專利名稱：一種高純度石英砂提純酸洗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非金屬礦深加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種高純度石英砂提純酸洗裝置。背景技術(shù)：
高純度(99. 5-99. 999%)石英砂由于其Si02純度高，雜質(zhì)含量少， 廣泛用于光學(xué)玻璃、水晶玻璃及飾品、電子玻璃、石英玻璃、高純石英玻璃、半導(dǎo)體石英玻璃管、太陽能多晶硅用石英坩堝等原料。目前，我國提純高純度石英砂的常用的方法有兩種 第一種方法是把Si02含量> 99. 0%石英礦石經(jīng)手選，破碎，制砂，磁選，分級，脫水后作為 Si02含量為99. 6 99. 8%的光學(xué)玻璃工業(yè)用酸洗石英砂或Si02純度為99. 90 99. 98% 電子工業(yè)用高純石英砂的半成品砂放入酸洗容器中，用室溫的無機酸液進行靜態(tài)或經(jīng)攪拌后浸泡幾天到十幾天不等。再除去酸液后，用自來水洗滌和純水洗滌，脫水、干燥、包裝成為光學(xué)玻璃用工業(yè)酸洗砂或電子工業(yè)用高純石英砂。第二種方法是Si02含量> 99. 8%把優(yōu)質(zhì)脈石英礦石經(jīng)選礦，破碎，煅燒，制砂，磁選，分級，脫水后作為Si02純度為99. 99% 99. 999%的高純石英玻璃、半導(dǎo)體石英玻璃管或太陽能多晶硅用石英坩堝原料的半成品砂放入酸洗容器中，用室溫的無機酸液進行靜態(tài)或攪拌后浸泡幾天到十幾天不等，然后再除去酸液，用自來水洗滌和高純水洗滌、再浮選、二次酸洗、二次水洗、脫水、干燥、包裝成為高純石英玻璃、半導(dǎo)體石英玻璃管或太陽能石英坩堝原料的高純石英砂。上述生產(chǎn)過程中，其最大的弊端是酸洗時酸液很難與石英砂顆粒均勻接觸，其雜質(zhì)也就很難與酸液充分接觸而難被溶除，這樣的酸洗工藝生產(chǎn)出來的石英砂，其產(chǎn)品質(zhì)量根本無法保證；而采用常溫酸液浸泡加機械攪拌的方法，似乎可以解決酸液與石英砂顆粒接觸的均勻性和增加酸液與雜質(zhì)的反應(yīng)速度問題。但是，由于石英砂顆粒是不規(guī)則的多菱角的幾何狀物，其硬度大、菱角鋒利，在攪拌過程中磨損嚴重。它雖然增加了酸液與物料石英砂顆粒接觸的均勻性和酸洗速度的問題，同時又帶來了新的雜質(zhì)污染問題。由此可見，在現(xiàn)有的石英砂提純工藝中，由于沒有很好的酸洗裝置，也就無法保證生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，同時生產(chǎn)效率也很低。為此，國內(nèi)的很多從事石英砂提純的生產(chǎn)企業(yè)自上世紀80年代中期開始想辦法解決上述的酸洗問題，但由于多方面的原因至今沒有得到很好的解決。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要解決現(xiàn)有高純度石英砂提純工藝生產(chǎn)中沒有較好酸洗提純裝置和生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、無法保證產(chǎn)品高純度的問題而提供一種高純度石英砂提純酸洗裝置。本發(fā)明的具體方案是一種高純度石英砂提純酸洗裝置，包括有儲酸罐、酸洗罐以及沉砂池，其特征是儲酸罐和酸洗罐之間通過輸送管串接有耐酸泵和換熱裝置；在酸洗罐的頂部裝有溢流管連通沉砂池的頂部，沉砂池的底部裝有排砂管，沉砂池頂部還裝有回流管，回流管與酸液輸送管并接后連接儲酸罐；在酸洗罐內(nèi)下部安裝有沖洗裝置，該沖洗裝置包括有一橫向布置的主管和若干縱向布置的分管，所有分管與主管連通，主管與輸送管連通，且在各分管上布置有若干個開口向上的噴頭；在沖洗裝置的下方裝有濾布和篩孔板； 在酸洗罐的底部還裝有排放管和真空管，真空管外接真空泵，在沖洗裝置與濾布之間安裝有放砂管通酸洗罐外部。本發(fā)明中所述加熱裝置是采用換熱器，換熱器的介質(zhì)進口外接熱源。熱源可以用蒸汽，導(dǎo)熱油，高溫?zé)煔?，?dāng)然加熱裝置還可以是電熱器等其它形式的加熱裝置。換熱器的材質(zhì)是石墨，或改性石墨，或四氟乙烯，或耐酸陶瓷，或耐酸搪瓷等。本發(fā)明中所述酸洗裝置中儲酸罐和酸洗罐、管道的材質(zhì)是玻璃纖維增強聚丙烯， 或聚乙烯，或耐酸耐溫玻璃鋼，或聚四氟乙烯，或耐酸耐溫塑料及其玻璃鋼與其的復(fù)合材料，或石墨及其復(fù)合材料，或鋼襯耐酸耐溫塑料，或橡膠或玻璃鋼材料，或石墨材料，或陶瓷和搪瓷材料等，儲酸罐和酸洗罐可制作成方形或圓形等，濾布選用耐酸耐溫耐磨，且高透氣性的材料。本發(fā)明中所述沖洗裝置中的噴頭是采用耐酸耐溫有彈性的橡膠制成。其頭部呈錐形，錐頭上剪有十字口，本發(fā)明的這種特制噴頭能夠在不加酸液時，噴頭的十字口自動收縮，有效防止砂粒落入噴頭內(nèi)。當(dāng)然采用其它各式現(xiàn)有噴頭也是可行的，但最好選用能防止砂粒倒灌的噴頭。為了保證真空脫除酸液工作穩(wěn)定性，本發(fā)明可在真空管路中加裝有緩沖罐。本發(fā)明的工作原理是先把制好的石英砂半成品放入酸洗罐中(堆高60 80%即可)，啟動耐酸泵把儲酸罐中調(diào)配好的酸液送入加熱裝置中加熱后，經(jīng)輸送管進入酸洗罐中的主管和分管，再經(jīng)多個噴頭噴入石英砂中，當(dāng)熱酸液進到一定量的時候，石英砂顆粒在受到酸液向上的上升力(浮力)的作用開始作上浮翻滾運動(流態(tài)化運動)或相對運動，并在運動的過程中與熱酸液進行直接熱量交換，同時熱酸液開始與雜質(zhì)進行化學(xué)反應(yīng)。熱交換后的酸液繼續(xù)上升至酸洗罐的頂部通過溢流管流入沉砂池沉淀砂顆粒，除砂顆粒后的酸液從沉砂池的頂部的回流管進入耐酸泵(或儲酸罐)，再經(jīng)酸泵送至換熱器加熱后進入酸洗罐內(nèi)。如此循環(huán)的酸洗運行2-8小時后，停止耐酸泵，用真空泵進行真空脫除酸液，再用水把脫除酸液后的石英砂顆粒經(jīng)放砂管流出，送入水洗裝置洗滌、脫水、高純水或超純水洗滌， 脫水后，干燥、包裝即是不同要求的(99. 6%-99. 999%)高純度石英砂。本發(fā)明具有以下特點
1.酸洗工作穩(wěn)定，產(chǎn)品純度高，質(zhì)量穩(wěn)定，可大批量工業(yè)生產(chǎn)。2.不僅除雜速度快，而且還消除了因攪拌磨損帶來的二次污染問題，使原來的生產(chǎn)周期為幾天到十幾天縮短為現(xiàn)在的2-8小時，縮短了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率。3.在微負壓的環(huán)境下，回收利用酸液加熱過程中溢出的酸性氣體，既改善了生產(chǎn)環(huán)境又防止了環(huán)境污染。4.真空脫除酸液，節(jié)約了酸液的用量，降低了生產(chǎn)成本。

圖1是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明中沖洗裝置的俯視圖； 圖3是本發(fā)明中噴頭的放大主視圖； 圖4是本發(fā)明中噴頭的放大俯視圖； 圖5是本發(fā)明中篩孔板的俯視圖。圖中1-儲酸罐，2-酸液輸送管，3-耐酸泵，4-加熱裝置，5-防砂管，6_排放管， 7-真空泵，8-緩沖罐，9-真空管，10-篩孔板，11-濾布，12-沖洗裝置，13-酸洗罐，14-溢流管，15-沉砂池，16-排砂管，17-回流管，18-分管，19-噴頭，20-主管，21-錐頭，22-十字口，23-卡盤。
具體實施例方式
參見圖1，本發(fā)明包括有儲酸罐1、酸洗罐13以及沉砂池15，特別是儲酸罐1和酸洗罐13之間通過輸送管2串接有耐酸泵3和加熱裝置4 ；在酸洗罐13的頂部裝有溢流管14 連通沉砂池15的頂部，沉砂池15的底部裝有排砂管16，沉砂池15頂部還裝有回流管17， 回流管17與輸送管2并接后連接儲酸罐1 ；在酸洗罐13內(nèi)下部安裝有沖洗裝置12，參見圖 2，該沖洗裝置12包括有一橫向布置的主管20和若干縱向布置的分管18，所有分管18與主管20連通，主管20與輸送管2連通，且在各分管18上布置有若干個開口向上的噴頭19 ； 在沖洗裝置12的下方還裝有濾布11和篩孔板10 (參見圖5)；在酸洗罐13的底部還裝有排放管6和真空管9，真空管9外接真空泵7，在沖洗裝置12與濾布11之間安裝有放砂管 5通酸洗罐13外部。本發(fā)明中在各管道中根據(jù)需要加裝有閥門。本實施例中所述加熱裝置4是采用換熱器，換熱器的介質(zhì)進口外接熱源。本實施例中所述沖洗裝置中12的噴頭19是采用耐酸耐溫彈性橡膠如三元一丙橡膠，或氯丁橡膠及其復(fù)合橡膠，或氟橡膠及其復(fù)合橡膠等，制成其頭部呈錐形，錐頭21上剪有十字口 22 (參見圖3、4)，并且噴頭19上設(shè)計有上下卡盤23，以方便卡裝在分管18的開口處。本實施例中在真空管路中加裝有緩沖罐8 (參見圖1)。
權(quán)利要求
1.一種高純度石英砂提純酸洗裝置，包括有儲酸罐、酸洗罐以及沉砂池，其特征是儲酸罐和酸洗罐之間通過酸液輸送管串接有耐酸泵和加熱裝置；在酸洗罐的頂部裝有溢流管連通沉砂池的頂部，沉砂池的底部裝有排砂管，沉砂池頂部還裝有回流管，回流管與酸液輸送管并接后連接儲酸罐；在酸洗罐內(nèi)下部安裝有沖洗裝置，該沖洗裝置包括有一橫向布置的主管和若干縱向布置的分管，所有分管與主管連通，主管與輸送管連通，且在各分管上布置有若干個開口向上的噴頭；在沖洗裝置的下方裝有濾布和篩孔板；在酸洗罐的底部還裝有排放管和真空管，真空管外接真空泵，在沖洗裝置與濾布之間安裝有放砂管通酸洗罐外部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純度石英砂提純酸洗裝置，其特征是所述加熱裝置是采用換熱器，換熱器的介質(zhì)進口外接熱源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純度石英砂提純酸洗裝置，其特征是所述沖洗裝置中的噴頭是采用耐酸耐溫彈性橡膠制成，噴頭的頭部呈錐形，錐頭上剪有十字口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純度石英砂提純酸洗裝置，其特征是在真空管路中加裝有緩沖罐。
全文摘要
本發(fā)明涉及非金屬礦深加工設(shè)備，是一種高純度石英砂提純酸洗裝置，包括有儲酸罐、酸洗罐以及沉砂池，其特征是儲酸罐和酸洗罐之間通過輸送管串接有耐酸泵和加熱裝置；在酸洗罐的頂部裝有溢流管連通沉砂池的頂部，沉砂池的底部裝有排砂管，沉砂池頂部還裝有回流管，回流管與輸送管并接后連接儲酸罐；在酸洗罐內(nèi)下部安裝有沖洗裝置，在沖洗裝置的下方還裝有濾布和篩孔板；在酸洗罐的底部還裝有排放管和真空管，真空管外接真空泵，在沖洗裝置與濾布之間安裝有放砂管通酸洗罐外部；本發(fā)明解決了現(xiàn)有石英砂提純工藝生產(chǎn)無高效酸洗設(shè)備，生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，無法保證產(chǎn)品高純度的問題，主要用于高純度石英砂的提純。
文檔編號C01B33/12GK102259870SQ20111012188
公開日2011年11月30日 申請日期2011年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月12日
發(fā)明者田輝明 申請人:田輝明