一种石英砂的专用氯化提纯旋转装置的制作方法

本实用新型涉及一种石英砂的专用氯化提纯旋转装置，属石英砂提纯设备技术领域。

背景技术：

高质量的石英玻璃材料被广泛应用于光学、半导体及微电子行业，熔制石英玻璃的原料主要为天然石英矿，石英玻璃材料的性能直接决定于天然石英砂的提纯技术。美国、日本及俄国学者分别采用不同石英矿源，均能将石英砂的金属杂质总含量控制在10ppm以内。美国尤尼明公司推出的"iota"系列产品，能够将石英砂的杂质控制在8ppm以内，成为高纯石英砂的世界通用标准。石英晶体结构中的杂质离子是形成石英玻璃气泡、杂质缺陷的主要因素之一，天然石英矿的石英晶体结构中金属杂质离子的含量，直接决定石英玻璃的品质，金属杂质的存在对石英玻璃材料的固有性能影响非常大，使石英玻璃的失透、软化点、光透过、折射率、荧光、膨胀系数等等性能指标大大降低，特别是钾、钠、锂等碱金属是极易扩散到硅片中的有害杂质，在半导体工业中对石英制品的碱金属杂质含量要求极为严格。石英砂原料的高温氯化提纯技术，是利用石英晶体在不同高温下的相变（α相、β相和γ相）导致的结构重构，从而体积产生膨胀撕裂，内部产生大量微裂纹，借助高温下通氯化氢、氯气气体与石英砂中的金属杂质特别是碱金属杂质发生反应而生成低沸点的气态的氯化钾、氯化钠和氯化锂等逸出，从而降低石英砂原料中金属杂质的含量，以此提高石英砂的纯度，能够使高纯石英砂制作出的玻璃产品更好地应用于新型电光源、半导体集成电路、激光技术和航空航天等高科技领域，满足国防科技的需要。

目前现有石英砂提纯装置，因其结构的原因，在提纯的过程中，石英砂在煅烧炉内容易堆落在一起无法分散开，导致石英砂与含氯气体未能完全充分接触并发生化学反应，直接影响石英砂的提纯度；且现有装置结构复杂，工作人员工作时操作繁琐，劳动强度大、生产效率低，影响了企业的生产力；因此有必要研制出一种设计合理、使用方便，能有效提高生产效率，减轻工人的劳动强度的石英砂专用氯化提纯旋转装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：针对上述的不足，提供一种设计合理，操作简单，有效提高石英砂的纯度与生产效率，降低劳动强度的石英砂专用氯化提纯旋转装置。

本实用新型的技术方案是：

一种石英砂的专用氯化提纯旋转装置，它由机架、石英玻璃管、传动电机、主传动轮、从动轮、电动推杆和保温管构成；其特征在于：机架的顶端通过支撑架装有保温管，保温管内环空状设置有石英玻璃管，石英玻璃管的两端延伸至保温管的外侧，延伸至保温管外侧的石英玻璃管上分别固装有轮环，轮环下方的机架上通过轴承座和传动轴分别设置有主传动轮和从动轮，主传动轮和从动轮与轮环接触连接；机架内通过电机安装座固装有传动电机，传动电机通过传动链条与主传动轮连接；机架的底端分别固装有多个活动轮，活动轮上设置有电动推杆。

所述的主传动轮与从动轮的圆周上分别设置有环状凹槽。

所述的保温管的圆周上设置有接线端子，保温管的内壁上设置有电加热线圈。

所述的石英玻璃管的两端端口分别螺纹安装有端盖；石英玻璃管的内壁上设置有螺旋状的挡板，挡板的高度为2公分。

所述的端盖为带凸台的圆筒体，端盖的圆周上设置有外螺纹；端盖的中心通孔内固装有密封轴承套。

所述的密封轴承套的内壁上设置有橡胶密封套。

本实用新型的有益效果：

该石英砂的专用氯化提纯旋转装置设计合理、使用方便，通过在石英玻璃管内壁上设计有螺旋状的石英玻璃挡板，石英砂可在石英玻璃管内不停地翻转，能够实现石英砂在1000℃下与含氯气体的充分接触，使得石英砂中的金属杂质特别是锂钠钾等碱金属杂质与含氯气体反应生成低沸点的氯化物气体逸出，大幅度降低石英砂中碱金属杂质含量。通过电动推杆调整石英玻璃管的倾斜角度，同时控制旋转电机实现筒体的正向和逆向旋转，方便石英砂进料及出料，能有效提高生产效率，减轻工人的劳动强度的石英砂专用氯化提纯旋转装置；为石英玻璃的生产提供高纯的石英砂原料，满足半导体行业、航空航天以及国防科技领域对熔制高质量石英玻璃产品的需要。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的侧视结构示意图；

图3为图1的俯视结构示意图；

图4为图1中的a-a向的结构示意图；

图5为本实用新型的端盖结构示意图。

图中：1、机架，2、石英玻璃管，3、传动电机，4、主传动轮，5、从动轮，6、保温管，7、支撑架，8、轮环，9、传动链条，10、传动轴，11、电动推杆，12、接线端子，13、活动轮，14、轴承座，15、电机安装座，16、电加热线圈，17、端盖，18、密封轴承套，19、挡板。

具体实施方式

该石英砂的专用氯化提纯旋转装置由机架1、石英玻璃管2、传动电机3、主传动轮4、从动轮5和保温管6构成；机架1的顶端通过间隔设置的支撑架7装有保温管6，保温管6的内壁上设置有电加热线圈16；保温管6的圆周上设置有接线端子12，接线端子12与电加热线圈16连接，工作时，通过导线使接线端子12接通电源。

保温管6内环空状设置有石英玻璃管2，石英玻璃管2的两端端口分别螺纹安装有端盖17，端盖17为带凸台的圆筒体，端盖17的圆周上设置有外螺纹，石英玻璃管2的两端端口的内壁上设置有内螺纹，端盖17的外螺纹与石英玻璃管2的内螺纹相互配合螺纹连接；端盖17的中心通孔内固装有密封轴承套18，密封轴承套18的内壁上设置有橡胶密封套；工作中，密封轴承套18内可插装气体管道（图中未标示），气体管道与密封轴承套18内的橡胶密封套可形成密封连接，同时气体管道通过密封轴承套18相对于端盖17可发生活动。

石英玻璃管2的内壁上设置有螺旋状的挡板，挡板的高度为2公分，工作中，通过石英玻璃管2周向转动，石英玻璃管2内螺旋状的挡板可将堆积在一起的石英砂分散，这一目的是：使被分散的石英砂，能够与氯气充分接触，以此提高石英砂的纯度。

石英玻璃管2的两端延伸至保温管6的外侧，延伸至保温管6外侧的石英玻璃管2上分别固装有轮环8，轮环8下方的机架1上通过轴承座14和传动轴10分别设置有主传动轮4和从动轮5，主传动轮4与从动轮5分别固装在传动轴10上，传动轴10活动装在轴承座14之间；主传动轮4与从动轮5的圆周上均设置有环状凹槽，主传动轮4和从动轮5上的环状凹槽通过轮环8对石英玻璃管2起支撑及限位作用，使石英玻璃管2在保温管6内形成环空状态，同时，主传动轮4和从动轮5上的环状凹槽可限制轮环8发生轴向滑移，从而防止石英玻璃管2发生轴向滑移，工作中，通过主传动轮4带动轮环8发生转动，从而带动石英玻璃管2在主传动轮4与从动轮5上发生周向转动。

机架1内通过电机安装座15固装有传动电机3，传动电机3通过传动链条9与主传动轮4的传动轴10连接，工作中，传动电机3的传动轴10通过传动链条9可带动主传动轮4的传动轴10发生正转或反转，从而带动主传动轮4发生转动。

机架1的底端分别固装有多个活动轮13，工作中，通过活动轮13可带动机架1发生位移；活动轮13上设置有电动推杆11，工作中，通过电动推杆11的活塞杆，可使机架1的左端或右端发生30°起翘，用以配合提纯工作的需要。

该石英砂的专用氯化提纯旋转装置的传动电机3、电加热线圈16和电动推杆11均由外接电源连接。

该石英砂的专用氯化提纯旋转装置工作时，首先对石英玻璃管2的内壁用高纯水清洗，清洗完成后，通过导线使接线端子12外接电源，开启外接电源开关，使电加热线圈16产生的红外光线对石英玻璃管2进行加热，从而对石英玻璃管2内壁进行烘干处理，烘干完成后关闭外接电源的开关，停止供电，待石英玻璃管2自然冷却至室温。

石英玻璃管2冷却至室温后，将适量待提纯的石英砂由石英玻璃管2的进料端口填入，开启机架1右侧活动轮13上的电动推杆11，电动推杆11的活塞杆向下延伸，使机架1右端产生30°起翘，由于主传动轮4和从动轮5的环状凹槽对石英玻璃管2的轮环8起限位作用，通过机架1右端上的主传动轮4与从动轮5将石英玻璃管2的进料端口顶升，使石英玻璃管2的进料端口发生30°起翘，石英玻璃管2起翘到位后，在重力的作用下，石英砂在石英玻璃管2内的螺旋状的挡板间分布均匀；控制机架1右端的电动推杆11的活塞杆回缩，机架1复位呈初始的水平状态。

机架1复位完成后，石英玻璃管2的进料端口与出料端口分别螺纹安装端盖17，在端盖17上紧密插装气体管道，气体管道上设置有密封阀（可以是球阀或其他可封闭气体的阀门）。

出料端口上的气体管道连接有水冲泵，水冲泵可将石英玻璃管2内的气体抽吸至多级浓度的碱液池，碱液池上设置有集风罩，集风罩的目的是对未完全反应的氯气进行吸收处理。

通过进料端口上的气体管道向石英玻璃管2内注入高纯氮气，持续时间5分钟，目的是排出石英玻璃管2内的杂质气体，避免杂质气体影响石英砂的提纯质量。

杂质气体排出后，开启外接电源的开关，电加热线圈16产生红外光线对石英玻璃管2内部的石英砂进行加热，待石英玻璃管2内部的石英砂加热并稳定在设定温度后，通过进料端口气体管道向石英玻璃管2内注入适量的高纯干燥的氯气，氯气注入完成后，关闭水冲泵，开启机架1左侧活动轮13上的电动推杆11，电动推杆11的活塞杆向下延伸，使机架1左端发生30°起翘，从而使石英玻璃管2的出料端口发生30°起翘，石英玻璃管2起翘完成后，开启传动电机3，传动电机3通过传动链条9和传动轴10带动主传动轮4发生转动，从而带动石英玻璃管2发生顺时针周向转动，使石英玻璃管2顺着管内壁螺旋状的挡板19方向旋转，则石英砂被螺旋状的挡板19不断输送至出料端口处，当石英砂在出料端口处的挡板19上堆积过盈后，在自然重力的作用下回落至进料端口处，石英砂随着进料端口处的挡板19继续向出料端口输送，以此使石英砂在筒内不断被翻转移动，能够与含氯气体充分接触。

关闭进料端口气体管道的密封阀，使出料端口气体管道的密封阀为开启状态，电加热线圈16持续加热，开始计时并保温2小时。

反应完成后，关闭传动电机3，开启进料端口上的气体管道的密封阀，对石英玻璃管2内的高温氯化气体进行排出处理；排出过程为通过进料端口气体管道向石英玻璃管2内注入干燥、高纯氮气，同时开启水冲泵，石英玻璃管2内的石英砂高温氯化反应产生的气体由水冲泵排入多级浓度的碱液池进行尾气的回收。

高温氯化气体置换完成后，停止通入高纯氮气，解除出料端口上的气体管道，开始石英砂自然冷却过程。

当石英砂冷却至常温后，取下石英玻璃管2的两端端盖17，通过电动推杆11，使石英玻璃管2的出料端口降低，石英玻璃管2的进料端口抬升，开启传动电机3，使石英玻璃管2逆时针转动，在石英玻璃管2的螺旋状的挡板19与自然重力的作用下，石英玻璃管2内的石英砂被挡板不断输送到出料端口处，从出料端口倒出至高纯石英玻璃收集容器中，即，得到提纯后的石英砂产品。

该石英砂的专用氯化提纯旋转装置设计合理、使用方便，通过在石英玻璃管内壁上设计有螺旋状的石英玻璃挡板，石英砂可在石英玻璃管内不停地翻转，能够实现石英砂在1000℃下与含氯气体的充分接触，使得石英砂中的金属杂质特别是锂钠钾等碱金属杂质与含氯气体反应生成低沸点的氯化物气体逸出，大幅度降低石英砂中碱金属杂质含量。通过电动推杆调整石英玻璃管的倾斜角度，同时控制旋转电机实现筒体的正向和逆向旋转，方便石英砂进料及出料，能有效提高生产效率，减轻工人的劳动强度的石英砂专用氯化提纯旋转装置；为石英玻璃的生产提供高纯的石英砂原料，满足半导体行业、航空航天以及国防科技领域对熔制高质量石英玻璃产品的需要。