一种石英砂高温氯化反应系统的制作方法

本实用新型涉及一种石英砂高温氯化系统，属于非金属矿物深加工技术领域。

背景技术：

我国使用的光伏用高纯石英砂和电子产品用高纯石英砂原料大都从美国尤尼明公司进口。该公司每年生产的各种高纯石英砂产品产量在3万吨以上，而我国国产光伏及电子产品用高纯石英砂的生产厂家大都采用国产火成岩脉石英或进口火成岩脉石英为原料生产电子产品用高纯石英砂，虽然生产的产品中的某些技术指标达到或超过美国尤尼明公司的产品，但产品的质量不稳定，不能够大批量的工业化生产。除原料矿石的影响外，最主要的原因是生产工艺和生产过程中的关键除杂设备不先进，尤其是化学提纯之后的高温氯化设备。国内的高温氯化设备全部采用石英玻璃管制备，而我国到目前为止还不能生产大口径(直径500mm以上)的石英玻璃管；国外对大口径石英玻璃管对我国实行禁运，导致我国现今的高纯石英砂高温氯化设备无法大批量生产。另外，由于高纯石英玻璃在1250℃以上会析晶，因此只能在1100℃左右的温度下长期工作。为了把化学提纯后的石英砂中的杂质降低到极限，需要在1450℃以上的高温下对石英砂进行氯化除杂，才能把石英砂中13种金属杂质降到极限。而高纯石英玻璃材质的氯化罐是无法满足工艺条件要求的。我们此前申请的专利cn102432022b中，高温氯化装置为高纯石英玻璃材质，氯化罐底部设有支撑柱，柱子上面设置微孔板，加入后的氯气从微孔板与釜底部之间的侧面进入釜内，与加热后的高温石英砂进行氯化反应，反应后生成的氯盐气体再从釜顶部的除气管进入冷却罐内冷却。这种装置还存在一些弊端：1，使用温度低，只能在1100-1250℃之间使用；2，底部有死角容易积存氯化后的物料；3，工作时微孔板与釜底之间要承受一定的压力，当压力达到一定的程度后，石英玻璃有可能会破裂，存在安全隐患。采用铂铑合金材质制作的高温氯化反应釜，可以满足要求，但造价太高，工业化难以实现。高纯碳化硅材质可以承受1500℃的高温，但在此温度下与氯气反应会生成四氯化硅和碳。为此，我们经过长时间的研究，终于研发出一种新的高纯石英砂的高温氯化系统，它成功的解决了去除石英砂粉中杂质到极限的方法难题，从而将使我国的高纯石英砂提纯工艺技术迈入世界先进行列。查阅相关的文献资料，没有发现相关文献资料及学术报道。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种石英砂高温氯化系统，该系统中的高温氯化反应釜能在高温下长期工作，使石英砂中的杂质元素达到最低值。

本实用新型解决上述技术问题所采用的方案是：

一种石英砂高温氯化反应系统，包括氯化罐，所述氯化罐连接有石英进料装置、氯气进料装置、氯气回收装置和石英收集装置；所述氯化罐包括石墨内胆和覆盖于所述石墨内胆外表面的陶瓷保护层，氯化罐的底部为圆锥体；所述氯气进料装置包括多根石墨管，所述石墨管从氯化罐的顶部直插入底部。

优选地，所述石英进料装置包括石英砂预热罐，所述石英砂预热罐的顶部连接有石英砂料仓以及保护气体进料管、温度计和排气管；所述保护气体进料管的下端管口延伸至所述石英砂预热罐的底部；所述石英砂料仓、保护气体进料管与排气管与石英砂预热罐之间均连接有阀门；所述石英砂预热罐的底部出料口通过阀门和管道连接所述氯化罐的顶部。

优选地，所述氯气进料装置包括依次管道连接的氯气罐、减压气化罐以及石墨管，所述减压气化罐与石墨管之间均连接有阀门和流量计，所述氯气罐置于电子秤上。

优选地，所述氯气回收装置包括依次与氯化罐顶部管道相连的气体冷却釜、水吸收罐和引风机。

优选地，所述石英收集装置包括与所述氯化罐底部出料口相连的物料冷却釜，以及依次与所述物料冷却釜管道相连的旋风除尘器、布袋除尘器、引风机；所述物料冷却釜与氯化罐底部出料口之间的管道外壁设置有水冷套。

优选地，所述氯气进料装置通过氯气泵与所述氯气回收装置管道连接。

优选地，所述氯化罐的顶部还连接有高温温度计。

优选地，氯化罐采用高温炉进行外部加热，或者微波、等离子加热。

相对于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

氯化罐罐体采用石墨内胆和陶瓷保护层构成，能够在1500℃高温下长期进行氯化工作，同时避免罐体的高温氧化；通过多个直通氯化罐罐底的石墨管实现氯气输送，可以减小氯气加热后与砂颗粒之间的气固阻力，保证物料氯化的均匀性；氯化罐底部圆锥形，方便出料。

附图说明

图1为本实用新型一种石英砂高温氯化反应系统的结构示意图。

图中的附图标注为：

1，氯化罐；2，石墨内胆；3，陶瓷保护层；4，石墨管；5，温度计；6，石英砂预热罐；7，石英砂料仓；8，保护气体进料管；9，排气管；10，氯气罐；11，减压气化罐；12，流量计；13，电子秤；14，气体冷却釜；15，水吸收罐；16，引风机；17，物料冷却釜；18，旋风除尘器；19，布袋除尘器；20，水冷套；21，氯气泵。

具体实施方式

为更好的理解本实用新型，下面的实施例是对本实用新型的进一步说明，但本实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

如图1所示，一种石英砂高温氯化反应系统，包括氯化罐1，所述氯化罐1连接有石英进料装置、氯气进料装置、氯气回收装置和石英收集装置；所述氯化罐1采用石墨内胆2，高纯石墨材料制品(4n及以上)在高温下强度不降低且与氯气不反应，考虑到在高温下，石墨与空气中的氧气接触容易被氧化，故在氯化罐1的外壁采用碳化硅陶瓷或氮化硅陶瓷或碳化硅+氮化硅的复合陶瓷及其他超高温陶瓷等作为陶瓷保护层3。氯化罐1的底部为圆锥体，方便出料；所述氯气进料装置包括多根石墨管4，多根石墨管4可以作为主管以及副管搭配使用，根据石墨管4的位置，将石墨管4直接从氯化罐1的顶部插入到罐底或内壁处，减小氯气加热后与砂颗粒之间的气固阻力和保证物料氯化的均匀性。所述氯化罐1的顶部还连接有高温温度计5，温度计5伸入罐体内部的部分采用高温套管保护。氯化罐1采用外部加热的方式，热源采用电加热方式的高温炉，如电阻炉、中频熔炼炉、硅钼棒电炉、硅碳棒电炉、石墨棒电炉、石墨烯电炉，也可采用微波、等离子等其他方式的热源。

所述石英进料装置包括石英砂预热罐6，所述石英砂预热罐6的顶部连接有石英砂料仓7以及保护气体进料管8、温度计5和排气管9；所述保护气体进料管8的下端管口延伸至所述石英砂预热罐6的底部；所述石英砂料仓7、保护气体进料管8与排气管9与石英砂预热罐6之间均连接有阀门；所述石英砂预热罐6的底部出料口通过阀门和管道连接所述氯化罐1的顶部。

所述氯气进料装置包括依次管道连接的氯气罐10、减压气化罐11以及石墨管4，所述减压气化罐11与石墨管4之间均连接有阀门和流量计12。为了控制好氯气的用量，可将氯气罐10置于电子秤13上，氯化罐1也可以施加重量检测仪器。

所述氯气回收装置包括依次与氯化罐1顶部管道相连的气体冷却釜14、水吸收罐15和引风机16。

所述石英收集装置包括与所述氯化罐1底部出料口相连的物料冷却釜17，以及依次与所述物料冷却釜17管道相连的旋风除尘器18、布袋除尘器19、引风机16；所述物料冷却釜17与氯化罐1底部出料口之间的管道外壁设置有水冷套20。

所述氯气进料装置通过氯气泵21与所述氯气回收装置管道连接，具体的，可以将减压气化罐11与气体冷却釜14和水吸收罐15之间的管道相连，为了节省高纯氯气资源，对于间歇式高温氯化，可以把经过气体冷却釜14冷却至室温的氯气再通过氯气泵21送入到减压气化罐11供其封闭循环使用。对于连续性的高温氯化还可将冷却后的氯气再进行压缩、液化装入氯气罐10中再供车间使用。

本实用新型石英砂高温氯化反应系统中相应部件的入口、出口以及输送管道的相应位置可根据需要设置阀门。

以上所述是本实用新型的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本实用新型的保护范围。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除