石英砂提纯方法及基于该提纯方法的提纯系统与流程

本发明涉及无机粉体颗粒材料提纯工艺领域，具体的是一种石英砂提纯方法及基于该提纯方法的提纯系统。
背景技术：
：对纯度要求较高的石英砂等无机粉体材料在其提纯过程当中，一般都要经过酸洗、水洗、脱水、烘干等工艺过程。目前，对粉体物料的酸洗一般均采用搅拌或者浸泡等方式，对于比重较大颗粒度较粗的物料搅拌效果不好，同时会对搅拌器及罐壁产生磨损；浸泡由于是静态，不仅时间长而且对杂质的溶出效果差。对粉体颗粒物的清洗通常采用搅拌沉降法清洗及简单冲洗方式，该种清洗方式除了用水量大，而且对于附着在颗粒表面及裂隙中的微量杂质无法彻底清除。对于高纯石英砂等要求较高的物料目前已多半实现了石英管式回转炉烘干热处理方式，但多为直管直通式，颗粒状物料尤其是细粉料随着炉膛的转动从高端往低端逐渐滑行，不能很好的被分散开，物料受热不均匀，传质慢，热效率低，能耗高。由此造成干燥及热处理效果不理想，产品质量稳定性差，性能指标低。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是提供一种石英砂提纯方法及基于该提纯方法的提纯系统，可解决常规石英砂等无机粉体颗粒材料提纯工艺中的缺陷，优化无机粉体颗粒材料的提纯工艺，提升提纯作业质量，减小成品中的含杂率。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种石英砂提纯方法，包括以下步骤：1)将配置好的酸洗液注入酸洗罐中，使液位超过加热器，然后开启第一搅拌器进行酸洗液的搅拌，并同时通过加热器加热酸洗液；2)将经过筛选后的石英砂，按照m石英砂：m酸洗液＝1～3:1～10的比例投入酸洗罐中；3)通过进气管向酸洗罐中通入压缩空气，进行石英砂的酸洗作业；4)完成酸洗作业之后，关闭加热器、第一搅拌器并停止压缩空气的输入，静置至砂料沉降；5)开启第一放水管使上层废液输出至废酸罐中；6)关闭第一放水管并向酸洗罐内通入软水，再次开启第一搅拌器以及进气管，并间隔式开启第一放水管进行废液排放，直至排放废液ph为6.0-7.0；7)开启第一放料管，使物料输出至第一过滤脱水设备中进行脱水，脱水产生的废水导流至废水回收罐中，脱水后的物料输送至第一储料仓中；8)将纯净水由进水管输入至超声波清洗设备的主箱体中，直至液面与溢流管平齐；9)继续缓慢的注入纯净水并开启输送履带、超声波能量发射器和第二搅拌器，并开启第一放料管，使脱水后的物料进入超声波清洗设备中；10)物料随输送履带移动，并经过超声波能量发射器清洗之后进入集料桶中，粗料落入集料桶桶底，细料随纯净水经溢流管流至废水回收罐中；11)当沉入集料桶桶底的砂料高度与主箱体平齐时，进料斗停止进料，输送履带、进水管和超声波能量发射器关闭，第二搅拌器继续缓速搅动，并打开第二放水管放水；12)打开第二放料管，将浆料输送至第二过滤脱水设备中进行二次过滤脱水，脱水产生的废水导流至废水回收罐中，脱水后的物料输送至第二储料仓中；13)启动烘干煅烧设备，使炉膛管开始缓慢轴向旋转，设置好加热元件各加热段的加热温度、升温速率以及保温时间后，开始进行升温加热；14)物料由第二储料仓输出至烘干煅烧设备中，经烘干煅烧后的物料进入进料槽中；15)从进料槽输出的物料进入冷却集料仓中，然后经冷凝管持续通入冷凝水，同时通过抽气管进行冷却集料仓中的抽气作业；16)冷却后的物料由第三放料管输出并进行检验，合格品计量包装入库，不合格品重复上述步骤进行二次提纯处理。基于上述石英砂提纯方法的提纯系统，包括酸洗罐、超声波清洗设备、烘干煅烧设备和冷却集料仓，所述的酸洗罐底部通过管道与第一过滤脱水设备连接，第一过滤脱水设备上设有两条出料管道，两条出料管道分别连接至废水回收罐和第一储料仓上，第一储料仓底部通过管道连接至超声波清洗设备的输入端上，超声波清洗设备的输出端通过管道连接至第二过滤脱水设备，超声波清洗设备上还设有与废水回收罐连接的溢流管道，废水回收罐也通过管道与第二过滤脱水设备连接，第二过滤脱水设备通过管道与第二储料仓连接，第二储料仓的底部通过管道连接至烘干煅烧设备的输入端上，烘干煅烧设备的输出端通过管道连接至冷却集料仓上。优选的方案中，所述的酸洗罐包括酸洗罐体，酸洗罐体上设有一根由酸洗罐体顶面延伸至酸洗罐体内的进气管，进气管的输出端上设有气体分流环，气体分流环采用环状通道结构，气体分流环的顶面上均布设有多个气孔。优选的方案中，所述的酸洗罐体内设有第一搅拌器，酸洗罐体外侧壁上设有保温层，酸洗罐体内侧壁上设有加热器。优选的方案中，所述的酸洗罐体侧壁上设有第一放水管，第一放水管连接至废酸罐上；所述的酸洗罐体底部设有第一放料管，第一放料管连接至第一过滤脱水设备上。优选的方案中，所述的超声波清洗设备包括主箱体，主箱体顶面一端设有进料斗，进料斗设置在第一储料仓底部输出管道的正下方，主箱体另一端上设有集料桶，主箱体内设有输送履带，输送履带上方的主箱体内顶面上设有超声波能量发射器。优选的方案中，所述的主箱体上在靠近进料斗的一端上设有进水管。优选的方案中，所述的集料桶中设有第二搅拌器，集料桶侧壁上设有溢流管和第二放水管，第二放水管设置在溢流管下方，集料桶底部设有第二放料管，第二放料管连接至第二过滤脱水设备上。优选的方案中，所述的烘干煅烧设备包括炉膛管，炉膛管内设有至少一块隔板，隔板将炉膛管内部分隔形成多个隔间，每个隔间内的炉膛管内壁上均设有辐条，炉膛管外壁上还设有加热元件。优选的方案中，所述的冷却集料仓包括主仓体，主仓体的顶部设有进料槽，主仓体内设有冷凝管，冷凝管由主仓体顶面穿入，并在主仓体内形成折线段后由主仓体靠近底部的侧壁穿出；所述的主仓体顶部设有抽气管，主仓体底部设有第三放料管。本发明所提供的一种石英砂提纯方法及基于该提纯方法的提纯系统，依靠优化提纯方法及系统结构，依靠均匀的向酸洗罐内通入压缩空气，使酸洗液发生持续的不规则运动，提升酸洗液与物料之间的混合效率，达到更好的酸洗效果；通过超声波清洗配合持续流动的水流进行溢流带出清洗渣料，提升了物料的清洗效率及质量；通过改进炉膛结构，使物料在烘干煅烧过程中被摊开，使物料更快的干燥；最终达到提升产品质量以及性能指标的目的。附图说明下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：图1为本发明的整体结构示意图。图2为本发明的酸洗罐结构示意图。图3为本发明的气体分流环结构示意图。图4为本发明的超声波清洗设备结构示意图。图5为本发明的烘干煅烧设备结构示意图。图6为本发明图5中的a-a剖面结构示意图。图7为本发明图5中的b-b剖面结构示意图。图8为本发明的辐条结构示意图。图9为本发明的冷却集料仓结构示意图。图中：酸洗罐1，废酸罐2，第一过滤脱水设备3，废水回收罐4，第一储料仓5，超声波清洗设备6，第二过滤脱水设备7，第二储料仓8，烘干煅烧设备9，冷却集料仓10，酸洗罐体101，进气管102，保温层103，加热器104，气体分流环105，第一放料管106，第一放水管107，第一搅拌器108，气孔109，主箱体601，输送履带602，进水管603，进料斗604，超声波能量发射器605，第二搅拌器606，集料桶607，溢流管608，第二放料管609，第二放水管610，炉膛管901，辐条902，加热元件903，隔板904，通道孔905，进料槽1001，冷凝管1002，抽气管1003，第三放料管1004。具体实施方式实施例1：一石英砂提纯方法包括以下步骤：1)将配置好的酸洗液注入酸洗罐1中，使液位超过加热器104，然后开启第一搅拌器108进行酸洗液的搅拌，并同时通过加热器104加热酸洗液；2)将经过筛选后的石英砂，按照m石英砂：m酸洗液＝1～3:1～10的比例投入酸洗罐1中；3)通过进气管102向酸洗罐1中通入压缩空气，进行石英砂的酸洗作业；4)完成酸洗作业之后，关闭加热器104、第一搅拌器108并停止压缩空气的输入，静置至砂料沉降；5)开启第一放水管107使上层废液输出至废酸罐2中；6)关闭第一放水管107并向酸洗罐1内通入软水，再次开启第一搅拌器108以及进气管102，并间隔式开启第一放水管107进行废液排放，直至排放废液ph为6.0-7.0；7)开启第一放料管106，使物料输出至第一过滤脱水设备3中进行脱水，脱水产生的废水导流至废水回收罐4中，脱水后的物料输送至第一储料仓5中；8)将纯净水由进水管603输入至超声波清洗设备6的主箱体601中，直至液面与溢流管608平齐；9)继续缓慢的注入纯净水并开启输送履带602、超声波能量发射器605和第二搅拌器606，并开启第一放料管106，使脱水后的物料进入超声波清洗设备6中；10)物料随输送履带602移动，并经过超声波能量发射器605清洗之后进入集料桶607中，粗料落入集料桶607桶底，细料随纯净水经溢流管608流至废水回收罐4中；11)当沉入集料桶607桶底的砂料高度与主箱体601平齐时，进料斗604停止进料，输送履带602、进水管603和超声波能量发射器605关闭，第二搅拌器606继续缓速搅动，并打开第二放水管10放水；12)打开第二放料管609，将浆料输送至第二过滤脱水设备7中进行二次过滤脱水，脱水产生的废水导流至废水回收罐4中，脱水后的物料输送至第二储料仓8中；13)启动烘干煅烧设备9，使炉膛管901开始缓慢轴向旋转，设置好加热元件(903)各加热段的加热温度、升温速率以及保温时间后，开始进行升温加热；14)物料由第二储料仓8输出至烘干煅烧设备9中，经烘干煅烧后的物料进入进料槽1001中；15)从进料槽1001输出的物料进入冷却集料仓10中，然后经冷凝管1002持续通入冷凝水，同时通过抽气管1003进行冷却集料仓10中的抽气作业；16)冷却后的物料由第三放料管(1004)输出并进行检验，合格品计量包装入库，不合格品重复上述步骤进行二次提纯处理。实施例2：基于实施例1所述的石英砂提纯方法的提纯系统，包括酸洗罐1、超声波清洗设备6、烘干煅烧设备9和冷却集料仓10，所述的酸洗罐1底部通过管道与第一过滤脱水设备3连接，第一过滤脱水设备3上设有两条出料管道，两条出料管道分别连接至废水回收罐4和第一储料仓5上，第一储料仓5底部通过管道连接至超声波清洗设备6的输入端上，超声波清洗设备6的输出端通过管道连接至第二过滤脱水设备7，超声波清洗设备6上还设有与废水回收罐4连接的溢流管道，废水回收罐4也通过管道与第二过滤脱水设备7连接，第二过滤脱水设备7通过管道与第二储料仓8连接，第二储料仓8的底部通过管道连接至烘干煅烧设备9的输入端上，烘干煅烧设备9的输出端通过管道连接至冷却集料仓10上。优选的方案中，所述的酸洗罐1包括酸洗罐体101，酸洗罐体101上设有一根由酸洗罐体101顶面延伸至酸洗罐体101内的进气管102，进气管102的输出端上设有气体分流环105，气体分流环105采用环状通道结构，气体分流环105的顶面上均布设有多个气孔109；优选的方案中，所述的酸洗罐体101内设有第一搅拌器108，酸洗罐体101外侧壁上设有保温层103，酸洗罐体101内侧壁上设有加热器104。优选的方案中，所述的酸洗罐体101侧壁上设有第一放水管107，第一放水管107连接至废酸罐2上；所述的酸洗罐体101底部设有第一放料管106，第一放料管106连接至第一过滤脱水设备3上。上述方案中的酸洗罐1与物料接触部分均涂覆聚四氟乙烯或其他耐酸材料。优选的方案中，所述的超声波清洗设备6包括主箱体601，主箱体601顶面一端设有进料斗604，进料斗604设置在第一储料仓5底部输出管道的正下方，主箱体601另一端上设有集料桶607，主箱体601内设有输送履带602，输送履带602上方的主箱体601内顶面上设有超声波能量发射器605。优选的方案中，所述的主箱体601上在靠近进料斗604的一端上设有进水管603。优选的方案中，所述的集料桶607中设有第二搅拌器606，集料桶607侧壁上设有溢流管608和第二放水管610，第二放水管610设置在溢流管608下方，集料桶607底部设有第二放料管609，第二放料管609连接至第二过滤脱水设备7上。上述方案中的超声波清洗设备6中，与物料接触部分均采用不锈钢材质或/和聚四氟乙烯或/和石英玻璃材料制作。优选的方案中，所述的烘干煅烧设备9包括炉膛管901，炉膛管901内设有至少一块隔板904，隔板904将炉膛管901内部分隔形成多个隔间，每个隔间内的炉膛管901内壁上均设有辐条902，炉膛管901外壁上还设有加热元件903。优选的方案中，所述的冷却集料仓10包括主仓体，主仓体的顶部设有进料槽1001，主仓体内设有冷凝管1002，冷凝管1002由主仓体顶面穿入，并在主仓体内形成折线段后由主仓体靠近底部的侧壁穿出；所述的主仓体顶部设有抽气管1003，主仓体底部设有第三放料管1004。本方案中，辐条902采用带有锯齿的石英玻璃辐条；炉膛管901采用回转式，结构为中空高纯石英玻璃管，转速、角度均可调节，角度调节范围在0～45°；可进一步在炉膛管901两端安装耐温密封法兰，进行抽真空或/和通入不限定气体，对物料进行烘烤、煅烧、抽真空或加入气氛热处理等作业；隔板904采用石英玻璃材质，隔板904分隔形成的多个隔间由炉膛管901一端向另一端依次形成低温预热段、中温预烧段和高温煅烧段，每个节段的温度采用独立调节模式进行调节及自动控制。实施例3：在实施例2的基础上，采用工业级浓hcl、浓hf和h2o按体积2:1:7比例加入到酸洗罐1中至罐体的70％处，使液位超过加热器104顶部，设定加热器104的加热温度为50℃，保温反应时间5h；进气管102向酸洗罐体101，然后开启第一搅拌器108并升温加热；投入酸液质量约二分之一经预处理无明显杂质点的50～120目石英砂；依照实施例1所提出的方案进行石英砂酸洗作业；其中炉膛管901通过两块隔板904分隔形成三个隔间，分别为i室、ii室、iii室三个腔室和三个加热段：i室为预热段，设置温度为500℃；ii室为中温段，设置温度为800℃；iii室为高温段，设置温度为1100℃；连续进、出料。经过该工艺方法处理前后，石英砂质量如下表。单位：ug/g项目alfecamgkna∑处理前168.526.031.412.614.736.9290.1处理后42.10.841.30.554.323.2352.3实施例4：在实施例2的基础上，采用工业级浓hcl、浓hno3、浓hf和h2o按体积1.5:1:0.5:7比例加入到酸洗罐1中至罐体的70％处，使液位超过加热器104顶部，设定加热器104的加热温度为70℃，保温反应时间12h；进气管102向酸洗罐体101，然后开启第一搅拌器108并升温加热；投入酸液质量约三分之一经预处理无明显杂质点的80～150目石英砂；依照实施例1所提出的方案进行石英砂酸洗作业；其中炉膛管901通过一块隔板904分隔形成两个隔间，分别为i室、ii室两个腔室和两个加热段：i室为预热段，设置温度为500℃；ii室为高温段，设置温度为1150℃；连续进、出料。经过该工艺方法处理前后，石英砂质量如下表。单位：ug/g实施例5：在实施例2的基础上，采用工业级浓hcl、浓hno3、浓hf和h2o按体积2:1:1:6比例加入到酸洗罐1中至罐体的70％处，使液位超过加热器104顶部，设定加热器104的加热温度为70℃，保温反应时间8h；进气管102向酸洗罐体101，然后开启第一搅拌器108并升温加热；投入酸液质量约三分之一经预处理无明显杂质点的100～180目石英砂；依照实施例1所提出的方案进行石英砂酸洗作业；其中炉膛管901通过两块隔板904分隔形成三个隔间，分别为i室、ii室、iii室三个腔室和三个加热段：i室为预热段，设置温度为500℃；ii室为中温段，设置温度为750℃；iii室为高温段，设置温度为1050℃；间歇式进、出料；经过该工艺方法处理前后，石英砂质量如下表。单位：ug/g本例中的间歇式进、出料方式具体为：炉膛管901两端设有可拆卸的耐温密封法兰，法兰上安装有通气和抽气管，操作方法如下：先将潮湿物料导入i室，从一端抽气将炉膛内空气抽尽，然后在旋转情况下逐渐升温至预热温度即400℃，与此同时，继续抽气2～5min后停止抽气；然后将ii室、iii室温度升至设定温度，等物料全部进入iii室后将炉膛调至水平，通入氯气或者氯气与氯化氢的混合气体5min，使之反应180min；关闭进气阀并再次抽气，将尾气通入强碱水溶液中吸收；然后，调整炉膛角度并打开炉膛尾端封盖，在旋转情况下让砂子流入冷却集料仓中，并同时开启集料仓中的抽气泵和冷凝水阀。当前第1页1 2 3 

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