[發明專利]一種生產合成石英玻璃的方法及設備

有效

• 申請號: 202110752143.8
• 申請日: 2021-07-03
• 公開（公告）號: CN113354263B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 高運周;王崗;王正帥;裴磊
• 申請（專利權）人: 神光光學集團有限公司
• 主分類號: C03B20/00
• 分類號: C03B20/00;C03B19/01;C03B5/235;C03B5/16
• 代理公司: 成都欣圣知識產權代理有限公司 51292
• 代理人: 瞿彬;王海文

1.一種生產合成石英玻璃的設備，其特征在于，包括:

反應腔室，設置有排氣通道；

升降牽引桿，安裝在所述反應腔室頂部；

輔助燃燒器，其輸出端口位于所述反應腔室內；

原料燃燒器，其輸出端口位于所述反應腔室內；

其中，所述升降牽引桿用于帶動載棒上下運動，所述輔助燃燒器位于所述排氣通道的對側上方，所述排氣通道位于所述原料燃燒器的對側上方，所述原料燃燒器的氣體輸出方向與豎直方向之間形成20度至70度的夾角，所述排氣通道的長度方向與豎直方向之間形成20度至70度的夾角，所述原料燃燒器的氣體輸出方向與所述排氣通道的長度方向之間形成90度夾角，以使所述反應腔室內未被堆積起來的二氧化硅微粒、殘余的氣體、反應生成的氣體和水分子，通過所述排氣通道排出；

當所述升降牽引桿帶動所述載棒上的松散體上升時，所述升降牽引桿能夠使得所述松散體的最低端保持在低于所述排氣通道入口位置的高度位置。

2.根據權利要求1所述的生產合成石英玻璃的設備，其特征在于，所述輔助燃燒器的氣體輸出方向與水平方向之間的夾角的角度范圍為±10度，以使高純氧氣與高純氮氣的混合氣體能夠阻隔燃燒反應生成的二氧化硅微粒及氣體向上浮動至所述反應腔室內壁，以及阻隔持續燃燒反應生成的水分子進入所述松散體內部。

3.一種生產合成石英玻璃的方法，其特征在于，使用權利要求1或2所述的生產合成石英玻璃的設備，所述方法包括如下步驟：

步驟S1，向輔助燃燒器以及原料燃燒器內通入氫氣和氧氣，點火燃燒，5-30min；

步驟S2，調增向輔助燃燒器以及原料燃燒器內通入的氫氣和氧氣流量，持續燃燒3-24h；

步驟S3，升降牽引桿帶動載棒下降到所述原料燃燒器的火焰的末端位置；

步驟S4，切換向輔助燃燒器供給高純氧氣和高純氮氣的高溫混合氣，切換向原料燃燒器通入四氯化硅氣體、氫氣和氧氣的混合氣，四氯化硅與氫氣以及氧氣反應生成二氧化硅，沉積于載棒下端；

步驟S5，二氧化硅沉積時，升降牽引桿帶動載棒同步旋轉上升，形成連續棒狀的二氧化硅松散體；

步驟S6，二氧化硅松散體在負壓或者真空氛圍下加熱脫水燒結得到合成石英玻璃毛砣。

4.根據權利要求3所述的生產合成石英玻璃的方法，其特征在于，步驟S1中，氫氣的流量范圍為50-200L/min，氧氣的流量范圍為20-150L/min。

5.根據權利要求3所述的生產合成石英玻璃的方法，其特征在于，步驟S2中，氫氣的流量范圍為50-400L/min，氧氣的流量范圍為20-250L/min。

6.根據權利要求3所述的生產合成石英玻璃的方法，其特征在于，步驟S4中，高純氧氣和高純氮氣的高溫混合氣，混合比例為2-5:8-5，流量范圍為50-500m/h。

7.根據權利要求6所述的生產合成石英玻璃的方法，其特征在于，高純氧氣和高純氮氣的高溫混合氣的溫度為30-230℃。

8.根據權利要求3所述的生產合成石英玻璃的方法，其特征在于，步驟S5中，所述升降牽引桿帶動載棒上升的速度為0.5-6mm/min。