熔融石英材料的制备方法

摘要

本发明是一种熔融石英材料的制备方法，其特征在于，它选取石英管生产过程中产生的石英管废料作原料，采用粉碎、酸洗、脱水和干燥等工艺制成。由于本发明方法所使用的石英管废料是生产石英管过程中产生的，原料的纯度极高，杂质含量极低，并且经过1730-1780℃熔融冷却，因此该废料具有SiO2含量高、杂质含量低、SiO2呈非晶态等特点，具有热膨胀系数小、抗热振稳定性强、透明度高等优点；由于加工该熔融石英材料的过程中不再需要高温熔融，因此节约了大量制造成本，同时也解决了石英管生产企业固体废弃物的污染与排放问题。

权利要求

1.一种熔融石英材料的制备方法，其特征在于，其步骤如下，

(1)选取石英管生产过程中产生的石英管废料作原料，采用粉碎机将石英管废料粉碎成颗粒；或者再根据需要选用振磨机与/或气流磨对石英管废料颗粒进行磨料；得粒径为

10mm-0.001mm的块状或粉状石英料；

(2)采用混合酸对石英料进行酸洗；所述的混合酸为氢氟酸与盐酸的二元混合酸或者氢氟酸、盐酸与硝酸的三元混合酸；二元混合酸中氢氟酸与盐酸的重量比为1∶1-5，三元混合酸中氢氟酸、盐酸与硝酸的重量比为1∶1-5∶1；混合酸的浓度为2-8％，混合酸的重量为石英料重量的1-5％；酸洗时间为5-24小时；

(3)用陶瓷过滤机对酸选后的石英料进行脱水，使石英料中的含水量低于15％，再用远红外烘干设备将石英料烘干至含水量低于1％，即得。

2.根据权利要求1所述的熔融石英材料的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，酸洗容器采用塑料材质。

3.根据权利要求1所述的熔融石英材料的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，混合酸中氢氟酸与盐酸的重量比为1∶3，混合酸的浓度为5％。

4.根据权利要求1所述的熔融石英材料的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，二元混合酸中氢氟酸与盐酸的重量比为1∶2，三元混合酸中氢氟酸、盐酸与硝酸的重量比为

1∶2∶1。

说明书

熔融石英材料的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种熔融石英材料的制备方法，尤其涉及利用生产石英管过程中产生的石英管废料进行资源综合利用制备熔融石英材料的方法。

背景技术

[0002] 石英管是利用高纯石英砂经过电熔拉制而成。高纯石英砂的SiO2含量一般大于99.99％，Fe2O3含量低于20mg/kg，有些高纯石英砂甚至SiO2含量一般大于99.995％，Fe2O3含量低于5mg/kg，熔融温度一般在1730-1780℃之间。石英管实际上已经成为SiO2含量极高、Fe2O3等杂质含量极低的非晶态SiO2，也是熔融石英，具有热膨胀系数小、抗热振稳定性强、透明度高等优点。在生产过程中每生产1吨石英管要有0.25吨的废石英管。熔融石英是以石英砂为原料经过高温熔融、冷却而成的非晶态SiO2产品。因此，综合利用这些石英管废料制备高附加值的产品不仅可以解决企业污染难题，而且可以创造较高的经济价值。

发明内容

[0003] 本发明专利要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种新的工艺简单的熔融石英材料的制备方法，可实现石英管废料资源综合利用。

[0004] 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。本发明是一种熔融石英材料的制备方法，其特点是，其步骤如下，

[0005] (1)选取石英管生产过程中产生的石英管废料作原料，采用粉碎机将石英管废料粉碎成颗粒；或者再根据需要选用振磨机与/或气流磨对石英管废料颗粒进行磨料；得粒径为10mm-0.001mm的块状或粉状石英料；

[0006] (2)采用混合酸对石英料进行酸洗；所述的混合酸为氢氟酸与盐酸的二元混合酸或者氢氟酸、盐酸与硝酸的三元混合酸；二元混合酸中氢氟酸与盐酸的重量比为1∶1-5，三元混合酸中氢氟酸、盐酸与硝酸的重量比为1∶1-5∶1；混合酸的浓度为2-8％，混合酸的重量为石英料重量的1-5％；酸洗时间为524小时；

[0007] (3)用陶瓷过滤机对酸选后的石英料进行脱水，使石英料中的含水量低于15％，再用远红外烘干设备将石英料烘干至含水量低于1％，即得。

[0008] 本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的熔融石英材料的制备方法，其特点是，在步骤(2)中，酸洗容器采用塑料材质，搅拌浆采用聚四氟乙烯材质。

[0009] 本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的熔融石英材料的制备方法，其特点是，在步骤(2)中，混合酸中氢氟酸与盐酸的重量比为1∶3，混合酸的浓度为5％。

[0010] 本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的熔融石英材料的制备方法，其特点是，在步骤(2)中，二元混合酸中氢氟酸与盐酸的重量比为1∶2，三元混合酸中氢氟酸、盐酸与硝酸的重量比为1∶2∶1。

[0011] 用本发明方法制备的熔融石英材料(粉、块)，其SiO2含量可达到99.9％-99.99％；Fe2O3含量为5-100mg/g；热膨胀系数小，小于0.20×10-6/℃；透明度高；
粒度可以根据要求在10mm-0.001mm之间调整。

[0012] 由于本发明方法所使用的石英管废料是生产石英管过程中产生的，原料的纯度极高，杂质含量极低，并且经过1730-1780℃熔融冷却，因此该废料具有SiO2含量高、杂质含量低、SiO2呈非晶态等特点，具有热膨胀系数小、抗热振稳定性强、透明度高等优点；由于加工该熔融石英材料的过程中不再需要高温熔融，因此节约了大量制造成本，同时也解决了石英管生产企业固体废弃物的污染与排放问题。

[0013] 本发明方法所制备的熔融石英材料可以满足环氧树脂封装材料、浇注料、灌封料对熔融石英的质量要求，也可以用于高级耐火材料，如平板玻璃窑石英辊、水口砖、微晶玻璃熔窑火焰区耐火砖等，还可以用于高级玻璃制品、航空航天、精密铸造等对石英膨胀系数、热稳定性、透明度等具有特殊要求的行业。

具体实施方式

[0014] 以下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。

[0015] 实施例1。一种熔融石英材料的制备方法，其步骤如下，

[0016] (1)选取石英管生产过程中产生的石英管废料作原料，采用粉碎机将石英管废料粉碎成颗粒，再用振磨机与气流磨对石英管废料颗粒进行磨料，得粒径为0.001mm的粉状石英料；

[0017] (2)采用混合酸对石英料进行酸洗；所述的混合酸为氢氟酸与盐酸的二元混合酸或者氢氟酸、盐酸与硝酸的三元混合酸；二元混合酸中氢氟酸与盐酸的重量比为1∶5，三元混合酸中氢氟酸、盐酸与硝酸的重量比为1∶5∶1；混合酸的浓度为8％，混合酸的重量为石英料重量的5％；酸洗时间为24小时；

[0018] (3)用陶瓷过滤机对酸选后的石英料进行脱水，使石英料中的含水量低于15％，再用远红外烘干设备将石英料烘干至含水量低于1％，即得。

[0019] 实施例2。一种熔融石英材料的制备方法，其步骤如下，

[0020] (1)选取石英管生产过程中产生的石英管废料作原料，采用粉碎机将石英管废料粉碎成颗粒，再，用振磨机与气流磨对石英管废料颗粒进行磨料；得粒径为0.01mm的粉状石英料；

[0021] (2)采用混合酸对石英料进行酸洗；所述的混合酸为氢氟酸与盐酸的二元混合酸或者氢氟酸、盐酸与硝酸的三元混合酸；二元混合酸中氢氟酸与盐酸的重量比为1∶4，三元混合酸中氢氟酸、盐酸与硝酸的重量比为1∶14∶1；混合酸的浓度为6％，混合酸的重量为石英料重量的4％；酸洗时间为18小时；

[0022] (3)用陶瓷过滤机对酸选后的石英料进行脱水，使石英料中的含水量低于15％，再用远红外烘干设备将石英料烘干至含水量低于1％，即得。

[0023] 实施例3。一种熔融石英材料的制备方法，其步骤如下，

[0024] (1)选取石英管生产过程中产生的石英管废料作原料，采用粉碎机将石英管废料粉碎成颗粒；再用振磨机与气流磨对石英管废料颗粒进行磨料，得粒径为0.1mm的粉状石英料；

[0025] (2)采用混合酸对石英料进行酸洗；所述的混合酸为氢氟酸与盐酸的二元混合酸或者氢氟酸、盐酸与硝酸的三元混合酸；二元混合酸中氢氟酸与盐酸的重量比为1∶3，三元混合酸中氢氟酸、盐酸与硝酸的重量比为1∶3∶1；混合酸的浓度为5％，混合酸的重量为石英料重量的3％；酸洗时间为12小时；

[0026] (3)用陶瓷过滤机对酸选后的石英料进行脱水，使石英料中的含水量低于15％，再用远红外烘干设备将石英料烘干至含水量低于1％，即得。

[0027] 实施例4。一种熔融石英材料的制备方法，其步骤如下，

[0028] (1)选取石英管生产过程中产生的石英管废料作原料，采用粉碎机将石英管废料粉碎成颗粒，再用振磨机对石英管废料颗粒进行磨料，得粒径为1mm的块状石英料；

[0029] (2)采用混合酸对石英料进行酸洗；所述的混合酸为氢氟酸与盐酸的二元混合酸或者氢氟酸、盐酸与硝酸的三元混合酸；二元混合酸中氢氟酸与盐酸的重量比为1∶2，三元混合酸中氢氟酸、盐酸与硝酸的重量比为1∶2∶1；混合酸的浓度为3％，混合酸的重量为石英料重量的2％；酸洗时间为10小时；

[0030] (3)用陶瓷过滤机对酸选后的石英料进行脱水，使石英料中的含水量低于15％，再用远红外烘干设备将石英料烘干至含水量低于1％，即得。

[0031] 实施例5。一种熔融石英材料的制备方法，其步骤如下，

[0032] (1)选取石英管生产过程中产生的石英管废料作原料，采用粉碎机将石英管废料粉碎成颗粒，得粒径为5mm的块状石英料；

[0033] (2)采用混合酸对石英料进行酸洗；所述的混合酸为氢氟酸与盐酸的二元混合酸或者氢氟酸、盐酸与硝酸的三元混合酸；二元混合酸中氢氟酸与盐酸的重量比为1∶1，三元混合酸中氢氟酸、盐酸与硝酸的重量比为1∶1∶1；混合酸的浓度为2％，混合酸的重量为石英料重量的1％；酸洗时间为5小时；

[0034] (3)用陶瓷过滤机对酸选后的石英料进行脱水，使石英料中的含水量低于15％，再用远红外烘干设备将石英料烘干至含水量低于1％，即得。

[0035] 实施例6。一种熔融石英材料的制备方法，其步骤如下，

[0036] (1)选取石英管生产过程中产生的石英管废料作原料，采用粉碎机将石英管废料粉碎成颗粒，得粒径为10mm的块状石英料；

[0037] (2)采用混合酸对石英料进行酸洗；所述的混合酸为氢氟酸与盐酸的二元混合酸或者氢氟酸、盐酸与硝酸的三元混合酸；二元混合酸中氢氟酸与盐酸的重量比为1∶3，三元混合酸中氢氟酸、盐酸与硝酸的重量比为1∶3∶1；混合酸的浓度为4％，混合酸的重量为石英料重量的1.5％；酸洗时间为6小时；

[0038] (3)用陶瓷过滤机对酸选后的石英料进行脱水，使石英料中的含水量低于15％，再用远红外烘干设备将石英料烘干至含水量低于1％，即得。

[0039] 实施例7。实施例1-6中任何一项所述的熔融石英材料的制备方法的步骤[0040] (2)中，酸洗容器采用塑料材质，搅拌浆采用聚四氟乙烯材质。

[0041] 实施例8。利用石英管废料制备熔融石英块的方法，包括如下步骤：

[0042] A、破碎：利用破碎机将石英管废料粉碎成粒径为7mm的块；

[0043] B、酸洗：采用氢氟酸、盐酸的混合酸洗涤熔融石英块，混合酸的重量比为1∶3，酸