[發明專利]一種低成本、連續生產高純熔融石英物料的方法及裝置

有效

• 申請號: 201310440921.5
• 申請日: 2013-09-25
• 公開（公告）號: CN103496705A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 田輝明
• 申請（專利權）人: 田輝明
• 主分類號: C01B33/113
• 分類號: C01B33/113
• 代理公司: 黃石市三益專利商標事務所 42109
• 代理人: 吳運林

技術領域

本發明屬于非金屬礦深加工制造領域，尤其涉及一種低成本、連續生產高純熔融石英物料的方法及裝置。

背景技術

熔融石英其實質是一種石英的玻璃態物質或者說是石英玻璃體。其主要化學成分是SiO₂，它具有高使用溫度、高穩定性和低熱膨脹系數等特性，在工業上有著廣泛的應用。我國現在的熔融石英塊料的生產工藝是：把高純度（SiO₂含量≥99.5%）的脈石英礦石經過精選、洗滌、破碎至直徑為3～8mm的顆粒，再經酸洗提純、水洗、干燥后，裝入電熔石英爐中（用石墨棒或碳棒作為發熱體）接通電源，在1800～2300℃下使石英顆粒熔化，在熔化過程中其所含的氣、液包裹體和結晶水排出，形成透明或大部分透明的熔融石英玻璃液態物料，再把它從爐中倒出來自然冷卻至室溫，最后由人工用小鐵錘敲碎成長度為20～50mm大小的塊狀，按透明度和所含雜質的多少進行分選、分級，即是不同級別的熔融石英成品塊料。熔融石英成品塊料的純度等級如下：特一級品中SiO₂含量不少于99.99%，一級品中SiO₂含量不少于99.96%，二級品中SiO₂含量不少于99.95%，三級品中SiO₂含量不少于99.7%，四級品中SiO₂含量不少于99.6%。

目前，我國生產熔融石英的方法還是沿用以前的老工藝，用石墨棒或者碳棒作為發熱體，生產過程全均間歇生產。該工藝存在如下缺點：

（1）????熔制周期長、生產成本高

由于所用石英礦原料顆粒大，其裝填后的孔隙率也大，導致熔制過程傳熱慢，熔化慢，且不能連續生產，每熔制一批熔融石英物料，其周期需要10-16小時左右，經綜合生產核算，電費占生產成本的50-60%；

（2）????工人勞動強度大

發熱體碳棒或石墨棒在安裝時必須十分注意，否則會在熔制石英過程中發生折斷事故，折斷后需要重新把物料倒出來，重新裝棒，重新加料，增加了生產成本和工人勞動強度；

（3）????產品純度不高且合格率低

由于我國還沒有熔融石英礦石原料標準，其礦石中的雜質元素沒有定量的控制指標，幾乎所有的熔融石英生產企業都是憑經驗選擇礦石，故其成品的化學元素指標難以保證穩定；且傳統方法是將礦石破碎至3～8mm后用酸洗的方法除去雜質元素，由于礦石粒徑較大，其內部的雜質元素很難除去，也造成熔融石英成品物料中雜質含量較高；

（4）????容易在生產過程中發生雜質污染

所用的發熱體石墨棒或碳棒在高溫熔制石英過程中容易和石英顆粒發生化學反應生成黑色碳化硅物質而污染產品，致使熔融石英成品的一級品率只有50%左右，嚴重地影響了企業的經濟效益和石英礦石原料的利用率；

（5）????影響下游產品質量

由于上述4個方面的原因，熔融石英產品的純度難以保證，其下游產品的質量也從根本上無法得到保證，因而其使用量和應用范圍受到一定的限制。

為了解決上述難題，提高我國熔融石英類塊料的需求，盡快開發出一種低成本生產高純熔融石英物料的制備方法和裝置是我國熔融石英生產企業的期盼。為此，科技部在2008年把高純熔融石英材料制備技術及應用研究列為十一五國家科技支撐計劃“高性能非金屬礦物材料的制備技術研究”重點項目課題之一；國家發改委把高純低成本熔融石英原料的規模化制備技術及裝置列為十二五新材料產業的重點產品目錄。

發明內容

本發明的目的就是要解決目前生產熔融石英工藝落后、熔制周期長、生產成本高、工人勞動強度大、生產中容易發生雜質污染而無法生產高質量的熔融石英等問題，提供一種低成本、連續生產高純熔融石英物料的方法及裝置。

本發明的一種低成本、連續生產高純熔融石英物料的方法，包括以下步驟：

（1）將SiO₂含量≥99.5%，水分＜0.5%，粒徑為20～200目的石英砂加入原料倉中；

（2）將該石英砂從原料倉放入預熱罐中預熱，先用氮氣趕盡罐內的空氣，在微負壓狀態下，啟動預熱罐外層加熱電極板進行加熱，使罐內溫度達到600～800℃；