【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于石英砂提纯，具体涉及一种高纯砂改性提纯设备及高纯砂改性提纯工艺。
技术介绍
1、6n石英砂是一种高度纯净的石英产品，其纯度达到99.9999%，通常用"6n"表示，这表示在每百万个原子或分子中，有99.9999%都是石英，而仅有很小的一部分是其他杂质，6n石英砂在多个高科技领域有广泛的应用，包括电子工业、半导体制造、光学器件、太阳能电池、光纤通信、化学实验室等，其高纯度和卓越的物理性质使其成为这些领域中不可或缺的材料。
2、现有的石英砂提纯装置通过单个加热室进行改性提纯出4n-5n石英砂,不仅提纯效率慢，提纯效果差难以获得6n石英砂。
技术实现思路
1、本专利技术的目的，解决现有的通过单个加热室进行改性提纯出4n-5n石英砂,不仅提纯效率慢，而且难以获得6n石英砂的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高纯砂改性提纯设备，包括炉体，所述炉体内腔设有预热室、改性室和冷却室，所述预热室、改性室和冷却室均可抽真空，所述预热室、改性室和冷却室均设有加热元件，所述改性室和冷却室均可注入氮气；
3、所述冷却室内设置有冷却系统；
4、所述料箱的内部设置有若干个水平管路和若干个竖向管路，若干个所述水平管路和若干个竖向管路相互交叉连通设置，所述料箱的上开设有通口，所述水平管路和竖向管路的端口均与通口相连通，所述水平管路从中间开始依次向上下两侧间距逐渐增大，且沿下侧增长的间距小于沿上侧增长的间距。
5、进一
6、进一步的，所述加热元件采用宽幅状高温钼镧合金带，所述加热元件沿改性室和预热室内壁四周均匀分布。
7、进一步的，所述改性室、预热室和冷却室框架为不锈钢板制成，外层蒙皮厚度为2.0mm；4层碳毡、2层硬复合碳毡组成的方形结构，碳毡及复合碳毡通过钼销钉，钼垫片固定在预热室和改性室框架上，形成隔热层。
8、进一步的，所述预热室和冷却室内均可移动设置有可升降托盘运输车，所述改性室的内部设置两个料架，两个所述料架的间距小于料箱的宽度值，大于可升降托盘运输车的宽度值。
9、一种高纯砂改性提纯工艺，包括以下步骤：
10、第一步s1：预加热;
11、第二步s2：改性；
12、第三步s3：冷却；
13、第四步s4：还原。
14、进一步的，所述预加热包括以下步骤：
15、s11:在2小时内逐步梯次升温到1300~1450℃,且真空5~9×10-6pa的环境下对4n5半成品高纯石英砂进行加热；
16、s12:减少加热输出继续升温到1500~1650℃，最终保持温度不变3~6小时，制备出5n高纯石英砂。
17、进一步的，所述改性包括以下步骤：
18、s21：升温至1200~1400℃，将5n高纯石英砂放置在真空5~9×10-6pa的环境下，注入氮气进行初步化学反应；
19、s22:继续升温至1450℃进一步氮化反应1~3小时，直到变为氮化硅。
20、进一步的，所述冷却包括以下步骤：
21、s31：通过气体抽出装置和水冷机构进行初步降温；
22、s32：根据温控仪反馈显示低于950度注入氮气冷却，等待1~4小时后，温度降到原始温度。
23、进一步的，所述还原包括以下步骤：
24、s41：氮化硅和氢氟酸进行混合搅拌充分反应后，再经过超声波设备、超纯水流化清洗，直至洗涤酸碱度中性，还原出二氧化硅，随后进行加热烘干；
25、s42：烘干后经过强磁电极棒加工，剔除金属杂质，得出不低于6n纯度的二氧化硅。
26、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
27、本专利技术通过以4n5（99.995）半成品高纯石英砂为原料，通过上述装置和工艺，可制备出6n石英砂，石英砂在预热室内先将一部分杂质进行排除，且为改性室工作时进行提前预热，进行提前预热可以使石英砂在进入改性室时处于更有利的温度状态，助于提高改性室内的反应效率和杂质去除效果，提高整个过程的生产率；在预热室内预处理可以针对石英砂中的某些杂质进行初步排除，改性室的任务就变得更为专注于更高级别的提纯，增强产品性能，提高高纯石英砂整体性能和生产效率。
28、该一种高纯砂改性提纯设备，通过逐渐增大水平管路间距，可以实现更好的温度均衡，由于竖向间距较小，热量更容易在水平方向传递，提供更高的热量密度；由于石英砂热量从顶部向下传递比从底部向上传递较为容易，因此水平管路从中间向上下两侧增加不同间距，让上层热量更好的往下层水平管路传递，促使内部床层的热量均匀分布。
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1.一种高纯砂改性提纯设备，包括炉体（10）和用于装载砂料的料箱（20），其特征在于：所述炉体（10）内设有预热室（110）、改性室（120）和冷却室（130），所述预热室（110）、改性室（120）和冷却室（130）均能够抽真空，所述预热室（110）和改性室（120）、冷却室（130）均设有加热元件，所述改性室（120）和冷却室（130）均可注入氮气；
2.根据权利要求1所述的一种高纯砂改性提纯设备，其特征在于：若干个所述水平管路（210）和若干个竖向管路（220）均采用石英玻璃管。
3.根据权利要求1所述的一种高纯砂改性提纯设备，其特征在于：所述加热元件采用宽幅状高温钼镧合金带，所述加热元件沿改性室（120）和预热室（110）内壁四周均匀分布。
4.根据权利要求1所述的一种高纯砂改性提纯设备，其特征在于：所述改性室（120）、预热室（110）和冷却室（130）框架为不锈钢板制成，外层蒙皮厚度为2.0mm；4层（40mm）碳毡、2层（20mm）硬复合碳毡组成的方形结构，碳毡及复合碳毡通过钼销钉，钼垫片固定在预热室（110）和改性室（120）框
5.根据权利要求1所述的一种高纯砂改性提纯设备，其特征在于：所述预热室（110）和冷却室（130）内均可移动设置有可升降托盘运输车（30），所述改性室（120）的内部设置两个料架（40），两个所述料架（40）的间距小于料箱（20）的宽度值，大于可升降托盘运输车（30）的宽度值。
6.一种高纯砂改性提纯工艺，其特征在于：包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种高纯砂改性提纯工艺，其特征在于：所述预加热包括以下步骤：
8.根据权利要求6所述的一种高纯砂改性提纯工艺，其特征在于：所述改性包括以下步骤：
9.根据权利要求6所述的一种高纯砂改性提纯工艺，其特征在于：所述冷却包括以下步骤：
10.根据权利要求6所述的一种高纯砂改性提纯工艺，其特征在于：所述还原包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种高纯砂改性提纯设备，包括炉体（10）和用于装载砂料的料箱（20），其特征在于：所述炉体（10）内设有预热室（110）、改性室（120）和冷却室（130），所述预热室（110）、改性室（120）和冷却室（130）均能够抽真空，所述预热室（110）和改性室（120）、冷却室（130）均设有加热元件，所述改性室（120）和冷却室（130）均可注入氮气；
2.根据权利要求1所述的一种高纯砂改性提纯设备，其特征在于：若干个所述水平管路（210）和若干个竖向管路（220）均采用石英玻璃管。
3.根据权利要求1所述的一种高纯砂改性提纯设备，其特征在于：所述加热元件采用宽幅状高温钼镧合金带，所述加热元件沿改性室（120）和预热室（110）内壁四周均匀分布。
4.根据权利要求1所述的一种高纯砂改性提纯设备，其特征在于：所述改性室（120）、预热室（110）和冷却室（130）框架为不锈钢板制成，外层蒙皮厚度为2.0mm；4层（40mm）碳毡、2...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵明洋，赵明亮，潘玉满，赵政，赵安琪，
申请(专利权)人：苏州晶固新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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