[发明专利]一种干法制备UO2粉末工艺过程中的喷嘴

说明书

本发明属于化工领域，具体干法制备UO₂粉末工艺过程中的喷嘴，包括同轴的外管和内管，所述的内管和外管之间设有间隙，间隙内设有螺旋导叶，螺旋导叶与内管固定；外管端部和内管端部均设有锥形结构，外管端部锥形结构形成喷嘴，内管端部的锥形结构伸出所述的喷嘴，由于在内外管之间设计的螺旋导叶结构，利用螺旋输送的原理，大大提高反应气体的混合程度，从而提高了反应的均匀程度，能够有效防止喷头堵塞，能够提高中间产物氟化铀酰的品质，从而使生产的UO₂粉末，粒度均匀、反应完全、杂质少，能够显著提高后续制块环节的成品率。

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及一种干法制备UO₂粉末的喷嘴。

背景技术

随着世界范围内核能的迅速发展，UO₂核燃料的需求越来越大。UO₂具有很好的物理性质和化学性质，例如熔点高、辐照稳定性好、燃耗深、热膨胀系数小等，并且易于加工成一定形状、元件后处理较容易。目前，UO₂广泛应用于压水堆、沸水堆、重水堆以及气冷堆。目前UO₂主要通过干法生产，先使用UF6水解制备氟化铀酰，然后脱氟还原为UO2。干法过程具有流程短、生产量大、容易连续化、自动化、废液少等优点。UO₂对氟化铀酰的性质具有继承性，必须严格控制反应条件，使氟化铀酰的物理性质符合制备陶瓷UO₂粉末的要求。UF₆水解是放热反应，降低反应温度，有利于反应的进行，但是生成的氟化铀酰流动性不好，易粘壁，但有这种氟化铀酰经脱氟还原制得的UO₂粉末具有较低的松装密度和较高的比表面，有利于UO₂的研制和烧结。提高反应温度，不利于反应的进行，在此条件下产生的氟化铀酰易流动，不粘壁，但由于温度高，从而导致UO₂粉末活性下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种干法制备UO₂粉末工艺过程中的喷嘴，制备UO₂粉末反应速度较快，能够避免喷头堵塞的情况。

本发明的技术方案如下：

一种干法制备UO₂粉末工艺过程中的喷嘴，包括同轴的外管和内管，所述的内管和外管之间设有间隙，所述的间隙内设有螺旋导叶，所述的螺旋导叶与内管固定；所述的外管端部和所述的内管端部均设有锥形结构，外管端部锥形结构形成喷嘴，所述的内管端部的锥形结构伸出所述的喷嘴。

所述的外管包括固定连接的外管圆筒和外管锥面喷口，所述的外管锥面喷口形成喷嘴。

所述的内管包括固定连接的内管圆筒和内管锥面，所述的螺旋导叶固定设于内管圆筒朝向内管锥面的一端外。

所述的内管锥面小端直径与外管锥面喷口小端内直径相等，且内管锥面大端直径小于外管锥面喷口大端内直径。

所述的内管锥面的大端直径与内管圆筒直径相同，且两者固定连接，内管锥面的小端伸出上述的外管锥面喷口的小端。

所述的外管圆筒和外管锥面喷口的厚度相同。

所述的外管圆筒和外管锥面喷口的长度之比为10:1～20:1。

所述的内管锥面的长度大于上述的外管锥面喷口的长度。

所述的螺旋导叶由片螺旋叶片组成，每个叶片的内侧固定焊接在内管圆筒的外壁上。

所述的叶片长度占内管圆筒长度的1/5～2/5，叶片的高度为内管圆筒直径的2/5～3/5，叶片的螺距90～105mm，叶片厚度为0.2～0.6mm。

本发明的显著效果如下：由于在内外管之间设计的螺旋导叶结构，利用螺旋输送的原理，大大提高反应气体的混合程度，从而提高了反应的均匀程度，能够有效防止喷头堵塞；