CN102303870B - 高纯度石英砂提纯酸洗装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高纯度石英砂提纯酸洗装置，它包括有酸液贮槽、酸洗罐以及沉砂池，其特征是：在酸洗罐上盖的外沿设计有一圈溢流槽，溢流槽通过溢流管连通沉砂池，上盖的顶部装有排气管连接真空吸收酸雾装置，在酸液贮槽和酸洗罐之间采用酸液输送管串接有耐酸泵和加热装置，在酸洗罐底部安装有多孔筛板，每一个筛孔中装有一个喷嘴，且在酸洗罐底部安装有排污管和放砂管，并在多孔筛板上表面布置有若干支管连接脱酸管再连接真空缓冲贮酸罐，该贮酸罐外接真空泵并连接配酸池，配酸池连通酸液输送管回流酸液贮槽或耐酸泵，本发明解决了现有石英砂提纯工艺，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
㈠技术领域：本发明涉及非金属矿深加工技术领域，尤其是高纯度石英砂提纯酸洗装置。
㈡背景技术：高纯度石英砂由于其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：第一种方法是把砂子放于酸洗池中用无机酸液进行静态浸泡几天。第二种方法是石英砂放入酸洗容器中，用室温的无机酸液进行搅拌后浸泡几天。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，由于没有很好的生产工艺和酸洗提纯装置，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个世纪80年代中期开始想办法解决上述的酸洗工艺和酸洗提纯装置问题，但由于多方面的原因至今没有很好的解决。
㈢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的工艺生产没有较好的酸洗装置，生产效率低，产品质量不稳定，无法保证产品的产量和纯度的问题，提供一种高纯度石英砂提纯酸洗装置。
本发明提出了三种具体解决方案：
方案一：一种高纯度石英砂提纯酸洗装置，包括有酸液贮槽、酸洗罐以及沉砂池，其特征是：在酸洗罐上盖的外沿设计有一圈溢流槽，溢流槽通过溢流管连通沉砂池，沉砂池通过回流管连通酸液输送管，上盖的顶部装有排气管连接真空吸收酸雾装置，在酸液贮槽和酸洗罐之间采用酸液输送管串接有耐酸泵和加热装置，酸液输送管的放酸口是置于酸洗罐的底部；在酸洗罐中距离底板一定高度安装有多孔筛板，多孔筛板的每一个筛孔中装有一个喷嘴，且在酸洗罐底部安装有排污管和放砂管，放砂管的上端口置于多孔筛板的上表面；在多孔筛板上表面还布置有若干支管，每根支管上开有多个孔，且在每根支管上套装有滤布筒，所有支管连接一主管，主管外接脱酸管，脱酸管连接真空缓冲贮酸罐，该贮酸罐外接真空泵，并连接配酸池，配酸池连通酸液输送管回流酸液贮槽或耐酸泵。
本发明方案一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酸液贮槽和酸洗罐、管道的材质是玻璃纤维增强聚丙烯，或聚乙烯，或耐酸耐热玻璃钢，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，酸液贮槽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。
本发明方案一中所述真空吸收酸雾装置包括有至少一个吸收罐，吸收罐外接真空泵。
本发明方案一中所述多孔筛板上的喷嘴是采用耐酸耐温弹性橡胶制成，喷嘴的头部呈锥形，锥头上剪有十字口，喷嘴的外壁设计有卡口结构，卡装在多孔筛板的筛孔中。
方案二：一种高纯度石英砂提纯酸洗装置，包括有酸液贮槽、酸洗罐以及沉砂池，其特征是：在酸洗罐上盖的外沿设计有一圈溢流槽，溢流槽通过溢流管连通沉砂池，沉砂池通过回流管连通酸液输送管，上盖的顶部装有排气管连接真空吸收酸雾装置，在酸液贮槽和酸洗罐之间采用酸液输送管串接有耐酸泵和加热装置，酸液输送管的放酸口是置于酸洗罐的底部；在酸洗罐中距离底板一定高度安装有微孔筛板，筛板上的微孔孔径为0.01-0.50mm；且在酸洗罐底部安装有排污管和放砂管，放砂管的上端口置于微孔筛板的上表面；在酸洗罐底部还安装有脱酸管连接真空缓冲贮酸罐，该贮酸罐外接真空泵，并连接配酸池，配酸池连通酸液输送管回流酸液贮槽或耐酸泵。
本发明方案二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酸液贮槽和酸洗罐、管道的材质是玻璃纤维增强聚丙烯，或聚乙烯，或耐酸耐热玻璃钢，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，酸液贮槽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。
本发明方案二中所述真空吸收酸雾装置包括有至少一个吸收罐，吸收罐外接真空泵。
方案三：一种高纯度石英砂提纯酸洗装置，包括有酸液贮槽、酸洗罐以及沉砂池，其特征是：在酸洗罐上盖的外沿设计有一圈溢流槽，溢流槽通过溢流管连通沉砂池，上盖的顶部装有排气管连接真空吸收酸雾装置，在酸液贮槽和酸洗罐之间采用酸液输送管串接有耐酸泵和加热装置，酸液输送管的放酸口是置于酸洗罐的顶部；在酸洗罐中距离底板一定高度安装有多孔筛板，筛板上设有滤布，且在酸洗罐底部安装有排污管和放砂管，放砂管的上端口置于滤布上方，在酸洗罐底部安装有脱酸管连接真空缓冲贮酸罐，真空缓冲贮酸罐外接真空泵并连接酸液贮槽；酸洗罐的底部还装有排酸管，排酸管和沉砂池均采用回流管并连后连接耐酸泵或酸液贮槽。
本发明方案三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酸液贮槽和酸洗罐、管道的材质是玻璃纤维增强聚丙烯，或聚乙烯，或耐酸耐热玻璃钢，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，酸液贮槽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。
本发明方案三中所述真空吸收酸雾装置包括有至少一个吸收罐，吸收罐外接真空泵。
本发明方案一和二的工作原理是：先将石英砂从顶部放入酸洗罐中（堆高60-80%即可），启动耐酸泵把酸液贮槽中调配好的酸液送入加热装置中加热后，经酸液输送管进入酸洗罐的底部，再经多孔筛板及喷嘴或筛板与滤布喷入石英砂中，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槽及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（或酸液贮槽），再经酸泵送至换热器加热后进入酸洗罐内。如此循环在酸液80-100度的温度下酸洗运行2-8小时后，停止耐酸泵，用真空泵进行真空脱除酸液，在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、干燥、包装既是高纯度石英砂。
本发明方案三的工作原理是：先把石英砂放入罐内，装至90%即可，然后启动耐酸泵把酸液贮槽中调配好的酸液送入加热装置中加热后，从罐的上部加入罐中，随着酸液的加入，砂子慢慢下沉，当酸液快加满时，流入沉砂池，此时关闭酸液贮槽阀门打开酸洗罐底部排酸阀，使酸液在加热到90-100度的状态下运行4-8小时。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、干燥、包装即是高纯度石英砂。
本发明三方案具有以下共同特点：
1.酸洗工作稳定，产品纯度高，质量稳定。
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几十天缩短为现在的2-8小时，缩短了生产周期，提高了生产效率。
在微负压的环境下，通过上盖顶部的排气管、真空吸收酸雾装置，可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。
真空脱除酸液，节约了酸液的用量，降低了生产成本。
㈣附图说明：
图1是本发明方案一的结构示意图；
图2是图1的A向放大视图；
图3是本发明方案一中的喷嘴放大主视图；
图4是本发明方案一中的喷嘴放大俯视图；
图5是本发明方案二的结构示意图；
图6是本发明方案三的结构主视图。
图中：1-酸洗罐，2-上盖，3-排气管，4-溢流槽，5-溢流管，6-沉砂池，7-回流管，8-吸收罐，9-真空泵，10-真空缓冲贮酸罐，11-酸液贮槽，12-酸液输送管，13-耐酸泵，14-换热器，15-脱酸管，16-放砂管，17-排污管，18-多孔筛板，19-喷嘴，20-配酸池，21-锥头，22-卡口，23-十字口，24-微孔筛板，25-筛板，26-滤布，27-支管，28-滤布筒，29-主管，30-排酸管。
㈤具体实施方式：
例1：本发明结构一，参见图1，它包括有酸液贮槽11、酸洗罐1以及沉砂池6，特别是：在酸洗罐1上盖2的外沿设计有一圈溢流槽4，溢流槽4通过溢流管5连通沉砂池6，沉砂池6通过回流管7连通酸液输送管12，上盖2的顶部装有排气管3连接真空吸收酸雾装置，所述真空吸收酸雾装置包括有两个吸收罐8，（当然一个或更多也是可行的）吸收罐8外接真空泵9，在酸液贮槽11和酸洗罐1之间采用酸液输送管12串接有耐酸泵13和加热装置，该加热装置是采用换热器14，换热器14的介质进口外接热源，酸液输送管12的放酸口是置于酸洗罐1的底部；在酸洗罐1中距离底板一定高度安装有多孔筛板18，（筛孔径为φ8-20mm）多孔筛板18的每一个筛孔中装有一个喷嘴19，该喷嘴19是采用耐酸耐温弹性橡胶制成，参见图2、3、4，喷嘴19的头部呈锥形，锥头21上剪有十字口23，喷嘴19的外壁设计有卡口22结构，卡装在多孔筛板18的筛孔中，且在酸洗罐1底部安装有排污管17和放砂管16，放砂管16的上端口置于多孔筛板18的上表面；在多孔筛板18上表面还布置有四根支管27，每根支管27上开有多个孔，且在每根支管27上套装有滤布筒28，所有支管27连接一主管29，主管29外接脱酸管15，脱酸管15连接真空缓冲贮酸罐10，该贮酸罐10外接真空泵9，并连接配酸池20，配酸池20连通酸液输送管12回流酸液贮槽11或耐酸泵13。
例2：本发明结构二，参见图5，它包括有酸液贮槽11、酸洗罐1以及沉砂池6，特别是：在酸洗罐1上盖2的外沿设计有一圈溢流槽4，溢流槽4通过溢流管5连通沉砂池6，沉砂池6通过回流管7连通酸液输送管12，上盖2的顶部装有排气管3连接真空吸收酸雾装置，所述真空吸收酸雾装置包括有两个吸收罐8，（当然一个或更多也是可行的）吸收罐8外接真空泵9，在酸液贮槽11和酸洗罐1之间采用酸液输送管12串接有耐酸泵13和加热装置，该加热装置是采用换热器14，换热器14的介质进口外接热源，酸液输送管12的放酸口是置于酸洗罐1的底部；在酸洗罐1中距离底板一定高度安装有微孔筛板24，筛板24上的微孔孔径为0.01-0.50mm；且在酸洗罐1底部安装有排污管17和放砂管16，放砂管16的上端口置于微孔筛板24的上表面；在酸洗罐1底部还安装有脱酸管15连接真空缓冲贮酸罐10，该贮酸罐10外接真空泵9，并连接配酸池20，配酸池20连通酸液输送管12回流酸液贮槽11或耐酸泵13。
例3：本发明结构三，参见图6，它包括有酸液贮槽11、酸洗罐1以及沉砂池6，特别是：在酸洗罐1上盖2的外沿设计有一圈溢流槽4，溢流槽4通过溢流管5连通沉砂池6，上盖2的顶部装有排气管3连接真空吸收酸雾装置，所述真空吸收酸雾装置包括有两个吸收罐8，（当然一个或更多也是可行的）吸收罐8外接真空泵9，在酸液贮槽11和酸洗罐1之间采用酸液输送管12串接有耐酸泵13和加热装置，该加热装置是采用换热器14，换热器14的介质进口外接热源，酸液输送管12的放酸口是置于酸洗罐1的顶部；在酸洗罐1中距离底板一定高度安装有筛板25，（筛孔孔径为φ8-16mm）筛板25上设有滤布26，且在酸洗罐1底部安装有排污管17和放砂管16，放砂管16的上端口置于滤布26上方，在酸洗罐1底部安装还有脱酸管15连接真空缓冲贮酸罐10，真空缓冲贮酸罐10外接真空泵9并连接酸液贮槽11；酸洗罐1的底部还装有排酸管30，排酸管30和沉砂池6均采用回流管7并连后连接耐酸泵13（或酸液贮槽11）。
Claims (10)
1.一种高纯度石英砂提纯酸洗装置，包括有酸液贮槽、酸洗罐以及沉砂池，其特征是：在酸洗罐上盖的外沿设计有一圈溢流槽，溢流槽通过溢流管连通沉砂池，沉砂池通过回流管连通酸液输送管，上盖的顶部装有排气管连接真空吸收酸雾装置，在酸液贮槽和酸洗罐之间采用酸液输送管串接有耐酸泵和加热装置，酸液输送管的放酸口是置于酸洗罐的底部；在酸洗罐中距离底板一定高度安装有多孔筛板，多孔筛板的每一个筛孔中装有一个喷嘴，且在酸洗罐底部安装有排污管和放砂管，放砂管的上端口置于多孔筛板的上表面；在多孔筛板上表面还布置有若干支管，每根支管上开有多个孔，且在每根支管上套装有滤布筒，所有支管连接一主管，主管外接脱酸管，脱酸管连接真空缓冲贮酸罐，该贮酸罐外接真空泵，并连接配酸池，配酸池连通酸液输送管回流酸液贮槽或耐酸泵。
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：所述真空吸收酸雾装置包括有至少一个吸收罐，吸收罐外接真空泵。
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：所述多孔筛板上的喷嘴是采用耐酸耐温弹性橡胶制成，喷嘴的头部呈锥形，锥头上剪有十字口，喷嘴的外壁设计有卡口结构，卡装在多孔筛板的筛孔中。
5.一种高纯度石英砂提纯酸洗装置，包括有酸液贮槽、酸洗罐以及沉砂池，其特征是：在酸洗罐上盖的外沿设计有一圈溢流槽，溢流槽通过溢流管连通沉砂池，沉砂池通过回流管连通酸液输送管，上盖的顶部装有排气管连接真空吸收酸雾装置，在酸液贮槽和酸洗罐之间采用酸液输送管串接有耐酸泵和加热装置，酸液输送管的放酸口是置于酸洗罐的底部；在酸洗罐中距离底板一定高度安装有微孔筛板，筛板上的微孔孔径为0.01-0.50mm；且在酸洗罐底部安装有排污管和放砂管，放砂管的上端口置于微孔筛板的上表面；在酸洗罐底部还安装有脱酸管连接真空缓冲贮酸罐，该贮酸罐外接真空泵，并连接配酸池，配酸池连通酸液输送管回流酸液贮槽或耐酸泵。
6.根据权利要求5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。
7.根据权利要求5所述的一种高纯度石英砂提纯酸洗装置，其特征是：所述真空吸收酸雾装置包括有至少一个吸收罐，吸收罐外接真空泵。
8.一种高纯度石英砂提纯酸洗装置，包括有酸液贮槽、酸洗罐以及沉砂池，其特征是：在酸洗罐上盖的外沿设计有一圈溢流槽，溢流槽通过溢流管连通沉砂池，上盖的顶部装有排气管连接真空吸收酸雾装置，在酸液贮槽和酸洗罐之间采用酸液输送管串接有耐酸泵和加热装置，酸液输送管的放酸口是置于酸洗罐的顶部；在酸洗罐中距离底板一定高度安装有筛板，筛板上设有滤布，且在酸洗罐底部安装有排污管和放砂管，放砂管的上端口置于滤布上方，在酸洗罐底部还安装有脱酸管连接真空缓冲贮酸罐，真空缓冲贮酸罐外接真空泵并连接酸液贮槽；酸洗罐的底部还装有排酸管，排酸管和沉砂池均采用回流管并连后连接耐酸泵或酸液贮槽。
9.根据权利要求8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。
10.根据权利要求8所述的一种高纯度石英砂提纯酸洗装置，其特征是：所述真空吸收酸雾装置包括有至少一个吸收罐，吸收罐外接真空泵。
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