专利名称：分散柱系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及陶瓷材料领域，尤其涉及一种适用于溶胶凝胶法制备二氧化铀核芯中的分散柱系统。
背景技术：
胶凝胶法制备陶瓷微球工艺通常应用于制备高温气冷堆球形燃料元件的二氧化铀核芯，要求该二氧化铀燃料核芯密度高、强度大且球型度好。采用溶胶凝胶法制备二氧化 铀核芯主要有以下步骤I、溶解，将八氧化三铀(U3O8)粉末溶于硝酸中，配置成有一定铀原子浓度的硝酸铀酰溶液；2、煮胶，在硝酸铀酰溶液中按一定计量比加入尿素，在一定温度下蒸发浓缩一定时间至一定体积，冷却后加入增稠剂调整粘度，即获得溶胶胶液；3、分散造粒，将备好的胶液移入压力罐中，用一定的压力推动胶液沿管道流动，胶液最终被送入具有一定频率振动的振动嗔嘴，从振动嗔嘴流出后分散成为有一定尺寸的液滴，这个步骤需要精确的控制流量，因为流量的差别直接导致液滴尺寸的偏差；4、胶凝成球，液滴形成之后先经过空气区，依靠自身的表面张力形成球形，球形液滴再通过氨气区，液滴与氨气发生胶凝反应使表面预固化而具有一定的强度，之后进入氨水区进行进一步的胶凝反应成为凝胶球；5、陈化，凝胶球刚刚形成时，胶凝反应只在凝胶球表面附近完成，凝胶球内部反应需要一定的时间和温度，因此需要将凝胶球置于氨水中加热陈化I 3小时，使凝胶球反应完全，成为均勻的有一定强度的球形颗粒；6、洗涤，硝酸铀酰与氨水反应生成重铀酸铵和硝酸铵，重铀酸铵是所需成分，而硝酸铵是有害成分，容易在后续工艺中造成小球破裂，因此必须将硝酸铵除去，方法是反复的洗涤。洗涤需要3 5遍，第一遍使用1% 2%的稀氨水，随后几遍使用去离子水，每次的洗液需要测试其硝酸浓度，确保硝酸根含量足够低；7、干燥，洗涤后的小球用真空旋转干燥法干燥，需要控制温度、真空度和旋转速度，以保证干燥过程充分完成且不能造成小球的破坏；8、焙烧，干燥后的小球需要在焙烧炉中焙烧，以脱去小球中的有机物成分，同时小球的主要成分变为三氧化铀；9、还原，焙烧球在还原炉中，在氢气气氛下被还原为二氧化铀，需要保证合适的还原温度和充足的还原剂和充足的还原时间；10、烧结，还原后的小球在氢气气氛下，在1400 1600摄氏度下烧结3 5小时，成为二氧化铀核芯；11、筛分和分选，经筛分和分选步骤，可以获得尺寸均一，球形度满足要求的二氧化铀核芯。在上述制备二氧化铀核芯的步骤中，步骤3和步骤4是溶胶凝胶法的关键步骤，该步骤首先由振动喷嘴将胶液分散成均匀的小液滴，小液滴首先在空气中依靠自身的表面张力形成球形，球形液滴再通过氨气区，液滴与氨气发生胶凝反应使表面预固化而具有一定的强度，之后进入氨水区进行进一步的胶凝反应成为凝胶球。该步骤中空气区和氨气区的高度问题，关系到最终产品的球形度和物性，至关重要。因此需要一种具有可调节的空气区和氨气区高度的分散柱系统，而目前的分散柱系统不具备可调节的空气区和氨气区高度。
发明内容
(一)要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是，针对上述难点，提供一种分散柱系统，以克服现有的分散柱系统不具备可调节的空气区和氨气区高度的缺陷。(二)技术方案为解决上述技术问题，本发明提供了一种分散柱系统，包括 分散柱主体，其内存有分散介质；与分散柱主体连接的循环设备，用来对分散介质进行循环；分散柱主体的外壁连接氨气区调节器，其能相对分散柱主体上下运动；所述氨气区调节器上部连接尾气排出设备，用于排出多余的氨气，防止氨气从氨气调节器的上方溢出进入到空气区而影响造粒。优选的，所述分散柱主体和氨气区调节器之间设有溢流套管，其位于分散柱主体的上方，溢流套管的上端口高于分散柱主体的上端口，溢流套管下端口与分散柱主体的外壁连接；所述氨气区调节器与溢流套管外壁可移动连接。优选的，所述溢流套管的下端口处设有溢流出口，溢流出口连接循环设备。优选的，所述氨气区调节器与溢流套管外壁滑动连接。优选的，所述溢流套管和氨气区调节器之间通过密封胶带密封。优选的，所述尾气排出设备包括尾气吸收腔，其外壁上设有尾气出口，所述尾气吸收腔内设有多孔管。优选的，所述尾气出口连接尾气吸收设备。优选的，分散柱主体底部设有卸料口和卸料阀。优选的，所述氨气区调节器下部设有紧固螺钉，用来固定氨气区调节器。优选的，所述紧固螺钉有两个或多个，其均匀分布在氨气区调节器的下部。(三)有益效果本发明分散柱系统通过采用氨气区调节器，实现氨气区高度可调，又通过调节分散柱系统的上、下、左、右、前、后位置实现空气区高度可调而且设备构造简单有效，调节方便。
图I是本发明实施例的分散柱系统与外围装置适配的示意图；图2是本发明实施例的分散柱系统的结构示意图；其中1 :分散柱主体；2 :溢流套管；3 :溢流出口 ；4 :氨气区调节器；5 :尾气吸收腔；6 :多孔管；7 :激振器；8 :喷嘴；9 :尾气出口 ；10 :紧固螺钉；11 :密封胶带；12 :卸料阀。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。如图I、图2所示，为本发明实施例的分散柱系统的结构示意图，该分散柱系统包括分散柱主体1，为圆柱形，固定在铁架台上，通过调节铁架台就可实现对分散柱系统上、下、左、右、前、后位置的调节，因而可以获得可调节的空气区高度，以与固定的外围装置(如激振器7和喷嘴8)相适配；所述分散柱主体I中存有可对分散到其中的颗粒起强化作用的分散介质，如氨水、油等；分散柱主体I连接循环设备以实现分散介质的循环，使分散介质始终均匀一致，进而可使分散到其中的颗粒球形度好、强度均匀。分散柱主体I的底
部设有卸料口和卸料阀12，用来卸料。卸料阀12优选为球形阀，用于分散柱系统内颗粒的卸出。氨气区调节器4，为圆柱形，与分散柱主体I的外壁连接，氨气区调节器4可以相对分散柱主体I上下运动，氨气区的高度就是通过氨气区调节器4的相对上下相对运动进行调节的，优选的，两者之间为滑动连接；氨气区调节器4的下部设有紧固螺钉10，用来固定氨气区调节器4，所述紧固螺钉10为两个或多个均匀分布在氨气区调节器的下部。氨气区调节器4内通有氨气，其内的氨气可以通过连接设备往其中输送氨气；当循环介质为氨水时，氨气调节器中的氨气还可由氨水的挥发得到。进一步的，所述分散柱主体I和氨气区调节器之间4之间设有用于分散介质溢流的溢流套管2 ;具体的，所述溢流套管2为圆柱形，位于分散柱系统I的上方，溢流套管的上端口稍高于分散柱主体I的上端口，溢流套管下端口与分散柱主体的外壁连接；此时，氨气区调节器4套在溢流套管的外部，氨气区调节器4可以相对溢流套管上下运动，优选两者之间为滑动连接，氨气区调节器4的下部设有紧固螺钉，用来固定氨气区调节器4，所述紧固螺钉10为两个或多个均匀分布在氨气区调节器的下部。所述溢流套管2的下端口处设有溢流出口 3，用于溢流分散介质的排出，溢流液体排出后重新加入到循环设备中以进行分散介质的循环。进一步的，氨气区调节器4上部连有尾气排出设备，用于排出多余的氨气，防止氨气从氨气调节器的上方溢出进入到空气区而影响造粒，以获得稳定的空气区；具体的，尾气排出设备包括尾气吸收腔5，所述尾气吸收腔为环状圆柱形空腔，其内设有多孔管6，所述多孔管6构成尾气吸收腔的内壁；尾气吸收腔5的外壁上还设有尾气出口 9 ;所述尾气出口9可连接尾气吸收装置，用于吸收尾气。进一步的，所述溢流套管2和氨气区调节器4之间采用密封设备密封。具体的，可以为密封胶带11，套于氨气区调节器和溢流套管之间；密封胶带可用具有弹性的密封圈替代。本实施例以实际操作为例进行说明首先将分散柱主体I固定在铁架台上，用改锥打开紧固螺钉10，调节氨气区调节器4与溢流套管2的相对位置，调节完成后拧紧紧固螺钉10并用密封胶带11密封溢流套管2和氨气区调节器4，获得了稳定的氨气区高度；
其次，通过调节铁架台来对分散柱系统的位置进行调节以获得合适的空气区高度；最后，通过循环设备在分散柱主体I中注满循环氨水，注满后多余氨水从溢流套管2流出重新加入循环系统；打开尾气排出设备和尾气吸收设备。本发明首先将分散柱系统固定在铁架台上，通过调节铁架台来对分散柱系统的上、下、左、右、前、后位置进行调节，进而获得合适的空气区 高度；其次，本发明设有氨气区调节器4以实现氨气区的稳定可调，密封胶带11避免了氨气的泄漏，尾气吸收腔5保证了氨气不发生上溢，从而能获得稳定的空气区。总之本发明提供的分散柱系统具有可调节的空气区和氨气区高度，而且设备构造简单有效，调节方便。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.ー种分散柱系统，其特征在于，包括 分散柱主体，其内存有分散介质； 与分散柱主体连接的循环设备，用来对分散介质进行循环； 分散柱主体的外壁连接氨气区调节器，其能相对分散柱主体上下运动； 所述氨气区调节器上部连接尾气排出设备，用于排出多余的氨气，防止氨气从氨气调节器的上方溢出进入到空气区而影响造粒。
2.如权利要求I所述的分散柱系统，其特征在于，所述分散柱主体和氨气区调节器之间设有溢流套管，其位于分散柱主体的上方，溢流套管的上端ロ高于分散柱主体的上端ロ，溢流套管下端ロ与分散柱主体的外壁连接；所述氨气区调节器与溢流套管外壁可移动连接。
3.如权利要求2所述的分散柱系统，其特征在于，所述溢流套管的下端ロ处设有溢流出口，溢流出ロ连接循环设备。
4.如权利要求2所述的分散柱系统，其特征在于，所述氨气区调节器与溢流套管外壁滑动连接。
5.如权利要求2所述的分散柱系统，其特征在于，所述溢流套管和氨气区调节器连接处采用密封处理。
6.如权利要求I所述的分散柱系统，其特征在于，所述尾气排出设备包括尾气吸收腔，其外壁上设有尾气出口，所述尾气吸收腔内设有多孔管。
7.如权利要求6所述的分散柱系统，其特征在于，所述尾气出口连接尾气吸收设备。
8.如权利要求1-7任一项所述的分散柱系统，其特征在于，分散柱主体底部设有卸料口和卸料阀。
9.如权利要求1-7任一项所述的分散柱系统，其特征在于，所述氨气区调节器下部设有紧固螺钉，用来固定氨气区调节器。
10.如权利要求9所述的分散柱系统，其特征在干，所述紧固螺钉有两个或多个，其均匀分布在氨气区调节器的下部。
全文摘要
本发明涉及陶瓷材料领域，尤其涉及一种适用于溶胶凝胶法制备二氧化铀核芯中的分散柱系统。该分散柱系统包括分散柱主体，其内存有分散介质；与分散柱主体连接的循环设备，用来对分散介质进行循环；分散柱主体的外壁连接氨气区调节器，其能相对分散柱主体上下运动；所述氨气区调节器上部连接尾气排出设备，用于排出多余的氨气，防止氨气从氨气调节器的上方溢出进入到空气区而影响造粒。本发明提供的分散柱系统通过采用氨气区调节器，实现氨气区高度可调，又通过调节分散柱系统的上、下、左、右、前、后位置实现空气区高度可调而且设备构造简单有效，调节方便。
文档编号C01G43/025GK102838167SQ20121033546
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月11日 优先权日2012年9月11日
发明者郝少昌, 马景陶, 赵兴宇, 邓长生, 王阳, 周湘文, 梁彤翔, 郭文利, 刘兵, 唐亚平 申请人:清华大学