[發明專利]擺動式高溫真空氯化爐及利用該氯化爐提純石英砂的方法

有效

• 申請號: 201210234606.2
• 申請日: 2012-07-09
• 公開（公告）號: CN102757056A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 邱富仁;邱志堅;邱志剛
• 申請（專利權）人: 邱富仁
• 主分類號: C01B33/12
• 分類號: C01B33/12
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 王彥明

技術領域

本發明涉及一種高純石英砂的提純技術，特別是一種擺動式高溫真空氯化爐。本發明還涉及一種利用該氯化爐提純石英砂的方法。

背景技術

高純石英砂一般是指SiO2含量高于99.99%的石英粉體。高純石英砂是石英玻璃制品的主要原材料。據統計僅我國市場的需求量已達10萬噸左右，價值近60億元人民幣。高純石英砂被廣泛應用于大規模及超大規模集成電路、光伏產業、光纖、激光、航天、軍事等重要行業中。由于這些行業關系到國家的長遠發展，也是一個國家高新技術可持續發展的必要條件，因此，高純石英砂的戰略地位顯得十分重要。我國是全球石英儲量最為豐富的國家之一，而從天然巖石中直接提取超純石英砂是當前世界公認的最先進技術。

而從我國的現狀分析，專用裝備的設計創新乃是我國企業界制備高純石英砂過程的關鍵技術中的瓶頸。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提出了一種兼具除雜與脫羥的雙重功能、操作簡單的擺動式高溫真空氯化爐。

本發明另一要解決的技術問題是提出了一種利用該氯化爐提純石英砂的方法。

本發明要解決的技術問題是通過以下技術方案來實現的，一種擺動式高溫真空氯化爐，其特點是：設有爐體，爐體包括內中間石英玻璃反應腔和外殼，在中間石英玻璃反應腔與外殼之間設有保溫層，在中間石英玻璃反應腔內沿其中軸線設置有石英玻璃電極套管，在石英玻璃電極套管內裝有電加熱元件，在中間石英玻璃反應腔的左右兩端設有蓋板，蓋板上設有進出料管、真空抽氣管以及氯氣充氣管，在蓋板的外部設有裝在爐體上的冷卻水鼓，在爐體外殼的中部固定有擺動軸，爐體通過擺動軸裝在支架上，支架上設有與擺動軸相接的擺動驅動機構，在擺動驅動機構的帶動下實現爐體的左右擺動。

本發明要解決的技術問題還可以通過以下技術方案來進一步實現，所述爐體的左右擺動角度為±60°。

本發明要解決的技術問題還可以通過以下技術方案來進一步實現，進出料管上裝有蓋帽，蓋帽上設有觀察窗。

利用該氯化爐提純石英砂的方法，其特點是：首先將40～200目石英砂由進出料管投入爐體反應腔內，旋閉進出料管蓋帽；啟動真空泵，當反應腔真空度達到30~50Pa時，冷卻水鼓內的冷卻水開始循環流動，接通發熱元件電源，當反應腔溫度達到950~1100℃時，開啟氯氣閥門，向反應腔內緩緩注入氯氣氣體，至反應腔充滿氯氣，然后關閉氯氣閥門；隨后擺動驅動機構啟動，使爐體以6次/min的頻率作左右向60度的擺動，至此進入正常狀態，60~90min后卸出物料。卸料時使進出料管的管口向下，打開蓋帽即可，此時冷卻水仍處于循環工作狀態。

與現有技術相比，本發明的發熱元件沿軸向通過石英套管由中心向圓周進行熱傳導與熱輻射，不僅發熱效率高，而且不與粉體發生接觸而形成污染。加熱元件在同等工況下，與傳統結構相比不僅壽命長，而且進行維修更換十分便捷。爐體有規律的勻速間歇擺動，可加速粉體受熱與氯化反應。本發明兼具除雜與脫羥的雙重功能、也可單獨作真空加熱或真空脫羥使用。本發明可降低石英中的多種有害元素至20ppm以下，羥基可降至10ppm以下，經過本發明處理過的石英粉體能完全達到微電子與光伏工業要求的產品技術指標。本發明的提純方法熱利用效率高，可較傳統的加熱方法節電50%以上。工藝過程實現自動控制，能確保產品質量的穩定性和可靠性，同時對環境無污染。整個操作過程簡約、高效、容易掌握、省時省力。

附圖說明

圖1為本發明的氯化爐結構簡圖。

具體實施方式

如圖所示：1冷卻水箱，2真空泵，3進出料管，4冷卻水鼓，5蓋板，6擺動驅動機構，7聯軸器，8支架，9氯氣瓶，10電控柜，11爐體，12保溫層，13中間石英玻璃反應腔，14石英玻璃電極套管，15電加熱元件。

一種擺動式高溫真空氯化爐，設有爐體11，爐體11包括內中間石英玻璃反應腔13和外殼，在中間石英玻璃反應腔與外殼之間設有保溫層12，在中間石英玻璃反應腔內沿其中軸線設置有石英玻璃電極套管14，在石英玻璃電極套管14內裝有電加熱元件15，在中間石英玻璃反應腔13的左右兩端設有碟形的蓋板5，蓋板5上設有進出料管3、真空抽氣管以及氯氣充氣管，在蓋板5的外部設有裝在爐體上的冷卻水鼓4，在爐體外殼的中部固定有擺動軸，爐體通過擺動軸裝在支架8上，支架8上設有與擺動軸相接的擺動驅動機構6，在擺動驅動機構6的帶動下實現爐體11的左右擺動。所述爐體11的左右擺動角度為±60°。