一种溶解回收铀铌锆混合材料的装置的制作方法

本实用新型涉及核材料回收技术领域，具体涉及一种溶解回收铀铌锆混合材料的装置。

背景技术：

铀铌锆混合材料是一种新型的核燃料。在生产制造这一新型核燃料的过程中，不可避免地会产生不合格品。回收利用不合格品中的铀材料，不仅能降低实际生产成本，而且很大程度上节约了铀资源。目前，回收铀铌锆混合材料中铀的研究，只有超临界二氧化碳萃取的报道，尚无其他回收方法报道。这一生产过程需要使用成本较为高昂的超临界二氧化碳萃取装置，而且有步骤冗长、耗时的缺点，与此同时，难以达到完全有效回收。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：常规的超临界二氧化碳萃取装置存在成本高、步骤冗长、耗时的缺点，本实用新型提供了解决上述问题的一种溶解回收铀铌锆混合材料的装置，结构简单，操作方便，可实现从铀铌锆混合材料中回收价值较高的铀成分，同时还可实现与锆、铌基体的分离。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种溶解回收铀铌锆混合材料的装置，包括溶解罐、进液存储瓶和出液存储瓶；所述进液存储瓶与溶解罐通过进液管连通，所述出液存储瓶通过出液管与溶解罐连通；

所述进液存储瓶用于存储酸液，所述溶解罐用于存储待回收的铀铌锆混合材料，所述出液存储瓶用于存储含有回收目标物质的溶液；进液管用于将进液存储瓶内的酸组份导入溶解罐内，出液管用于将溶解罐内已经溶解的含有回收目标物质的溶液导出至出液存储瓶内。

本实用新型提供的装置结构简单，制作成本较低，且操作方便；沿液体流动方向依次设置进液存储瓶、溶解罐、出液存储瓶，通过管路依次连接。工作原理为：利用铀铌锆混合材料各主成分与不同组份酸的溶解反应速率差，先向溶解罐中注入相应组份的酸溶液，优先溶解混合材料中的铀，然后通过出液管将溶解有铀的酸溶液的抽取到出液存储瓶，进而在源头上实现铀与铌锆基体的分离，在此基础上，再次加入溶解锆成分的组份酸，实现锆与铌的分离；最后，加入其他组份酸实现铌的溶解回收处理。

进一步地，所述进液管上设有加液部件；所述出液管上设有吸液部件。

根据事先铀铌锆混合材料称重情况与组份比例，匹配性地加入与铀铌锆混合材料中铀量相当的溶解组份酸，反应一段时间之后，通过自动吸液装置将其及时抽出。

进一步地，所述加液部件和/或吸液部件采用虹吸式排液机构控制液体的流动；所述进液管的输入端口位于进液存储瓶内酸液液面以下、输出端口位于溶解罐的液面以上；所述出液管的输入端口位于溶解罐的液面以下、输出端口位于出液存储瓶的液面以上。

采用虹吸结构相对于泵结构，无对耐腐蚀的精密部件需求，成本相对较低。，

进一步地，所述加液部件和/或吸液部件采用吸液泵和流量调节阀组合控制液体的流动。

进一步地，所述出液管的输入端口上还设有过滤网，所述过滤网用于拦截溶解罐中未溶解固体组份。

在抽取铀铌锆混合材料中已经溶解的组份的酸液的同时，保证残余成分材料粉末不被抽出。

进一步地，还包括加热部件，所述加热部件用于对溶解罐进行加热；所述加热部件采用的类型包括加热台。

通过加热部件对溶解罐进行加热，利于加速铀铌锆混合材料中相应组份在酸液中的溶解。

进一步地，还包括搅拌部件，所述搅拌部件采用的类型包括磁搅拌子。

通过搅拌部件实现混合材料粉末与酸液均匀混合，利于相应组份的快速溶解。

进一步地，还包括罐盖，所述罐盖用于密封溶解罐的端口。

罐盖与溶解罐的开合结构可采用人工或现有的一些电动控制方式实现开合动作，进而保持溶解反应能够高效进行。

本实用新型具有如下的优点和有益效果：

铀铌锆混合材料中铀的回收研究，只有超临界二氧化碳萃取的报道，尚无其他回收方法报道。为了实现有效回收铀铌锆混合材料中铀，本实用新型设计了一种分步溶解铀铌锆混合材料中铀的装置，装置结构简单，成本低，操作方便，可实现较高程度地自动化控制。本实用新型可直接应用于铀成分的分离回收领域，从铀铌锆混合材料中回收价值较高的铀成分，进而实现铀与铌锆基体的分离、锆与铌的相互分离。本实用新型也可为相关的核元件乏燃料后处理领域提供借鉴。可以推广应用于回收含铀固体混合材料中铀，具有较为广阔的应用市场。本实用新型利用铀铌锆各组成分与不同组份酸反应速率的差异，通过该装置注入与混合材料中铀量相匹配的酸量，待快速溶解之后，及时将溶解得到的铀溶液抽取出去，进而实现铀与铌、锆的分离；同理可进一步实现铌与锆地分离。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型的一种溶解回收铀铌锆混合材料的装置图；

图2为本实用新型的过滤网结果示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：1-进液存储瓶，2-进液管，3-加液部件，4-罐盖，5-出液管，6-吸液部件，7-出液存储瓶，8-溶解罐，9-过滤网，10-加热台，11-搅拌子。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

本实施例提供了一种溶解回收铀铌锆混合材料的装置，包括溶解罐8、进液存储瓶1和出液存储瓶7；进液存储瓶1与溶解罐8通过进液管2连通，出液存储瓶7通过出液管5与溶解罐8连通；进液存储瓶1用于存储酸液，所述溶解罐8用于存储待回收的铀铌锆混合材料，所述出液存储瓶7用于存储含有回收目标物质的溶液；进液管2用于将进液存储瓶1内的酸组份导入溶解罐8内，出液管5用于将溶解罐8内已经溶解的含有回收目标物质的溶液导出至出液存储瓶7内。

实施例2

在实施例1的基础上进一步改进，所述进液管2上设有加液部件3，出液管5上设有吸液部件6。加液部件3和吸液部件6均采用现有的虹吸式排液机构控制液体的流动；进液管2的输入端口位于进液存储瓶1内酸液液面以下、输出端口位于溶解罐8的液面以上；出液管5的输入端口位于溶解罐8的液面以下、输出端口位于出液存储瓶7的液面以上。出液管5的输入端口上还设有过滤网9，所述过滤网9用于拦截溶解罐8中未溶解固体组份。

还包括加热部件10、搅拌部件11和罐盖4，加热部件10用于对溶解罐8进行加热，本实施例中，加热部件10采用加热平台；本实时搅拌部件采用磁力搅拌子。罐盖4用于密封溶解罐8的端口。

实施例3

采用实施例2提供的装置分步溶解分离铀铌锆混合材料的方法如下所示：

步骤1，打开溶解罐的罐盖4，向溶解罐8中加入固定量的铀铌锆混合材料的粉末，关闭溶解罐的罐盖4。

步骤2，打开加液部件3，将与铀铌锆混合粉末中铀量相匹配量的单组份酸溶液加入溶解罐8中。

步骤3，打开底部加热部件10，等待铀铌锆混合材料粉末反应一段时间。

步骤4，打开吸液部件6，通过出液管5前端的、带有过滤网9的端口，将反应好的溶液抽出，进入出液存储瓶7。

步骤5，洗涤吸液部件6、进液管2、出液管5。用加液部件3轮换加入干净水，实现溶解罐8铀铌锆混合材料的冲洗，尽量分离已经溶解的主成分，同时可实现进液管2的冲洗。用吸液部件6吸取干净水，对自身及配套的出液管5进行清洗。

步骤6，重复上述步骤2-5的操作，将其他组份酸加入溶解罐8中，继续与混合材料中的锆组份反应，反应一段时间之后将溶解液抽出，存储于另外一个出液存储瓶7中。

步骤7，铌组份的溶解与上述步骤相同，只需重复进行上述步骤。

在整个过程中，只需要控制组份酸与铀铌锆混合材料中各主成分反应的时间，利用各主成分与组份酸反应速率之间的差异，及时将反应完成的溶液抽出，从而实现各组份之间的分离，将分离问题解决于溶解这一前端处理步骤。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。