[实用新型]一种制备石英玻璃原料-高纯石英砂的煅烧水淬装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及高纯石英砂的生产装置，具体涉及一种制备石英玻璃原料-高纯石英砂的煅烧水淬装置。

背景技术

石英玻璃是纯石英成分的工业玻璃，以高纯石英砂为唯一原料进行高温软化和成型。石英玻璃是尖端科技和新兴工业的基础性材料，广泛应用于高级电光源、电子、半导体、通信、热工仪表、实验室仪器、光学、化工、国防军事、冶金、电气等行业和领域，直接影响到国防科技和国民经济的发展。因此，各大国均将高纯石英砂列为重要的战略物资。

石英玻璃工业对其原料高纯石英砂的质量要求主要包括所生产制品的气泡气线、纯度和杂质点三个方面，其中制品的气泡气线则是所有石英玻璃产品的大忌，也是高纯石英砂生产中最难以控制的关键质量指标。目前，我国用作石英玻璃原料的高纯石英砂的生产，全部是选用高纯度、低羟基、低气液包裹体的脉石英为原料进行加工，其工艺技术比较简单，对原料矿石质量的依赖性极大，可利用的矿石仅占脉石英资源总量的大约5％。大部分脉石英资源(其中绝大多数纯度达到要求)因为含有较多的羟基和气液包裹体，生产出来的石英玻璃制品气泡气线超标，因而在现有的工艺条件下不能用来制备石英玻璃的原料。随着石英玻璃市场需求的高速增长，能够符合质量要求的资源迅速减少，供不应求加剧，价格不断上涨。同时，目前在找矿、加工过程中，对于矿石在制品的气泡气线方面能否作为石英玻璃原料的判定非常困难，需要制成高纯石英砂后再生产出石英玻璃制品才能初步判别。做一次连熔石英管的生产试验需要投料高纯石英砂300公斤以上进行连续十几个小时的生产，一次试验的成本最少几千元，而一次失败的试验对连熔石英管等连续生产企业造成的损失可达上万元，由于天然矿产资源质量的不稳定性和原料矿石中羟基、气液包裹体含量检测的复杂性，矿石质量波动而造成企业重大损失甚至破产的情况时有发生。

发明内容

本实用新型的目的在于：提出一种制备石英玻璃原料-高纯石英砂的煅烧水淬装置，通过该装置实现对石英玻璃制品关键质量指标--气泡气线的有效控制，打破现有工艺对矿石质量的高度依赖性，将脉石英资源在石英玻璃工业中的可利用率从5％左右提高到80％以上，用普通的脉石英矿石生产出的高纯石英砂SiO₂含量可以达到99.99％以上，十三种金属元素杂质总量可达25-30ppm以下，能够用来生产中高档石英玻璃制品。

本实用新型的技术解决方案是：该煅烧水淬装置包括电炉和水槽，电炉内部两侧和底部安装发热件，在电炉的出口下方安装水槽，至少一根石英玻璃管从炉体中心靠近发热件的位置纵向穿过炉体，石英玻璃管的两端露出在炉体外部，露出炉体外部的石英玻璃管的两端上分别安装空心轮毂固定，空心轮毂安装在带有轴承座的支撑托轮上，其中一端连接传动机构。

本实用新型的一种制备石英玻璃原料-高纯石英砂的煅烧水淬装置中，石英玻璃管的两端设高度差，高的一端为进料口，低的一端为出料口。

本实用新型的一种制备石英玻璃原料-高纯石英砂的煅烧水淬装置中，石英玻璃管直径80毫米以上，长2米以上，一般直径80-150毫米、长2-5米。

本实用新型的一种制备石英玻璃原料-高纯石英砂的煅烧水淬装置中，石英玻璃管在炉体内多根并排或多层排列。

本实用新型的一种制备石英玻璃原料-高纯石英砂的煅烧水淬装置中，电炉煅烧温度以石英砂的软化温度为上限，为900-1300℃，一般为1000-1100℃，煅烧时间大于20分钟，一般为20-60分钟。

本实用新型的一种制备石英玻璃原料-高纯石英砂的煅烧水淬装置中，水槽内水为经净化处理的不含颗料悬浮物的纯净水，使用流动水或循环水，水槽的水温80℃以下，一般水温为50℃以下。

使用时，石英砂从石英玻璃管的进口端进入，经过高温煅烧的石英砂由出料口落入水槽进行水淬，石英砂中所含有的羟基在煅烧过程中溢出，气液包裹体在水淬过程中爆裂逃逸，实现对石英玻璃制品关键质量指标-气泡气线的有效控制。

本实用新型具有以下优点：1.在应用本实用新型的基础上，通过简单的岩矿鉴定和化学分析就能判别资源能否作为石英玻璃原料，大大降低了传统的生产性试验成本，化解了高纯石英砂生产企业的原料开采和采购风险。

2.以大口径石英玻璃管为石英砂煅烧时流经的载体，物料加工处理的流量和速度由石英玻璃管的直径大小、两端的高度差和电机的驱动速度控制。