[发明专利]一种微波氧化二氧化铀废块和磨削废料制备八氧化三铀的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波氧化二氧化铀废块和磨削废料制备八氧化三铀的方法，属于微波加热应用和材料制备技术领域。 

背景技术

核能作为清洁、高效的新型能源，在国家能源战略中占有重要的地位。二氧化铀由于具有熔点高、抗辐射，包容裂变气体能力强、抗水腐蚀性强和辐射下尺寸稳定性好以及与包壳材料的良好相容性等优点被广泛应用于核能工业。目前，在二氧化铀芯块生产过程中常产生一定数量的“废块”和磨削渣，如果将这些“废块”和磨削渣氧化再生成八氧化三铀回收利用不但可解决上述废弃物污染问题，而且可有效缓解我国铀矿资源短缺的现状，对保障国家安全、能源安全和环境安全具有重大的战略意义。 

八氧化三铀作为铀产品的计量基准，八氧化三铀产品中 铀含量和的高低直接影响产品质量。目前公知的二氧化铀芯块“废块”和磨削渣氧化再生方法主要采用电热氧化法，其工艺过程是将二氧化铀芯块“废块”和磨削渣盛装在不锈钢匣钵内，然后放置在电热炉内加热氧化再生。该方法尽管具有工艺简单的优点，但由于该方法为外加热方式、物料内存在温度梯度，导致产品均一性差，易发生欠烧、过烧现象，致使八氧化三铀产品中含量和波动范围较大（和理论值分别为28.27wt.%和2.67），给后续工序带来加工困难。例若发生欠烧，反应中二氧化铀氧化不彻底，则出现八氧化三铀产品中含量高达40wt.%，远小于2.67；若发生过烧，反应中二氧化铀被过度氧化，则出现八氧化三铀产品中含量远小于28.27wt.%，高达2.9；而且更为关键的是常规电热窑氧化再生二氧化铀加工工艺时间长会导致核辐射威胁几率增大。如张立雄（“八氧化三铀粉末制备与利用”）提供的一种二氧化铀芯块氧化再生的氧化温度为450~550℃，氧化时间长达3h，该方法依然存在易发生欠烧、过烧现象，使八氧化三铀产品均一性差等缺点。 

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，将微波用于二氧化铀废芯块氧化再生具有十分广阔的应用前景。 

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种微波氧化二氧化铀废块和磨削废料制备八氧化三铀的方法。该方法以二氧化铀废块和磨削废料为原料制备八氧化三铀，加热方式采用微波加热，氧化周期短，加热均匀，物料内没有温度梯度，导致产品均一性好，不易发生欠烧、过烧现象，本发明通过以下技术方案实现。 

一种微波氧化二氧化铀废块和磨削废料制备八氧化三铀的方法，其具体步骤如下： 

（1）首先将二氧化铀废块和磨削废料破碎至粒度为2~10mm，然后将破碎后的二氧化铀废块和磨削废料按照质量比为（1~4）:1混合均匀得到混合物料；

（2）将步骤（1）得到的混合物料置于微波推板窑前，控制混合物料厚度在1~4cm、向微波推板窑中鼓入压缩空气及导轨以1~5m/min的速度将混合物料推至微波反应腔体内，然后在以20~100℃/min速率升温直至温度达到400~700℃后保温10~30min，最后冷却至室温后即能制备得到八氧化三铀。

所述微波推板窑的频率为2.45GHz、输出功率为0~9kW。 

所述步骤（2）中的压缩空气通入量为1~3m³/min。 

上述步骤（2）中的混合物料置于专用陶瓷匣钵内，专用陶瓷匣钵耐骤冷骤热、内壁经特殊上釉处理，与二氧化铀不发生化学反应。 

上述制备得到的八氧化三铀中含量及达到JTT1002标准。 

本发明的有益效果是：（1）本方法采用微波加热替代目前的电加热，充分体现了微波加热的快速、高效和绿色环保等优越性；（2）由于微波“体加热”特性，使物料整体均匀受热，氧化过程不产生温度梯度，产品成分及粒径均匀；（3）利用二氧化铀的强吸波特性，可将其快速升温并氧化再生，大大缩短生产周期；（4）采用本方法制备得到的八氧化三铀，氧化周期短，加热均匀，物料内没有温度梯度，导致产品均一性好，不易发生欠烧、过烧现象。 

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。 

实施例1 

该微波氧化二氧化铀废块和磨削废料制备八氧化三铀的方法，其具体步骤如下：

（1）首先将二氧化铀废块和磨削废料破碎至粒度为8mm，然后将破碎后的二氧化铀废块和磨削废料按照质量比为2：1混合均匀得到混合物料；