一种含铀物料溶解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溶解过程控制方法。

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，具有很高的使用价值。

在含铀废料的回收处理工序中，物料在氧化炉中经高温煅烧变成八氧化三铀后，经真空气流输送分装至料斗内，最后，被定量分装至小料桶内，送至溶解岗位。

在溶解岗位，无离子水、八氧化三铀粉末和硝酸先后加入至溶解槽内，在一定温度条件下发生溶解反应生成硝酸铀酰溶液。其间，有一定流量的压缩空气进入溶解槽内进行气流搅拌，保证溶解反应的顺利进行。溶解反应生成的腐蚀性烟雾被水喷射机组生成的负压吸收洗涤。溶解的产品——硝酸铀酰溶液被输送萃取岗位。

现有的溶解岗位采用手动控制方式，经常出现溶解槽内液体冒槽、酸性尾气外泄以及由此引起的设备故障率高等严重制约生产的问题。

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溶解过程控制方法，用以解决现有技术中经常出现溶解槽内液体冒槽、酸性尾气外泄以及由此引起的设备故障率高等严重制约生产的问题。

为了解决上述技术问题，本发明一种含铀物料溶解过程控制方法，包括以下步骤：

步骤一、启动尾气吸收系统，控制尾气负压的稳定；

步骤二、当尾气负压达到工艺要求后，加入去离子水并对去离子水加热，去离子水温度达到指定温度后再加入含铀物料；

步骤三、含铀物料添加完毕且进料阀关闭后，加入定量的硝酸；

步骤四、启动压空自动搅拌，对溶解槽内的反应介质进行气体搅拌；

步骤五、溶解反应到达设定时间后，依次停止压控搅拌和加热器工作，plc模块并发出反应完成指示。

进一步步骤一所述的尾气负压控制流程如下：压力变送器检测到尾气负压信号送至plc模块的ai端口，plc模块依据接收到的尾气负压信号，发出控制信号，控制信号通过信号隔离器、变频器控制循环泵电机动作，对循环泵的转速进行控制，控制尾气负压的稳定。

进一步步骤二所述的去离子水加入流程如下：当尾气负压达到工艺要求后，方可在溶解槽中定量加入去离子水；当流量计检测到溶解槽中加入的无离子水水位达到控制值后，流量计将水位信号通过配电器送至plc模块的ai端口，plc模块依据接收到的水位信号，发出控制信号，控制信号通过中间继电器控制电磁转向阀，电磁转向阀再控制气动球阀关闭。

进一步步骤二所述的去离子水加入流程如下：外部控制开关发出的控制信号通过plc模块，将控制信号送至中间继电器，中间继电器控制电磁转向阀，电磁转向阀再控制气动球阀关闭。

进一步溶解槽水位到达控制值后关闭去离子水进水阀，启动加热器，溶解槽达到指定温度后，打开进料阀，将含铀物料加入到溶解槽槽内，加料完毕后，关闭进料阀；溶解槽温度的控制过程为：热电阻实时检测溶解槽温度，并将温度信号通过温度变送器，送至plc模块的ai端口，plc模块依据接收到的温度信号，发出控制信号，控制信号通过中间继电器控制接触器，接触器再控制加热器，实现溶解槽的温度控制。

进一步步骤三所述的硝酸加入流程为：当物料添加完毕且进料阀关闭后，加入定量的硝酸，硝酸加入完成后，关闭硝酸进液阀，并且启动定时器。

进一步当硝酸加入流程完成后，打开气动调节阀的气源阀，气体调节阀按照设定的开度通入压空气体，对溶解槽内的反应介质进行气体搅拌；流量计实时检测压空气体的压空流量，并将压空流量信号传输至流量变送器，流量变送器通过配电器，将流量信号送至plc模块的ai端口，plc模块依据接收到的流量信号，发出控制信号，控制信号通过信号隔离器控制阀门定位器，阀门定位器再控制气动调节阀。

进一步plc模块发出控制信号通过中间继电器控制电磁换向阀，电磁换向阀再控制气动调节阀。

进一步气动调节阀的控制通过外部控制开关发出控制信号控制，外部控制开关发出控制信号通过plc模块送至信号隔离器，信号隔离器控制阀门定位器，阀门定位器再控制气动调节阀；外部控制开关发出控制信号通过plc模块送至 中间继电器，中间继电器控制电磁换向阀，电磁换向阀再控制气动调节阀。

进一步当溶解反应定时器到达设定时间后，依次停止压控搅拌和加热器工作，plc模块并发出反应完成指示；启动出液泵，将溶解液送至下一个工序。

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，可实现尾气压力、溶解物质的定量投入、溶解槽温度、压空搅拌流量的自动顺序控制，以及反应时间的自动控制，各个步骤之间具有严格的联锁保护功能。

本发明方法运用到生产中的实践表明，溶解生产的连续性、稳定性等大大提高，溶解液的铀浓度、酸度等指标稳定可控，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溶解过程控制方法尾气负压控制结构框图；

图2为本发明一种含铀物料溶解过程控制方法溶解槽定量加水控制结构框图；

图3为本发明一种含铀物料溶解过程控制方法溶解槽温度控制结构框图；

图4为本发明一种含铀物料溶解过程控制方法溶解槽压空搅拌控制结构框图；

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4所示，本发明一种含铀物料溶解过程控制方法包括以下步骤：

步骤一、启动尾气吸收系统；如图1所示，压力变送器检测到尾气负压信号送至plc模块的ai端口，plc模块依据接收到的尾气负压信号，发出控制信号，控制信号通过信号隔离器、变频器控制循环泵电机动作，对循环泵的转速进行控制，控制尾气负压的稳定，避免因尾气负压不足导致的酸性尾气外泄污染环境，损坏设备；

步骤二、加入去离子水和物料；如图2所示，当尾气负压达到工艺要求后，方可在溶解槽中定量加入去离子水；当流量计检测到溶解槽中加入的无离子水水位达到控制值后，流量计将水位信号通过配电器送至plc模块的ai端口，plc模块依据接收到的水位信号，发出控制信号，控制信号通过中间继电器控制电磁转向阀，电磁转向阀再控制气动球阀(去离子水进水阀)关闭；气动球阀(去离子水进水阀)的控制也可通过外部控制开关发出的控制信号控制，外部控制开关发出的控制信号通过plc模块，将控制信号送至中间继电器，中间继电器控制电磁转向阀，电磁转向阀再控制气动球阀(去离子水进水阀)关闭；

如图3所示，溶解槽水位到达控制值后关闭去离子水进水阀，启动加热器，溶解槽达到指定温度后，打开进料阀，将含铀物料加入到溶解槽槽内，加料完毕后，关闭进料阀；溶解槽温度的控制过程为：热电阻实时检测溶解槽温度，并将温度信号通过温度变送器，送至plc模块的ai端口，plc模块依据接收到的温度信号，发出控制信号，控制信号通过中间继电器控制接触器，接触器再控制加热器，实现溶解槽的温度控制；

步骤三、加入硝酸；待物料添加完毕且进料阀关闭后，加入定量的硝酸，硝酸加入完成后，关闭硝酸进液阀，并且启动定时器；硝酸加入的控制流程与 去离子水加入的控制流程一致；

步骤四、启动压空自动搅拌；当硝酸加入流程完成后，打开气动调节阀的气源阀，气体调节阀按照设定的开度通入压空气体，对溶解槽内的反应介质进行气体搅拌，保证溶解过程的顺利进行；

流量计实时检测压空气体的压空流量，并将压空流量信号传输至流量变送器，流量变送器通过配电器，将流量信号送至plc模块的ai端口，plc模块依据接收到的流量信号，发出控制信号，控制信号通过信号隔离器控制阀门定位器，阀门定位器再控制气动调节阀；plc模块发出控制信号，还可通过中间继电器控制电磁换向阀，电磁换向阀再控制气动调节阀；气动调节阀的控制还可通过外部控制开关发出控制信号控制，外部控制开关发出控制信号通过plc模块送至信号隔离器，信号隔离器控制阀门定位器，阀门定位器再控制气动调节阀；外部控制开关发出控制信号还可通过plc模块送至中间继电器，中间继电器控制电磁换向阀，电磁换向阀再控制气动调节阀；

压空流量控制采用输出定值控制模式，避免了加压空瞬间的冲击和波动的缺陷，并且由于搅拌停止时会切断气源，避免了阀门关闭状态下的泄漏；

步骤五、溶解反应定时器到达设定时间后，依次停止压控搅拌和加热器工作，plc模块并发出反应完成指示；启动出液泵，将溶解液送至下一个工序。