CN211733865U - 一种高纯石英砂提纯清洗机 - Google Patents

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潘志华
陈郁琼
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本实用新型提供了一种高纯石英砂提纯清洗机,包括机架和设置于机架上的提纯装置、清洗装置,清洗装置连接在提纯装置的下端。此高纯石英砂提纯清洗机能够通过表面开有圆孔的第一环管向酸液中注入压缩空气,利用气流带动石英砂颗粒在酸液中不断地悬浮翻滚,使得每一颗石英砂都能与酸液充分接触,并能使石英砂之间相互碰撞摩擦,形成石英砂之间的动态擦洗,去除石英砂内部包裹的杂质,从而保证每颗石英砂颗粒反应均匀,提升反应速率和提纯效果。

Description

一种高纯石英砂提纯清洗机
技术领域
本实用新型属于矿物提纯领域,具体涉及一种高纯石英砂提纯清洗机。
背景技术
石英砂是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物,其主要矿物成分是SiO2。根据石英砂的纯度划分,石英砂大体被分为普通石英砂、精制石英砂以及高纯石英砂。其中,高纯石英砂是用于制造高端石英制品的基础原料,广泛用于光纤通信、电子工业、半导体、激光和航天航空等技术领域。高纯石英砂的制备过程中,对石英砂原料进行酸洗提纯是较为关键的加工步骤,因而存在着各种针对石英砂原料的酸洗提纯而设计的加工设备。
申请公布号为CN108284102A的中国发明专利申请记载了一种高效节约的石英砂清洗装置。此清洗装置通过旋转电机、液压泵、液压缸等部件带动清洗框旋转和上下往复伸缩,从而带动清洗框内的石英砂运动,加快石英砂表面杂质与酸液反应。在上述技术方案中,石英砂倒入清洗框后会迅速沉积在清洗框的底部,向清洗框内加入酸液后,石英砂颗粒之间的水分使得石英砂颗粒之间产生液桥而相互粘滞,造成了石英砂颗粒的抱团现象,从而降低了石英砂颗粒的独立性。所以清洗框虽然在不断地做旋转和上下往复伸缩的运动,但石英砂颗粒只是跟随清洗框一同运动而非在清洗框内流动,石英砂颗粒之间难以形成相对运动,从而难以通过相互碰撞摩擦的方式使包裹于石英砂颗粒内部的杂质去除。并且位于清洗框下层的石英砂颗粒所承受的压力要大于位于清洗框上层的石英砂所承受的压力,造成清洗框下层的石英砂颗粒会更加密室,位于清洗框底部的石英砂颗粒之间的酸液难以流动,清洗框内酸液浓度由框口朝框底递减,促使位于不同位置的石英砂颗粒反应不均,底部石英砂颗粒反应速率慢,整体提纯效果不佳。
实用新型内容
为了克服上述现有技术在石英砂的提纯过程中反应不够均匀、提纯效果不佳以及反应速率慢的问题,本实用新型旨在提供一种高纯石英砂提纯清洗机。此高纯石英砂提纯清洗机能够通过表面开有圆孔的第一环管向酸液中注入压缩空气,利用气流带动石英砂颗粒在酸液中不断地悬浮翻滚,使得每一颗石英砂都能与酸液充分接触,并能使石英砂之间相互碰撞摩擦,形成石英砂之间的动态擦洗,去除石英砂内部包裹的杂质,从而保证每颗石英砂颗粒反应均匀,提升反应速率和提纯效果,其技术方案如下:
一种高纯石英砂提纯清洗机,包括机架和设置于机架上的提纯装置、清洗装置,清洗装置连接在提纯装置的下端,其中:
提纯装置包括安装于机架上的反应桶、与反应桶连通的供酸管和设置于反应桶内的表面开有若干个圆孔的第一环管。反应桶的顶部、底部分别设有入料口和送料管,送料管设有送料阀,供酸管与供酸装置连接,第一环管连接有气液两用管,气液两用管与空气压缩机、纯水制备机同时连接。
由此,酸液经供酸管流入至反应桶内,石英砂原料通过入料口送入至反应桶内的酸液中进行酸洗提纯。同时,由空气压缩机送出的压缩空气通过气液两用管送入至第一环管内,再由第一环管表面的圆孔注入酸液中,利用压缩空气带动石英砂颗粒在酸液中不断地悬浮翻滚,使得每一颗石英砂都能与酸液充分接触,并能使石英砂之间相互碰撞摩擦,形成石英砂之间的动态擦洗,去除石英砂内部包裹的杂质,从而保证每颗石英砂颗粒反应均匀,提升反应速率和提纯效果。
优选地,清洗装置包括安装于机架上的清洗桶、设置于清洗桶内的与气液两用管连接的第二环管和连接于清洗桶底部的排液管,第二环管的表面开有若干个圆孔。清洗桶的顶部与送料管连接,清洗桶的底部设有出料管,出料管设有出料阀,排液管与真空抽滤装置连接。
经过酸洗提纯后的石英砂通过送料管随酸液流入至清洗桶内。开启真空抽滤装置,酸液通过排液管从清洗桶抽排至废酸储罐中。待酸液流净,由纯水制备机送出的去离子水通过气液两用管送入至第二环管内,再由第二环管表面的圆孔喷出冲洗石英砂表面附着的残酸。当达到设定的进水量后,纯水制备机停止送水,空气压缩机开始工作,朝第二环管内送入压缩空气,利用压缩空气带动石英砂颗粒在清洗桶中悬浮翻滚,再通过开启真空抽滤装置将清洗废水抽出。以上过程根据石英砂颗粒的清洗情况循环,直至清洗桶内水质pH值达到规定的值后,石英砂颗粒清洗完成,由出料管出料。
优选地,所述清洗桶内设有抽滤网板,抽滤网板位于出料管的上方,抽滤网板的表面开有抽滤网孔和放料口,放料口与出料管连接。
抽滤网板将清洗桶分隔为位于其上侧的清洗层和位于其下侧的排液层,通过抽滤网孔将酸液、废水排出至排液管中,通过放料口将石英砂颗粒排入至出料管内。
优选地,所述第一环管至少有两根,其中供酸管的上侧至少设置一根第一环管,反应桶的底部至少设置一根第一环管。
由于酸液和石英砂原料在重力的作用下会沉积在反应桶的底部,因此设置在反应桶底部的第一环管能更好地向酸液中注入压缩空气。设于供酸管上侧的第一环管用于朝反应桶内喷淋去离子水,设于供酸管上侧能全面的对反应桶内残余的石英砂、废酸进行冲洗。
优选地,所述第二环管至少有两根,清洗桶的上侧至少设置一根第二环管,抽滤网板的上方至少设置一根第二环管。设于清洗桶上侧的第二环管用于对清洗桶的内壁进行冲洗,设于抽滤网板的上方的第二环管用于向清洗水中注入压缩空气,利用压缩空气带动石英砂颗粒在清洗桶中悬浮翻滚,使石英砂更好地得到清洗。
优选地,所述第一环管、第二环管均通过废液管与废液收集装置连接。
由于第一环管、第二环管的表面开有圆孔,因此管内难免会进入石英砂颗粒,容易在管内形成积沙。因此,第一环管、第二环管均通过废液管与废液收集装置连接,待酸洗或清洗完成后,通过气液两用管向第一环管、第二环管内注水冲洗,水流经环管并从废液管排出,从而将管内的石英砂颗粒带出。
优选地,所述反应桶、清洗桶的桶壁表面均设有超声波换能器,超声波换能器与超声波发生器连接。超声波换能器能通过反应桶、清洗桶的桶壁朝桶内的物料传递超声波能量,有利于促使石英砂表面微小缝隙内的杂质脱落,可起到辅助提纯清洗的作用。
优选地,所述反应桶、清洗桶的底部均设有与气液两用管连接的防堵弯管,防堵弯管的管口正对于送料管、出料管的管口。在酸洗、清洗时防堵弯管喷出压缩空气,防止石英砂沉积在送料管、出料管内。在酸洗完成后进行送料、清洗完成后进行出料时,防堵弯管喷水,辅助加快放料的速度。
优选地,所述入料口的上方设有封闭的投料室,投料室的一侧设有与通风装置连通的换风管。由于石英砂的酸洗要使用氢氟酸,氢氟酸易于挥发,因此在入料口的上方设封闭的投料室,并设换风管与通风装置连接,将有害气体及时排出。
优选地,所述反应桶的一侧设有与通风装置连通的换风管。氢氟酸与石英砂反应会产生有毒的四氟化硅气体,且氢氟酸本身易挥发,因此设换风管与通风装置连接,将有害气体及时排出。
本实用新型具备的有益效果:本实用新型的高纯石英砂提纯清洗机能够通过表面开有圆孔的第一环管向酸液中注入压缩空气,利用气流带动石英砂颗粒在酸液中不断地悬浮翻滚,使得每一颗石英砂都能与酸液充分接触,并能使石英砂之间相互碰撞摩擦,形成石英砂之间的动态擦洗,去除石英砂内部包裹的杂质,从而保证每颗石英砂颗粒反应均匀,提升反应速率和提纯效果。
附图说明
图1是实施例的结构示意图;
图2是实施例中第一环管的示意图;
图3是实施例中抽滤网板的示意图;
图中:机架-1;提纯装置-2;反应桶-21;入料口-211;供酸管-22;第一环管-23;圆孔-231;送料管-24;清洗装置-3;清洗桶-31;排液管-32;第二环管-33;出料管-34;气液两用管-4;抽滤网板-5;放料口-51;抽滤网孔-52;废液管-6;超声波换能器-7;防堵弯管-8;投料室-9;换风管-10。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
参见图1-3,一种高纯石英砂提纯清洗机,包括机架1和设置于机架1上的提纯装置2、清洗装置3,清洗装置3连接在提纯装置2的下端,其中:
参见图1-2提纯装置2包括安装于机架1上的反应桶21、与反应桶21连通的供酸管22和设置于反应桶21内的表面开有若干个圆孔231的第一环管23,第一环管23为六边形的环形管。反应桶21的顶部、底部分别设有入料口211和送料管24,送料管24设有送料阀,供酸管22与供酸装置连接,第一环管23连接有气液两用管4,气液两用管4与空气压缩机、纯水制备机同时连接,通过阀门切换压缩空气和纯水。酸液经供酸管22流入至反应桶21内,石英砂原料通过入料口211送入至反应桶21内的酸液中进行酸洗提纯。同时,由空气压缩机送出的压缩空气通过气液两用管4送入至第一环管23内,再由第一环管23表面的圆孔231注入酸液中,利用压缩空气带动石英砂颗粒在酸液中不断地悬浮翻滚,使得每一颗石英砂都能与酸液充分接触,并能使石英砂之间相互碰撞摩擦,形成石英砂之间的动态擦洗,去除石英砂内部包裹的杂质,从而保证每颗石英砂颗粒反应均匀,提升反应速率和提纯效果。
参见图1,清洗装置3包括安装于机架1上的清洗桶31、设置于清洗桶31内的与气液两用管4连接的第二环管33和连接于清洗桶31底部的排液管32。第二环管33与第一环管23结构相同,第二环管33的表面同样开有若干个圆孔231。清洗桶31的顶部与送料管24连接,清洗桶31的底部设有出料管34,出料管34设有出料阀,排液管32与真空抽滤装置连接。经过酸洗提纯后的石英砂通过送料管24随酸液流入至清洗桶31内。开启真空抽滤装置,酸液通过排液管32从清洗桶31抽排至废酸储罐中。待酸液流净,由纯水制备机送出的去离子水通过气液两用管4送入至第二环管33内,再由第二环管33表面的圆孔喷出冲洗石英砂表面附着的残酸。当达到设定的进水量后,纯水制备机停止送水,空气压缩机开始工作,朝第二环管33内送入压缩空气,利用压缩空气带动石英砂颗粒在清洗桶31中悬浮翻滚,再通过开启真空抽滤装置将清洗废水抽出。以上过程根据石英砂颗粒的清洗情况循环,直至清洗桶内水质pH值达到规定的值后,石英砂颗粒清洗完成,由出料管出料。
参见图1、图3清洗桶31内设有抽滤网板5,抽滤网板5位于出料管34的上方,抽滤网板5的表面开有抽滤网孔52和放料口51,放料口51与出料管34连接。抽滤网板5将清洗桶31分隔为位于其上侧的清洗层和位于其下侧的排液层,通过抽滤网孔52将酸液、废水排出至排液管32中,通过放料口51将石英砂颗粒排入至出料管34内。
参见图1,第一环管23至少有两根,其中供酸管22的上侧至少设置一根第一环管,反应桶21的底部至少设置一根第一环管。由于酸液和石英砂原料在重力的作用下会沉积在反应桶21的底部,因此设置在反应桶21底部的第一环管能更好地向酸液中注入压缩空气。设于供酸管22上侧的第一环管用于朝反应桶21内喷淋去离子水,设于供酸管22上侧能全面的对反应桶21内残余的石英砂、废酸进行冲洗。
参见图1,第二环管至少有两根,清洗桶31的上侧至少设置一根第二环管,抽滤网板5的上方至少设置一根第二环管。设于清洗桶31上侧的第二环管用于对清洗桶31的内壁进行冲洗,设于抽滤网板5的上方的第二环管用于向清洗水中注入压缩空气,利用压缩空气带动石英砂颗粒在清洗桶31中悬浮翻滚,使石英砂更好地得到清洗。
参见图1,第一环管23、第二环管33均通过废液管6与废液收集装置连接。由于第一环管23、第二环管33的表面开有圆孔,因此管内难免会进入石英砂颗粒,容易在管内形成积沙。因此,第一环管23、第二环管33均通过废液管6与废液收集装置连接,待酸洗或清洗完成后,通过气液两用管4向第一环管23、第二环管33内注水冲洗,水流经环管并从废液管6排出,从而将管内的石英砂颗粒带出。
参见图1,反应桶21、清洗桶31的桶壁表面均设有超声波换能器7,超声波换能器7与超声波发生器连接。超声波换能器7能通过反应桶21、清洗桶31的桶壁朝桶内的物料传递超声波能量,有利于促使石英砂表面微小缝隙内的杂质脱落,可起到辅助提纯清洗的作用。
参见图1,反应桶21、清洗桶31的底部均设有与气液两用管4连接的防堵弯管8,防堵弯管8的管口正对于送料管24、出料管34的管口。在酸洗、清洗时防堵弯管8喷出压缩空气,防止石英砂沉积在送料管24、出料管34内。在酸洗完成后进行送料、清洗完成后进行出料时,防堵弯管8喷水,辅助加快放料的速度。
参见图1,入料口211的上方设有封闭的投料室9,投料室9的一侧设有与通风装置连通的换风管10。由于石英砂的酸洗要使用氢氟酸,氢氟酸易于挥发,因此在入料口211的上方设封闭的投料室9,并设换风管10与通风装置连接,将有害气体及时排出。
参见图1,反应桶21的一侧设有与通风装置连通的换风管10。氢氟酸与石英砂反应会产生有毒的四氟化硅气体,且氢氟酸本身易挥发,因此设换风管10与通风装置连接,将有害气体及时排出。
本实施例的高纯石英砂提纯清洗机利用压缩空气实现石英砂颗粒之间动态高速擦洗,高速反复翻滚运动,酸液无死角包围石英砂表面充分反应,在超声波辅助作用下,酸洗净石英砂表面杂质及微小缝隙内杂质,在运动中,石英砂颗粒间相互摩擦,超声波在一定频率下击拍石英砂表面杂质及微小缝隙内迫使杂质脱落,能起到很好的清洗杂质效果。
提纯清洗过程:将物料运送至投料室9内,开启通风装置。开启供酸装置通过供酸管22向反应桶21中加入适用于石英砂原料的酸液。将石英砂原料倒入反应桶21的酸液中进行酸洗提纯,向位于反应桶21下侧的第一环管内通入压缩空气,促使石英砂颗粒在酸液中高速反复翻滚运动,石英砂颗粒相互之间动态高速擦洗。向防堵管8内通入压缩空气,防止石英砂颗粒沉积在送料管24内。同时,开启超声波发生器,通过超声波换能器7向反应桶21内传递超声波能量,辅助石英砂颗粒酸洗提纯。石英砂颗粒经过提纯后,开启送料阀,将提纯后的物料下料至清洗桶31内,送料的过程中向反应桶21内的第一环管23内通入纯水,冲洗桶壁残余物料和酸液,将第一环管23内进入的石英砂颗粒、酸液冲入废液收集装置中。向防堵管8中通入纯水,促进下料通畅。下料完毕后关闭送料阀,利用真空抽滤装置将清洗桶31中的酸液抽净。向清洗桶31内的第二环管33中通入去离子水,达到设定的进水量后,朝第二环管33内送入压缩空气,利用压缩空气带动石英砂颗粒在清洗桶31中悬浮翻滚清洗。同时,开启超声波发生器,通过超声波换能器7向清洗桶31内传递超声波能量,辅助石英砂颗粒清洗。清洗一遍后,开启真空抽滤装置将清洗废水抽出。以上过程可根据石英砂颗粒的清洗情况循环,直至清洗桶内水质pH值达到规定的值后,石英砂颗粒清洗完成,由出料管出料。最后像第二环管33内通入去离子水,冲洗附着于桶壁的残砂,并将第二环管33内进入的石英砂颗粒、酸液冲入废液收集装置中。

Claims (10)

1.一种高纯石英砂提纯清洗机,包括机架和设置于机架上的提纯装置、清洗装置,清洗装置连接在提纯装置的下端,其特征在于:
所述提纯装置包括安装于机架上的反应桶、与反应桶连通的供酸管和设置于反应桶内的表面开有若干个圆孔的第一环管;
所述反应桶的顶部、底部分别设有入料口和送料管,送料管设有送料阀,供酸管与供酸装置连接,第一环管连接有气液两用管,气液两用管与空气压缩机、纯水制备机同时连接。
2.根据权利要求1所述的高纯石英砂提纯清洗机,其特征在于:所述清洗装置包括安装于机架上的清洗桶、设置于清洗桶内的与气液两用管连接的第二环管和连接于清洗桶底部的排液管,第二环管的表面开有若干个圆孔;所述清洗桶的顶部与送料管连接,清洗桶的底部设有出料管,出料管设有出料阀,排液管与真空抽滤装置连接。
3.根据权利要求2所述的高纯石英砂提纯清洗机,其特征在于:所述清洗桶内设有抽滤网板,抽滤网板位于出料管的上方,抽滤网板的表面开有抽滤网孔和放料口,放料口与出料管连接。
4.根据权利要求1所述的高纯石英砂提纯清洗机,其特征在于:所述第一环管至少有两根,其中供酸管的上侧至少设置一根第一环管,反应桶的底部至少设置一根第一环管。
5.根据权利要求2所述的高纯石英砂提纯清洗机,其特征在于:所述第二环管至少有两根,清洗桶的上侧至少设置一根第二环管,抽滤网板的上方至少设置一根第二环管。
6.根据权利要求2所述的高纯石英砂提纯清洗机,其特征在于:所述第一环管、第二环管均通过废液管与废液收集装置连接。
7.根据权利要求2-6中任意一项权利要求所述的高纯石英砂提纯清洗机,其特征在于:所述反应桶、清洗桶的桶壁表面均设有超声波换能器,超声波换能器与超声波发生器连接。
8.根据权利要求2-6中任意一项权利要求所述的高纯石英砂提纯清洗机,其特征在于:所述反应桶、清洗桶的底部均设有与气液两用管连接的防堵弯管,防堵弯管的管口正对于送料管、出料管的管口。
9.根据权利要求1-6中任意一项权利要求所述的高纯石英砂提纯清洗机,其特征在于:所述入料口的上方设有封闭的投料室,投料室的一侧设有与通风装置连通的换风管。
10.根据权利要求1-6中任意一项权利要求所述的高纯石英砂提纯清洗机,其特征在于:所述反应桶的一侧设有与通风装置连通的换风管。
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Pledgor: Hunan Lihui New Material Technology Co.,Ltd.

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