CN102029271A - 石英砂提纯清洗装置与工艺 - Google Patents
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Abstract
一种石英砂提纯清洗装置，其特征在于：它设有罐体，罐体上连接设有上封盖和下封头，上封盖上设有进料器、液体进料口、视镜口、排空口和加热通气口，罐体内还设有加热通气管，加热通气管经加热通气口伸出上封盖并通过管路与外热源连接；所述的液体进料口内设有进水管和进酸液管；下封头上设有过滤口和排料口，排料口上连接设有反冲洗口。本发明还公开了石英砂提纯清洗方法。本发明装置作业时罐体内无机械磨损，延长了设备的使用寿命，壁免了机械搅拌带来的二次污染；酸洗、水洗及过滤在同一罐体内进行，简化了操作程序，缩短作业周期，提高生产效率；密闭作业，进一步保证了产品纯度；直接加热可以加快传质，加快清洗反应速度。
Description
技术领域
本发明涉及一种清洗装置，特别是一种对石英砂进行提纯精制、清洗、过滤等工艺过程为一体的石英砂提纯清洗装置；本发明还涉及使用该清洗装置进行提纯清洗的工艺。
背景技术
多年来，对于高硬度石英砂的提纯清洗没有一个好的装置，大都采用作坊式间歇式落后工艺，不但劳动强度大，效率低，更重要的是产品质量不能稳定控制，不能满足高纯度材料的要求。基于此，先后出现了一些改进技术和方案。中国公开专利文献200420121258.9设计为通过罐体作垂直于地面的转动来使物料翻转，达到动态清洗的目的。这种设计可以实现反应、清洗与过滤作业在同一罐体进行。此装置可以减少机械搅拌所产生的巨大磨损，但要让质量很重的装有清洗剂和待清洗物料的罐体很平衡并较好控制地转动并非易事，要消耗很大的动力，加大能耗；进出料均为一个口，操作相当麻烦；滤网设置在罐体内部，不便于维护与更换；还有一个最大的弊端就是，在每次进出料之前都要将所有的管道断开并脱离罐体，以便能让罐体作垂直于地面的圆周运动。而每次清洗完毕，进入下一个清洗循环时，须再将所有管线与罐体连接上，操作不但烦琐，而且容易造成清洗物料及试剂出现“跑、漏、冒”现象，容易造成安全事故，没有太大的工业实用性。
中国公开专利文献200620069659.3与中国公开专利文献200420121258.9有相似之处，那就是将罐体两侧安装在带转轴的支架上可以转动。中国公开专利文献200620069659.3装置内安装有带叶片的机械搅拌器，清洗过程中与石英砂的磨擦很大，磨损严重，会对物料造成二次污染。
中国公开专利文献02205792.7是一种反应过滤器，带机械搅拌装置，过滤板设置在罐体内壁上，采用内衬钛材和两层钛材过滤夹板，过滤面积大是其优点，过滤网的更换将有很大的难度是其缺点。对于硬度大的石英砂采用机械搅拌会产生大的磨损。同时该设备采用钛材制造难度大，造价昂贵，投资高。而且，以上公开技术都采用夹套加热，传质慢，影响生产效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种结构更为合理，制造成本低，维护方便，可操作性强，清洗提纯效果好的的石英砂提纯清洗装置。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供了一种使用上述石英砂提纯清洗装置进行石英砂提纯清洗的工艺。
本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种石英砂提纯清洗装置，其特点是：它设有罐体，罐体上连接设有上封盖和下封头，上封盖通过法兰、密封圈及紧固件与罐体连接，上封盖上设有进料器、液体进料口、视镜口、排空口和加热通气口，罐体内还设有加热通气管，加热通气管经加热通气口伸出上封盖并通过管路与外热源连接；所述的液体进料口内设有进水管和进酸液管，进水管与水源连接，进酸液管与贮酸槽连接；下封头上设有过滤口和排料口，排料口上连接设有反冲洗口，反冲洗口通过管路与贮液槽连接，排料口通过排料管路与贮料器连接；所述的罐体上设有出液口、扫吹口和排液口，它还设有循环泵，循环泵通过管路分别与出液口、扫吹口连接；在罐体上还设有带过滤板的过滤口，在下封头上还设有排液口，所述的过滤口与排液口均通过管路与废液贮槽连接。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案进一步实现。以上所述的石英砂提纯清洗装置，其特点是：所述的扫吹口为2～4个，均匀分布于处于同一水平面的罐体下部上。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案进一步实现。以上所述的石英砂提纯清洗装置，其特点是：所述的扫吹口与罐体成30℃～60℃锐角。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案进一步实现。以上所述的石英砂提纯清洗装置，其特点是：所述的废液贮槽通过管路经液体进料口通入罐体；废液贮槽还与废水处理***连接。这样，可以回收部分清洗或酸洗溶液进行循环利用。通过所设的废水处理***进行废水处理。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案进一步实现。以上所述的石英砂提纯清洗装置，其特点是：所述的排料口位于下封头的正下方。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案进一步实现。以上所述的石英砂提纯清洗装置，其特点是：所述的罐体的罐壁由3层材料复合构成，中间层为钢体支撑层，内层是耐腐材料层，外层为防腐保温材料层；所述的加热通气管的管壁结构与罐体的罐壁结构相同。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案进一步实现。以上所述的石英砂提纯清洗装置，其特点是：所述的内层为聚三氟氯乙烯层或者聚四氟乙烯层；所述的外层防腐保温涂料层或防腐保温纤维层；内层和外层均采用衬与/或涂的方式设置。所述的防腐保温涂料、防腐保温纤维可以为可以为现有技术中公开的任何一种可适应于本发明的防腐保温涂料、防腐保温纤维。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案进一步实现。以上所述的石英砂提纯清洗装置，其特点是：所述的过滤口上设有2块过滤板，2块过滤板内放置有过滤网；所述的过滤板的板体结构与罐体的罐壁结构相同，且在过滤板上均匀布满直径为5～10mm的过滤孔；所述的过滤网为四氟过滤网或其他耐腐材质制成的过滤网。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案进一步实现。本发明是一种用以上任何一项所述的石英砂的提纯清洗装置进行石英砂的提纯清洗的工艺，其特点是，其步骤如下：
（1）打开排空口让其始终处于开放状态；然后将待处理的石英砂由进料器进入罐体中；将水和酸液或其他清洗溶液经液体进料口通入罐体内；石英砂与清洗溶液的固液比为1～2：1，加入固液总量控制在罐体容积的70-75%；加料完毕，开启循环泵，打开出液口和扫吹口，循环泵不断将罐体内的液体由出液口抽出、再经由扫吹口打入罐体内，使罐体内的物料搅拌悬浮起来；它采用间歇方式，循环泵每运行2-5min后停下，使物料静置2-5min再开启循环泵；作业时，打开反冲洗口打入适量的高压水，打开加热通气管对物料进行加热，加热温度控制在80-90℃，整个清洗作业时间为3-8h；
（2）作业结束后，关闭加热通气管，关闭循环泵、出液口和扫吹口；静置沉降10-30min，开启排液口，放出上层清液，然后关闭排液口，打开过滤口，放尽清洗溶液后关闭过滤口；再向罐体内通过清洗水，清洗水与石英砂的重量比为1～2：1，开启循环泵，冲洗2-5min，关闭循环泵，采用前述方法放尽清洗水，再加水重复操作若干次，直到排液口放出的清洗水呈中性即停止水洗作业；最后打开排料口排出物料，打开反冲洗口打入适量高压水冲洗扫净排料口物料，从而完成石英砂的提纯清洗过程；排出的清洗溶液或清洗水根据需要循环利用。
与现有技术相比，本发明装置及其工艺具有如下优点：
1、作业时罐体内无机械磨损，延长了设备的使用寿命，壁免了机械搅拌带来的二次污染。
2、酸洗、水洗及过滤在同一罐体内进行，简化了操作程序，缩短作业周期，提高生产效率；密闭作业，进一步保证了产品纯度；
3、直接加热可以加快传质，加快清洗反应速度。
4、本发明装置及工艺具有很好的工业实用性，低成本高效率的生产方式可充分保证半导体和电子级石英砂质量。同时该装置和工艺还可用于其他化工反应领域。
附图说明
图1为本发明的一种结构示意图。
具体实施方式
以下参照附图，进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。
实施例1。参照图1。一种石英砂提纯清洗装置：它设有罐体7，罐体7上连接设有上封盖2和下封头13，上封盖2通过法兰、密封圈及紧固件与罐体7连接，上封盖2上设有进料器1、液体进料口、视镜口、排空口和加热通气口，罐体7内还设有加热通气管17，加热通气管17经加热通气口伸出上封盖2并通过管路与外热源连接；所述的液体进料口内设有进水管3和进酸液管5，进水管3与水源连接，进酸液管5与贮酸槽4连接；下封头13上设有过滤口11和排料口14，排料口14上连接设有反冲洗口19，反冲洗口19通过管路与贮液槽15连接，排料口14通过排料管路与贮料器12连接；所述的罐体7上设有出液口18、扫吹口6和排液口8，它还设有循环泵16，循环泵16通过管路分别与出液口18、扫吹口6连接；在罐体7上还设有带过滤板的过滤口11，在下封头13上还设有排液口8，所述的过滤口11与排液口8均通过管路与废液贮槽9连接。
实施例2。实施例1所述的石英砂提纯清洗装置中：所述的扫吹口6为4个，均匀分布于处于同一水平面的罐体7下部上；所述的扫吹口6与罐体7成30℃℃锐角。
实施例3。实施例1所述的石英砂提纯清洗装置中：所述的扫吹口6为3个，均匀分布于处于同一水平面的罐体7下部上；所述的扫吹口6与罐体7成60℃锐角。
实施例4。实施例1所述的石英砂提纯清洗装置中：所述的扫吹口6为3个，均匀分布于处于同一水平面的罐体7下部上；所述的扫吹口6与罐体7成45℃锐角。
实施例5。实施例1-4任何一项所述的石英砂提纯清洗装置中：所述的废液贮槽9通过管路经液体进料口通入罐体7；废液贮槽9还与废水处理***10连接。
实施例6。实施例1-5任何一项所述的石英砂提纯清洗装置中：所述的排料口14位于下封头13的正下方。
实施例7。实施例1-6任何一项所述的石英砂提纯清洗装置中：所述的罐体的罐壁由3层材料复合构成，中间层为钢体支撑层，内层是耐腐材料层，外层为防腐保温材料层；所述的加热通气管的管壁结构与罐体的罐壁结构相同。
实施例8。实施例7所述的石英砂提纯清洗装置中：所述的内层为聚三氟氯乙烯层或者聚四氟乙烯层；所述的外层防腐保温涂料层或防腐保温纤维层；内层和外层均采用衬与/或涂的方式设置。
实施例9。实施例7或8所述的石英砂提纯清洗装置中：所述的过滤口11上设有2块过滤板，2块过滤板内放置有过滤网；所述的过滤板的板体结构与罐体的罐壁结构相同，且在过滤板上均匀布满直径为5～10mm的过滤孔；所述的过滤网为四氟过滤网或其他耐腐材质制成的过滤网。
实施例10。一种用实施例1-9任何一项所述的石英砂的提纯清洗装置进行石英砂的提纯清洗的工艺，其步骤如下：
（1）打开排空口让其始终处于开放状态；然后将待处理的石英砂由进料器1进入罐体7中；将水和酸液或其他清洗溶液经液体进料口通入罐体7内；石英砂与清洗溶液的固液比为1～2：1，加入固液总量控制在罐体7容积的70-75%；加料完毕，开启循环泵16，打开出液口18和扫吹口6，循环泵16不断将罐体7内的液体由出液口18抽出、再经由扫吹口6打入罐体7内，使罐体7内的物料搅拌悬浮起来；它采用间歇方式，循环泵16每运行2-5min后停下，使物料静置2-5min再开启循环泵16；作业时，打开反冲洗口19打入适量的高压水，打开加热通气管17对物料进行加热，加热温度控制在80-90℃，整个清洗作业时间为3-8h；
（2）作业结束后，关闭加热通气管17，关闭循环泵16、出液口18和扫吹口6；静置沉降10-30min，开启排液口8，放出上层清液，然后关闭排液口8，打开过滤口11，放尽清洗溶液后关闭过滤口11；再向罐体7内通过清洗水，清洗水与石英砂的重量比为1～2：1，开启循环泵16，冲洗2-5min，关闭循环泵16，采用前述方法放尽清洗水，再加水重复操作若干次，直到排液口8放出的清洗水呈中性即停止水洗作业；最后打开排料口14排出物料，打开反冲洗口19打入适量高压水冲洗扫净排料口14物料，从而完成石英砂的提纯清洗过程；排出的清洗溶液或清洗水根据需要循环利用。
Claims (9)
1.一种石英砂提纯清洗装置，其特征在于：它设有罐体（7），罐体（7）上连接设有上封盖（2）和下封头（13），上封盖（2）通过法兰、密封圈及紧固件与罐体（7）连接，上封盖（2）上设有进料器（1）、液体进料口、视镜口、排空口和加热通气口，罐体（7）内还设有加热通气管（17），加热通气管（17）经加热通气口伸出上封盖（2）并通过管路与外热源连接；所述的液体进料口内设有进水管（3）和进酸液管（5），进水管（3）与水源连接，进酸液管（5）与贮酸槽（4）连接；下封头（13）上设有过滤口（11）和排料口（14），排料口（14）上连接设有反冲洗口（19），反冲洗口（19）通过管路与贮液槽（15）连接，排料口（14）通过排料管路与贮料器（12）连接；所述的罐体（7）上设有出液口（18）、扫吹口（6）和排液口（8），它还设有循环泵（16），循环泵（16）通过管路分别与出液口（18）、扫吹口（6）连接；在罐体（7）上还设有带过滤板的过滤口（11），在下封头（13）上还设有排液口（8），所述的过滤口（11）与排液口（8）均通过管路与废液贮槽（9）连接。
2.根据权利要求1所述的石英砂提纯清洗装置，其特征在于：所述的扫吹口（6）为2～4个，均匀分布于处于同一水平面的罐体（7）下部上。
3.根据权利要求1所述的石英砂提纯清洗装置，其特征在于：所述的扫吹口（6）与罐体（7）成30℃～60℃锐角。
4.根据权利要求1所述的石英砂提纯清洗装置，其特征在于：所述的废液贮槽（9）通过管路经液体进料口通入罐体（7）；废液贮槽（9）还与废水处理***（10）连接。
5.根据权利要求1所述的石英砂提纯清洗装置，其特征在于：所述的排料口（14）位于下封头（13）的正下方。
6.根据权利要求1所述的石英砂提纯清洗装置，其特征在于：所述的罐体的罐壁由3层材料复合构成，中间层为钢体支撑层，内层是耐腐材料层，外层为防腐保温材料层；所述的加热通气管的管壁结构与罐体的罐壁结构相同。
7.根据权利要求6所述的石英砂提纯清洗装置，其特征在于：所述的内层为聚三氟氯乙烯层或者聚四氟乙烯层；所述的外层防腐保温涂料层或防腐保温纤维层；内层和外层均采用衬与/或涂的方式设置。
8.根据权利要求5或6所述的石英砂提纯清洗装置，其特征在于：所述的过滤口（11）上设有2块过滤板，2块过滤板内放置有过滤网；所述的过滤板的板体结构与罐体的罐壁结构相同，且在过滤板上均匀布满直径为5～10mm的过滤孔；所述的过滤网为四氟过滤网或其他耐腐材质制成的过滤网。
9.一种用权利要求1-7任何一项所述的石英砂的提纯清洗装置进行石英砂的提纯清洗的工艺，其特征在于，其步骤如下：
（1）打开排空口让其始终处于开放状态；然后将待处理的石英砂由进料器（1）进入罐体（7）中；将水和酸液或其他清洗溶液经液体进料口通入罐体（7）内；石英砂与清洗溶液的固液比为1～2：1，加入固液总量控制在罐体（7）容积的70-75%；加料完毕，开启循环泵（16），打开出液口（18）和扫吹口（6），循环泵（16）不断将罐体（7）内的液体由出液口（18）抽出、再经由扫吹口（6）打入罐体（7）内，使罐体（7）内的物料搅拌悬浮起来；它采用间歇方式，循环泵（16）每运行2-5min后停下，使物料静置2-5min再开启循环泵（16）；作业时，打开反冲洗口（19）打入适量的高压水，打开加热通气管（17）对物料进行加热，加热温度控制在80-90℃，整个清洗作业时间为3-8h；
（2）作业结束后，关闭加热通气管（17），关闭循环泵（16）、出液口（18）和扫吹口（6）；静置沉降10-30min，开启排液口（8），放出上层清液，然后关闭排液口（8），打开过滤口（11），放尽清洗溶液后关闭过滤口（11）；再向罐体（7）内通过清洗水，清洗水与石英砂的重量比为1～2：1，开启循环泵（16），冲洗2-5min，关闭循环泵（16），采用前述方法放尽清洗水，再加水重复操作若干次，直到排液口（8）放出的清洗水呈中性即停止水洗作业；最后打开排料口（14）排出物料，打开反冲洗口（19）打入适量高压水冲洗扫净排料口（14）物料，从而完成石英砂的提纯清洗过程；排出的清洗溶液或清洗水根据需要循环利用。
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