[发明专利]一种混合酸液高温氯化提纯石英砂装置及方法

说明书

本发明涉及一种混合酸液高温氯化提纯石英砂装置及方法。本发明包括加热反应机构，所述加热反应机构包括一号石英加热管、第一传动系统、用于对所述一号石英加热管进行加热的一号炉以及用于控制所述一号炉的加热温度的第一温控系统，所述一号石英加热管的两个管口分别为一号石英砂入口和一号石英砂出口，还包括预加热机构和酸液混合添加机构，所述预加热机构包括二号石英加热管、第二传动系统、第二温控系统，所述二号石英加热管的两个管口分别为二号石英砂入口和二号石英砂出口，所述酸液混合添加机构包括脉冲式输送组件、第一漏斗组件以及第二漏斗组件。本发明能安全有效的对石英砂进行提纯。

技术领域

本发明涉及石英砂生产技术领域，尤其是指一种混合酸液高温氯化提纯石英砂装置及方法。

背景技术

近年来，为了提高直拉单晶硅的质量和产量，连续加料、多次加料等一炉多根直拉单晶硅生长技术被开发和应用。直拉单晶硅中，石英坩埚的一次性消耗和拆装炉的耗时在成本费用中占较高比重。在传统的直拉法下，石英坩埚只能用一次，一次仅能产出一根晶棒。而连续直拉法可以在拉晶过程中持续往石英坩埚内加料，并不断产出多根新的晶棒，这对石英坩埚的寿命提出了更高要求。国内企业开发的长寿命石英坩埚，连续拉晶时间可以达到200小时以上，而石英坩埚的使用质量(寿命)最终是由其原料高纯石英砂的纯度决定的,即高纯石英砂纯度≥99.998％，总杂质元素含量＜20PPM,特别是碱土金属元素K、Na、Li总和≤3PPM。

由于国产石英砂包裹体很多，仅靠浮选、酸洗等处理工艺，是无法去除石英包裹体杂质。目前，高纯石英砂提纯使用的高温氯化装置都是采用瓶装氯气、氯化氢气体，运输、储存、生产过程控制不好会造成气体泄漏，直接危害人的生命,带来环境污染，而且石英砂以静态方式与气体反应，造成反应不充分、不能形成连续化生产，带来一系列的安全、质量、成本等问题。因此，如何安全有效的对石英砂进行提纯是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中石英砂生产中过程中，石英砂和氯气反应不充分，不能形成连续化生产，带来一系列的安全、质量、成本等问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种混合酸液高温氯化提纯石英砂的装置，包括加热反应机构，所述加热反应机构包括用为石英砂和氯气提供加热反应空间的一号石英加热管、用于带动一号石英加热管绕其自身纵向轴线旋转的第一传动系统、用于对所述一号石英加热管进行加热的一号炉以及用于控制所述一号炉的加热温度的第一温控系统，所述一号石英加热管绕其纵向轴线可转动的设于所述一号炉内，所述一号石英加热管的两个管口分别为一号石英砂入口和一号石英砂出口，还包括预加热机构和酸液混合添加机构，所述预加热机构包括用于为石英砂提供加热空间的二号石英加热管、用于带动二号石英加热管绕其自身纵向轴线旋转的第二传动系统、用于对所述二号石英加热管进行加热的二号炉以及用于控制所述二号炉的加热温度的第二温控系统，所述二号石英加热管的两个管口分别为二号石英砂入口和二号石英砂出口，所述酸液混合添加机构包括用于脉冲式输出混合酸液的脉冲式输送组件、用于向所述脉冲式输送组件中添加浓盐酸的第一漏斗组件以及用于向所述脉冲式输送组件中添加浓硝酸的第二漏斗组件，所述二号石英砂出口与所述一号石英砂入口相接，所述脉冲式输送组件的混合酸液出口自所述一号石英加热管的其中一个管口通入所述一号石英加热管内,所述二号石英加热管的其中一管口和所述脉冲式输送组件的混合酸液出口分别连接所述一号石英加热管的其中一个管口。

进一步的，所述第一漏斗组件包括第一漏斗和连接所述第一漏斗出口的第一石英漏斗出口管，所述第二漏斗组件包括第二漏斗和连接所述第二漏斗出口的第二石英漏斗出口管，所述脉冲式输送组件包括蠕动泵和连接所述蠕动泵出口的泵出口管，所述第一石英漏斗出口管的出口和所述第二石英漏斗出口管的出口连接至所述蠕动泵的入口，所述泵出口管的出口伸入所述一号石英砂出口。