верхняя - штуцер вывода раствора урана, а в верхней зоне дополнительно расположен полый цилиндрический успокоитель с диаметром больше диаметра нижней зоны, верхняя часть которого соединяется с крышкой устройства и имеет штуцер сдувки газовой фазы, а нижняя часть образует зазор со стенками средней зоны устройства. Штуцеры ввода концентрата урана и выщелачивающего раствора расположены тангенциально. Нижняя зона снабжена нагревающей рубашкой.

На фиг.1 изображен вертикальный разрез устройства, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Устройство для растворения концентратов урана выполнено в виде колонны переменного сечения с тремя зонами: нижней цилиндрической зоной 1, верхней цилиндрической зоной 2, имеющей диаметр больший, чем диаметр нижней цилиндрической зоны 1, и средней зоной 3 в виде усеченного конуса, сопряженного с нижней и верхней цилиндрическими зонами 1 и 2.

Нижняя цилиндрическая зона 1 содержит тангенциальные штуцер 4 ввода концентрата урана и штуцер 5 ввода выщелачивающего раствора, причем штуцер 4 расположен выше штуцера 5. В донной части расположен штуцер 6 вывода пульпы нерастворимого остатка. Нижняя цилиндрическая зона 1 снабжена нагревательной рубашкой 7.

Верхняя цилиндрическая зона 2 имеет крышку 8, к которой присоединен полый цилиндрический успокоитель 9, имеющий диаметр больший, чем диаметр нижней цилиндрической зоны L. Верхняя часть успокоителя 9 снабжена штуцером 10 сдувки газовой фазы. Нижняя часть успокоителя 9 образует зазор со стенками средней зоны 3. Также верхняя цилиндрическая зона 2 содержит штуцер 11 вывода раствора урана.

В качестве примера работы устройства выбрано растворение химического концентрата природного урана - «желтого кека». Процесс идет в непрерывном режиме. Химический концентрат природного урана в виде водной суспензии через штуцер 4 ввода концентрата урана и азотную кислоту через штуцер 5 ввода выщелачивающего раствора тангенциально подают в нижнюю цилиндрическую зону 1. В полученной смеси происходит частичное растворение химического концентрата природного урана с образованием уранилнитрата, нитрата аммония и углекислого газа, которые вместе с суспензией химического концентрата природного урана поднимаются, вращаясь, вверх. В это время происходит дальнейшее растворение химического концентрата природного урана. В зазоре между успокоителем 9 и стенками средней зоны 3 пульпа нерастворимого остатка «желтого кека» в растворе уранилнитрата расслаивается. Осветленный раствор уранилнитрата выводится через штуцер 11 вывода раствора урана. Частицы нерастворимого остатка «желтого кека» опускаются в донную часть нижней зоны 1 и периодически по мере накопления выводятся из аппарата через штуцер 6 вывода пульпы нерастворимого остатка. Углекислый газ удаляется через штуцер 10 сдувки газовой фазы.

Работа устройства происходит аналогичным образом при растворении облученного или регенерированного ядерного топлива.

Предложенное устройство реализует непрерывный процесс растворения концентратов урана в смешанном режиме: в прямоточном режиме, когда частицы концентрата урана, увлекаемые потоком выщелачивающего раствора и пузырьками углекислого газа, флотирующими частицы, поднимаются через нижнюю и среднюю зоны в верхнюю; и в противоточном режиме, когда недорастворившиеся частицы концентрата урана начинают осаждаться в донную часть аппарата и дорастворяются в выщелачивающем растворе.

Полый цилиндрический успокоитель, имеющий диаметр больший, чем диаметр нижней цилиндрической зоны и образующий зазор со стенками средней конической зоны, обеспечивает разделение пульпы нерастворимого остатка концентрата урана и осветленного раствора урана, что приводит к снижению уноса недорастворившихся частиц с раствором урана и обеспечению заданного осветления раствора урана.

Предложенная конструкция аппарата позволяет сократить число продуктовых потоков с трех (осветленный раствор урана, пески и илы) до двух - осветленный раствор урана, который может быть переработан в экстракционном оборудовании, и пульпы нерастворимого остатка.

1. Устройство для растворения концентрата урана, выполненное в виде колонного аппарата, состоящего из трех зон: цилиндрических нижней и верхней, имеющей диаметр больший, чем диаметр нижней зоны, и средней в виде усеченного конуса, сопряженного с нижней и верхней зонами, содержащее штуцеры ввода концентрата урана и выщелачивающего раствора, а также штуцеры вывода раствора урана и пульпы нерастворимого остатка, причем нижняя цилиндрическая зона содержит штуцер ввода выщелачивающего раствора и штуцер вывода пульпы нерастворимого остатка, верхняя - штуцер вывода раствора урана, отличающееся тем, что штуцер ввода концентрата урана размещен в нижней зоне выше штуцера ввода выщелачивающего раствора, а в верхней зоне дополнительно расположен успокоитель цилиндрической формы диаметром больше диаметра нижней зоны, верхняя часть которого соединяется с крышкой устройства и имеет штуцер сдувки газовой фазы, а нижняя часть образует зазор со стенками средней зоны устройства.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что штуцеры для ввода концентрата урана и выщелачивающего раствора расположены тангенциально.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нижняя зона снабжена нагревающей рубашкой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области приготовления и дозирования растворов реагентов и может использоваться в реагентном хозяйстве систем водоочистки и водоподготовки, а также в химической и пищевой отраслях.

Изобретение относится к устройствам для изготовления изделий из взрывчатых составов. .

Изобретение относится к устройству инжектирования нити пастообразного материала, состоящего из нескольких компонентов, в промежуток между двумя стеклянными панелями (33, 34) теплоизоляционного стеклопакета.

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано для кавитационной обработки тяжелых топлив или жидких пищевых продуктов, приготовления высококачественных водо-топливных эмульсий для дизелей, топок ТЭЦ и котельных; обеззараживания питьевой воды и жидких продуктов питания и напитков; приготовления высококачественных красок, смазок, пищевых, кормовых, фармацевтических и иных подобных эмульсий и суспензий; в химической промышленности для интенсификации химических реакций и получения новых соединений; в первичной нефтепереработке для увеличения выхода светлых нефтепродуктов; для приготовления стойких буровых растворов и других аналогичных технологий.

Изобретение относится к электромагнитным смесителям и может быть применено для приготовления однородных смесей и эмульсий в промышленности. .

Изобретение относится к вибросмесителям и может быть применено для приготовления однородных смесей и эмульсий. .

Изобретение относится к области кавитационной обработки жидких сред, а также сред, где удельное содержание воды или иной жидкой фазы превышает 65-70% от общей массы. .

Изобретение относится к получению обратных (олеофильных) эмульсий и может применяться в энергетике, на транспорте и в строительстве, а также для получения эмульсионных продуктов питания из растительных жиров.
Изобретение относится к добавке, повышающей влагостойкость и пригодной для производства композитных панелей, которая содержит триглицерид с числом омыления по меньшей мере 150 и йодным числом по меньшей мере 35 и по меньшей мере один неионогенный эмульгатор, включающий сложный эфир жирной кислоты и полиспирта, причем добавка не содержит углеводородный воск.

Изобретение относится к смесителям и может быть использовано в пищевой и строительной промышленности

Изобретение относится к области обогащения угля и других полезных ископаемых, обеспечивает равномерное смешение угля и магнетитовой суспензии перед подачей в обогатительное устройство

Изобретение относится к применению в композиции алкидной смолы на водной основе комбинации "диспергатор/загуститель", а также к водной композиции для покрытия на основе алкидной смолы, содержащей эту комбинацию

Изобретение относится к устройствам непрерывного действия для приготовления композиций из сыпучих материалов и может найти применение в пищевой, химической, строительной и других отраслях промышленности
Изобретение относится к способу получения устойчивых во времени мелкодисперсных водо-углеводородных эмульсий для экологически безопасных топливных присадок и битумного вяжущего в дорожном строительстве из воды и углеводородных составляющих, предварительно очищенных от механических примесей

Изобретение относится к аэрационному устройству, предназначенному для введения газа в жидкую среду

Прицепная установка содержит раму, установленную на шасси, бункер-смеситель, подающий и разгрузочные конвейеры, систему привода рабочих органов, малый бункер для белковых добавок, плющилку или дробилку. В дробильной камере размещен молотковый ротор. Ротор снабжен вентиляторами и перегородками. В нижней части перегородок сделаны продольные отверстия эллипсовидной формы. По окружности дробильной камеры размещена дека с противорежущими элементами. Элементы установлены с переменным шагом по длине и ширине камеры и выполнены в виде трапеций переменной высоты с заостренными гранями. Для выравнивания и уплотнения слоя подаваемой растительной массы к молоткам ротора двухвентиляторной дробилки над цепочно-планчатым транспортером установлен вращающийся битер. Битер помещен в кожух с отверстиями в виде прорезей. Прорези обеспечивают выход режущей части каждого ножа саблевидной формы за пределы кожуха не менее чем на одну треть. Сами саблевидные ножи образуют с поверхностью подающего транспортера регулируемый зазор 100-300 мм. В верхней части бункера-смесителя смонтирована камера инерционного разгрузителя. Торцевая часть стенок камеры снабжена двумя загрузочными отверстиями для трубопроводов дробилки. Кожух шнека выполнен в виде полой трубы. В кожухе имеются прямоугольные отверстия с шарнирно закрепленными заслонками. Обеспечивается расширение сферы использования установки для переработки растительных кормов и зернофуража различной влажности, повышение качества смешивания компонентов и увеличение пропускной способности установки. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к устройствам для перемешивания бетонной смеси и может быть использовано в промышленности строительных материалов, в строительстве и других областях строительной индустрии для производства многокомпонентных смесей. Вибрационный смеситель содержит камеру смешивания с окнами загрузки и выгрузки материалов соответственно, ротор с приводом вращения, выполненный с лопастями. В нижней и верхней частях камеры смешивания по центру жестко закреплены два, нижний и верхний, вибратора, выполненные в корпусах, с возбуждением трех одинаковых по амплитуде и различных по частоте вибрационных полей посредством нижнего, среднего и верхнего кривошипно-шатунных механизмов, а корпуса вибраторов выполнены в виде металлических гофрированных оболочек, представляющих собой гофрированные тонкостенные тела вращения, образующие в сечении вертикальной плоскости по точкам вершин гофр усеченные эллипсы. Внутри металлической гофрированной оболочки нижнего вибратора по центру в горизонтальной плоскости жестко закреплен диск с цилиндрическим выступом, выполненным с возможностью вставки и закрепления по внутреннему диаметру пружины, установленной с функцией свободного сжатия/разжатия в стакане, к центру верхней внутренней части которого жестко закреплен шатун с приводом от среднего кривошипно-шатунного механизма, а к центру верхней внешней части - толкатель, жестко закрепленный другим концом к внутренней верхней части металлической гофрированной оболочки корпуса нижнего вибратора. Диск нижнего вибратора выполнен с возможностью возбуждения колебаний центральной части корпуса нижнего вибратора с помощью четырех толкателей, верхней частью симметрично закрепленных к нижней части диска, а нижней частью соединенных в узел подвижного шарнира шатуна нижнего кривошипно-шатунного механизма. Внутри металлической гофрированной оболочки верхнего вибратора по центру в горизонтальной плоскости жестко закреплен диск с направляющей стойкой. По внешней цилиндрической части стакана симметрично закреплены четыре выступа. Технический результат изобретения заключается в реализации возможности создания по всему объему камеры смесителя на смешиваемые компоненты бетонной смеси вибрационного воздействия с разнонаправленными колебаниями, полностью исключающими наличие в камере смешивания «глухих» зон, трех одинаковых по амплитуде, различных по частоте и равномерно распределенных по всему объему камеры смешивания вибрационных полей с одновременной качественной интенсификацией процесса перемешивания этих компонентов в целом. 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для перемешивания бетонной смеси и может быть использовано в промышленности строительных материалов, в строительстве и других областях строительной индустрии для производства многокомпонентных смесей. Смеситель содержит камеру смешивания с окнами загрузки и выгрузки материалов, ротор с лопастями и приводом вращения. В нижней и верхней частях камеры смешивания по центру жестко закреплены вибраторы, корпуса которых выполнены в виде металлических гофрированных оболочек, образующих в сечении вертикальной плоскости по точкам вершин гофр усеченные окружности. Нижний вибратор соединен с двумя кривошипно-шатунными механизмами и имеет внутри диск с цилиндрическим выступом, на котором закреплена пружина, установленная в стакане. Стакан соединен с шатуном и толкателем. Диск соединен четырьмя толкателями с шатуном нижнего механизма. Верхний вибратор имеет диск с пружиной в стакане, соединенном с толкателем и штоком верхнего вибратора. Технический результат состоит в интенсификации процесса перемешивания компонентов. 3 ил.
Наверх