[实用新型]一种用于铀化学浓缩物煅烧的微波回转窑

说明书

一、技术领域

本实用新型涉及一种用于铀化学浓缩物煅烧的微波回转窑，尤其是一种连续化、规模化的适宜于铀化学浓缩物煅烧的微波加热设备。

二、背景技术

目前，众知的铀化学浓缩物煅烧通常采用以滚筒为代表的半动态电热煅烧窑。其特征是通过传导、对流、辐射等方式使热量从物料外部向内部传递。由于该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周期长，能耗高，热效率低，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℃/小时由室温升至700-900℃，同时保温时间长达2-6小时。因此，开发一种快速、安全、低能耗的新型煅烧设备显得极为重要。

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。然而，公知的微波设备中，经改装的家用微波炉属间歇式加热，功率密度低、重复性差，无法进行规模化作业；对于大功率高温微波设备，尽管国内外均开展了这方面的研究，如英国EA技术公司建立了微波高温烧结设备，加拿大的EMR微波技术公司建立了黄铜矿和砷黄铁矿的微波预处理装置，但均存在微波场分布不均匀，设备密闭性不好等问题。如专利CN1718790A提供的微波烧结设备，尽管能满足四氧化三钴的制备，但存在密闭性差，反应器内温度场分布单一，无法实现铀化学浓缩物的移植性煅烧。因此，目前能够用于煅烧铀化学浓缩物的连续化、规模化的高温微波设备仍然是空白。另外，由于目前微波反应器功率源系统多采用自然风冷或强制风冷方式冷却，然不论是自然风冷还是强制风冷均存在冷却效率低，冷却效果差，从而导致设备稳定性差、使用寿命短。

综上可知，由于缺乏安全、稳定的专用微波反应器，使微波的产业化应用范围较窄，对经济的支撑作用很不明显。因此，研发连续化、规模化的高温微波反应器对于引领未来微波在核能工业的发展具有重要的作用。

三、发明内容

本实用新型的目的是提供一种用于铀化学浓缩物煅烧的微波回转窑。针对常规电热回转窑存在生产周期长，能耗高，产品均一性差等弊端和现有微波设备存在的微波场分布不均匀、设备稳定性差、使用寿命短等不足，依据铀化学浓缩物辐射危害大、设备密闭性要求高等特殊性，提供的这种微波回转窑是一种适宜于铀化学浓缩物煅烧，可实现多段控温的连续化、规模化的高温微波回转窑设备。

本实用新型按以下技术方案实施，其包括高位料仓1，进料机构2，排烟系统3，微波反应腔体4，微波回转窑炉膛5，出料机构6，远程控制系统7，微波功率源8，水冷系统9，保温层10，测温仪11。高位料仓1置于微波反应腔体4进料端，其下部与进料机构2连接，进料机构采用螺旋方式进料，进料螺旋通过链条与调速电机相连，微波反应腔体4为正五面体的反应腔体，微波功率源8配置水冷系统9布置于微波反应腔体4的四周，水冷系统9采用铝合金环形水冷器装配在微波功率源8上，微波回转窑炉膛5两端设置有钢质夹套，夹套上装配有齿轮，齿轮通过链条与调速电机连接驱动微波回转窑炉膛5转动，微波回转窑炉膛5的按装斜度为3-10度，出料机构6与微波回转窑炉膛5出料端相连接，进料机构2和出料机构6与微波回转窑炉膛5之间用石墨密封环密封，微波回转窑炉膛5外覆保温层10，微波回转窑炉膛排烟系统3，一端与进料端固定连接，另一端与排烟管连接，微波回转窑炉膛5出料端装配有测温仪11，采用独立的PID(比例-积分-微分)三段模块控温，测温热电偶采用三点组合式测温，微波回转窑通过远程控制系统7控制。

工作时将物料装入高位料仓，开启进出料开关，调节进料螺旋转速，物料通过进料螺旋连续地输送至微波反应腔体内，待物料布满微波回转窑炉膛并达到一定厚度后开启微波加热开关，调节微波输出功率，使物料由室温以一定的升温速率分别升至预定温度，物料由回转窑进料端缓慢地经过整个回转窑炉膛，经微波处理后由出料机构排出回收，烟气由排烟系统排出。

本实用新型的优点及积极效果

(1)通过对微波反应腔的仿真优化，本微波反应腔体采用正五面体设计，使得微波源间交叉互耦最小，腔体内微波场更均匀；

(2)微波磁控管采用铝合金环形水冷方式，提高了设备的稳定性、延长了设备的使用寿命；

(3)微波反应腔体进出料机构与炉膛之间采用石墨密封环密封，保证了炉膛的密闭性；