高纯石英砂高温气固反应装置制造方法及图纸

高纯石英砂高温气固反应装置，属于高纯石英砂制备技术领域。其特征在于包括碳化硅反应器和高温加热器，所述碳化硅反应器由多孔分隔板及其分隔开的气固反应室、气体预热室构成，上部气固反应室上端设置进料管，下部气体预热室设置进气管。上述高纯石英砂高温气固反应装置，同时去除流体杂质和金属元素杂质的效果佳，并极大提高了气固反应效率及反应效果。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】高纯石英砂高温气固反应装置，属于高纯石英砂制备
。其特征在于包括碳化硅反应器和高温加热器，所述碳化硅反应器由多孔分隔板及其分隔开的气固反应室、气体预热室构成，上部气固反应室上端设置进料管，下部气体预热室设置进气管。上述高纯石英砂高温气固反应装置，同时去除流体杂质和金属元素杂质的效果佳，并极大提高了气固反应效率及反应效果。【专利说明】高纯石英砂高温气固反应装置
本技术属于高纯石英砂制备
，具体为高纯石英砂高温气固反应装置。
技术介绍
气态原料与固态原料之间的反应不管是在实验室还是在工业生产中都是一种比较常见的化学反应，气固反应的效率(或速度)及其效果除与原料性质、反应物的配比等内因相关外，还与反应温度、反应时间以及原料的混合或接触程度等外因密切相关。高纯石英砂是目前生产高品质石英玻璃的唯一原料，石英玻璃以其独特的高温热稳定性(如1200° C直接水冷玻璃不爆裂)、优异的光学性能及超强的机械和化学性能，而广泛应用于电子工业、半导体、太阳能、激光及航空航天等高新
。随着高科技领域对高品质石英玻璃需求的不断增加，对高纯石英砂的产量和品质提出了越来越高的要求，世界各国一直在对高纯石英砂的生产技术及设备进行不懈的研发，以满足本国高新
发展对高纯石英砂的需求。高温气固反应是高纯石英砂生产过程中最关键的工艺，气固反应效果直接影响高纯石英砂的品质。对石英砂进行高温气固反应，目的是为了去除石英在结晶生长过程中晶体内部包裹的流体杂质(即流体包裹体)以及晶格内部的金属元素杂质；用于去除石英中流体包裹体的方法一般为高温爆裂法，加热温度和加热时间直接影响流体杂质的去除程度；用于去除石英晶格中金属元素杂质的方法一般为高温下使石英与高活性气体发生反应(气固反应)，加热温度、活性气体的种类和配比、气流量、气体与石英(砂)的接触程度、反应时间等因素都影响金属元素杂质的去除程度；对石英砂不进行高温气固反应，肯定是不可能获得稳定的闻纯石英砂广品。为了获得合格的、品质稳定的闻纯石英砂广品，科研人员一直在对石英砂高温气固反应的最佳方法及装置进行不懈的研究，并对获得的研发成果申请专利保护。赫罗伊斯石英玻璃有限公司(德国，共同 申请人:信越石英株式会社)申请的CN1146429A连续精制石英粉的方法专利，是在高温条件下，使石英粉在卧式转筒石英玻璃管的反应腔中与含氯气体接触而精制，该方法最大进行速度为20kg/h，建议速度为IOkg/h0南京大学申请的CN200910262856.5生产高纯石英砂的方法与装置专利，是利用石英玻璃立式气化反应釜、在1000-1200° C下将石英砂与混合气体反应30-120min，同时去除石英砂中的流体杂质和元素杂质，混合气体由HCl与Cl2气体组成。陈士斌申请的CN200620169077.2石英砂高温煅烧气化提纯装置专利，是利用立式反应釜在高温下将石英砂与反应气体发生气化反应，去除石英砂中的流体杂质和元素杂质。上述技术专利或技术专利，虽然都是针对高纯石英砂进行的高温气化反应的方法与装置，但所有专利中所使用的反应釜或反应器皿均是采用石英玻璃材质(陈士斌申请的CN200620169077.2专利中，虽然没有明确反应釜为石英玻璃材质，但专利中在反应釜顶部设有包在出气管和进料管外的水箱，这种复杂结构只有能通过焊接加工的玻璃制品才可能完成)，石英玻璃制品的最大缺陷是不能长时间经历1150° C以上的高温，在长期的高温状态下，石英玻璃不但很容易发生析晶或失透现象，还可能引起石英玻璃制品产生蠕变，从而造成石英玻璃反应釜或反应器皿的损坏。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，本技术的目的在于设计提供一种高纯石英砂高温气固反应装置及其反应方法的技术方案，能在高温条件下长期稳定、安全工作，去除石英砂中的流体杂质和金属元素杂质效果佳。所述的高纯石英砂高温气固反应装置，其特征在于包括碳化硅反应器和高温加热器，所述碳化硅反应器由多孔分隔板及其分隔开的气固反应室、气体预热室构成，上部气固反应室上端设置进料管，下部气体预热室设置进气管；所述的高温加热器包括由保温材料制成的长方体炉膛，长方体炉膛上下左右四面的炉膛壁内均设置一组发热体，长方体炉膛设置炉门、后壁设置小孔A、小孔B，碳化硅反应器经高温加热器的炉门放置到炉膛内，碳化硅反应器的进料管穿过小孔A延伸出高温加热器，碳化硅反应器的进气管穿过小孔B延伸出高温加热器。所述的高纯石英砂高温气固反应装置，其特征在于多孔分隔板下配合设置多孔分隔板托架，多孔分隔板托架为一中空的碳化硅管，多孔分隔板托架一端固定于气体预热室内设置的圆形凹槽内，多孔分隔板托架另一端通过将外壁加厚、使其卡架于进气管内，在多孔分隔板托架上设有用于固定多孔分隔板的托盘，多孔分隔板卡架在托盘内，托盘底部设置孔洞，孔洞与多孔分隔板的通孔连通，中间部分的孔洞与多孔分隔板托架中空管连通，其它部分的孔洞与气体预热室连通。所述的高纯石英砂高温气固反应装置，其特征在于气固反应室下部为锥形结构。所述的高纯石英砂高温气固反应装置，其特征在于所述的发热体为硅碳棒或硅钥棒。所述的高纯石英砂高温气固反应装置，其特征在于多孔分隔板的直径大于气固反应室与气体预热室之间的圆孔，多孔分隔板厚度为5-20mm。上述高纯石英砂高温气固反应装置及其反应方法，可以将高纯石英砂气固反应温度提高到1400° C，去除流体杂质和金属元素杂质的效果更佳，另外因气态物料贯穿固态物料层而充分接触，从而极大地提高了气固反应效率及其反应效果。【专利附图】【附图说明】图1是本技术气固反应装置的结构示意图；图2是气体预热室横切面示意图；图3是多孔分隔板剖面示意图；图4是多孔分隔板平面示意图；图5是多孔分隔板的托架剖面示意图；图6是多孔分隔板的托架俯视示意图；图7为红外光谱仪对石英砂流体杂质测试结果对比图，图中原料A为石英砂原料A ；图8为红外光谱仪对石英砂流体杂质测试结果对比图，图中原料B为石英砂原料B ；图中:1_气固反应室、2-气体预热室，3-多孔分隔板，4-多孔分隔板托架、5-进料管、6-进气管、7-支架、8-炉膛，9-发热体、10-保温材料、11-炉门、12-小孔A、12a-小孔B0【具体实施方式】本技术主要涉及气态物料与固态物料(石英砂)的化学反应，气固反应的效率和效果，除与反应原料本身性质及原料配比(内因)相关外，还受制于反应温度、反应时间以及物料的混合或接触程度(外因)，为了获得最佳气固反应效果，必须同时考虑各种可能的影响因素；上述影响因素中，除获得所需产品的主要原料外，其余因素都可以通过选择不同的反应方法来影响气固反应效果，而物料的混合或接触程度除与反应方法有关外，还与反应装置的结构有关； 申请人:在考虑了高纯石英砂气固反应的各种影响因素后，技术了高纯石英砂高温气固反应装置及其反应方法。以下结合说明书附图对本技术作进一步说明。如图所示，该高纯石英砂高温气固反应装置，包括碳化硅反应器和高温加热器，所述碳化硅反应器由多孔分隔板3及其分隔开的气固反应室1、气体预热室2构成，上部气固反应室I上端设置进料管5，下部气体预热室2设置进气管6 ;所述的高温加热器包括由保温材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
高纯石英砂高温气固反应装置，其特征在于包括碳化硅反应器和高温加热器，所述碳化硅反应器由多孔分隔板（3）及其分隔开的气固反应室（1）、气体预热室（2）构成，上部气固反应室（1）上端设置进料管（5），下部气体预热室（2）设置进气管（6）；所述的高温加热器包括由保温材料（10）制成的长方体炉膛（8），长方体炉膛（8）上下左右四面的炉膛壁内均设置一组发热体（9），长方体炉膛（8）设置炉门（11）、后壁设置小孔A（12）、小孔B（12a），碳化硅反应器经高温加热器的炉门（11）放置到炉膛（8）内，碳化硅反应器的进料管（5）穿过小孔A（12）延伸出高温加热器，碳化硅反应器的进气管（6）穿过小孔B（12a）延伸出高温加热器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢建勇，陈小明，
申请(专利权)人：浙江永强石英科技发展股份有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33