DE1244727B

DE1244727B - Verfahren zur Herstellung von kugeligen Teilchen

Info

Publication number: DE1244727B
Application number: DEE27894A
Authority: DE
Inventors: Firmin Gorle; Roy Alfred Ulfketel Huddle
Original assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Current assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Priority date: 1963-10-14
Filing date: 1964-10-06
Publication date: 1967-07-20
Also published as: AT264471B; NL6411857A; NL145867B; CH419363A; LU46975A1; GB1076517A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Deutsche Kl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

BOIj

12 g-1/01 /\Z As

COIB -31/3

E27894 IV a/12g
6. Oktober 1964
20. Juli 1967

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von kugeligen Teilchen, bei dem eine dicke Paste aus einer oder mehreren pulverigen Substanzen und aus mindestens einem flüssigen Bindemittel durch ein Sieb hindurch in Körnchen umgewandelt wird.

Auf dem Gebiet der Kernenergietechnik verwendet man z. B. sphäroidische Teilchen aus verschiedenen Stoffen, beispielsweise Teilchen aus UO₂, UC, UC₂, ThC, ThC.,, die allein oder in Verbindung mit anderen Bestandteilen, wie beispielsweise ZrC oder pulverförmigem Kohlenstoff, verwendet werden, wobei sie für die verschiedenen Verwendungen gewöhnlich gesintert werden müssen. Beispielsweise besteht auf Grund der Talsache, daß ein die Emiss^;on von Spaltprodukten hemmender Brennstoff für bei hoher Temperatur arbeitende Kernreaktoren sehr zweckmäßig ist, eine gute Lösung darin, daß man kugelige Karbidteilchen verwendet, die mit pyrolytischem (d. h. mittels Pyrolyse aufgebrachtem) Kohlenstoff oder einer anderen, eine Diffusionsschranke bildenden Schicht umhüllt sind, wobei diese Teilchen schließlich zu einem massiven Brennstoffelement verfestigt werden.

Man hat bereits ein Verfahren angewendet, bei dem mittels eines Granulaiionsvorgangs eine dicke Paste, die aus einer oder mehreren zu Teilchen umzubildenden pulverigen Substanzen und aus mindestens einem die für die Granulationsphase und die Bindung der Pulverkörnchen während des Sphäroidisierungsvorgangs erforderliche Konsistenz herbeiführenden Bindemittel besteht, durch ein Sieb hindurch in Körnchen umgewandelt wird und die so erhaltenen Körnchen anschließend in eine Granuliervorrichtung aufgenommen werden, die eine Umwälzung der Körnchen in allen möglichen Richtungen bewirkt. Diese Vorrichtung kann das Siebgerät selbst sein.

Die Wahl des Bindemittels ist sehr wesentlich. Gewöhnlich verwendet man Alkohole, Ketone, Kampfer und entsprechende sonstige flüchtige Produkte. Wenn solche Bindemittel sich für die Verbindung bestimmter Teilchen, beispielsweise UO₂-Teilchen, mit anderen Stoffen eignen, so ergeben sie mit anderen Stoffen, wie Karbiden, beispielsweise bei der Herstellung von Teilchen aus Urandikarbiden und Thorium, keine Teilchen mit zufriedenstellenden Eigenschaften. Diese Bindemittel weisen außerdem mehrere Mängel und Nachteile auf, und zwar zeigen sie nachteilige Auswirkungen auf die Eigenschaften der Öle der Vakuumpumpen.

Es ist bereits ein Verfahren zum Verfestigen von Feststoffen unter Verwendung von polymerisierbaren

Verfahren zur Herstellung von kugeligen Teilchen

Anmelder:

Europäische Atomgemeinschaft (EURATOM),

Brüssel

''T

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Müller-Börner

und Dipl.-Ing. H. H. Wey, Patentanwälte,

Berlin-Dahlem, Podbielskiallee 68

Als Erfinder benannt:
Firmin Gorle, Geel (Belgien);
Roy Alfred Ulfketel Huddle,
Broadstone, Dorset (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Belgien vom 14. Oktober 1963 (511 943, 638 615)

Polymeren als Bindemittel vorgeschlagen worden, bei dem Emulsionen vom Typ Wasser-in-Öl mit mindestens 25°/o Wassergehalt \ erwendet werden. Dieses Verfahren wird zur Verfestigung von wasserunempfindlichen Schüttgütern, wie Sand. Kies usw. benutzt.

Für wasserempfindliche hochwertigere Materialien ist der Wassergehalt selbstverständlich nicht tragbar. Insbesondere bei der Verarbeitung von Stoffen wie UC, UC₂, ThC oder ThC₂ muß in Abwesenheit von Wasser gearbeitet werden. Das vorgeschlagene Verfahren ist daher nicht allgemein anwendbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das die vorstehend erwähnten Nachteile nicht aufweist und allgemein einsetzbar ist.

Erfindungsgemäß wird als Bindemittel mindestens ein polymerisierbares Monomeres eingesetzt.

Dieses Monomere kann anfangs, da es eine geringe Viskosität aufweist, mit dem verwendeten Pulver eine Paste mit für die Granulationsphase richtiger Konsistenz bilden. Die zackigen Ränder und Kanten der im Verlaufe dieser Granulationsphase, d. h. des Vorgangs der Bildung vonKügelchen und kugel ähnlichen Gebilden, erzielten »weichen« Körnchen lassen sich im Verlaufe der ersten Periode des Sphäroidisierungs-

,₀ Vorgangs bequem runden, also von scharfen Unebenheiten befreien. Mit dem Ablauf des Sphäroidisierungsvorgangs erfolgt die Polymerisation des Mono-

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meres und werden die Körnchen härter. Dies begünstigt die Sphäroidisierung bzw. die Bildung mehr oder weniger runder Formen.

Ein weiterer Vorteil der Monomer-Bindemittel dieser Art besteht darin, daß sie bei ihrem Brennen und Rösten nur Gase oder Dämpfe als flüchtige Produkte abgeben. Dies ist für die während des Trocknens und Sinterns der kugeligen Teilchen yblicherweise verwendeten Vakuumpumpe nicht nachteilig. Dagegen haben die bisher als Bindemittel verwendeten Alkohole, Ketone, Kampfer usw. schädliche Auswirkungen auf die Schmierstoffe der Vakuumpumpe.

Nach einer vorteilhaften Ausbildung des Verfahrens nach der Erfindung wird ein Monomeres eingesetzt, bei dessen Polymerisation einer der pulverigen Bestandteile als Katalysator wirkt.

Dieser Bestandteil kann beispielsweise fein zerteilter Kohlenstoff sein, wenn Brennstoffteilchen für die Kernenergietechnik hergestellt werden sollen.

Beispiel

Einem aus 230 g pulverförmigem Thorium, 20 g eines Uranmonokarbid-Pulvers (wobei diese beiden pulverigen Substanzen eine unter 40 μ liegende Korngröße aufweisen) und 30 g eines sehr feinen Graphitpulvers bestehenden Gemisch werden als Monomer-Bindemittel 32 ecm Acrylonitril zugesetzt. Nach der Kornbildung mittels eines Granulationsvorgangs auf einem Maschen von 500 μ aufweisenden exzentrisch bewegten Drehsieb werden die Körnchen (mit einer Korngröße zwischen 500 und 350 μ) im Verlauf von 50 Minuten auf dem Innentisch desselben Siebes sphäroidisiert. Man erhält etwa 100 g Teilchen von sehr guter Beschaffenheit mit einer Korngröße von 350 bis 500 μ.

Die Abfälle lassen sich bequem., erneut in die Mischphase einbringen unter Zusatz einer Acrylonitrilmenge, die kleiner ist als die für dSs d|ste Gemisch vorgesehene Menge. · /

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von kugeligen Teilchen, bei dem eine dicke Paste aus einer oder

mehreren pulverigen Substanzen und aus mindestens einem flüssigen Bindemittel durch ein Sieb hindurch in Körnchen umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel mindestens ein polymerisierbares Monomeres eingesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Monomeres eingesetzt wird, bei dessen Polymerisation einer der pulverigen Bestandteile als Katalysator wirkt.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1 200 262.