一种球化纳米二氧化硅的生产线及应用该生产线的生产工艺的制作方法

1.本发明涉及二氧化硅的制备技术领域，特别是涉及一种球化纳米二氧化硅的生产线及应用该生产线的生产工艺。


背景技术：

2.二氧化硅是制造玻璃、石英玻璃、水玻璃、光导纤维、电子工业的重要部件、光学仪器、工艺品和耐火材料的原料，也是科学研究的重要材料。特别是近些年，随着电子工业的迅猛发展，二氧化硅产业也随之蓬勃发展。这其中，球形二氧化硅是大规模集成电路封装及基板等高端电子信息产品的必备关键材料，如用于芯片封装的环氧模塑料和液体封装料以及高性能基板(主要领域有通信、超级计算机、ic封装、汽车电子和服务器等)，在航空、航天、汽车、物联网及特种陶瓷等高新技术领域也有诸多应用。专家预计，世界对球形硅微粉的需求量将超过30万吨，价值数百亿元。
3.目前，提取球形硅微粉还是通过天然开采获得，天然开采的直接后果是破坏自然环境；矿山开采剩下的尾矿不仅压着大量土地，而且对环境造成了严重的污染。因此，如何有效的使用尾矿，同时也不会造成新的物料的二次添加和开采，有效的提高尾矿的资源化利用和消化处理成为政府和环保企业亟待解决的问题，综合处理尾矿，变固废为有用资源，消除固废对环境的污染，利国利民，符合创新发展、绿色发展理念。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种球化纳米二氧化硅的生产线，以克服现有技术中的不足。
5.为了达到上述目的，本发明采用这样的技术方案：一种球化纳米二氧化硅的生产线，包括通过管道依次连通的热解气化装置、第一洗涤冷却装置、第一净化装置、第一引风机、粉体球化炉、第二洗涤冷却装置、第二净化装置以及第二引风机，所述热解气化装置包括供石英砂尾矿放入的第一进料口和供经所述热解气化装置煅烧后的物料排出的第一出料口，所述粉体球化炉包括供经所述热解气化装置煅烧后的所述物料投入的第二进料口和供经所述粉体球化炉煅烧后的成品物料排出的第二出料口，所述第二引风机的末端设置有排气口。
6.优选地，所述第一净化装置包括用于将经过洗涤冷却后的烟、粉尘进行去除焦油、粉尘的电捕焦油器和用于将经过洗涤冷却后气体进行催化燃烧使其变成无害的水和二氧化碳气体的催化燃烧净化器，所述电捕焦油器设置在所述第一洗涤冷却装置的后端，所述催化燃烧净化器设置在所述第一引风机的前端。
7.优选地，还包括真空除湿装置，所述真空除湿装置设置在所述第二洗涤冷却装置和所述第二净化装置之间。
8.优选地，所述第二净化装置包括用于经过洗涤冷却后的烟、粉尘进行去除粉尘的下旋除尘器和脉冲除尘器，所述下旋除尘器设置在所述真空除湿装置的后端，所述脉冲除
尘器设置在所述第二引风机的前端。
9.优选地，所述排气口处设置有气体排出检测装置。
10.本发明的另一目的在于提供一种球化纳米二氧化硅的生产工艺，以克服现有技术中的不足。
11.一种球化纳米二氧化硅的生产工艺：采用一种球化纳米二氧化硅的生产线，具体包括以下步骤：
12.(1)、将工业固废石英砂尾矿放入从所述第一进料口放入所述热解气化装置内，所述热解气化装置加热至500-800℃进行第一次煅烧；
13.(2)、石英砂尾矿在所述热解气化装置煅烧后的粉体产物从所述第一出料口排出；
14.(3)、通过所述第一引风机将一次煅烧反应后的废气、粉尘通过所述管道导入所述第一洗涤冷却装置中，所述第一洗涤冷却装置对废气、粉尘进行喷淋降温处理；
15.(4)、通过所述第一引风机将经过降温之后的废气、粉尘通过所述管道导入所述第一净化装置对经过步骤(3)冷却后的粉尘进行粉尘、废气分离、净化；
16.(5)将所述第一出料口处的粉体产物运输至所述第二进料口，所述球化纳米炉加热至1800-2000℃进行第二次煅烧；
17.(6)、将步骤(5)二次煅烧的成品粉体(纳米级球化氧化硅)从所述第二出料口排出，并收集；
18.(7)、通过所述第二引风机反应后的粉尘以及由所述第一净化装置净化后的气体通过所述管道导入所述第二洗涤冷却装置中，所述第二洗涤冷却装置对二次热解的粉尘及气体进行喷淋降温处理；
19.(8)、通过所述第二引风机将步骤(7)喷淋降温后产物通过所述管道导入所述第二净化装置中，进行粉尘分离；
20.(9)、将步骤(8)除尘后的气体通过所述排气口进行对外排放。
21.优选地，所述热解气化装置加热至700℃。
22.优选地，所述粉体球化炉加热至2000℃。
23.优选地，所述净化装置包括电捕焦油器和催化燃烧净化器，具体步骤包括通过所述第一引风机将经过步骤(3)降温之后的废气、粉尘通过所述管道导入所述电捕焦油器，所述电捕焦油器对经过废气、粉尘进行粉尘分离；而后通过所述第一引风机将废气通过所述管道导入所述催化燃烧净化器，对废气进行燃烧净化。
24.优选地，所述除尘装置包括下旋除尘器和脉冲除尘器，具体步骤包括通过所述第二引风机将步骤(7)喷淋降温后粉尘及气体通过所述管道导入所述下旋除尘器中，进行粉尘分离；而后通过所述第二引风机将下旋除尘后的粉尘及气体通过所述管道导入所述脉冲除尘器中进行脉冲除尘。
25.通过采用前述设计方案，本发明的有益效果是：本发明通过对工业固废物石英砂尾矿进行二次高温煅烧和冷却过程后，获得了纳米级的球形氧化硅粉体，具有能耗低、工艺简单、出品率高、污染排放小的优点，同时也可以对热废气进行降温并除尘，利于向大气中排放温度相对较低的干净废气，保护生态环境。
附图说明
[0026][0027]
图1为本发明的结构示意图；
[0028]
图中：
[0029]
热解气化装置1、第一进料口11、第一洗涤冷却装置21、第二洗涤冷却装置22、电捕焦油器3、催化燃烧净化器4、第一引风机51、第二引风机52、排气口521、粉体球化炉6、第二进料口61、真空除湿装置7、下旋除尘器81、脉冲除尘器82、管道9。
具体实施方式
[0030]
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031]
参照图1
[0032]
一种球化纳米二氧化硅的生产线，包括通过管道9依次连通的热解气化装置1、第一洗涤冷却装置21、第一净化装置、第一引风机51、粉体球化炉6、第二洗涤冷却装置22、第二净化装置以及第二引风机52，热解气化装置1包括供石英砂尾矿放入的第一进料口11和供经热解气化装置1煅烧后的物料排出的第一出料口(图中未示出)，粉体球化炉6包括供经热解气化装置1煅烧后的物料投入的第二进料口61和供经粉体球化炉6煅烧后的成品物料排出的第二出料口(图中为未示出)。具体的，热解气化装置1煅烧后的物料由运输小车由所述第一出料口送往至第二进料口61进行二次煅烧。
[0033]
值得说明的是，本实施例中的热解气化装置1可以采用市面上常规使用的热解气化装置，只要能将工业废料石英砂尾矿进行700℃高温煅烧，使之将固态废料煅烧呈粉状或液体废料即可，热解气化后的残留物(液态焦油、丙酮、复合碳氢化合物、固定碳、废弃物木身含有的无机灰上和惰性物质)进入燃烧层充分燃烧后通过第一引风机51吸入管道9，从而进入下一道工序；本实施例中的粉体球化炉用于将从热解气化装置1中的第一出料口12排出的粉体材料经过二次2000℃高温燃烧后再冷却为球体，使之成为成品纳米级球化氧化硅。
[0034]
优选地，第二引风机52的末端设置有排气口521，排气口521处设置有气体排出检测装置(图中未示出)，方便检测本实施例排出的气体是否符合标准。
[0035]
所述第一净化装置包括用于将经过第一洗涤冷却装置21洗涤冷却后的烟粉尘进行去除焦油、粉尘的电捕焦油器3和用于将经过洗涤冷却后气体进行催化燃烧使其变成无害的水和二氧化碳气体的催化燃烧净化器4，电捕焦油器3设置在第一洗涤冷却装置21的后端，催化燃烧净化器4设置在第一引风机51的前端。本实施例中的电捕焦油器3是尾矿粉尘净化的主要设备,它的作用是将经过洗涤、冷却后的烟粉气除去焦油、粉尘后送至下道工序。本实施例中的催化燃烧净化器4利用催化剂做中间体，使有机气体在较低的温度下，变成无害的水和二氧化碳气体，有机气体首先通过除尘阻火器系统，然后进入换热器，再送入到加热室，通过加热装置，使气体达到燃烧反应温度，再通过催化床的作用，使有机气体分解成二氧化碳和水，再进入换热器与低温气体进行热交换，使进入的气体温度达到反应温
度，节省能源。
[0036]
优选地，本实施例还包括真空除湿装置7，真空除湿装置7设置在第二洗涤冷却装置52和所述第二净化装置之间，所述第二净化装置包括用于经过球化纳米炉6煅烧之后洗涤冷却后的烟粉尘进行去除粉尘的下旋除尘器 81和脉冲除尘器82，下旋除尘器81设置在真空除湿装置7的后端，脉冲除尘器82设置在第二引风机52的前端。
[0037]
本实施例还涉及到一种球化纳米二氧化硅的生产工艺，其具体包括以下步骤：
[0038]
(1)、将工业固废石英砂尾矿放入从第一进料口11放入热解气化装置 1内，热解气化装置1加热至700℃进行第一次煅烧；
[0039]
(2)、石英砂尾矿在热解气化装置1煅烧后的粉体产物从所述第一出料口排出；
[0040]
(3)、通过第一引风机51将一次煅烧反应后的废气、粉尘通过管道9 导入第一洗涤冷却装置21中，第一洗涤冷却装置21对废气、粉尘进行喷淋降温处理；
[0041]
(4)、通过第一引风机51将经过降温之后的废气、粉尘通过管道9导入电捕焦油器3，电捕焦油器3对经过步骤(3)冷却后的粉尘进行粉尘、废气分离；
[0042]
(5)通过第一引风机51将步骤(4)粉尘净化后的废气通过管道9导入催化燃烧净化器4，对一次煅烧后的废气进行净化处理；
[0043]
(6)由运输小车(图中未示出)将所述第一出料口处的粉体产物运输至第二进料口61，球化纳米炉6加热至2000℃进行第二次煅烧；
[0044]
(7)、将步骤(6)二次煅烧的成品粉体(纳米级球化氧化硅)从所述第二出料口排出，并收集；
[0045]
(8)、通过第二引风机反应后的热解粉尘及由催化燃烧净化器4净化后的气体通过管道9导入第二洗涤冷却装置22中，第二洗涤冷却装置22对二次热解的粉尘及气体进行喷淋降温处理；
[0046]
(9)、通过第二引风机52将步骤(8)的粉尘和气体导入真空除湿装置7中，对进行二次喷淋的热解产物进行真空除湿；
[0047]
(1)、通过第二引风机52将步骤(9)真空除湿后产物通过管道9导入下旋除尘器81中，进行粉尘分离；而后通过第二引风机52将下旋除尘后的烟尘通过管道9导入脉冲除尘器82中进行脉冲除尘；
[0048]
(2)、将步骤(10)除尘后的气体通过排气口521进行对外排放。
[0049]
通过采用前述设计方案，本发明的有益效果是：本发明通过对工业固废石英砂尾矿进行高温热解气化、燃烧和冷却过程后，获得了纳米级的球形氧化硅粉体，具有能耗低、工艺简单、出品率高、污染排放小的优点，另外也可以对热废气进行降温并除尘，利于向大气中排放温度相对较低的干净废气，保护生态环境。
[0050]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。