专利名称：一种微波煅烧三碳酸铀酰铵生产八氧化三铀的方法
技术领域：
本发明涉及一种微波煅烧三碳酸铀酰铵生产八氧化三铀的方法,属微波加热应用和材料 制备技术领域。
二背景技术：
核能作为清洁、高效的新型能源，在国家能源战略中占有重要的地位。目前，随着对 能源需求的不断增长和传统能源的日益短缺，我国核能发展规模小、产业能力弱的问题曰 益突出。因此，发展高效的核能工业，提升我国综合经济实力和工业化技术水平显得极 为迫切。
在铀核燃料的生产过程中，八氧化三铀是铀产品产量的计量基准，在工业上主要通过煅烧 铀化学浓縮物一三碳酸铀酰铵(AUC)获得的，该煅烧工序是制备各种类型核燃料的关键 环节。
公知的三碳酸铀酰铵的煅烧通常采用以隧道窑为代表的静态和以滚筒为代表的半动 态电热煅烧窑。由于该煅烧设备在同一截面上存在温度分布不均匀，从而导致该生产方法
存在能耗高，产品均一性差，易发生欠烧、过烧等现象，给后续工序带来加工困难；而且 更为关键的是常规电热窑煅烧三碳酸铀酰铵加工工艺时间长会导致核辐射威胁几率增大。
如专利CN1319848A提供的煅烧三碳酸铀酰铵制备八氧化三铀工艺过程中，需以300-500。C/ 小时由室温升至700-900。C，同时保温时间长达2-6小时。因此，开发一种快速、安全、低 能耗的新型煅烧方法显得尤为重要。
微波作为一种绿色高效的加热方法，可以通过在物料内部的能量耗散选择性加热物 料，具有加热均匀、热效率高、清洁无污染等常规加热方式无法比拟的优点。将微波用于 三碳酸铀酰铵的煅烧对于促进铀核燃料生产能力和技术水平的提高具有重要的现实意义。
三
发明内容
本发明的目的是提供一种微波煅烧三碳酸铀酰钕生产八氧化三铀的方法，将铀纯化过 程经结晶、沉淀得到的三碳酸铀酰铵置于微波反应器中，从室温以20-100。C/min速率升温 至400-700'C，保温5-30min后自然冷却至室温，得到八氧化三铀产品。
3本发明通过如下方式实现
1、 将铀纯化过程经结晶、沉淀得到的粒径为20-150pm的三碳酸铀酰铵干燥至水分含 量为5质量％以下备用；
2、 将干燥后的三碳酸铀酰铵装入氧化铝坩埚后置于微波反应器中，控制微波反应器 频率2.45GHz，输出功率为5-60kW，将三碳酸铀酰铵从室温以20-100°C/min速率升温至 400-700 °C;
3、 待物料温度升至预定温度，保温5-30min后自然冷却至室温，得到八氧化三铀产
叩o
八氧化三铀产品中全铀(S〃)及+4价铀(C/4+)含量达到GB10268-88标准。
本发明的工艺原理在于根据物质吸波特性的测定结果，三碳酸铀酰铵系强吸波物质， 在短时间内可以被加热至很高的温度并分解。利用微波的体积加热的特点，微波直接穿透 物料内部，使物料内外部同时被加热，无需常规煅烧过程中由表及里的热传递，提高了热 效率，实现了节能降耗。
微波煅烧三碳酸铀酰铵制备八氧化三铀的反应机理如下
(丽4 )"(92 (C03 )3 = 4搬3 +叫+ 2//20 + 3C02
2磨3 =iV2 +3//2
本发明具有如下优点
1、 由于微波"体加热"特性，使物料整体均匀受热，煅烧过程不产生温度梯度，产品 成分及粒径均匀；
2、 本生产方法充分体现了微波加热的快速、高效和绿色环保等优越性；
3、 本方法生产周期短，整个工艺过程的煅烧时间仅为传统方法的1/30，具有广阔的 工业化应用前景。
具体实施例方式
实施例1:将15g粒径为80-120|am的三碳酸铀酰铵装入氧化铝坩埚并置于微波反应器中， 调节微波输出功率至5-15kW，将三碳酸铀酰铵从室温以2(TC/min速率升温至40(TC，并在 该温度下保温25min，关闭微波加热开关，自然冷却至室温，得到八氧化三铀产品。经分析 测试，八氧化三铀产品中St/含量为84.55%， t/"含量为27.91%。实施例2:将10g粒径为40-8(Hmi的三碳酸铀酰铵装入氧化铝坩埚并置于微波反应器中，调 节微波输出功率至20-35kW，将物料从室温以30°C/min速率升温至600°C，并在该温度下 保温15min;关闭微波加热开关，自然冷却至室温，得到八氧化三铀产品。经分析测试，八 氧化三铀产品中Z"含量为84.72%， f/"含量为28.11%。
权利要求
1、一种微波煅烧三碳酸铀酰铵生产八氧化三铀的方法，其特征在于其通过如下方式实现，1)、将铀纯化过程经结晶、沉淀得到的粒径为20-150μm的三碳酸铀酰铵干燥至水分含量为5质量％以下备用；2)、将干燥后的三碳酸铀酰铵装入氧化铝坩埚后置于微波反应器中，控制微波反应器频率2.45GHz，输出功率为5-60kW，将三碳酸铀酰铵从室温以20-100℃/min速率升温至400-700℃；3)、待物料温度升至预定温度，保温5-30min后自然冷却至室温，得到八氧化三铀产品。
2、 根据权利要求1所述的微波煅烧三碳酸铀酰铵生产八氧化三铀的方法，其特征在于 将15g粒径为80-120pm的三碳酸铀酰铵装入氧化铝坩埚并置于微波反应器中，调节微波 输出功率至5-15kW，将三碳酸铀酰铵从室温以2(rC/min速率升温至40(TC，并在该温度 下保温25min，关闭微波加热开关，自然冷却至室温，得到八氧化三铀产品。
3、 根据权利要求1所述的微波煅烧三碳酸铀酰铵生产八氧化三铀的方法,其特征在于 将10g粒径为40-80pm的三碳酸铀酰铵装入氧化铝坩埚并置于微波反应器中，调节微波输 出功率至20-35kW，将物料从室温以3(TC/min速率升温至600°C ，并在该温度下保温15min; 关闭微波加热开关，自然冷却至室温，得到八氧化三铀产品。
全文摘要
本发明提出了一种微波煅烧三碳酸铀酰铵生产八氧化三铀的方法，即将三碳酸铀酰铵置于微波反应器中，开启微波加热开关，调节微波输出功率5-60kW，将物料从室温以20-100℃/min速率升温至400-700℃，保温5-30min后自然冷却至室温，得到八氧化三铀产品。本生产方法能耗低，产品成分及粒度均匀，整个工艺过程煅烧时间仅为常规方法的1/30。
文档编号C01G43/00GK101628737SQ20091009484
公开日2010年1月20日 申请日期2009年8月17日 优先权日2009年8月17日
发明者刘秉国, 周烈兴, 张世敏, 张利波, 张泽彪, 彭金辉, 郭胜惠 申请人:昆明理工大学