CN109467096A - 一种利用石英尾砂制备高纯球形石英砂和高纯球形石英粉的生产方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种利用石英尾砂制备高纯球形石英砂和高纯球形石英粉的生产方法及装置。本发明公开了一种利用石英尾砂生产球形球形石英砂粉的装置，包括尾砂仓、电加热炉、球化炉、成品仓和筛分***。所述球化炉底部连接电加热炉；电加热炉下端通过收集管连接到粗颗粒收集仓；进风装置侧方接入到收集管，进风装置包括风机和导管；电加热炉下方还连接有压缩空气通道，压缩空气通道侧方接入与尾砂仓。球化炉底部还通过冷却管连通到成品仓；球化炉上部连接筛分***。还公开了利用上述装置生产球形石砂粉的方法。本发明的有益效果：采用球化炉和分级***的结合，实现了石英砂粉的球化和分级；用石英尾矿作为原料，废弃物资源化；通过控制引风机的风量、压缩空气的气体流量及加料量实现颗粒粒径的实时调节旋风分离器的球形颗粒的粒径。

Description

一种利用石英尾砂制备高纯球形石英砂和高纯球形石英粉的 生产方法及装置

技术领域

本发明属于非金属矿深加工技术领域，具体涉及一种利用石英尾砂制备高纯球形石英砂和高纯球形石英粉的方法及装置。

背景技术

石英尾砂是指在120目筛以下至400目筛以上的区间范围的石英砂粉，我国每年产石英尾砂以千万吨计，石英尾砂不仅其粒径小、比表面积大、表面能大、沉淀的时间长、所含的水分高、杂质多、加工难、干燥更难，而且市场需求只有少量的用作建筑陶瓷、水泥行业和建筑用加气砖行业等，由于目前的利用价值不高，一般生产石英砂的企业都把石英尾砂作为垃圾来处理。

随着科技水平的飞速发展和社会的不断进步，人们的生活水平和自身素质的不断提高，人们环保意识的也愈来愈强。关于石英尾砂的综合处理及利用问题越来越多引起和受到石英砂加工企业和全社会的极大关注。因此，如何科学地、合理地、充分地、有效地利用我国现有的、丰富的、廉价的石英尾砂资源，研发出市场急需且具有高技术含量和高附加值石英尾砂产品，并做到生产过程中零污染、零排放的先进技术及工艺及装置，是摆在我们每一个硅材料研发技术人员面前的一个全新的、富有时代性且具有挑战性的课题。查询相关专利及文献资料，没有检索到关于利用石英尾砂生产球形石英砂粉专利文献报道。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种利用石英尾砂制备球形石英砂粉的方法及装置。该工艺方法是先把石英尾砂制备成高纯石英砂粉，再把高纯石英砂粉用逆流加料的方式进入高温熔融管内进行高温熔化或气化，在风力的作用下，粗颗粒砂子在逸出高温管后，在自身重力的作用下，迅速流入球化炉底部自然冷却成球；细颗粒石英粉融化或气化，被引风机带入旋风分离器冷却，在冷却的过程中通过调节鼓风机和引风机风量的大小对产品进行分级；最后得到的是不同粒径区间的球形石英砂和球形石英粉。该工艺技术先进、装置设计科学合理，通用性强，还可根据不同纯度的石英尾砂原料一次就能生产出不同纯度和不同粒径的球形石英砂和球形石英粉。本发明解决了背景技术中的不足，该方法能够有效的利用石英尾砂，将其生产成用途广泛且附加值高的高纯球形石英砂和高纯球形石英粉，实现变废为宝的目的。

石英尾砂通常是指120目筛下至300目之间颗粒，由于实际生产过程中无论是湿法水筛分级还是水力分级，都会有筛网破损、水压过高的情况发生，这样就会有120目的筛上颗粒砂混入其中，据经验表明：一般石英尾砂中60目砂占比5-8％，120目占比10-15％。在尾砂中的大颗粒砂粉在通过压缩空气输送过程中，由于粒径较大极，在风量和风速一定的情况下，不能顺利的进入高温熔化炉内，反而容易返流回风道中造成风道堵塞。基于上述原因，在燃气加热炉下方设置粗颗粒收集仓，进风装置采用侧面进气的方式，使得大颗粒的微粒返流入粗颗粒收集仓中，不会造成风道堵塞。

本发明提供的方案如下：

一种利用石英尾砂制备高纯球形石英砂粉的装置，包括尾砂粉仓、电加热炉、球化炉、成品仓和筛分***。

所述球化炉(4)底部连接电加热炉(3)；电加热炉(3)下端通过收集管(141)连接到粗颗粒收集仓(14)；进风装置(12)侧方接入到收集管(141)，进风装置(12)包括风机(121)和导管(122)；电加热炉(3)下方还连接有压缩空气通道(2)，压缩空气通道(2)侧方接入与尾砂仓(1)。

球化炉(4)底部还通过冷却管(10)连通到成品仓(11)；

球化炉(4)上部连接筛分***。

进一步地改进。筛分***包括冷凝器、旋风除尘器和引风机；冷凝管、旋风除尘器和引风机依次连接；球化炉上部连接冷凝器。

进一步地改进。所述旋风除尘器包括一级旋风除尘器、二级旋风除尘器和布袋除尘器，三者依次相连。

进一步地改进。所述球化炉为圆柱型，上部出口为弧形以水平连接到筛分***，底部出口也为弧形；球化炉的加热方式为电加热，内壁设置保温层。

进一步地改进。所述的球化炉侧壁设置有观察窗。

进一步地改进。所述电加热炉设置有温度计。

进一步地改进。成品仓上端设置有排空阀门。

进一步地改进。所述电加热炉底部还连接有进风装置，该进风装置包括风机和导管，风机通过导管连接到电加热炉。

本发明的另一目的在于提供利用上述装置以石英尾砂粉为原料，先制备出高纯石英砂粉，再来制备高纯球形石英砂和高纯球形石英粉的方法，包括以下步骤：

(1)预热电加热炉，开启引风机、雾化器和冷凝器，使电加热炉内的温度稳定在2000-2300℃；

(2)将石英尾砂粉料仓中，通入压缩空气以将石英尾砂粉引入到电加热炉中；

(3)压缩空气将石英尾砂带入电加热炉中；

(4)石英尾砂迅速熔融并沉降；粒径较大的颗粒经冷却管落入成品仓中收集，粒径较小的颗粒经筛分***收集。

上述颗粒的粒径可通过控制引风机的风量、压缩空气的气体流量及加料量实时调节。

球化原理：

石英尾砂用压缩气体从电加热产生的2000-2300℃管道下部送入高温管中进行流化态加热软化、熔化。同时在鼓风机的风力和引风机的抽力作用下，软化和熔化后的石英尾砂颗粒被带入到球化炉中，球化炉的直径是高温喷管直径的3倍以上，由于球化炉内的空间大，气体在进入球化炉的瞬间流速会降低，小于高温喷管内的流速，推力减小，粗颗粒物料在重力的重用下迅速下落到球化炉的底部自然收缩成球形颗粒。在此过程中，还需通过高温球化炉外壁的观察孔观察物料在炉内的流化状态，再适当调节燃料气体、氧气及引风机的风量、压缩空气的气体流量及物料的加料量大小。其中细小的微粒则分别被热风带入一级和二级旋风除尘器中自然冷却收缩成细小的微球颗粒；最后的粉尘气体通过布袋除尘器收集后，通过引风机排放到大气中，实现筛分。

本发明的有益效果：

(1)采用球化炉和分级***的结合，实现了石英砂粉的球化和分级；

(2)采用底部进料的方式，分级采用逆流筛分，粗颗粒在高温下熔化后即可进行球化，而细小的颗粒则熔化或气化后被引风机带入旋风分离器中冷却与球化，从而达到粗颗粒砂与细小颗粒的快速分离与快速球化的目的；

(3)使用石英尾矿作为原料生产球球形石英粉，废弃物资源化，减低成本；

(4)球化过程通过引风机引入外力，结合颗粒自身的重力，有利于提高球化速度，并可通过控制引风机的风量调控粒径的大小；

(5)粗颗粒收集仓的设置以及采用侧面进风的设计使得石英尾砂的粗颗粒有效回收，不会造成风道堵塞；

(6)三级筛分***有利于粒径的细分；

(7)观察窗的设计方便观察颗粒的雾化情况，以根据需要实时通过调节参数控制粒径的大小；

(8)通过控制引风机的风量、压缩空气的气体流量及加料量实现颗粒粒径的实时调节旋风分离器的球形颗粒的粒径。

附图说明

图1为本发明提供装置的结构示意图；

附图标记：1-尾砂仓，2-压缩空气通道，3-电加热炉，4-球化炉，5-冷凝器，6-一级旋风除尘器，7-二级旋风除尘器，8-三级旋风除尘器，9-引风机，10-冷却管，11-成品仓，12-进风装置，121-风机，122-导管，13-温度计，14-粗颗粒收集仓，141-收集管。

具体实施方式

下面用具体实例来说明本发明的过程，但不应理解为限制本发明。

实施例1

图1示出了本发明提供的装置的结构。

一种利用石英尾砂生产球形石英砂和球形石英粉的装置，包括尾砂仓1、电加热炉3、球化炉4、成品仓11和筛分***。

所述球化炉4底部连接电加热炉3；电加热炉3下端连接压缩空气通道2，压缩空气通道2侧方与尾砂仓1连接。电加热炉3下端通过收集管141连接到粗颗粒收集仓14。进风装置12侧方接入到收集管141，进风装置12包括风机121和导管122，尾砂仓1下端设置有出料口。电加热炉3还设置有温度计13，以监测炉内的温度。

球化炉4底部还通过冷却管10连通到成品仓11。成品仓11上端设置有排空阀门111。排空阀门111可用于调节成品仓11内的压力状态。

球化炉4为圆柱型，上部出口为弧形以水平连接到筛分***；底部出口也为弧形，便于粗颗粒砂在冷却过程中滑落到成品仓11；球化炉4的加热方式为电加热，内壁设置有保温层，优选的采用电加热丝进行加热。球化炉4侧壁设置有观察窗41用于观察微粉颗粒的大小以方便调控粒径大小。优选的，球化炉4设置有两个观察窗，其中一个设置在球化炉底部的出口处用于观察粗颗粒的成球及其流动状态；另一个设置在球化炉中间的侧壁用于观察细小颗粒在炉内的运动状态。

筛分***包括冷凝器5、旋风除尘器和引风机9，三者依次连接。优选的，旋风除尘器包括一级旋风除尘器6、二级旋风除尘器7和布袋除尘器8，三者依次连接。冷凝器5可选择风冷或水冷，优选的使用水冷。旋风除尘器选用XPX-Ⅱ型、CLK型或陶瓷多管型等；袋式除尘器选用DMCC型或GP型高温扁袋型等；冷却器选用间接风冷或间接水冷型；引风机采用G、Y4-73型或9-19、9-26型。球化炉4上部连接冷凝器5。

应用实施例1

以湖北黄冈某石英科技有限公司所产的石英尾砂为原料，先通过授权专利号：2015104078635制备出高纯度的石英尾砂粉，再以该尾砂粉为原料

制备步骤如下：

1、把干燥后石英尾砂物料放入到受料斗备用。

2、开启给高温管外部的电加热开关，给其通电加热，慢慢地把高温管的温度加热到2000-2300℃后；同时开启鼓风机、除尘器的引风机，用变频器调节风量大小，使高温炉内的温度稳定在2000-2300℃之间。

3、开启尾砂仓，用压缩气体把石英尾砂慢慢地送到高温管中，石英尾砂颗粒在鼓风机和引风机的风力和高温下迅速流化、软化和熔化，同时被带入球化炉内。由于高温球化炉的面积是高温管的N倍其流化所需的风力减小，颗粒较大的微粉会在球化炉内沉降下落到球化炉底部经冷却管冷却收缩成球形，再落入成品仓中即得高纯超细球形硅微粉。粒径较小的微粉受到引风机的吸力作用进入冷凝器中，通过一、二旋风除尘后筛分后收集，最细的粉体将通过布袋除尘收集后再通过引风机排空。通过球化炉体外的观察窗观察物料在炉内的雾化状态，再适当调节引风机的风量、压缩空气的气体流量及物料的加料量大小，控制进入第一级旋风除尘器的风速为10-12m/S。

4、收集成品仓、一级和二级微粉收集器的产品，即可得到更细的且不同粒径的球形石英粉产品。

应用实施例2

以广东湛江某公司所产的石英尾砂为原料，先通过授权专利号：2015104078635制备出高纯度的石英尾砂粉，再以该尾砂粉原料。

制备步骤如下：

1、把所需的粒度区间的物料放入到受料斗中备用。

2开启给高温管外部的电加热开关，给其通电加热，慢慢地把高温管的温度加热到2000-2300℃后；同时开启除尘器的引风机，用变频器调节风量大小，使高温炉内的温度稳定在2000-2300℃之间。

3开启尾砂仓，用压缩气体把石英尾砂慢慢地送到高温管中，石英尾砂颗粒在鼓风机和引风机的风力和高温下迅速流化、软化和熔化，同时被带入球化炉内；由于高温球化炉的面积是高温管的N倍其流化所需的风力减小，120目-200目颗粒在球化炉内沉降下落到球化炉底部经冷却管冷却收缩成球形，再落入成品仓中即得球形石英砂。粒径较小的微粉受到引风机的吸力作用进入冷凝器中，通过一、二旋风除尘后筛分后收集得到球形石英微粉，最细的粉体将通过布袋除尘收集后再通过引风机排空。通过球化炉体外的观察窗观察物料在炉内的雾化状态，再适当调节引风机的风量、压缩空气的气体流量及物料的加料量大小,控制进入第一级旋风除尘器的风速为8-10m/s。

4、收集成品仓、一级和二级微粉收集器的产品，即可得到更细的且不同粒径的高纯球形石英砂和高纯球形石英粉产品。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明保护的范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内所做的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用石英尾砂生产球形球形石英砂粉的装置，其特征在于：

包括尾砂仓(1)、电加热炉(3)、球化炉(4)、成品仓(11)和筛分***；

所述球化炉(4)底部连接电加热炉(3)；电加热炉(3)下端通过收集管(141)连接到粗颗粒收集仓(14)；进风装置(12)侧方接入到收集管(141)，进风装置(12)包括风机(121)和导管(122)；电加热炉(3)下方还连接有压缩空气通道(2)，压缩空气通道(2)侧方接入与尾砂仓(1)；

球化炉(4)底部还通过冷却管(10)连通到成品仓(11)；

球化炉(4)上部连接筛分***。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：筛分***包括冷凝器(5)、旋风除尘器和引风机(9)；冷凝器(5)、旋风除尘器和引风机(9)依次连接；球化炉(4)上部连接冷凝器(5)。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述旋风除尘器包括一级旋风除尘器(6)、二级旋风除尘器(7)和布袋除尘器(8)，三者依次相连。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述球化炉(4)为圆柱型，上部出口为弧形以水平连接到筛分***，底部出口也为弧形；球化炉(4)的加热方式为电加热，内壁设置保温层。

5.根据权利要求1或4所述的装置，其特征在于：所述的球化炉(4)侧壁设置有观察窗(41)。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述电加热炉(3)设置有温度计(13)。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：成品仓(11)上端设置有排空阀门(111)。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述电加热炉(3)底部还连接有进风装置(12)，该进风装置(12)包括风机(121)和导管(122)，风机(121)通过导管(122)连接到电加热炉(3)。

9.一种利用权利要求1所述装置生产球形石英砂和球形石英粉的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)预热电加热炉，开启引风机、雾化器和冷凝器，使电加热炉内的温度稳定在2000-2300℃；

(2)将石英尾砂物料加入到微粉料仓中，通入压缩空气以将石英尾砂引入到电加热炉中；

(3)压缩空气将石英尾砂带入电加热炉中；

(4)石英尾砂迅速熔融并沉降；粒径较大的颗粒经冷却管落入成品仓中收集，粒径较小的颗粒经筛分***收集。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述颗粒的粒径可通过控制引风机的风量、压缩空气的气体流量及加料量实时调节。