[實(shí)用新型]高純石英砂連續(xù)高溫氣固反應(yīng)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320874046.7
• 申請(qǐng)日: 2013-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN203683101U
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝建勇;陳小明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江永強(qiáng)石英科技發(fā)展股份有限公司
• 主分類號(hào): C01B33/12
• 分類號(hào): C01B33/12
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于高純石英砂制備技術(shù)領(lǐng)域，具體為高純石英砂連續(xù)高溫氣固反應(yīng)裝置。?

背景技術(shù)

氣態(tài)原料與固態(tài)原料之間的反應(yīng)不管是在實(shí)驗(yàn)室還是在工業(yè)生產(chǎn)中都是一種比較常見的化學(xué)反應(yīng)，氣固反應(yīng)的效率（或速度）及其效果除與原料性質(zhì)、反應(yīng)物的配比等內(nèi)因相關(guān)外，還與反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間以及原料的混合或接觸程度等外因密切相關(guān)。?

高純石英砂是目前生產(chǎn)高品質(zhì)石英玻璃的唯一原料，石英玻璃以其獨(dú)特的高溫?zé)岱€(wěn)定性（如1200°C直接水冷玻璃不爆裂）、優(yōu)異的光學(xué)性能及超強(qiáng)的機(jī)械和化學(xué)性能，而廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)、半導(dǎo)體、太陽(yáng)能、激光及航空航天等高新技術(shù)領(lǐng)域。隨著高科技領(lǐng)域?qū)Ω咂焚|(zhì)石英玻璃需求的不斷增加，對(duì)高純石英砂的產(chǎn)量和品質(zhì)提出了越來越高的要求，世界各國(guó)一直在對(duì)高純石英砂的生產(chǎn)技術(shù)及設(shè)備進(jìn)行不懈的研發(fā)，以滿足本國(guó)高新技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展對(duì)高純石英砂的需求。?

高溫氣固反應(yīng)是高純石英砂生產(chǎn)過程中最關(guān)鍵的工藝，氣固反應(yīng)效果直接影響高純石英砂的品質(zhì)。對(duì)石英砂進(jìn)行高溫氣固反應(yīng)，目的是為了去除石英在結(jié)晶生長(zhǎng)過程中晶體內(nèi)部包裹的流體雜質(zhì)（即流體包裹體）以及晶格內(nèi)部的金屬元素雜質(zhì)；用于去除石英中流體包裹體的方法一般為高溫爆裂法，加熱溫度和加熱時(shí)間直接影響流體雜質(zhì)的去除程度；用于去除石英晶格中金屬元素雜質(zhì)的方法一般為高溫下使石英與高活性氣體發(fā)生反應(yīng)（氣固反應(yīng)），加熱溫度、活性氣體的種類和配比、氣流量、氣體與石英（砂）的接觸程度、反應(yīng)時(shí)間等因素都影響金屬元素雜質(zhì)的去除程度；對(duì)石英砂不進(jìn)行高溫氣固反應(yīng)，肯定是不可能獲得穩(wěn)定的高純石英砂產(chǎn)品。為了獲得合格的、品質(zhì)穩(wěn)定的高純石英砂產(chǎn)品，科研人員一直在對(duì)石英砂高溫氣固反應(yīng)的最佳方法及裝置進(jìn)行不懈的研究，并對(duì)獲得的研發(fā)成果申請(qǐng)專利保護(hù)。?

赫羅伊斯石英玻璃有限公司（德國(guó)，共同申請(qǐng)人信越石英株式會(huì)社）申請(qǐng)的CN1146429A連續(xù)精制石英粉的方法專利，是在高溫條件下，使石英粉在臥式轉(zhuǎn)筒石英玻璃管的反應(yīng)腔中與含氯氣體接觸而精制，該方法最大進(jìn)行速度為20kg/h，建議速度為10kg/h。?

南京大學(xué)申請(qǐng)的CN200910262856.5生產(chǎn)高純石英砂的方法與裝置專利，是利用石英玻璃立式氣化反應(yīng)釜、在1000-1200°C下將石英砂與混合氣體反應(yīng)30-120min，同時(shí)去除石英砂中的流體雜質(zhì)和元素雜質(zhì)，混合氣體由HCl與Cl₂氣體組成。?

陳士斌申請(qǐng)的CN200620169077.2石英砂高溫煅燒氣化提純裝置專利，是利用立式反應(yīng)釜在高溫下將石英砂與反應(yīng)氣體發(fā)生氣化反應(yīng)，去除石英砂中的流體雜質(zhì)和元素雜質(zhì)。?

上述實(shí)用新型專利或?qū)嵱眯滦蛯＠m然都是針對(duì)高純石英砂進(jìn)行的高溫氣化反應(yīng)的方法與裝置，但所有專利中所使用的反應(yīng)釜或反應(yīng)器皿均是采用石英玻璃材質(zhì)（陳士斌申請(qǐng)的CN200620169077.2專利中，雖然沒有明確反應(yīng)釜為石英玻璃材質(zhì)，但專利中在反應(yīng)釜頂部設(shè)有包在出氣管和進(jìn)料管外的水箱，這種復(fù)雜結(jié)構(gòu)只有能通過焊接加工的玻璃制品才可能完成），石英玻璃制品的最大缺陷是不能長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)歷1150°C以上的高溫，在長(zhǎng)期的高溫狀態(tài)下，石英玻璃不但很容易發(fā)生析晶或失透現(xiàn)象，還可能引起石英玻璃制品產(chǎn)生蠕變，從而造成石英玻璃反應(yīng)釜或反應(yīng)器皿的損壞。?

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本實(shí)用新型的目的在于設(shè)計(jì)提供一種高純石英砂連續(xù)高溫氣固反應(yīng)裝置的技術(shù)方案，可以進(jìn)行連續(xù)的高溫氣固反應(yīng)，并將氣固反應(yīng)溫度提高到1300°C以上，同時(shí)去除石英砂中的流體雜質(zhì)和金屬元素雜質(zhì)，而氣態(tài)物料與固態(tài)物料逆向流動(dòng)使反應(yīng)物料充分接觸，極大地提高了氣固反應(yīng)效率及其反應(yīng)效果。?

所述的高純石英砂連續(xù)高溫氣固反應(yīng)裝置，其特征在于包括高溫加熱器，高溫加熱器內(nèi)設(shè)置碳化硅反應(yīng)器，碳化硅反應(yīng)器腔體為氣固反應(yīng)室，碳化硅反應(yīng)器頂部中心設(shè)置進(jìn)料管、頂邊部設(shè)置排氣管，排氣管與真空泵配合連接，碳化硅反應(yīng)器底部設(shè)置出料管，碳化硅反應(yīng)器下部側(cè)壁設(shè)置進(jìn)氣管，氣體配分器經(jīng)進(jìn)氣管設(shè)置在氣固反應(yīng)室內(nèi)底板上，氣體配分器在氣固反應(yīng)室內(nèi)的一端封閉，氣體配分器下方沿延長(zhǎng)方向設(shè)置1-5個(gè)排出氣小孔，出氣小孔與氣固反應(yīng)室底部連通。?

所述的高純石英砂連續(xù)高溫氣固反應(yīng)裝置，其特征在于所述的高溫加熱器為管狀結(jié)構(gòu)，所述的碳化硅反應(yīng)器為圓柱形結(jié)構(gòu)，高溫加熱器管狀的爐膛用于放置碳化硅反應(yīng)器；所述的高溫加熱器包括由保溫材料制成的管狀爐膛，爐膛壁內(nèi)設(shè)置發(fā)熱體，所述的發(fā)熱體為硅碳棒或硅鉬棒。?