CN110773507A - 一种提高水晶表面光洁度的水晶清洗方法 - Google Patents

一种提高水晶表面光洁度的水晶清洗方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高水晶表面光洁度的水晶清洗方法，包括以下步骤：a、预清洗：将水晶置于纯水中进行超声或兆声加热预清洗；b、酸洗：将步骤a中预清洗后的水晶置于盐酸溶液中进行酸洗；c、除酸：将步骤b中酸洗后的水晶置于水晶清洗机内进行清洗，去除表面酸性溶液和污物；d、烘干：将步骤c中除酸后的水晶置于烘干机内进行烘干。本发明具有清洗效果佳，清洗成本低的优点。

Description

一种提高水晶表面光洁度的水晶清洗方法
技术领域
本发明涉及水晶清洗技术领域，尤其涉及一种提高水晶表面光洁度的水晶清洗方法。
背景技术
人工水晶生产过程中，清洗设备是必备工具，由于水晶物料表面附着很多污渍，故需要对水晶表面进行处理，使水晶的外表面光洁干净，可进行下一步的加工生产。
现有的水晶清洗机在常温下很难将水晶表面的粉末和酸性溶液进行彻底清除，且清除的水晶粉末和酸性溶液会混合在清洗液中，从而使得清洗液不能重复使用，这都会给使用者带来损失。清洗后产生的废水需要经过处理后才可以进行排放，目前，对于这类废水处理，国内外还没有资源化的例子，现有的方法包括混凝除硅、化学絮凝除硅、离子交换膜除硅等单一去除方法。其中，传统的化学絮凝法容易引起二次污染，无法达到深度去除二氧化硅的目的，离子交换膜法处理不仅价格昂贵而且对进水水质要求较高，提高了清洗成本和清洗难度。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种提高水晶表面光洁度的水晶清洗方法。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种提高水晶表面光洁度的水晶清洗方法，包括以下步骤：
a、预清洗：将水晶置于纯水中进行超声或兆声加热预清洗 ；
b、酸洗：将步骤a中预清洗后的水晶置于盐酸溶液中进行酸洗；
c、除酸：将步骤b中酸洗后的水晶置于水晶清洗机内进行清洗，去除表面酸性溶液和污物；
d、烘干：将步骤c中除酸后的水晶置于烘干机内进行烘干；
其中，步骤b中的所述的水晶清洗机包括机架、清洗装置、中和装置及固化装置，所述中和装置用于向废水中加入氢氧化钠溶液，所述固化装置用于向向废水中通入二氧化碳气体，所述清洗装置包括清洗罐、蓄水箱、进水泵及储料罐，所述储料罐可拆卸安装于清洗罐内，所述清洗罐内壁上设有多个超声波发生器，所述清洗罐侧壁上开设有多条超声波清洗通槽，其底部开设有多个气流孔，所述清洗罐底部设有气流组件，所述气流组件用于产生由下至上的气流。
本发明中水晶清洗机的工作原理为：将待清洗的水晶放入至清洗装置内进行除酸清洗，同时水晶表面的二氧化硅粉末也会被一同清除，清洗结束后的废水通过管道进入中和装置，中和装置向废水中加入氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液与废水中的盐酸根据化学式HCl+NaOH=NaCl+H2O发生中和反应，部分氢氧化钠溶液与二氧化硅粉末根据SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O生成硅酸钠和水，反应后的废水通过管道进入固化装置，固化装置向向废水中通入二氧化碳气体，二氧化碳气体与废水中多余的氢氧化钠根据化学式NaOH + CO2 =NaHCO3反应生成碳酸氢钠，二氧化碳与废水中的硅酸钠根据化学式Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3生成碳酸钠和硅酸，硅酸会在废水中沉淀，将硅酸过滤后的废水可重复利用，硅酸加热到150℃以上时分解为二氧化硅和水，实现对二氧化硅的回收。
本发明通过超声或兆声加热预清洗可以去除晶体硅表面以物理吸附形式存在的杂质和颗粒，之后采用混合酸溶液对晶体硅进行腐蚀，腐蚀的结果可以去除水晶表面表面以化学吸附形式存在的杂质和颗粒，清洗效果佳，而且清洗成 本低，清洗过程对人、设备及环境的危害较小，同时有助于提高水晶表面光洁度，保证水晶清洗后的品质；本发明中的水晶清洗机通过中和装置和固化装置的设置，使得清洗产生的废水可以重复利用，同时可深度去除废水中的二氧化硅，去除成本较低；反应产生的碳酸氢钠和碳酸钠可在重复利用的过程中与盐酸反应以中和酸性，避免清洗装置内的溶液酸性较强影响清洗效果，且可防止水晶受到腐蚀，保证水晶的表面光洁度；通过气流组件产生由下至上的气流，气流通过气流孔时促进储料罐内的水晶发生翻滚动作，从而提高对水晶的超声波清洗效果，保证对水晶的全面清洗；通过氢氧化钠和二氧化碳实现对废水的中和以及对废水中的二氧化硅进行回收利用，在回收的过程中不会产生影响清理效果的化学物质，回收利用的成本较低，反应生成的硅酸加热后即可得到二氧化硅，便于实现对废水中二氧化硅的收集，降低生产成本。
所述步骤a中所用纯水的温度为60℃～70℃。
所述步骤b中所用盐酸的浓度为浓度5%~20%。
所述步骤b中水晶酸洗时间为20s-60s。
所述气流组件包括叶轮和气流驱动件，所述叶轮设于清洗罐内且位于其底部，所述叶轮转动时产生由下至上的气流，所述储料罐底部设有一圈围板（14），所述围板罩设于叶轮外侧。
所述中和装置包括中和箱，所述中和箱与清洗罐通过第一连接管道相连通，所述第一连接管道上设有第一驱动泵，所述中和箱上设有PH检测仪、氢氧化钠罐以及化工泵，所述化工泵用于将氢氧化钠罐内的氢氧化钠溶液抽入至中和箱内，所述中和箱底部设有蛇形吸热管，所述蛇形吸热管端部连接有散热管，所述散热管伸入至清洗罐底部且呈圆弧状。
所述固化装置包括固化箱、二氧化碳罐以及抽气泵，所述固化箱内插接有固化物滤筒，所述固化箱与中和箱通过第二连接管道相连通，所述第二连接管道上设有第二驱动泵，所述固化物滤筒顶部设有旋转拉手，所述固化物滤筒外侧设有一圈防止沉淀物通过的滤膜，其内侧顶部设有气筒，气筒与固化物滤筒底部间隔形成进液空隙，所述抽气泵通过气管连接于固化物滤筒顶部，且用于将二氧化碳罐的二氧化碳气体抽入至气筒内。
所述储料罐可拆卸连接有集气罩，所述集气罩顶部设有连接于二氧化碳罐的单向导气管，所述集气罩上对称设有提手。
所述中和箱上设有多根连接管，所述连接管分别连通中和箱上下两端。
所述储料罐顶部边缘处设有一圈悬挂部，所述悬挂部与清洗罐上边缘抵触配合以固定储料罐。
与现有技术相比，本发明具有清洗效果佳，清洗成本低的优点。
附图说明
图1是本发明的步骤流程图。
图2是本发明的结构示意图一。
图3是本发明的结构示意图二。
图4是本发明中清洗装置的内部结构示意图。
图5是本发明中中和装置的内部结构示意图。
图6是本发明中固化装置的内部结构示意图。
图中，1、机架；2、清洗装置；3、中和装置；4、固化装置；5、清洗罐；6、蓄水箱；7、进水泵；8、储料罐；9、超声波发生器；10、超声波清洗通槽；11、气流孔；12、叶轮；13、气流驱动件；14、围板；15、中和箱；16、第一连接管道；17、第一驱动泵；18、PH检测仪；19、氢氧化钠罐；20、化工泵；21、蛇形吸热管；22、散热管；23、固化箱；24、二氧化碳罐；25、抽气泵；26、固化物滤筒；27、旋转拉手；28、滤膜；29、气筒；30、进液空隙；31、气管；32、集气罩；33、单向导气管；34、提手；35、连接管；36、悬挂部；37、第二连接管道；38、第二驱动泵；39、第三连接管道。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一
如图1-6所示， 一种提高水晶表面光洁度的水晶清洗方法，包括以下步骤：
a、预清洗：将水晶置于纯水中进行超声或兆声加热预清洗 ；
b、酸洗：将步骤a中预清洗后的水晶置于盐酸溶液中进行酸洗；
c、除酸：将步骤b中酸洗后的水晶置于水晶清洗机内进行清洗，去除表面酸性溶液和污物；
d、烘干：将步骤c中除酸后的水晶置于烘干机内进行烘干；
e、步骤a中所用纯水的温度为60℃，水晶在该温度下，其表面以物理吸附形式存在的杂质与颗粒将能迅速地被解除吸附，进而脱离水晶表面。该预清洗过程处理力度较大、安全、无化学药剂、不腐蚀水晶表面， 且操作过程简单，容易控制。
步骤b中所用盐酸的浓度为浓度5%，有利于控制酸洗的反应速度。
步骤c中水晶酸洗时间为20s，该时间条件下腐蚀后水晶表面的洁净度较好。
其中，步骤b中的水晶清洗机包括机架1、清洗装置2、中和装置3及固化装置4，中和装置3用于向废水中加入氢氧化钠溶液，固化装置4用于向向废水中通入二氧化碳气体，清洗装置2包括清洗罐5、蓄水箱6、进水泵7及储料罐8，储料罐8可拆卸安装于清洗罐5内，清洗罐5内壁上设有多个超声波发生器9，清洗罐5侧壁上开设有多条超声波清洗通槽10，其底部开设有多个气流孔11，清洗罐5底部设有气流组件，气流组件用于产生由下至上的气流。
进一步细说，气流组件包括叶轮12和气流驱动件13，叶轮12设于清洗罐5内且位于其底部，气流驱动件13通过螺钉安装于机架1底部，其输出轴从伸入清洗罐5底部伸入并与叶轮12固定连接，叶轮12转动时产生由下至上的气流，储料罐8底部设有一圈围板14，围板14罩设于叶轮12外侧；叶轮12产生的气流较为均匀，使得储料罐8底部的水晶均可受到气流的作用下实现翻滚；通过围板14罩设于叶轮12外侧，保证叶轮12产生的气流由下至上，即使部分气流碰撞到储料罐8底部向周边扩散时也会被围板14挡住，保证气流的运动方向，从而保证气流组件稳定吹动水晶翻滚。
进一步细说，中和装置3包括中和箱15，中和箱15与清洗罐5通过第一连接管道16相连通，第一连接管道16上安装第一驱动泵17，清洗结束的废水由第一驱动泵17将其从清洗罐5抽入至中和箱15内,中和箱15上设有PH检测仪18、氢氧化钠罐19以及化工泵20，PH检测仪18用于检测中和箱15的PH值且与化工泵20电性连接，化工泵20用于将氢氧化钠罐19内的氢氧化钠溶液抽入至中和箱15内，当PH检测仪18检测到中和箱15的PH值小于7时，控制化工泵20启动将氢氧化钠罐19内的氢氧化钠溶液抽入至中和箱15内以中和废水，当PH检测仪18检测到中和箱15的PH值大于8且持续时间大于10S时，则控制化工泵20停止输送氢氧化钠液体，中和箱15底部设有蛇形吸热管21，蛇形吸热管21端部连接有散热管22，散热管22伸入至清洗罐5底部且呈圆弧状，由于酸碱中和反应为放热反应，蛇形吸热管21可将废水中的热量吸收并通过散热管22传递至清洗罐5内对下一次的清洗用水进行加热，提高清洗温度使得超声波清洗的效率和效果大幅度提高，同时可防止中和箱15内温度过高发生安全事故，通过对热量的利用，降低能耗；蛇形吸热管21的设置，使得吸热管21对热量的吸收效率成倍提高，散热管22呈圆弧状设置，便于快速将热量传递至清洗罐5内，保证导热效率，且对清洗罐5内的清洗用水加热较为均匀。
优选的，化工泵20采用氟塑料化工泵，耐腐蚀耐高温可输送任意浓度的酸、碱、氧化剂等腐蚀性介质而毫不受损、机械强度高，体积小、结构紧凑、使用维修方便、流道光滑、效率高，节约能源。
优选的，中和箱15上设有多根连接管35，连接管35分别连通中和箱15上下两端，由于中和箱15内的温度升高，热气会向上流动并堆积在中和箱15顶部，通过连接管35的设置，当中和箱15上部气压增大时，中和箱15上部的气体会通过连接管35进入至中和箱15下方实现对中和箱15内的废水进行搅动，促进化学反应的效率，同时热气通过废水时会将热量传递至废水中，从而使得蛇形吸热管21高效快速的将中和箱15内的热量吸收，避免热量堆积。
进一步细说，固化装置4包括固化箱23、二氧化碳罐24以及抽气泵25，固化箱23与中和箱15通过第二连接管道37相连通，第二连接管道37上安装第二驱动泵38，固化箱23一侧通过第三连接管道39与进水泵7连接，清洗时，进水泵7优先将固化箱23内的回收用水抽入至清洗罐5内充当清洗用水，不足的水用蓄水箱6内的纯水补充，固化箱23内插接有固化物滤筒26，固化物滤筒26顶部设有旋转拉手27，固化物滤筒26外侧设有一圈防止沉淀物通过的滤膜28，其内侧顶部设有气筒29，气筒29与固化物滤筒26底部间隔形成进液空隙30，抽气泵25通过气管31连接于固化物滤筒26顶部，气管31与固化物滤筒26插接配合，且用于将二氧化碳罐24的二氧化碳气体抽入至气筒29内，当固化装置4对废水进行固化处理时，固化箱23内的废水透过滤膜28和进液空隙30进入气筒29内，同时抽气泵25将二氧化碳罐24的二氧化碳气体抽入至气筒29内，气筒29上部的二氧化碳气体在气压的作用下被挤压至气筒29中的废水内与上一步反应中生成的硅酸钠反应，生成硅酸并沉淀至固化物滤筒26底部，当固化物滤筒26内的硅酸饱和时或需要更换滤膜28时，转动旋转拉手27并向上提起固化物滤筒26即可；根据化学式NaOH + CO2 = NaHCO3、Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3可得知，二氧化碳不仅可以中和多余的氢氧化钠，同时可以与硅酸钠反应生成沉淀的硅酸，从而实现将二氧化硅从废水中分离，且二氧化硅的去除率较高；通过在气筒29顶部通入气体，使得二氧化碳与废水的反应空间在气筒29内，有效防止沉淀物形成在固化物滤筒26外，保证对沉淀物的回收率；且二氧化碳气体在气筒29由上至下运动时具有较长的运动距离，保证二氧化碳与废水有充足的反应时间；充分反应后，过量充入二氧化碳气体也不会产生影响清洗效果的化学变化。
优选的，储料罐8可拆卸连接有集气罩32，集气罩32顶部设有连接于二氧化碳罐24的单向导气管33，集气罩32上对称设有提手34，根据化学式Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2↑+H2O和 NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑可得知，碳酸钠和碳酸氢钠在重复清洗的过程中会与清洗罐5内的盐酸发生反应，且均生呈氯化钠、水和二氧化碳气体，氯化钠并不会影响清洗效果，二氧化碳气体会由于浮力向上流动并通过集气罩32和单向导气管33进入二氧化碳罐24内进行回收利用，降低使用成本，对化学反应产生的物质进行高效率的利用；集气罩32罩设于储料罐8上方使得清洗时有助于提高对清洗罐5的保温效果，使得
1. 储料罐8顶部边缘处设有一圈悬挂部36，悬挂部36与清洗罐5上边缘抵触配合以固定储料罐8；通过提手34的设置，使得集气罩32的拆卸和安装更加方便。
实施例二
如图1所示，一种提高水晶表面光洁度的水晶清洗方法，包括以下步骤：
a、预清洗：将水晶置于纯水中进行超声或兆声加热预清洗 ；
b、酸洗：将步骤a中预清洗后的水晶置于盐酸溶液中进行酸洗；
c、除酸：将步骤b中酸洗后的水晶置于水晶清洗机内进行清洗，去除表面酸性溶液和污物；
d、烘干：将步骤c中除酸后的水晶置于烘干机内进行烘干；
步骤a中所用纯水的温度为70℃。
步骤b中所用盐酸的浓度为浓度20%。
步骤c中水晶酸洗时间为60s。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种提高水晶表面光洁度的水晶清洗方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、预清洗：将水晶置于纯水中进行超声或兆声加热预清洗 ；
b、酸洗：将步骤a中预清洗后的水晶置于盐酸溶液中进行酸洗；
c、除酸：将步骤b中酸洗后的水晶置于水晶清洗机内进行清洗，去除表面酸性溶液和污物；
d、烘干：将步骤c中除酸后的水晶置于烘干机内进行烘干；
其中，步骤b中的所述的水晶清洗机包括机架（1）、清洗装置（2）、中和装置（3）及固化装置（4），所述中和装置（3）用于向废水中加入氢氧化钠溶液，所述固化装置（4）用于向向废水中通入二氧化碳气体，所述清洗装置（2）包括清洗罐（5）、蓄水箱（6）、进水泵（7）及储料罐（8），所述储料罐（8）可拆卸安装于清洗罐（5）内，所述清洗罐（5）内壁上设有多个超声波发生器（9），所述清洗罐（5）侧壁上开设有多条超声波清洗通槽（10），其底部开设有多个气流孔（11），所述清洗罐（5）底部设有气流组件，所述气流组件用于产生由下至上的气流。
2.根据权利要求1所述的一种提高水晶表面光洁度的水晶清洗方法，其特征在于：所述步骤a中所用纯水的温度为60℃～70℃。
3.根据权利要求1所述的一种提高水晶表面光洁度的水晶清洗方法，其特征在于：所述步骤b中所用盐酸的浓度为浓度5%~20%。
4.根据权利要求1所述的一种提高水晶表面光洁度的水晶清洗方法，其特征在于：所述步骤b中水晶酸洗时间为20s-60s。
5.根据权利要求1所述的一种提高水晶表面光洁度的水晶清洗方法，其特征在于：所述气流组件包括叶轮（12）和气流驱动件（13），所述叶轮（12）设于清洗罐（5）内且位于其底部，所述叶轮（12）转动时产生由下至上的气流，所述储料罐（8）底部设有一圈围板（14），所述围板（14）罩设于叶轮（12）外侧。
6.根据权利要求1所述的一种提高水晶表面光洁度的水晶清洗方法，其特征在于：所述中和装置（3）包括中和箱（15），所述中和箱（15）与清洗罐（5）通过第一连接管道（16）相连通，所述第一连接管道（16）上设有第一驱动泵（17），所述中和箱（15）上设有PH检测仪（18）、氢氧化钠罐（19）以及化工泵（20），所述化工泵（20）用于将氢氧化钠罐（19）内的氢氧化钠溶液抽入至中和箱（15）内，所述中和箱（15）底部设有蛇形吸热管（21），所述蛇形吸热管（21）端部连接有散热管（22），所述散热管（22）伸入至清洗罐（5）底部且呈圆弧状。
7.根据权利要求1所述的一种提高水晶表面光洁度的水晶清洗方法，其特征在于：所述固化装置（4）包括固化箱（23）、二氧化碳罐（24）以及抽气泵（25），所述固化箱（23）与中和箱（15）通过第二连接管道（37）相连通，所述第二连接管道（37）上设有第二驱动泵（38），所述固化箱（23）内插接有固化物滤筒（26），所述固化物滤筒（26）顶部设有旋转拉手（27），所述固化物滤筒（26）外侧设有一圈防止沉淀物通过的滤膜（28），其内侧顶部设有气筒（29），气筒（29）与固化物滤筒（26）底部间隔形成进液空隙（30），所述抽气泵（25）通过气管（31）连接于固化物滤筒（26）顶部，且用于将二氧化碳罐（24）的二氧化碳气体抽入至气筒（29）内。
8.根据权利要求7所述的一种提高水晶表面光洁度的水晶清洗方法，其特征在于：所述储料罐（8）可拆卸连接有集气罩（32），所述集气罩（32）顶部设有连接于二氧化碳罐（24）的单向导气管（33），所述集气罩（32）上对称设有提手（34）。
9.根据权利要求6所述的一种提高水晶表面光洁度的水晶清洗方法，其特征在于：所述中和箱（15）上设有多根连接管（35），所述连接管（35）分别连通中和箱（15）上下两端。
10.根据权利要求1所述的一种提高水晶表面光洁度的水晶清洗方法，其特征在于：所述储料罐（8）顶部边缘处设有一圈悬挂部（36），所述悬挂部（36）与清洗罐（5）上边缘抵触配合以固定储料罐（8）。
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