Устройство и способ термического деазотирования, применение такого устройства и продукт, полученный таким способом - RU2018100791A
Код документа: RU2018100791A
Формула
1. Установка (1) для осуществления термического деазотирования гидрата нитрата уранила, имеющего формулу UO2(NO3)2·xH2O, где 2 ≤ x ≤ 6, в триоксид урана UO3, включающая в себя:
- горелку (114),
- реакционную камеру (110), расположенную на выходе из горелки (114) и включающую в себя входной патрубок для гидрата нитрата уранила, при этом упомянутая реакционная камера (110) и горелка выполнены с возможностью осуществления термического деазотирования гидрата нитрата уранила и образования триоксида урана UO3, имеющего форму частиц,
- разделительную камеру (120), выполненную с возможностью отделения части частиц UO3 от газов, образующихся при термическом деазотировании, осуществляемом в реакционной камере, и
- по меньшей мере, один фильтр (130), выполненный с возможностью отделения другой части частиц UO3 от упомянутых газов и, таким образом, очистки упомянутых газов,
отличающаяся тем, что разделительная камера (120) установки (1) представляет собой осадительную камеру, в которую непосредственно открывается реакционная камера (110),
и тем, что фильтр (130) выполнен с возможностью осуществления разделения при температуре выше или равной 350°C.
2. Установка (1) по п. 1, в которой разделительная камера (120) включает в себя, по меньшей мере, один газовыпускной патрубок (131) в направлении фильтра (130), и при этом установка (1) дополнительно включает в себя, по меньшей мере, одно газоотводное устройство для отведения газов и частиц UO3, выходящих из горловины (113) реакционной камеры (110) в разделительную камеру (120) в области (121) осуществления седиментации разделительной камеры (120), высота расположения которой по вертикали ниже, чем высота расположения газовыпускного патрубка (131).
3. Установка (1) по п. 2, в которой высота расположения области (121) осуществления седиментации по вертикали ниже высоты расположения газовыпускного патрубка (131) на высоту h, при этом разделительная камера (120) имеет высоту H,
и в которой отношение h к H составляет от 0,1 до 0,5.
4. Установка (1) по п. 2, в которой газоотводное устройство создано путём частичного размещения реакционной камеры (110) в разделительной камере (120), при этом горловина (113) реакционной камеры (110) в разделительной камере (120) ограничивает область (121) осуществления седиментации.
5. Установка (1) по п. 2, в которой газоотводное устройство включает в себя отводящую стенку (124), отделяющую горловину (113) реакционной камеры (110) от газовыпускного патрубка (131), при этом нижний конец упомянутой отводящей стенки (124) ограничивает область (121) осуществления седиментации.
6. Установка (1) по п. 1, в которой боковые стенки (122) разделительной камеры (120) имеют только участки стенок, образующие с вертикалью угол, составляющий меньше 60°.
7. Установка (1) по п. 1, в которой фильтр (130) представляет собой фильтр типа спечённого металла.
8. Установка (1) по п. 7, включающая в себя, по меньшей мере, два параллельных фильтра (130) типа спечённого металла, предпочтительно четыре параллельных фильтра (130) типа спечённого металла.
9. Установка (1) по п. 1, в которой горелка (114) и реакционная камера (110) выполнены с возможностью обеспечения скорости газа от 1 м/с до 2 м/с на выходе из реакционной камеры (110).
10. Применение установки (1) по любому из пп. 1 – 9 для осуществления термического деазотирования гидрата нитрата уранила, имеющего формулу UO2(NO3)2·xH2O, где 2 ≤ x ≤ 6.
11. Применение по п. 10, в котором гидрат нитрата уранила представляет собой гексагидрат нитрата уранила формулы UO2(NO3)2·6H2O.
12. Способ осуществления термического деазотирования гидрата нитрата уранила, имеющего формулу UO2(NO3)2·xH2O, где 2 ≤ x ≤ 6, отличающийся тем, что он включает в себя:
- стадию термического деазотирования нитрата уранила в реакционной камере (110) при помощи горелки (114), при этом реакционная камера (110) расположена на выходе из упомянутой горелки (114), в результате чего частицы UO3 получают в смеси с газами,
- стадию отделения части указанных частиц UO3 от газов, которую осуществляют в осадительной камере (120), в которую непосредственно открывается реакционная камера (110),
- стадию фильтрования для отделения другой части частиц UO3 от упомянутых газов и, таким образом, очистки упомянутых газов, при этом указанную стадию осуществляют при температуре выше или равной 350°C, и
- стадию извлечения частиц UO3.
13. Способ по п. 12, в котором стадия отделения некоторой доли частиц UO3 от газов включает в себя следующие подстадии:
- отведения частиц и газов со стадии термообработки в область (121) осуществления седиментации, расположенную ниже по вертикали, чем газовыпускной патрубок (131) фильтра (130), используемого на стадии фильтрования,
- осаждения части частиц UO3, которую собирают в осадительной камере (120).
14. Способ по п. 12, в котором на стадии разделения газы, образовавшиеся в результате термического деазотирования, вводят в разделительную камеру со скоростью от 1 м/с до 2 м/с, а предпочтительно от 1,4 м/с до 1,7 м/с.
15. Частицы UO3, получаемые непосредственно способом по п. 12, при этом частицы UO3 обладают следующими характеристиками:
- удельной площадью поверхности по БЭТ, выше или равной 17 м²/г,
- массовой долей воды, ниже или равной 0,4% масс., и
- массовой долей нитрат-ионов NO3-, ниже или равной 0,8% масс.
16. Частицы UO3 по п. 15, у которых удельная площадь поверхности по БЭТ составляет от 17 м²/г до 21,5 м²/г, предпочтительно от 17,5 м²/г до 21 м²/г, а предпочтительно от 18 м²/г до 20 м²/г.
