本发明专利技术提供了一种低成本、连续生产高纯熔融石英物料的方法及装置，该方法包括先选取SiO2含量≥99.5%，水分＜0.5%，粒径为20～200目的石英砂，经预热、高温氯化后，得到SiO2含量≥99.95%的高纯石英砂；然后将该高纯石英砂趁热放入石英玻璃连熔炉中熔制熔融石英，当高纯石英砂全部熔化为液态并澄清后，打开炉底的出料阀门，同时开启出料口处的剪料装置剪切液态熔融石英，剪切后的球坯落入溜槽，经分球器形成光滑圆整的熔融石英球料，进入成品料仓中，流化冷却，即为成品熔融石英球料；本发明专利技术设计科学合理、节能环保，产品一级品率达90%以上，并能大规模用于工业生产，促进了我国高纯熔融石英产业的发展，对企业和国家都具有极大的经济效益和社会效益。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种低成本、连续生产高纯熔融石英物料的方法及装置，该方法包括先选取SiO2含量≥99.5%，水分＜0.5%，粒径为20～200目的石英砂，经预热、高温氯化后，得到SiO2含量≥99.95%的高纯石英砂；然后将该高纯石英砂趁热放入石英玻璃连熔炉中熔制熔融石英，当高纯石英砂全部熔化为液态并澄清后，打开炉底的出料阀门，同时开启出料口处的剪料装置剪切液态熔融石英，剪切后的球坯落入溜槽，经分球器形成光滑圆整的熔融石英球料，进入成品料仓中，流化冷却，即为成品熔融石英球料；本专利技术设计科学合理、节能环保，产品一级品率达90%以上，并能大规模用于工业生产，促进了我国高纯熔融石英产业的发展，对企业和国家都具有极大的经济效益和社会效益。【专利说明】一种低成本、连续生产高纯熔融石英物料的方法及装置
本专利技术属于非金属矿深加工制造领域，尤其涉及一种低成本、连续生产高纯熔融石英物料的方法及装置。
技术介绍
熔融石英其实质是一种石英的玻璃态物质或者说是石英玻璃体。其主要化学成分是SiO2，它具有高使用温度、高稳定性和低热膨胀系数等特性，在工业上有着广泛的应用。我国现在的熔融石英块料的生产工艺是:把高纯度(SiO2含量> 99.5%)的脉石英矿石经过精选、洗涤、破碎至直径为3~8_的颗粒，再经酸洗提纯、水洗、干燥后，装入电熔石英炉中(用石墨棒或碳棒作为发热体)接通电源，在1800~2300°C下使石英颗粒熔化，在熔化过程中其所含的气、液包裹体和结晶水排出，形成透明或大部分透明的熔融石英玻璃液态物料，再把它从炉中倒出来自然冷却至室温，最后由人工用小铁锤敲碎成长度为20~50mm大小的块状，按透明度和所含杂质的多少进行分选、分级，即是不同级别的熔融石英成品块料。熔融石英成品块料的纯度等级如下:特一级品中SiO2含量不少于99.99%，一级品中SiO2含量不少于99.96%，二级品中SiO2含量不少于99.95%，三级品中SiO2含量不少于99.7%，四级品中SiO2含量不少于99.6%。目前，我国生产熔融石英的方法还是沿用以前的老工艺，用石墨棒或者碳棒作为发热体，生产过程全均间歇生产。该工艺存在如下缺点: (1)熔制周期长、生产成本高 由于所用石英矿原料颗粒大，其装填后的孔隙率也大，导致熔制过程传热慢，熔化慢，且不能连续生产，每熔制一批熔融石英物料，其周期需要10-16小时左右，经综合生产核算，电费占生产成本的50-60% ； (2)工人劳动强度大 发热体碳棒或石墨棒在安装时必须十分注意，否则会在熔制石英过程中发生折断事故，折断后需要重新把物料倒出来，重新装棒，重新加料，增加了生产成本和工人劳动强度； (3)产品纯度不高且合格率低 由于我国还没有熔融石英矿石原料标准，其矿石中的杂质元素没有定量的控制指标，几乎所有的熔融石英生产企业都是凭经验选择矿石，故其成品的化学元素指标难以保证稳定；且传统方法是将矿石破碎至3~8mm后用酸洗的方法除去杂质元素，由于矿石粒径较大，其内部的杂质元素很难除去，也造成熔融石英成品物料中杂质含量较高； (4)容易在生产过程中发生杂质污染 所用的发热体石墨棒或碳棒在高温熔制石英过程中容易和石英颗粒发生化学反应生成黑色碳化硅物质而污染产品，致使熔融石英成品的一级品率只有50%左右，严重地影响了企业的经济效益和石英矿石原料的利用率； (5)影响下游产品质量由于上述4个方面的原因，熔融石英产品的纯度难以保证，其下游产品的质量也从根本上无法得到保证，因而其使用量和应用范围受到一定的限制。为了解决上述难题，提高我国熔融石英类块料的需求，尽快开发出一种低成本生产高纯熔融石英物料的制备方法和装置是我国熔融石英生产企业的期盼。为此，科技部在2008年把高纯熔融石英材料制备技术及应用研究列为十一五国家科技支撑计划“高性能非金属矿物材料的制备技术研究”重点项目课题之一；国家发改委把高纯低成本熔融石英原料的规模化制备技术及装置列为十二五新材料产业的重点产品目录。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要解决目前生产熔融石英工艺落后、熔制周期长、生产成本高、工人劳动强度大、生产中容易发生杂质污染而无法生产高质量的熔融石英等问题，提供一种低成本、连续生产高纯熔融石英物料的方法及装置。本专利技术的一种低成本、连续生产高纯熔融石英物料的方法，包括以下步骤: (1)将SiO2含量≥99.5%，水分< 0.5%，粒径为20~200目的石英砂加入原料仓中； (2)将该石英砂从原料仓放入预热罐中预热，先用氮气赶尽罐内的空气，在微负压状态下，启动预热罐外层加热电极板进行加热，使罐内温度达到600~800°C ； (3)将预热罐中预热好的石英砂放入已用高纯氮气赶尽空气的氯化罐中，启动氯化罐外层加热电极板进行加热，当罐内温度达到1000°C时，开启真空系统，并开始通入氯气:氯化氢=1: I的混合气体，在1000~1200°C下氯化0.5~2小时，即得到SiO2含量≥99.95%的高纯石英砂；氯化过程中生成的氯盐气体被真空抽至气体除尘冷却器中； (4)将高温氯化后得到的高纯石英砂放入保温储罐，使高纯石英砂的温度保持在1000 ~1200。。； (5)将保温储罐中的高纯石英砂加入石英玻璃连熔炉的坩埚中熔制熔融石英，首次加料量为坩埚体积的80%，打开炉外层冷却水开关，启动石英玻璃连熔炉外层加热电极进行加热，当炉内温度升至1800°C后，高纯石英砂开始熔化，当炉内温度达到2100~2300°C度时，高纯石英砂全部熔化为液态且其中所含的气、液包裹体和结晶水通过炉口处的出气孔排出，熔融石英也慢慢变澄清； (6)保持石英玻璃连熔炉内温度为2100~2300°C，打开炉底的出料阀门，使液态石英的出料流速为10-20kg/h，同时打开保温储罐与石英玻璃连熔炉之间的闸阀，控制石英砂的出料流速为10-20 kg/h，并同时开启剪料装置控制剪料装置的剪切频率60~200次/分钟，剪切后的熔融石英玻璃球坯落入溜槽，经分球器形成光滑圆整的熔融石英球料； (7)熔融石英球料进入成品料仓中，用鼓风机送入经空气过滤器过滤的新鲜空气对其流化冷却，成品料仓排出的热气体经热空气管道送至预热罐，预热石英砂后再排放。上述步骤(1)中所述石英砂为火成岩质脉石英矿石制成的，因为火成岩质脉石英矿石制成的石英砂中气液包裹体、杂质较少，最适合制备熔融石英。上述步骤(3)氯化过程中生成的氯盐气体被真空抽到冷却器中冷却成粉状的盐类，经除尘冷却除盐后的气体回收套用，或用自来水或去离子水或高纯水吸收制成盐酸，将所得的盐酸用阴阳离子交换树脂处理或经离子膜纯化装置处理后即可得到含量为30~33%的盐酸销售。本专利技术方法还可直接用于生产石英玻璃棒、石英玻璃管、石英玻璃块等产品，只需将熔融石英后续的步骤改为相应的制备石英玻璃棒、石英玻璃管、石英玻璃块的工艺即可。本专利技术的一种低成本、连续生产高纯熔融石英物料的方法的装置，包括原料仓、预热罐、氯化罐，所述原料仓、预热罐、氯化罐之间由出料管自上而下首尾相连，出料管上装有闸阀，在氯化罐下方还自上而下的布置有以下装置: 与氯化罐底部通过出料管相连的保温储罐，用来接收经氯化罐氯化后的石英砂； 与保温储罐底部本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种低成本、连续生产高纯熔融石英物料的方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将SiO2含量≥99.5%，水分＜0.5%，粒径为20～200目的石英砂加入原料仓中；（2）将该石英砂从原料仓放入预热罐中预热，先用氮气赶尽罐内的空气，在微负压状态下，启动预热罐外层加热电极板进行加热，使罐内温度达到600～800℃；（3）将预热罐中预热好的石英砂放入已用高纯氮气赶尽空气的氯化罐中，启动氯化罐外层加热电极板进行加热，当罐内温度达到1000℃时，开启真空系统，并开始通入氯气∶氯化氢=1∶1的混合气体，在1000～1200℃下氯化0.5～2小时，即得到SiO2含量≥99.95%的高纯石英砂；氯化过程中生成的氯盐气体被真空抽至气体除尘冷却器中；（4）将高温氯化后得到的高纯石英砂放入保温储罐，使高纯石英砂的温度保持在1000～1200℃；（5）将保温储罐中的高纯石英砂加入石英玻璃连熔炉的坩埚中熔制熔融石英，首次加料量为坩埚体积的80%，打开炉外层冷却水开关，启动石英玻璃连熔炉外层加热电极进行加热，当炉内温度升至1800℃后，高纯石英砂开始熔化，当炉内温度达到2100～2300℃度时，高纯石英砂全部熔化为液态且其中所含的气、液包裹体和结晶水通过炉口处的出气孔排出，熔融石英也慢慢变澄清；（6）保持石英玻璃连熔炉内温度为2100～2300℃，打开炉底的出料阀门，使液态石英的出料流速为10?20kg/h，同时打开保温储罐与石英玻璃连熔炉之间的闸阀，控制石英砂的出料流速为10?20?kg/h，并同时开启剪料装置控制剪料装置的剪切频率60～200次/分钟，剪切后的熔融石英玻璃球坯落入溜槽，经分球器形成光滑圆整的熔融石英球料；（7）熔融石英球料进入成品料仓中，用鼓风机送入经空气过滤器过滤的新鲜空气对其流化冷却，成品料仓排出的热气体经热空气管道送至预热罐，预热石英砂后再排放。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：田辉明，
申请(专利权)人：田辉明，
类型：发明
国别省市：
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