99。96 <5

99。98 2

超高纯石英砂 40～70、70～140 99。99 <2 高级石英玻璃、太阳能多晶硅铸锭

本课题的母课题研究对象正是利用石墨体加热器加热石英以实现连续生产的小型样机，目前已取得阶段性的突破。本课题则主要在对熔融石英生产工艺流程进行分析基础上，提出利用太阳能光热资源的可行性方案，并就高温的熔融石英出料热能回收利用进行仿真分析。

1。2 国内外研究现状综述

1。2。1 石英提纯工艺

1。2。2 石英熔融工艺及热回收

1。2。3 太阳能工业热利用部分

1。3 项目意义

江苏连云港地区地处黄海之滨，地下石英矿产储量约3亿吨，水晶矿产储量超过30万吨，储量和质量均为全国之最，并享有“水晶之乡”的美称。仅东海县就有46家熔融石英企业，共有石英熔融炉330台，年产量18。81万吨，年生产用电量4。62亿kWh[23]。由于熔融石英生产工艺过程复杂，且耗能尤其是电加热熔融过程耗能严重，使得利润空间减小，因此，如何降低能耗以实现经济性生产成为该行业亟待解决的问题。

与此同时，连云港地区地处苏北，纬度约为34°N，平均年太阳总辐射量为5 063 MJ/m2，年日照时数约2300h，年日照时数≥6 h 的天数超过220天，属于太阳能资源三类区，太阳能资源较全省其他地区更丰富[24]。且一般的熔融石英企业地处县镇，屋顶和空地相对闲置，如能进行很好的利用，将是发展经济、节能环保的一大助力。

因此本课题主要针对包括石英熔融炉小型样机在内的熔融石英生产工艺流程进行分析，在进行工艺流程优化、余热能量利用的同时，结合太阳能工业热利用的特点进行相关设计，以实现太阳能光热在石英熔融加工中的应用，从而为石英熔融行业及相关行业的节能增效提供参考。

1。4 本设计拟开展的主要工作

本设计针对现在连云港地区的熔融石英加工行业加工能耗普遍偏高的问题，试图将太阳能光热技术与之结合，以达到节能的目的。准备围绕此目的展开以下主要工作：

（1） 对现有熔融石英生产常用工艺流程进行调研，结合相应常用机械对各环节耗能进行一定分析，讨论出可降低能耗对应的具体加工环节；

（2） 结合目前常用光热利用技术，提出石英生产工艺与光热利用可能的结合途径；

（3） 针对石英湿物料干燥过程设计一套太阳能温室-热泵联合干燥系统，对系统所需配件进行计算选型，并进行相应的能效分析； 

（4） 以常规的空气、水雾为介质，对出口高温物料进行余热回收的仿真分析，在分析、对比回收效果的基础上讨论回收能量适宜利用途径。

2 石英熔融工艺过程分析

2。1 工艺流程分析

预处理和提纯过程的技术要求一般由以下几点确定：（1）原矿砂中杂质的赋存状态； （2）提纯工艺的选矿成本； （3）石英砂产品的工业用途。对石英原料除杂提纯的目的主要是提高Si02的含量，这就要求将Fe、Al、Ti等杂质含量降至一定范围，并尽可能避免在提纯过程中引入二次污染源[1]。

目前常用的工艺主要包括破碎、擦洗、筛分分级、磁选、酸浸、加热熔融、再破碎分选等。