本實用新型涉及分散造粒技術領域，提供一種分散柱裝置。包括第一氨水柱和第二氨水柱，所述第一氨水柱的外部套設有緩存倉，所述緩存倉與所述第一氨水柱連通，所述第二氨水柱與所述緩存倉連通，用以經由所述緩存倉向所述第一氨水柱內輸入氨水。通過設置緩存倉有效降低第二氨水柱輸入的氨水的流速，使緩存倉內的氨水從第一氨水柱的四周均勻穩定的進入第一氨水柱內，有效避免氨水對凝膠球的沖擊，保證產品的球形度。

技術領域

本實用新型涉及分散造粒技術領域，特別是涉及一種用于制備適用于溶膠凝膠法制備陶瓷微球工藝中溶膠的分散柱裝置。

背景技術

溶膠凝膠法制備陶瓷微球工藝通常應用于制備高溫氣冷堆球形燃料元件的二氧化鈾核芯，要求該二氧化鈾燃料核芯密度高、強度大且球型度好。

采用溶膠凝膠法制備二氧化鈾核芯主要包括以下步驟，將八氧化三鈾粉末溶解于硝酸中，配置成有一定鈾原子濃度的硝酸鈾酰溶液；

在硝酸鈾酰溶液中加入一定計量匕的尿素，在一定溫度下蒸發濃縮一定時間至一定體積，冷卻后加入增稠劑調整粘度，即得到溶膠膠液；

將備好的膠液移入壓力罐中，用一定的壓力推動膠液沿管道流動，膠液最終被送入具有一定頻率振動的振動噴嘴，從振動噴嘴流出后分散成為具有一定尺寸的液滴，這個步驟需要精確的控制流量，因為流量的差別直接導致液滴尺寸的偏差；

成球液滴形成之后先經過空氣區，依靠自身的表面張力形成球形，球形液滴再通過氨氣區，球形液滴與氨氣發生膠凝反應使表面預固化而具有一定的強度，之后進入氨水區進行進一步的膠凝反應成為凝膠球；

凝膠球剛剛形成時，膠凝反應只在凝膠球表面附近完成，凝膠球內部反應需要一定的時間和溫度，因此需要將凝膠球置于氨水中加熱陳化一小時，使凝膠球反應完全，成為均勻的有一定強度的球形顆粒；

硝酸鈾酰與氨水反應生成重鈾酸按和硝酸銨，重鈾酸按是所需成分，而硝酸銨是有害成分，容易在后續工藝中造成小球破裂，因此必須將硝酸銨除去，通常采用的方法是反復洗滌，洗滌需要多遍，第一遍使用稀氨水，后續幾遍使用去離子水，每次的洗液需要測試其硝酸濃度，確保硝酸根含量足夠低；

洗滌后的小球用真空旋轉干燥法干燥，需要控制溫度、真空度和旋轉速度，以保證干燥過程充分完成且不能造成小球的破壞、焙燒干燥后的小球需要在焙燒爐中焙燒，以脫去小球中的有機物成分，同時焙燒后的小球的主要成分變為三氧化鈾；

焙燒球在還原爐中，在氫氣氣氛下被還原為二氧化鈾，需要保證合適的還原溫度、充足的還原劑和充足的還原時間；

還原后的小球在氫氣氣氛下，在一攝氏度下燒結一小時，成為二氧化鈾核芯

經篩分和分選步驟，可以獲得尺寸均一，球形度滿足要求的二氧化鈾核芯。

在制備二氧化鈾核芯的過程中，步驟分散造粒是溶膠凝膠法的關鍵步驟，該步驟首先由振動噴嘴將膠液分散成均勻的小液滴，小液滴在空氣中依靠自身的表面張力形成球形，球形液滴再通過氨氣區，液滴與氨氣發生膠凝反應使表面預固化而具有一定的強度，之后進入氨水區進行進一步的膠凝反應成為凝膠球。該步驟直接影響到最終產品的球型度和物性，因此控制好的分散造粒過程對整個工藝至關重要。分散造粒的重要設備就是分散柱裝置，分散柱裝置完成顆粒的表面固化到內部均一化的重要過程，因此優化分散柱裝置具有重要意義。

現有的分散柱裝置存在氨水循環對凝膠球的沖擊問題，造成凝膠球的變形，影響產品球形度；氨水循環穩定性問題，影響工藝的操作，氨水流速較快，容易造成氨水噴出設備之外，對操作人員造成傷害。

實用新型內容

本實用新型旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本實用新型提出一種分散柱裝置，以解決現有氨水循環對凝膠球沖擊，造成凝膠球變形，影響產品球形度的問題。