一种含铀物料萃取过程控制方法与流程

本发明涉及二氧化铀粉末和燃料芯块的生产过程中含铀废料处理技术领域，具体涉及一种含铀物料萃取过程控制方法。

背景技术：

在二氧化铀粉末以及燃料芯块的生产过程中，会产生各种形式的含铀废料，这些含铀废料经回收处理后可以重新用于二氧化铀粉末和燃料芯块的制备。因此，含铀废料的回收利用可产生很高的经济效益。

在含铀废料的回收处理工序中，萃取是一个重要的过程。来自溶解岗位的硝酸铀酰溶液，首先在配液槽中被配置成一定铀浓度和酸度的液体(简称原水)。在萃取过程中，一定流量的原水与磷酸三丁脂(以下简称tbp)进入混合澄清器，tbp溶剂能有效地和uo2(no3)2形成中性络合物，将后者与水相和杂质元素分离，实现对铀的净化。进入有机相中的硝酸铀酰再用无离子水在下一级混合澄清器进行反萃取，生成干净的硝酸铀酰(以下简称反水)和tbp，前者进入低位储槽暂存，待送至下一步的沉淀工序，后者进入tbp低位储槽中，可循环使用。

现有萃取过程采用全手动控制方式，并且由于流量检测设备(全部采用转子流量计)选择不当，导致流量检测不准确，造成萃取和反萃取的产品质量难以保证；而且，由于是手动操作，使得工人的劳动强度太大。

技术实现要素：

针对上述现有技术，本发明要提供一种含铀物料萃取过程控制方法，用以解决现有技术中手动操作使得萃取和反萃取的产品质量难以保证，并且，由于是手动操作使得工人的劳动强度太大等问题。

为了解决上述技术问题，本发明一种含铀物料萃取过程控制方法，包括以下步骤：配液槽和各个储液槽之间液位连锁控制步骤；当液位变送器检测到配液槽和各个储液槽的液位变动信号后，将信号通过配电器传回plc-1控制模块，plc-1控制模块依据接收到的液位变动信号，发出控制信号，控制信号通过中间继电器和接触器，控制出液泵动作，实现配液槽和各个储液槽之间液位自动连锁控制；出液泵的动作也可通过现场手动控制发出控制信号，控制信号通过plc-1控制模块再控制出液泵动作，实现配液槽和各个储液槽之间液位连锁控制。

进一步该方法还包括萃取与反萃取过程各个反应介质流量控制的步骤；当流量变送器检测到萃取与反萃取过程各个反应介质流量变动信号后，将反应介质流量变动信号通过配电器传回plc-2控制模块，plc-2控制模块依据接收到的反应介质流量变动信号，发出控制信号，通过信号隔离器和阀门定位器控制气动调节阀，控制反应介质流量的变化，plc-2控制模块通过中间继电器和电磁换向阀控制气动调节阀，控制反应介质流量的变化。

进一步气动调节阀的动作也可通过外部控制开关发出控制信号，控制信号通过plc-2控制模块控制气动调节阀动作，实现萃取与反萃取过程各个反应介质流量的控制。

进一步该方法还包括混合澄清器搅拌速度的控制；变频器实时检测搅拌电 机的转速信号，将搅拌电机的转速信号通过信号转换器传回plc-1控制模块，plc-1依据接收到的搅拌电机的转速信号，发出控制信号，控制信号通过中间继电器控制变频器，变频器控制搅拌电机的转速，控制信号也可通过信号隔离器控制变频器，变频器再控制搅拌电机；变频器的控制也可通过控制按钮控制，控制按钮发出控制信号，控制信号通过plc-1控制模块控制变频器，变频器再控制搅拌电机，实现混合澄清器搅拌速度的控制。

进一步对于原水，配液槽的液位、低位槽的液位以及高位槽的液位连锁控制；当配液槽完成配液后，液位变送器检测到配液槽的液位变动信号后，将信号通过配电器传回plc-1控制模块，plc-1控制模块依据接收到的液位变动信号，发出控制信号，控制信号通过中间继电器和接触器，控制出液泵动作，根据低位槽的液位控制出液泵向低位槽输送液体，同时，当高位槽液位出现波动时，plc-1控制模块控制出液泵向高位槽输液；

当液位变送器检测到配液槽和各个储液槽的液位变动信号后，将信号通过配电器传回plc-1控制模块，plc-1控制模块依据接收到的液位变动信号，发出控制信号，控制信号通过中间继电器和接触器，控制出液泵动作，实现配液槽和各个储液槽之间液位自动连锁控制；

对于tbp萃取剂，低位槽和高位槽的液位连锁控制；当液位变送器检测到高位槽的液位波动信号后，plc-1控制模块控制出液泵向高位槽输液；

对于反萃取产生的硝酸铀酰溶液和萃取产生的废水，其储槽与后序工序的储槽的液位分别进行连锁控制，当液位变送器检测到各工序之间储槽的液位波动信号后，plc-1控制模块控制出液泵工作，保证反萃取产生的硝酸铀酰溶液和废水的及时输送。

进一步液位测量使用电容液位计，tbp液位测量使用投入式液位计，硝酸液位测量使用磁翻板液位计。

进一步硝酸铀酰溶液流量测量使用电磁流量计；tbp萃取剂的流量和密度使用质量流量计；无离子水流量测量使用金属转子流量计。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

采用本发明方法，能够严格按照工艺要求进行自动控制，可实现各个反应介质液位的自动连锁控制以及流量的自动调节、搅拌速度的自动控制。

本发明运用到生产中的实践表明，萃取生产的连续性、稳定性等大大提高，输出至沉淀岗位的反水的质量如铀浓度、酸度以及纯度以及等指标稳定可控，输出至吸附的废水的铀含量也大大降低。

另外，新的控制技术还是得工艺自动化程度大大提高，减轻了工艺人员的劳动强度。

附图说明

图1为本发明一种含铀物料萃取过程控制方法液位连锁控制结构框图；

图2为本发明一种含铀物料萃取过程控制方法流量调节结构框图；

图3为本发明一种含铀物料萃取过程控制方法搅拌速度控制结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

如图1至图3所示，本发明一种含铀物料萃取过程控制方法，包括以下步 骤：

对于液位测量，具有导电特性的硝酸铀酰溶液、废水液位测量采用电容液位计，不导电的tbp液位采用投入式液位计，强腐蚀性的硝酸液位采用磁翻板液位计。

对于流量测量，具有导电、密度不稳定特性的原水采用电磁流量计，质量流量计用于测量tbp的流量和密度(质量流量计可同时测量流量和密度)，而无离子水采用性价比高的金属转子流量计。

步骤一、配液槽和各个储液槽之间液位自动连锁控制；如图1所示，当液位变送器检测到配液槽和各个储液槽的液位变动信号后，将信号通过配电器传回plc-1控制模块，plc-1控制模块依据接收到的液位变动信号，发出控制信号，控制信号通过中间继电器和接触器，控制出液泵动作，实现配液槽和各个储液槽之间液位自动连锁控制；出液泵的动作也可通过现场手动控制发出控制信号，控制信号通过plc-1控制模块再控制出液泵动作，实现配液槽和各个储液槽之间液位自动连锁控制；

对于原水，配液槽液位、低位槽液位以及高位槽液位连锁控制；当配液槽完成配液后，启动出液指令后，根据低位槽的液位控制出液泵向低位槽输送液体，同时，当高位槽液位出现波动时，控制低位储槽出液泵向高位槽输液；高位槽的液位稳定有助于保持由高位槽流入混合澄清器的原水流量的连续稳定；

对于tbp萃取剂，低位槽和高位槽的液位连锁控制；当高位槽的液位出现波动时，控制低位槽的出液泵向高位槽输液；高位槽的液位稳定有助于保持由高位槽流入混合澄清器的tbp流量的连续稳定；

对于反萃取产生的硝酸铀酰溶液(简称反水)和萃取产生的废水，其储槽 与后序工序的储槽的液位分别进行连锁控制，当各工序之间储槽的液位出现变化时，控制出液泵工作，保证反水和废水的及时输送，同时避免冒槽和泵的空转；

步骤二、萃取与反萃取过程各个反应介质流量的控制；如图2所示，当流量变送器检测到萃取与反萃取过程各个反应介质流量变动信号后，将反应介质流量变动信号通过配电器传回plc-2控制模块，plc-2控制模块依据接收到的反应介质流量变动信号，发出控制信号，通过信号隔离器和阀门定位器控制气动调节阀，控制反应介质流量的变化，也可以通过中间继电器和电磁换向阀控制气动调节阀，控制反应介质流量的变化；气动调节阀的动作也可通过外部控制开关发出控制信号，控制信号通过plc-2控制模块控制气动调节阀动作，实现萃取与反萃取过程各个反应介质流量的控制；

萃取和反萃取过程中，各个介质的流量控制是整个工序中的重要参数，直接关系到最终的产品质量---包括硝酸铀铣的纯度、尾水的铀含量等指标；

tbp流量计检测流量的同时，还能准确的检测出它的密度变化情况，可以间接地反映出循环使用的tbp纯度情况，可以作为是否修改tbp流量设定值的依据，以及tbp是否需要更换的依据；

步骤三、混合澄清器搅拌速度的控制；如图3所示，变频器实时检测搅拌电机的转速信号，将搅拌电机的转速信号通过信号转换器传回plc-1控制模块，plc-1依据接收到的搅拌电机的转速信号，发出控制信号，控制信号通过中间继电器控制变频器，变频器控制搅拌电机的转速，控制信号也可通过信号隔离器控制变频器，变频器再控制搅拌电机；变频器的控制也可通过控制按钮控制，控制按钮发出控制信号，控制信号通过plc-1控制模块控制变频器，变频器再 控制搅拌电机，实现混合澄清器搅拌速度的控制；

萃取和反萃取用的混合澄清器上配置有很多的搅拌电机，其搅拌速度对萃取和反萃取的效果影响很大，控制系统可实现对搅拌速度的实时检测和控制。