一种立式石英砂高温氯化装置的制作方法

1.本发明涉及高纯石英砂生产设备技术领域，具体涉及一种立式石英砂高温氯化装置。


背景技术：

2.高纯石英砂指sio2纯度大于99.9％的石英砂，是生产高档石英制品的原料，因其产品具有耐高温、耐腐蚀、低热膨胀性、高度绝缘性和透光性等优异的物理化学性质，广泛应用于光纤通讯、太阳能光伏、航空航天、电子及半导体等高新技术产业，战略地位十分重要。
3.现有的高纯石英砂提纯方法包括以下步骤：1)选矿：选择纯度较高、二氧化硅含量达到99％以上的矿源；2)粗加工：将矿源破碎，擦洗，重选，磁选，浮选，煅烧+水淬；3)深加工：酸浸，高温氯化提纯。其中高温氯化提纯是非常关键的一步，合理的设备及工艺可以同时大幅度降低碱金属na、k、li的含量，使高纯石英砂品质提升，甚至稳定地达到99.998％及以上的高端级别。高温氯化脱氢工艺，需要高纯石英砂在1000
‑
1300℃的氯气环境中保持2h左右，同时由于需要处理的高纯石英砂颗粒度较小(直径0.05
‑
0.3mm)，堆积现象会造成部分封闭的石英砂无法充分和氯气气氛充分接触反应。因此如何设计开发一种装置，一方面提供需要的高温，同时不污染石英砂，另外还可以使所有的石英砂颗粒都以充分暴露在氯气氛中，是提纯石英砂的关键。
4.发明专利cn201720711384.7公开了“一种卧式石英砂高温气化提纯装置”，该装置内层为石英管，石英管外有加热元件和测温元件，石英管可以承受高温且不会对高纯砂污染，同时，石英管沿自身轴线旋转，以使里面的石英砂翻转，使堆积在下部的石英砂有机地翻转到表面，从而和氯气反应。但该方案也不能完全保证所有的石英砂都能充分暴露在氯气环境中，且石英砂在装置内时间过短，部分石英砂的反应不能彻底。
5.因此，开发一种能够有效保证石英砂与氯气充分反应的高温氯化装置十分有必要。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种立式石英砂高温氯化装置，以解决现有技术中不能完全保证所有的石英砂都能充分暴露在氯气环境中，且石英砂在装置内时间过短，部分石英砂的反应不能彻底的技术问题。
7.为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
8.一种立式石英砂高温氯化装置，包括：
9.腔体，所述腔体内部设有密封腔，腔体内壁依次设有保温层和耐火层；
10.氯化管，所述氯化管固定在所述密封腔内，且氯化管一端连接有进出料管，所述进出料管穿过所述腔体设置用于进出料，所述氯化管中部设有隔板，所述隔板上均匀布置有供石英砂穿过的漏孔，且隔板将氯化管内部分隔成两个反应腔；
11.加热机构，所述加热机构固定在所述密封腔内用于加热所述氯化管；
12.旋转机构，所述旋转机构用于驱动所述腔体旋转带动石英砂在两个所述反应腔内流动。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
14.本发明首先石英砂由进出料管进入氯化管内，抽真空后通入氯气，通过加热机构加热，旋转机构带动石英砂在两个反应腔内流动，流动时能够有效提高石英砂与氯气的接触面积，当石英砂经过隔板的漏孔漏出时能够形成喷撒效应，更好地使每个颗粒都能充分接触所处的气氛，以更好进行物理、化学反应；旋转时氯化管竖向设置的时间取决与石英砂全部流动至下方的反应腔的时间，有效保证石英砂与氯气的充分接触和有效反应。
15.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
16.进一步的，所述氯化管内部一侧侧壁沿氯化管延伸方向均匀设置有第一挡板，相邻第一挡板之间设有第二挡板，所述第二挡板与所述氯化管内部另一侧侧壁固定，所述第一挡板和第二挡板配合导流石英砂。
17.通过采用上述方案，第一挡板和第二挡板在石英砂流动时起到导流作用，提高石英砂的移动行程，并且石英砂滑落时也能够充分与氯气接触反应。
18.进一步的，所述腔体内壁设有与所述氯化管两端匹配的凹槽，所述氯化管卡设在一对凹槽内固定。
19.进一步的，所述腔体由一端开口的壳体和设在开口处的盖板组成，一对所述凹槽分别设在所述盖板内壁和所述壳体与盖板对应的一端内壁，所述进出料管由所述盖板穿出。
20.通过采用上述方案，盖板可拆卸设置便于拆卸安装氯化管。
21.进一步的，所述加热机构为环绕覆盖所述氯化管表面设置的电热丝。
22.进一步的，所述腔体侧壁开设有测温孔，所述测温孔内插设有测温计。
23.进一步的，所述隔板将所述氯化管分隔成两个大小相同的所述反应腔。
24.进一步的，所述旋转机构包括对称设置在所述腔体两侧的基座，所述基座上通过轴承安装有竖向设置的旋转盘，所述旋转盘通过横向设置的若干个连杆与所述腔体中部固定，一侧所述基座上设有用于驱动所述旋转盘旋转的减速电机，所述减速电机输出端通过传动带与所述旋转盘连动。
25.通过采用上述方案，减速电机带动旋转盘旋转，从而控制腔体同步旋转，带动氯化管沿竖向翻转，实现石英砂在氯化管内的流动。
26.进一步的，所述氯化管为石英氯化管。
27.通过采用上述方案，石英材质的氯化管能够有效避免氯化过程中对石英砂的污染。
28.进一步的，若干个所述氯化管沿轴向固定在所述密封腔内。
29.通过采用上述方案，有效提高产量。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件
或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
31.图1是本发明的实施例的结构示意图。
32.图2是图1的俯视结构示意图。
33.图3是本发明的实施例的腔体的剖视结构示意图。
34.图4是本发明的实施例的隔板的结构示意图。
35.图中所示：
36.1、腔体；101、密封腔；102、保温层；103、耐火层；104、凹槽；105、壳体；106、盖板；107、测温计；
37.2、氯化管；201、隔板；202、漏孔；203、反应腔；204、第一挡板；205、第二挡板；206、进出料管；
38.3、电热丝；
39.4、基座；401、旋转盘；402、减速电机；403、连杆。
具体实施方式
40.下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
41.需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
42.在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
43.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
44.在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
45.在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
46.如图1
‑
4所示，本实施例提供的一种立式石英砂高温氯化装置，包括腔体1，氯化管2，加热机构和旋转机构。
47.腔体1内部设有密封腔101，腔体1内壁依次设有保温层102和耐火层103，保温层
102可采用保温棉等多种保温材质，耐火层103采用耐火挤塑板、橡塑板等耐火材料制成。
48.一对氯化管2对称沿轴向设置固定在密封腔101内，且氯化管2一端连接有进出料管206，进出料管206穿过腔体1设置用于进出料。
49.腔体1内壁设有与氯化管2两端匹配的凹槽104，氯化管2卡设在一对凹槽104内固定。
50.腔体1由一端开口的壳体105和设在开口处的盖板106组成，一对凹槽104分别设在盖板106内壁和壳体105与盖板106对应的一端内壁，进出料管206由盖板106穿出，盖板106可拆卸设置便于拆卸安装氯化管2。
51.氯化管2中部设有隔板201，隔板201上均匀布置有供石英砂穿过的漏孔202，且隔板201将氯化管2内部分隔成两个大小相同反应腔203。
52.其中氯化管2的材质为石英，能够有效避免氯化过程中对石英砂的污染。漏孔202的孔径大小在0.05
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1mm之间，便于单个石英砂穿过。
53.加热机构固定在密封腔101内用于加热氯化管2，加热机构为环绕覆盖氯化管2表面设置的电热丝3。腔体1侧壁开设有测温孔，测温孔内插设有测温计107，加热温度控制在1000
‑
1400℃。
54.旋转机构用于驱动腔体1旋转带动石英砂在两个反应腔203内流动。
55.旋转机构包括对称设置在腔体1两侧的基座4，基座4上通过轴承安装有竖向设置的旋转盘401，旋转盘401通过横向设置的若干个连杆403与腔体1中部固定，一侧基座4上设有用于驱动旋转盘401旋转的减速电机402，减速电机402输出端通过传动带与旋转盘401连动。
56.减速电机402带动旋转盘401旋转，从而控制腔体1同步旋转，带动氯化管2沿竖向翻转，实现石英砂在氯化管2内的流动。
57.本实施例中氯化管2内部一侧侧壁沿氯化管2延伸方向均匀设置有第一挡板204，相邻第一挡板204之间设有第二挡板205，第二挡板205与氯化管2内部另一侧侧壁固定，第一挡板204和第二挡板205配合导流石英砂。
58.第一挡板204和第二挡板205在石英砂流动时起到导流作用，提高石英砂的移动行程，并且石英砂滑落时也能够充分与氯气接触反应。
59.本实施例的具体工作过程如下：
60.1、通过减速电机402控制腔体1旋转至进出料管206朝上设置，打开进出料管206倒入石英砂；
61.2、对氯化管2进行抽真空，控制压力低于10pa；
62.3、通入氯气或绿的化合物，压力大于0.1mpa，优选0.15mpa，封闭氯化管2；
63.4、控制电热丝3加热，控制温度上升到1100℃，同时通过减速电机402控制腔体1旋转带动石英砂在反应腔203内流动，在1100℃保温2h；
64.5、停止保温，开始冷却，冷却500℃时，打开盖板106取出氯化管2，加入下一批氯化管2；
65.6、待取出的氯化管2冷却至室温后，通入氮气置换内部氯气，取出石英砂冷却。
66.本实施例首先石英砂由进出料管206进入氯化管2内，抽真空后通入氯气，通过加热机构加热，旋转机构带动石英砂在两个反应腔203内流动，流动时能够有效提高石英砂与
氯气的接触面积，当石英砂经过隔板201的漏孔202漏出时能够形成喷撒效应，更好地使每个颗粒都能充分接触所处的气氛，以更好进行物理、化学反应；旋转时氯化管2竖向设置的时间取决与石英砂全部流动至下方的反应腔203的时间，有效提高石英砂与氯气的充分接触和有效反应。
67.本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
68.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
69.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。