CN105540595A - 一种高纯度熔融石英粉的制备方法及其熔融炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高纯度熔融石英粉的制备方法以及专门为实现本制备方法的熔融炉，制备方法步骤如下：（1）破碎；（2）水洗；（3）熔融炉活性气体纯化；（4）破碎；（5）去杂。本发明公开的熔融炉包括炉体、螺旋柱和加热管；所述的炉体侧部设有多个通气管道；所述的炉体上端设有开口；所述的螺旋柱呈上小下大的锥形结构，螺旋柱设于炉体内部；所述的加热管设有多个，分布在炉体的四周内壁处。本发明的方法得到更加的简化，但是效率得到一倍的提升，而且纯度有明显提高。
Description
技术领域
本发明涉及高纯度熔融石英粉的制备方法以及专门用于本方法提纯的熔融炉设备。
背景技术
熔融石英材料是一种重要的工业原材料，广泛应用于新能源、新材料、电子信息、冶金、钢铁、航空航天等领域。随着新能源和信息产业的快速发展，熔融石英材料已经成为一种重要的战略物资，产品向着高纯、可控制颗粒级配的方向发展。
目前，我国制备高纯熔融石英粉体材料主要选用优质高纯脉石英进行加工，其工艺比较简单，规模化生产的熔融石英粉料中SiO2含量一直无法突破99.99%，产品附加值低，能耗高，环保问题突出，资源浪费严重。
高效低成本的石英提纯加工技术是国内石英加工行业的发展瓶颈，随着太阳能行业的发展，熔融石英陶瓷坩埚的需求量日益增加，熔融石英作为关键原材料，质量要求越来越高，技术的突破和产业化刻不容缓。
发明内容
针对上述现有技术的不足之处，本发明解决的问题为：提供一种方法简单、纯度高的熔融石英粉的制备方法。
为解决上述问题，本发明采取的技术方案如下：
一种高纯度熔融石英粉的制备方法，步骤如下：（1）破碎：将石英粉破碎成石英粉；（2）水洗：将石英粉倒入水中得到石英粉液体；（3）熔融炉活性气体纯化：首先将熔融炉内的温度通过加热管设置为1700～2000℃，预热；将石英粉液体从熔融炉的上端开口灌入，使石英粉液体从熔融炉内部的锥形结构的螺旋柱上流淌至熔融炉底部，同时从熔融炉侧部的多个通气管道内输入活性气体，得到高纯度熔融石英块；（4）破碎：将熔融石英块破碎成粉状，得到石英粉；（5）去杂：将石英粉经过高梯度磁选，最后得到高纯度熔融石英粉。
进一步，所述的步骤（3）的预热时间为5～10min。
进一步，所述的步骤（5）中磁场强度设置为2万高斯，每吨磁选周期为1.5小时。
进一步，所述的步骤（3）中的活性气体为氢气和氧气。
进一步，所述的步骤（3）中活性气体的通量控制在0.2～0.3m3/min，熔炼时间为2～3小时。
一种熔融炉，包括炉体、螺旋柱和加热管；所述的炉体侧部设有多个通气管道；所述的炉体上端设有开口；所述的螺旋柱呈上小下大的锥形结构，螺旋柱设于炉体内部；所述的加热管设有多个，分布在炉体的四周内壁处。
进一步，所述的开口设于炉体的上端中心位置；所述的螺旋柱设于开口正下方。
进一步，所述的炉体呈圆柱形结构。
本发明的有益效果
本发明通过破碎、水洗、熔融炉活性气体纯化、破碎、去杂五个步骤得到高纯度熔融石英粉，本发明主要通过前期的破碎和水洗将石英粉变成溶液的形式，然后通过溶液的形式倒入熔融炉内，为此还专门制造了配合本方法的熔融炉，在熔融炉内设置呈上小下大的锥形结构螺旋柱，将石英粉溶液从熔融炉开口直接倒入至螺旋柱上，使溶液在螺旋柱上慢慢流淌，同时通过熔融炉的炉体侧部设有的多个通气管道通入活性气体，这样石英粉溶液和活性气体的接触面积得到最大化的接触，反应速度块，效率高，去杂程度高，纯度得到极大的提高，熔炼时间可缩短为2～3小时，是原来时间的一半，作业效率提高了一倍。而且由于石英粉溶液和活性气体的接触面积得到最大化的接触，可以使前期的繁琐的去杂步骤省略，一并在熔融炉活性气体纯化步骤中处理。综上，本发明的方法得到更加的简化，但是效率得到一倍的提升，而且纯度有明显提高。
附图说明
图1为本发明的熔融炉的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明内容作进一步详细说明。
一种高纯度熔融石英粉的制备方法，步骤如下：（1）破碎：将石英粉破碎成石英粉；（2）水洗：将石英粉倒入水中得到石英粉液体；（3）熔融炉活性气体纯化：首先将熔融炉内的温度通过加热管设置为1800℃，预热；将石英粉液体从熔融炉的上端开口灌入，使石英粉液体从熔融炉内部的锥形结构的螺旋柱上流淌至熔融炉底部，同时从熔融炉侧部的多个通气管道内输入活性气体，得到高纯度熔融石英块；（4）破碎：将熔融石英块破碎成粉状，得到石英粉；（5）去杂：将石英粉经过高梯度磁选，最后得到高纯度熔融石英粉。进一步优选，所述的步骤（3）的预热时间为7min。进一步优选，所述的步骤（5）中磁场强度设置为2万高斯，每吨磁选周期为1.5小时。进一步优选，所述的步骤（3）中的活性气体为氢气和氧气。进一步优选，所述的步骤（3）中活性气体的通量控制在0.25m3/min，熔炼时间为2.5小时。
如图1所示，一种熔融炉，包括炉体1、螺旋柱2和加热管3。所述的炉体1侧部设有多个通气管道12。所述的炉体1上端设有开口11。所述的螺旋柱2呈上小下大的锥形结构，螺旋柱2设于炉体1内部。所述的加热管3设有多个，分布在炉体1的四周内壁处。进一步优选，所述的开口11设于炉体1的上端中心位置，所述的螺旋柱2设于开口11正下方。进一步优选，所述的炉体1呈圆柱形结构。
本发明通过破碎、水洗、熔融炉活性气体纯化、破碎、去杂五个步骤得到高纯度熔融石英粉，本发明主要通过前期的破碎和水洗将石英粉变成溶液的形式，然后通过溶液的形式倒入熔融炉内，为此还专门制造了配合本方法的熔融炉，在熔融炉内设置呈上小下大的锥形结构螺旋柱2，将石英粉溶液从熔融炉开口11直接倒入至螺旋柱2上，使溶液在螺旋柱2上慢慢流淌，同时通过熔融炉的炉体1侧部设有的多个通气管道12通入活性气体，这样石英粉溶液和活性气体的接触面积得到最大化的接触，反应速度块，效率高，去杂程度高，纯度得到极大的提高，熔炼时间可缩短为2～3小时，是原来时间的一半，作业效率提高了一倍。而且由于石英粉溶液和活性气体的接触面积得到最大化的接触，可以使前期的繁琐的去杂步骤省略，一并在熔融炉活性气体纯化步骤中处理。综上，本发明的方法得到更加的简化，但是效率得到一倍的提升，而且纯度有明显提高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高纯度熔融石英粉的制备方法，其特征在于，步骤如下：（1）破碎：将石英粉破碎成石英粉；（2）水洗：将石英粉倒入水中得到石英粉液体；（3）熔融炉活性气体纯化：首先将熔融炉内的温度通过加热管设置为1700～2000℃，预热；将石英粉液体从熔融炉的上端开口灌入，使石英粉液体从熔融炉内部的锥形结构的螺旋柱上流淌至熔融炉底部，同时从熔融炉侧部的多个通气管道内输入活性气体，得到高纯度熔融石英块；（4）破碎：将熔融石英块破碎成粉状，得到石英粉；（5）去杂：将石英粉经过高梯度磁选，最后得到高纯度熔融石英粉。
2.根据权利要求1所述的高纯度熔融石英粉的制备方法，其特征在于，所述的步骤（3）的预热时间为5～10min。
3.根据权利要求1所述的高纯度熔融石英粉的制备方法，其特征在于，所述的步骤（5）中磁场强度设置为2万高斯，每吨磁选周期为1.5小时。
4.根据权利要求1所述的高纯度熔融石英粉的制备方法，其特征在于，所述的步骤（3）中的活性气体为氢气和氧气。
5.根据权利要求1所述的高纯度熔融石英粉的制备方法，其特征在于，所述的步骤（3）中活性气体的通量控制在0.2～0.3m3/min，熔炼时间为2～3小时。
6.一种根据权利要求1所述的熔融炉，其特征在于，包括炉体、螺旋柱和加热管；所述的炉体侧部设有多个通气管道；所述的炉体上端设有开口；所述的螺旋柱呈上小下大的锥形结构，螺旋柱设于炉体内部；所述的加热管设有多个，分布在炉体的四周内壁处。
7.根据权利要求6所述的熔融炉，其特征在于，所述的开口设于炉体的上端中心位置；所述的螺旋柱设于开口正下方。
8.根据权利要求6所述的熔融炉，其特征在于，所述的炉体呈圆柱形结构。
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