专利名称:分散柱系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及煮胶技术领域：
，尤其涉及一种用于制备适用于溶胶凝胶法制备陶瓷微球工艺中溶胶的分散柱系统。
背景技术：
溶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包括以下步骤
1、溶解将八氧化三铀(U3O8)粉末溶解于硝酸中，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，即得到溶胶胶液；
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喷嘴，从振动喷嘴流出后分散成为具有一定尺寸的液滴，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，球形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1 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，通常采用的方法是反复洗涤。洗涤需要3 5遍，第一遍使用 2%的稀氨水，后续几遍使用去离子水，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，同时焙烧后的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、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过程中，步骤3分散造粒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勻的小液滴，小液滴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。该步骤直接影响到最终产品的球型度和物性，因此控制好的分散造粒过程对整个工艺至关重要。分散造粒的重要设备就是分散柱系统，分散柱系统完成颗粒的表面固化到内部均一化的重要过程，因此优化分散柱系统具有重要意义。
现有的分散柱系统存在一些关键问题，例如氨气区的构成和稳定问题，氨水液面的稳定问题，防止氨气上溢问题，颗粒在整个系统中的运动问题等。氨水液面的稳定问题影响到氨气区的稳定性，因为氨气区氨水循环不稳定会造成两种后果，一是颗粒表面固化不足导致进入氨水受冲击而打扁，另一种是液滴由于重力造成的变形；颗粒在储存罐中暂存， 刚刚固化的颗粒强度很小，容易在堆积存放过程中压扁。
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如何保证分散柱系统的氨气稳定，保证氨水液面和氨水循环的稳定。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种分散柱系统，包括
主氨水柱，与所述主氨水柱连接的副氨水柱，与所述主氨水柱的底端通过管道连接的储存罐，所述储存罐上具有副循环氨水入口、副循环氨水出口以及主循环氨水出口，所述副氨水柱底部具有主循环氨水入口。
进一步地，所述主氨水柱的顶部连接有溢流管，所述溢流管与储存罐连接。
进一步地，所述主氨水柱的上方装配有氨气罩，所述氨气罩的上方连接尾气吸收
直ο
进一步地，所述主氨水柱与储存罐连接的管道上具有颗粒出口，所述颗粒出口下部具有控制阀。
进一步地，所述储存罐中设置有隔网。
进一步地，所述副循环氨水入口位于隔网的下方，所述副循环氨水出口位于隔网的上方。
进一步地，所述储存罐的底部设置有卸料阀和卸料口。
进一步地，所述主氨水柱和副氨水柱通过连接管连接。
进一步地，所述主循环氨水入口与泵连接。
进一步地，所述主氨水柱由透明材质制作，所述储存罐为圆柱形容器，具有锥形底部。
(三)有益效果
上述技术方案具有如下有益效果
1、本发明通过由主循环氨水出口、主循环氨水入口、储存罐、磁力泵、主氨水柱、副氨水柱、连接管和溢流管构成的主氨水循环系统实现氨水的稳定供应，其中主氨水柱依靠副氨水柱和连接管获得连续的氨水供应；[0033]2、本发明的主氨水柱通过氨气罩和溢流管来保持液面的稳定，主氨水柱中通过其他外部设备提供连续的氨气供应，保持氨水浓度的稳定，也为氨气区提供了充足的氨气，这些设计满足了稳定的氨气和氨水供应；
3、本发明通过位于氨气罩上端的尾气吸收装置防止氨气上溢可以有效防止氨气使振动喷嘴堵塞；
4、本发明通过由副氨水循环出口、副氨水循环入口和磁力泵组成的副氨水循环系统使储存罐中的颗粒随氨水旋转运动，避免了堆积挤压造成的变形；
5、本发明通过切向的液体流入方式避免了流体和储存罐壁冲击颗粒；
6、本发明通过增加隔网来防止两个氨水循环系统将颗粒带入而造成破坏。
图1是本发明实施例的分散柱系统的结构示意图。
其中，1 主氨水柱；2 副氨水柱；3 连接管；4 氨气罩；5 溢流管；6 颗粒出口 ； 7 储存罐；8 隔网；9 卸料阀；10 副循环氨水出口 ；11 副循环氨水入口 ；12 主循环氨水出口；13 主循环氨水入口。
具体实施方式
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。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1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
主氨水柱1，为造粒的主要反应区域，由透明材料制作，以便随时观察造粒情况。
副氨水柱2与主氨水柱1并列设置，其底端与主氨水柱1在同一水平面上，其顶端高于主氨水柱1的顶端，副氨水柱2用于氨水的循环，副氨水柱2与主氨水柱1通过连接管 3连接；
储存罐7，为圆柱形容器，具有锥形底；通过管道与主氨水柱1连接，用于储存颗粒并提供循环氨水，储存罐7中设置有隔网8，用于阻隔颗粒，防止颗粒被带到循环氨水中并遭到破坏；储存罐7的锥形底上设置有卸料阀9和卸料口，该卸料阀9为球阀，用于储存罐 7内颗粒的卸出；
储存罐7上设置有副循环氨水入口 11和副循环氨水出口 10，分别为储存罐7内的循环搅拌氨水的入口和出口 ；其中副循环氨水入口 11位于隔网8的下方，副循环氨水出口 10位于隔网8上方；液体流入方向为水平方向并沿储存罐7外壁的切线方向；
储存罐7上还设置有主循环氨水出口 12，为整个系统循环氨水的出口，副氨水柱2 的底端具有主循环氨水入口 13，位于隔网8上方，为整个系统循环氨水的入口 ；主循环氨水入口 13与泵连接，液流由泵驱动注入副氨水柱2，本实施例中的泵可以为磁力泵。
主氨水柱1的顶部连接有溢流管5，并设置有氨气罩4，溢流管5与储存罐7连接， 用于将从主氨水柱1中溢出的部分循环氨水导流至储存罐7中，有利于保持主氨水柱1的上液面的稳定；氨气罩4装配于主氨水柱1的上方，在主氨水柱1上方形成一个空腔，构成氨气区；氨气罩4上方开设有孔并连接有尾气吸收装置，用于吸收多余的氨气，防止氨气从氨气罩4上方溢出影响造粒；[0048]主氨水柱1的底部还设有颗粒出口 6，用于主氨水柱1内部颗粒的排出和氨水的循环，排出到储存罐7的颗粒被隔网8阻隔，不会进一步循环到主氨水柱1和副氨水柱2中。
颗粒出口 6的下部设置有控制阀，具体为控制球阀，用于控制主氨水柱1往储存罐 7排出氨水的速度。
由以上实施例可以看出，本发明实施例提供的分散柱系统具有如下有益效果
1、本发明通过由主循环氨水出口、主循环氨水入口、储存罐、磁力泵、主氨水柱、副氨水柱、连接管和溢流管构成的主氨水循环系统实现氨水的稳定供应，其中主氨水柱依靠副氨水柱和连接管获得连续的氨水供应；
2、本发明的主氨水柱通过氨气罩和溢流管来保持液面的稳定，主氨水柱中通过其他外部设备提供连续的氨气供应，保持氨水浓度的稳定，也为氨气区提供了充足的氨气，这些设计满足了稳定的氨气和氨水供应；
3、本发明通过位于氨气罩上端的尾气吸收装置防止氨气上溢可以有效防止氨气使振动喷嘴堵塞；
4、本发明通过由副氨水循环出口、副氨水循环入口和磁力泵组成的副氨水循环系统使储存罐中的颗粒随氨水旋转运动，避免了堆积挤压造成的变形；
5、本发明通过切向的液体流入方式避免了流体和储存罐壁冲击颗粒；
6、本发明通过增加隔网来防止两个氨水循环系统将颗粒带入而造成破坏。
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变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种分散柱系统，其特征在于，包括主氨水柱，与所述主氨水柱连接的副氨水柱，与所述主氨水柱的底端通过管道连接的储存罐，所述储存罐上具有副循环氨水入口、副循环氨水出口以及主循环氨水出口，所述副氨水柱底部具有主循环氨水入口。
2.如权利要求
1所述的分散柱系统，其特征在于，所述主氨水柱的顶部连接有溢流管， 所述溢流管与储存罐连接。
3.如权利要求
1所述的分散柱系统，其特征在于，所述主氨水柱的上方装配有氨气罩， 所述氨气罩的上方连接尾气吸收装置。
4.如权利要求
1所述的分散柱系统，其特征在于，所述主氨水柱与储存罐连接的管道上具有颗粒出口，所述颗粒出口下部具有控制阀。
5.如权利要求
1所述的分散柱系统，其特征在于，所述储存罐中设置有隔网。
6.如权利要求
5所述的分散柱系统，其特征在于，所述副循环氨水入口位于隔网的下方，所述副循环氨水出口位于隔网的上方。
7.如权利要求
5所述的分散柱系统，其特征在于，所述储存罐的底部设置有卸料阀和卸料口。
8.如权利要求
1所述的分散柱系统，其特征在于，所述主氨水柱和副氨水柱通过连接管连接。
9.如权利要求
1所述的分散柱系统，其特征在于，所述主循环氨水入口与泵连接。
10.如权利要求
1所述的分散柱系统，其特征在于，所述主氨水柱由透明材质制作，所述储存罐为圆柱形容器，具有锥形底部。
专利摘要
本发明涉及煮胶技术领域：
，具体公开了一种分散柱系统，包括主氨水柱，与所述主氨水柱连接的副氨水柱，与所述主氨水柱的底端通过管道连接的储存罐，所述储存罐上具有副循环氨水入口、副循环氨水出口以及主循环氨水出口，所述副氨水柱底部具有主循环氨水入口。本发明提供的分散柱系统能够保证分散柱系统的氨气稳定，保证氨水液面和氨水循环的稳定。
文档编号G21C21/02GKCN102496395SQ201110376691
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月23日
发明者刘兵, 周湘文, 唐亚平, 梁彤祥, 王阳, 赵兴宇, 邓长生, 郝少昌, 郭文利, 马景陶 申请人:清华大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan