CN102259870A - 一种高纯度石英砂提纯酸洗装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及非金属矿深加工设备，是一种高纯度石英砂提纯酸洗装置，包括有储酸罐、酸洗罐以及沉砂池，其特征是：储酸罐和酸洗罐之间通过输送管串接有耐酸泵和加热装置；在酸洗罐的顶部装有溢流管连通沉砂池的顶部，沉砂池的底部装有排砂管，沉砂池顶部还装有回流管，回流管与输送管并接后连接储酸罐；在酸洗罐内下部安装有冲洗装置，在冲洗装置的下方还装有滤布和筛孔板；在酸洗罐的底部还装有排放管和真空管，真空管外接真空泵，在冲洗装置与滤布之间安装有放砂管通酸洗罐外部；本发明解决了现有石英砂提纯工艺生产无高效酸洗设备，生产效率低，产品质量不稳定，无法保证产品高纯度的问题，主要用于高纯度石英砂的提纯。

Description

一种高纯度石英砂提纯酸洗装置

（一）技术领域：本发明涉及非金属矿深加工技术领域，尤其是一种高纯度石英砂提纯酸洗装置。

（二）背景技术：高纯度（99.5-99.999%）石英砂由于其SiO2纯度高，杂质含量少，广泛用于光学玻璃、水晶玻璃及饰品、电子玻璃、石英玻璃、高纯石英玻璃、半导体石英玻璃管、太阳能多晶硅用石英坩埚等原料。目前，我国提纯高纯度石英砂的常用的方法有两种：第一种方法是把SiO2含量≥99.0%石英矿石经手选，破碎，制砂，磁选，分级，脱水后作为SiO2含量为99.6～99.8%的光学玻璃工业用酸洗石英砂或SiO2纯度为99.90～99.98%电子工业用高纯石英砂的半成品砂放入酸洗容器中,用室温的无机酸液进行静态或经搅拌后浸泡几天到十几天不等。再除去酸液后，用自来水洗涤和纯水洗涤，脱水、干燥、包装成为光学玻璃用工业酸洗砂或电子工业用高纯石英砂。第二种方法是SiO2含量≥99.8%把优质脉石英矿石经选矿，破碎，煅烧，制砂，磁选，分级，脱水后作为SiO2纯度为99.99%～99.999%的高纯石英玻璃、半导体石英玻璃管或太阳能多晶硅用石英坩埚原料的半成品砂放入酸洗容器中，用室温的无机酸液进行静态或搅拌后浸泡几天到十几天不等，然后再除去酸液，用自来水洗涤和高纯水洗涤、再浮选、二次酸洗、二次水洗、脱水、干燥、包装成为高纯石英玻璃、半导体石英玻璃管或太阳能石英坩埚原料的高纯石英砂。上述生产过程中，其最大的弊端是：酸洗时酸液很难与石英砂颗粒均匀接触，其杂质也就很难与酸液充分接触而难被溶除，这样的酸洗工艺生产出来的石英砂，其产品质量根本无法保证；而采用常温酸液浸泡加机械搅拌的方法，似乎可以解决酸液与石英砂颗粒接触的均匀性和增加酸液与杂质的反应速度问题。但是，由于石英砂颗粒是不规则的多菱角的几何状物，其硬度大、菱角锋利，在搅拌过程中磨损严重。它虽然增加了酸液与物料石英砂颗粒接触的均匀性和酸洗速度的问题，同时又带来了新的杂质污染问题。由此可见，在现有的石英砂提纯工艺中，由于没有很好的酸洗装置，也就无法保证生产的产品质量的稳定性，同时生产效率也很低。为此，国内的很多从事石英砂提纯的生产企业自上世纪80年代中期开始想办法解决上述的酸洗问题，但由于多方面的原因至今没有得到很好的解决。

（三）发明内容：本发明的目的就是要解决现有高纯度石英砂提纯工艺生产中没有较好酸洗提纯装置和生产效率低、产品质量不稳定、无法保证产品高纯度的问题而提供一种高纯度石英砂提纯酸洗装置。

本发明的具体方案是：一种高纯度石英砂提纯酸洗装置，包括有储酸罐、酸洗罐以及沉砂池，其特征是：储酸罐和酸洗罐之间通过输送管串接有耐酸泵和换热装置；在酸洗罐的顶部装有溢流管连通沉砂池的顶部，沉砂池的底部装有排砂管，沉砂池顶部还装有回流管，回流管与酸液输送管并接后连接储酸罐；在酸洗罐内下部安装有冲洗装置，该冲洗装置包括有一横向布置的主管和若干纵向布置的分管，所有分管与主管连通，主管与输送管连通，且在各分管上布置有若干个开口向上的喷头；在冲洗装置的下方装有滤布和筛孔板；在酸洗罐的底部还装有排放管和真空管，真空管外接真空泵，在冲洗装置与滤布之间安装有放砂管通酸洗罐外部。

本发明中所述加热装置是采用换热器，换热器的介质进口外接热源。热源可以用蒸汽，导热油，高温烟气，当然加热装置还可以是电热器等其它形式的加热装置。换热器的材质是石墨，或改性石墨，或四氟乙烯，或耐酸陶瓷，或耐酸搪瓷等。

本发明中所述酸洗装置中储酸罐和酸洗罐、管道的材质是玻璃纤维增强聚丙烯，或聚乙烯，或耐酸耐温玻璃钢，或聚四氟乙烯，或耐酸耐温塑料及其玻璃钢与其的复合材料，或石墨及其复合材料，或钢衬耐酸耐温塑料，或橡胶或玻璃钢材料，或石墨材料，或陶瓷和搪瓷材料等，储酸罐和酸洗罐可制作成方形或圆形等，滤布选用耐酸耐温耐磨，且高透气性的材料。

本发明中所述冲洗装置中的喷头是采用耐酸耐温有弹性的橡胶制成。其头部呈锥形，锥头上剪有十字口，本发明的这种特制喷头能够在不加酸液时，喷头的十字口自动收缩，有效防止砂粒落入喷头内。当然采用其它各式现有喷头也是可行的，但最好选用能防止砂粒倒灌的喷头。

为了保证真空脱除酸液工作稳定性，本发明可在真空管路中加装有缓冲罐。

本发明的工作原理是：先把制好的石英砂半成品放入酸洗罐中（堆高60～80%即可），启动耐酸泵把储酸罐中调配好的酸液送入加热装置中加热后，经输送管进入酸洗罐中的主管和分管，再经多个喷头喷入石英砂中，当热酸液进到一定量的时候，石英砂颗粒在受到酸液向上的上升力（浮力）的作用开始作上浮翻滚运动（流态化运动）或相对运动，并在运动的过程中与热酸液进行直接热量交换，同时热酸液开始与杂质进行化学反应。热交换后的酸液继续上升至酸洗罐的顶部通过溢流管流入沉砂池沉淀砂颗粒，除砂颗粒后的酸液从沉砂池的顶部的回流管进入耐酸泵（或储酸罐），再经酸泵送至换热器加热后进入酸洗罐内。如此循环的酸洗运行2-8小时后，停止耐酸泵，用真空泵进行真空脱除酸液，再用水把脱除酸液后的石英砂颗粒经放砂管流出，送入水洗装置洗涤、脱水、高纯水或超纯水洗涤，脱水后，干燥、包装即是不同要求的（99.6%-99.999%）高纯度石英砂。

本发明具有以下特点：

1.酸洗工作稳定，产品纯度高，质量稳定，可大批量工业生产。

2.不仅除杂速度快，而且还消除了因搅拌磨损带来的二次污染问题，使原来的生产周期为几天到十几天缩短为现在的2-8小时，缩短了生产周期，提高了生产效率。

3.在微负压的环境下，回收利用酸液加热过程中溢出的酸性气体，既改善了生产环境又防止了环境污染。

4.真空脱除酸液，节约了酸液的用量，降低了生产成本。

(四）附图说明：

图1是本发明的总体结构示意图；

图2是本发明中冲洗装置的俯视图；

图3是本发明中喷头的放大主视图；

图4是本发明中喷头的放大俯视图；

图5是本发明中筛孔板的俯视图。

图中：1-储酸罐，2-酸液输送管，3-耐酸泵，4-加热装置，5-防砂管，6-排放管，7-真空泵，8-缓冲罐，9-真空管，10-筛孔板，11-滤布，12-冲洗装置，13-酸洗罐，14-溢流管，15-沉砂池，16-排砂管，17-回流管，18-分管，19-喷头，20-主管，21-锥头，22-十字口,23-卡盘。

（五）具体实施方式：

参见图1，本发明包括有储酸罐1、酸洗罐13以及沉砂池15，特别是：储酸罐1和酸洗罐13之间通过输送管2串接有耐酸泵3和加热装置4；在酸洗罐13的顶部装有溢流管14连通沉砂池15的顶部，沉砂池15的底部装有排砂管16，沉砂池15顶部还装有回流管17，回流管17与输送管2并接后连接储酸罐1；在酸洗罐13内下部安装有冲洗装置12，参见图2，该冲洗装置12包括有一横向布置的主管20和若干纵向布置的分管18，所有分管18与主管20连通，主管20与输送管2连通，且在各分管18上布置有若干个开口向上的喷头19；在冲洗装置12的下方还装有滤布11和筛孔板10（参见图5）；在酸洗罐13的底部还装有排放管6和真空管9，真空管9外接真空泵7，在冲洗装置12与滤布11之间安装有放砂管5通酸洗罐13外部。本发明中在各管道中根据需要加装有阀门。

本实施例中所述加热装置4是采用换热器，换热器的介质进口外接热源。

本实施例中所述冲洗装置中12的喷头19是采用耐酸耐温弹性橡胶如：三元一丙橡胶，或氯丁橡胶及其复合橡胶，或氟橡胶及其复合橡胶等，制成其头部呈锥形，锥头21上剪有十字口22（参见图3、4），并且喷头19上设计有上下卡盘23，以方便卡装在分管18的开口处。

本实施例中在真空管路中加装有缓冲罐8（参见图1）。

Claims (4)

1. 一种高纯度石英砂提纯酸洗装置，包括有储酸罐、酸洗罐以及沉砂池，其特征是：储酸罐和酸洗罐之间通过酸液输送管串接有耐酸泵和加热装置；在酸洗罐的顶部装有溢流管连通沉砂池的顶部，沉砂池的底部装有排砂管，沉砂池顶部还装有回流管，回流管与酸液输送管并接后连接储酸罐；在酸洗罐内下部安装有冲洗装置，该冲洗装置包括有一横向布置的主管和若干纵向布置的分管，所有分管与主管连通，主管与输送管连通，且在各分管上布置有若干个开口向上的喷头；在冲洗装置的下方装有滤布和筛孔板；在酸洗罐的底部还装有排放管和真空管，真空管外接真空泵，在冲洗装置与滤布之间安装有放砂管通酸洗罐外部。

2.根据权利要求1所述的一种高纯度石英砂提纯酸洗装置，其特征是：所述加热装置是采用换热器，换热器的介质进口外接热源。

3.根据权利要求1所述的一种高纯度石英砂提纯酸洗装置，其特征是：所述冲洗装置中的喷头是采用耐酸耐温弹性橡胶制成,喷头的头部呈锥形，锥头上剪有十字口。

4.根据权利要求1所述的一种高纯度石英砂提纯酸洗装置，其特征是：在真空管路中加装有缓冲罐。

Images