[发明专利]一种一体集成法生产大直径透明石英坨的制备方法及装置

说明书

本发明公开了一种一体集成法生产大直径透明石英坨的制备方法及装置，本发明将连熔、中频、气炼一体集成技术生产大直径透明石英坨，并且能够实现连续性生产；本发明是直接将石英粉体加入连熔炉内生产，并通过高温熔融形成石英棒，再引入中频炉二次加热排除气体杂质，然后进行气炼沉积，形成高纯度石英坨。不仅达到连续性生产，而且生产的石英坨长度不限，直径能够达到1000mm，连续生产和切割；同时，一体式集成技术，能够多次实现去除杂质与石英棒内的羟基含量，实现高纯度，创新技术达到国际领先水平。

技术领域

本发明涉及新材料-功能玻璃材料制备技术的生产，具体涉及一种连熔、中频、气炼一体集成技术生产大直径透明石英坨的制备技术。

背景技术

目前在石英玻璃行业，生产大直径透明石英坨的制备方法，都是采用氢氧焰气炼法工艺单炉生产，周期长、产量很低。具体工艺技术为，将石英粉料进入氢氧火焰高温区，喷洒到石英玻璃靶材上，通过石英靶材的匀速旋转和缓慢下降，使靶面始终处于火焰的高温区，从而使石英粉料不断熔化、沉积，在经过冷却成为实心的石英玻璃碇，该种工艺所制备的石英玻璃碇具有纯度高、羟基含量低、耐温性能好等特点，可广泛用于各种高性能石英制品领域。具体工艺步骤如下：

1、应用美国尤尼明高纯石英砂80-120目，硅含量≥99.999％；

2、加入中频炉生产；

3、氢氧焰气炼；

4、将石英粉料进入氢氧火焰高温区；

5、喷洒到石英玻璃靶材上；

6、匀速喷洒的石英粉料不断熔化、沉积在靶材上；

7、沉积的石英粉料不断增加面积；

8、热态下的石英坨在达到一定体积后，下降温度逐步冷却；

9、形成高纯度石英玻璃碇成品，无气泡气线，高透明度；

10、检测杂质含量≤5ppm以下。

主要有以下的缺点：采用中频炉单炉生产，应用氢氧焰工艺和石英粉喷洒沉积方法，造成生产周期较长，根据设计沉积石英坨的大小，一般在7-10天为一炉产量，直径150-500mm，高度300-700mm，不能达到连续性生产，生产效率低下。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术中石英坨不能连续生产，效率低的缺陷，提供一种一体集成法生产大直径透明石英坨的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种一体集成法生产大直径透明石英坨的制备方法，包括以下步骤：

S1、高纯石英粉加入到第一层连熔炉内，并将温度控制在非熔融状态的温度范围；

S2、将第一层连熔炉内的粉料加入第二层连熔炉内时，进行高温熔融；石英粉在高温熔融后，形成热熔液体状，并在炉内形成热涡流，低于石英熔点的杂质，在热熔后逸出气态杂质；第二层连熔炉上设置有氢气自循环出孔系统，排出经过高温熔融气化后产生的气态杂质；牵引成热态下的固体石英棒，直径为10-100mm范围；

S3、将固态石英棒引入第三层中频炉内，再次真空高温加热，并通过氦气双循环系统，排除石英棒气体杂质；

S4、将石英棒引入气炼炉，再次加入氢气、氧气高温熔融；高温熔融后的石英棒液体下落沉积，缓慢形成高纯度石英坨，沉积的石英坨逐步常温冷却；

S5、石英坨直径达到1000mm以上时进行切割。

进一步的，S1中石英粉的粒径为80～120目，硅含量≥99.999％以上；优选美国尤尼明高纯石英砂，S1中温度控制在1500～1700℃。