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- 1、熔融石英（熔融石英砂生产工艺）
- 2、又见疯狂的“石头”！昔日地里随处可见，如今成“金疙瘩”！光伏能源、航空航天都离不开“它”
1、熔融石英（熔融石英砂生产工艺）
熔融石英（熔融石英砂生产工艺）熔融应时(熔融石英砂生产工艺)
等离子熔凝工艺是目前世界上生产高纯熔融应时玻璃圆筒最先进的工艺之一。它在低羟基浓度、低缺陷浓度、产量、生产效率、节能环保等方面具有突出的优势。本文针对应时玻璃等离子熔制工艺成型设备，设计并提出了一种真空工艺的实现方案，可以在等离子加热过程中实时控制和监测炉内真空度(气压)，以满足高纯熔融应时等离子工艺的不同需求。
1.介绍
等离子熔凝技术是目前生产透明和不透明熔融应时空芯筒毛坯最先进的技术。通过该技术，可以一次性制造出高纯度的熔融应时缸体毛坯，在成品率、生产效率、节能环保等方面具有独特的优势。
在等离子熔炼过程中，将高纯石英砂注入回转炉中，通过离心力控制成品尺寸。在熔化过程中，回转炉中的高纯保护气体可以激发电极之间的等离子弧，产生的等离子弧将结晶石英砂熔化成熔融的应时。
目前，世界上唯一采用这种独特工艺生产熔融应时空芯筒的厂家是德国Qsil公司。如图1所示，QSIL公司采用这种独特的“一步”等离子体加热和熔化工艺，生产出透明和不透明的熔融应时空芯筒(毛坯)。
图1。Qsil公司等离子熔制应时玻璃成型设备。
在熔融应时玻璃的生产过程中，熔融应时玻璃会发生极其复杂的气体交换现象。此时气体的平衡状态与加热温度、炉压、各相气体分压及其在玻璃中的溶解扩散速度有关。因此，为了获得羟基浓度小于50ppm、总缺陷(直径小于20um的气泡和夹杂物)浓度小于50块/cm3的高纯度熔融应时玻璃锭，应根据加热温度选择不同的气体和真空工艺。本文提出了一种真空工艺实现方案，可以在等离子体加热过程中实时控制和监测炉内气压，满足高纯熔融应时等离子体熔融过程中的各种需求。
2.真空度(气压)控制和监控方案
如图2所示，与等离子熔凝工艺应时玻璃成型设备配套的true 空系统框图，可实现成型设备加热筒内的true 空度(气压)精确控制在0.1 ~ 700托范围内，控制精度可达1%以内。
如图2所示，true 空系统的设计采用下游控制方式，也可以根据具体工艺条件设计为上下游同时控制方式。整个真空系统主要包括气源、入口流量控制装置、真空度检测器、出口流量控制和真空泵等。
图2。true 空系统框图
来自不同气源的气体通过可控阀门形成单一或混合气体进入歧管，然后通过一组质量流量控制器和针阀控制进入成型设备的气体流量，可以快速控制设备内的真实空度，避免较大的超调，有效节省一些昂贵的惰性气体。
成型设备中真空度的形成主要取决于真空泵的抽入，抽入的工艺气体需要经过过滤装置处理后才能由真空泵排出。
过程的真空度(气体压力)由两个不同量程的真空仪表监测，从而覆盖了全过程真空度的控制和测量。
真空度的精确控制采用一组质量流量控制器、调节阀控制器和阀门，可实现全过程对任意设定点和真空度变化斜率的精确控制。
整个true 空系统中的传感器、装置和阀门使用计算机结合PLC，根据程序设置进行数据采集和自动控制。
解释
上述真空系统方案只是初步设计框架，并不是成熟的技术实现方案。还需要结合实际工艺和参数调试，对true 空系统方案进行修改和完善。
真空度控制与其他工程参数(如温度、流量等)相同。)控制。虽然PID控制技术应用广泛，但对于真空度控制，控制器的测量精度和PID控制算法都很高，进口的匹配控制器往往达不到令人满意的要求。
另外，在真空度控制过程中，真空容器中的真空度会发生变化，系统的时间常数也会发生变化，这意味着控制参数固定的控制器只能对一个压力设定点进行最优控制。如果压力设定值改变，控制器的优化功能将不再得到保证。必须对控制参数进行新的调整，通常是手动调整。
2、又见疯狂的“石头”！昔日地里随处可见，如今成“金疙瘩”！光伏能源、航空航天都离不开“它”
最近，受益于光伏和半导体行业的快速发展，一种叫做“石英”的石头出现供不应求的局面。
光伏和半导体行业发展快 石英石价格上涨
在江苏省东海县的一处空地上，一些村民正挥舞着锄头，从土里挖出石头装到桶里。村民们称，他们挖出来的这种石头叫“石英”，主要卖给当地的石英加工厂。今年的市场行情好，价格翻了近一倍。
一位村民告诉记者，石英石一般在地下1到2米的位置，平时耕地翻土的时候就能翻出来。最近几年，随着当地环境和土地资源保护越来越严，能挖的石头越来越少。
在工厂门口，运输货车依次开上专用的称重台，货车司机表示，这些石英原石是收购上来的，近期市场需求明显增多，一天最多能拉4车。石英加工户尹成启为了应对即将到来的石英石紧缺，他加紧从村民手里购买原料增加库存。
公开资料显示，石英的主要成分为二氧化硅，具有耐腐蚀、耐高温、高绝缘等特性。近年来，以石英为基础的硅材料，已发展成为电子信息、半导体、光伏能源、航空航天等领域不可或缺的关键材料。
铺路石变高科技关键材料 炼石模拟“火山爆发” 在江苏省东海县，当地把石英石加工成石英砂，按照二氧化硅的含量可以分为普通石英砂、精制石英砂和高纯石英砂。通常二氧化硅的含量大于99.8%的，被称为高纯石英砂，摇身一变成了高科技产品的原材料。记者来到江苏东海县的一处石英原石加工厂，这里有三万吨原石。石英原石是从当地千家万户收集上来的，颜色偏黄，500元左右一吨。
在酸洗集中区酸洗过后的原石，去掉了黄皮、泥垢等杂质。颜色偏白，大概950元左右一吨。这些酸洗过的原石经过8到10小时的冶炼，最后变成熔融石英。
工作人员告诉记者，冶炼环节是在室外模拟“火山爆发”，把石英石加热到1700摄氏度以上，持续煅烧8-10小时，石英石变成液体融为一体，冷却后把巨大的石英晶体进行机械破碎。为进一步精准分级，还需要人工肉眼识别挑选，手动破碎。
两次破碎后的石英像“刀子”一样锋利，因此，炎热的夏天在厂房里看到工作人员依然穿着长袖长裤防止被“刺伤”。同时记者了解到，石英的不同级别用途差异很大，一个小小的黑点会导致截然不同的用途，工人的工钱也会有所差别。
再经提纯后，石英晶体纯度越高，用途越广泛，光伏硅片生产环节中的单晶石英坩埚，内层纯度至少要达99.99%以上，纯度相差0.001%，每吨价格或相差2到3万元。
据当地加工户钮计芹介绍，他致力于提高石英纯度用作航空材料，最高纯度石英粉能卖到30万一吨。他从2012年筹集的50万元创业，到今年总资产已经达5亿元。石英石国内产量不足 企业加班加点保供应 记者在采访中了解到，江苏东海县农民挖石英石持续过多年，当地为了保护资源和生态环境，目前东海县的开采量在减少，采出来的石英石也越来越少。随着下游需求愈加旺盛，企业加班加点多种措施保证供应。在江苏省东海县一家石英企业的厂区里，记者看到了一排排堆放整齐的进口石英石。据介绍，国产石英石产量越来越少，进口的石英石越来越多，一些企业提前进口未来5年的石头原料。国产石英石每吨500到1000元，进口石英石价格比国内高2倍到3倍。
记者了解到，进口石英石还需要经历十几道复杂的提纯过程，只有二氧化硅含量达到99.99%以上，才符合国内单晶坩埚原材料的前提条件。
记者在一个企业生产车间看到，加班加点生产出来的4000多只石英坩埚即将销往全国各地，下一步将用于生产光伏硅片。
截至2021年底，全球硅片总产能约为415.1GW，同比增长67.8%，我国硅片产能约为407.2GW，占全球的98.1%，今年光伏继续高速发展，未来对高纯度石英需求更大。
（央视财经）
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