重铀酸铵流化干燥工艺技术及装置 本发明涉及核电站用核燃料生产，具体涉及化工转换过程中的中间产品重铀酸铵(ADU)的干燥及装置。
在核燃料化工生产中，由原料UF6到生产出UO2粉末，有中间产品ADU，ADU的干燥是ADU沉淀过滤滤饼还原成UO2粉未之前的中间过程。目前采用的是喷雾干燥技术，缺点是ADU滤饼必须加水造浆，使其适于喷雾干燥操作。造浆过程增加了三台运转设备(造浆槽、泵槽和高位槽)，使运行费用增加；其次是设备体积大(Φ1000×3500mm)，有粘壁现象，只适合235U＜3％wtADU的干燥，且干燥产品需经擦筛机擦筛后才便于气流输送及进入还原炉转化。在国外，日本核燃料开发事业团东海事业所的ADU干燥采用多段干燥机；干燥时间长，干燥产品需粉碎筛分，操作繁、污染大；俄罗斯乌斯季卡缅诺格尔斯克化工转化厂、美国西屋电气公司的ADU干燥均采用回转炉(Φ420～500×5000～8000mm)脱水干燥，并转化成U3O8，再转化成UO2；该工艺先进，但设备结构复杂、投资大，还需高效的过滤设备与之配套，难以实现。
本发明的目的是为ADU的干燥提供工业规模的技术和装置，该工艺满足核临界安全要求，干燥产品ADU粉末满足UO2粉末的加工要求，克服了上述工艺的缺点，可满足235U≤5％wtADU的干燥。
本发明由以下技术措施得以实现：具有搅拌器(7)和载体(5)的流化干燥床(6)在送风机(11)和排风机(10)的共同作用下，使流化干燥床内载体(5)部分流化、部分成翻滚状；当粉末收尘系统(8)的温度预热到120℃时，ADU滤饼由料浆槽(3)搅拌均匀，其浆体进入螺旋供料器(4)，再由螺旋供料入流化干燥床(6)内载体(5)上干燥；若ADU滤饼含水量＞45％wt(此种料＜1％)，加水调成55～65％wt的浆体，经搅拌槽(1)搅拌均匀，由压空引射器(2)引射浆体入流化床(6)内载体(5)上。控制床内压差1.5～3.5kPa，床内风速2.5～4.5m/s，流化干燥床出口风温135～145℃。ADU湿料在载体(5)和热风的作用下，使其脱水、干燥、碰撞破碎后，再干燥。直到一定粒度、一定含水量的粉末产出，才随尾气带入粉末收集系统(8)收集成产品进入料箱(9)中。若流化干燥床(6)压差＞3.5kPa，启动搅拌器(7)打碎粘结块，保持热风畅通和流化干燥。
工艺技术参数：
送风机(11)风量：500～800m3/h(可调)，风压：＞4.5kPa；
排风机(10)风量：1300～1600m3/h(可调)，风压：8kPa；
料浆槽(3)搅拌转速：60r/min；
流化干燥床(6)入口风温：200～300℃；
流化干燥床(6)出口风温：135～145℃；
流化干燥床(6)压差：1.5～3.5kPa；
ADU滤饼含水量＜44％wt，供料速度：60～80kg/h；
ADU料浆含水量为55～65％wt，供料速度：70～90l/h；
流化干燥床(6)干燥能力：ADU粉末35～55kg/h；
ADU粉末团粒直径：＜0.1mm；
ADU粉末含水量：≤3％wt；
ADU粉末松装密度：＜1.4g/cm3。
本发明因ADU滤饼不需加水造浆，比喷雾料含水量低30％wt，因此，不需造浆槽、泵槽、高位贮槽等，缩短了工艺过程，节省了能源。干燥装置体积小(Φ250×4000mm)，投资省，无核事故隐患。为稳定流化干燥床(6)地出口温度，采用仪表串级调整热风加热器功率，操作简便，工艺连续稳定；产品水分≤3％wt、无结块、无大颗粒，不需破碎过筛和再干燥；利于气流输送及螺旋供入还原炉转化或贮存。
图1为流化干燥床工艺设备连接图。图中由供料干燥系统、粉末收集系统和热风源系统三部分组成。
供料干燥系统：由离心机来的ADU浆体(含水量＜45％wt物料)直接流入料浆槽(3)，搅拌均匀后送入螺旋供料器(4)，再送入流化干燥床(6)内；ADU浆体含水量＞45％wt时，加无离子水在搅拌槽(1)内调成含水量为55～65％wt的均匀浆液，由压空引射器(5)引入流化干燥床(6)内。在流化干燥床(6)内，ADU湿浆在热风和载体(5)的传质传热下干燥，加之搅拌器(7)的搅拌，保障热风畅通。
粉末收集系统：该系统包括旋风分离器、布袋收尘器，料箱(9)。在排风机(10)的作用下，ADU粉末随尾气进入粉末收集系统(8)收集成产品，进入料箱(9)中。
热风源系统：送风机(11)将室内空气鼓入空气过滤器(12)，过滤后进入空气加热器(13)加热至200～300℃，由流化干燥床(6)底部进入流化干燥床(6)载体层(5)；排风机(10)保障流化干燥床(6)内呈微负压，使流化干燥床(6)内压差在控制范围。
图2为压空引射器示意图。ADU浆体进液管(15)为Φ18×200mm，压空进气管(16)为Φ14×85mm，夹角为35°。
实施例：
应用本技术和装置进行的典型试验(见表1)：
在方式1中，ADU过滤滤饼直接进料浆槽(3)搅拌均匀后，由螺旋供料器(4)的供料螺旋送入流化干燥床(6)载体(5)上干燥、破碎，粉末收集；
在方式2中，ADU滤饼进搅拌槽(1)中，加水将其调到含水量为55～65％wt，搅拌均匀后，由压空引射器(2)引入流化干燥床(6)的载体(5)上干燥、破碎，粉末收集。
为了对比，特用喷雾干燥方式与本方法比较，操作条件示于表1。
干燥产品性能示于表2，比较项目有ADU粉末铀总量(U总)、氟含量(F)、水含量(H2O)、比表面(SSA)、松装密度(ρa)及百分重量中位粒度(d50)。
从表1和表2中可以看出：本工艺流程短、耗能少、干燥能力大，产品不需擦筛，产品含水量较低且稳定，运行安全可靠，本方法优于喷雾干燥技术。
表1. 比较项目 流化干燥床方式 喷雾干燥方式 方式1 方式2 ADU滤饼造浆 不用加10～20％水造浆 加30％水造浆ADU浆体供料速度 70kg/h 80～90l/h 90～1001/h压空引射压力(MPa) 不用 0.10～0.25 0.40～0.45 加热炉功率(kW) 80～90 80～90 135进床(塔)风温(℃) 200～250 250～300 400～450出床(塔)风温(℃) 135～145 135～145 140～150干燥能力(kg粉末) 33～55 35～55 35～45 ADU粉末擦筛 不用 不用 需擦筛 产品转移方式 气流输送 气流输送 气流输送 操作难易 易 易 较难 核安全性 安全 安全 不安全
表2. ADU性能 流化干燥床方式 喷雾于燥方式 (对比) 方式1 方式2 U总(％) 73.89 75.37 75.0 F(％) 2.4 2.31 2.31 H2O(％) 2.21 2.01 2.62(个别＞3) SSA(m2/g) 16.26 9.76 7.37 ρa(g/cm3) 1.09 1.18 1.25(已去除团块) d50(μm) 5.22 10.2 12.4