光纤预制棒酸洗工艺

光纤预制棒酸洗工艺
石英光纤预制棒表面处理生产线
0 引言
石英光纤预制棒主要由纯石英玻璃包层和掺锗石英玻璃芯层组成，石英光纤预制棒是光纤制造工艺的核心。

为提高光纤预制棒的质量，保证光纤具有低损耗，在拉丝及涂覆前必需对它进行处理。

虽然石英玻璃可以抵抗许多种酸，但氢氟酸(HF)能够轻易腐蚀和抛光其表面，世界上最成熟的石英光纤预制棒表面处理生产工艺之一就是用HF、盐酸(HCl)进行处理。

1 酸洗生产线的配置
图1为石英光纤预制棒表面处理生产线的流程图，其主要有主工艺处理酸洗槽、漂洗罐、高浓度的HF储罐、低浓度的HF储罐、HCl储罐等组成。

光纤预制棒表面处理生产线组成设备的详细情况可参见表1。

图2为主工艺处理槽(酸洗槽)的结构示意图，此酸洗槽是可承受高压的槽体，带有液压驱动的槽盖，以防止废液飞溅和保护操作人员免受腐蚀性酸液和酸雾损害。

为使HF测量与控制值不超标，处理和存储罐必须有盖子和排气设施，抽气连接到废气处理装置上，产生的废水排到废水处理装置进行处理。

为防止酸和化学物质的腐蚀，所有的容器(罐)都采用聚丙烯(PP)制作。

石英光纤预制棒表面处理生产线对石英光纤预制棒的套管、芯棒或预制棒均可酸洗，酸洗的套管外径可达150,200 mm，套管长度可达1 000~5 000 mm，套管的线质量250 kg/mm，酸洗处理的介质有浓度20%的HF、浓度40%的HF和浓度2%的HCl。

图1 石英光纤预制棒表面处理生产线的流程图
表1 光纤预制棒表面处理生产线组成设备的性能参数
设备参数酸洗槽高浓度HF储罐低浓度HF储罐去离子水储罐 HCl储罐槽体代号 B100 B200 B300 B400 B600
3体积/m 1.68 2.9 2.9 2.9 1.0
直径/mm 长(内)5 770× 1 400 1 400 1 400 970 宽(内)660
内部高度/mm 填充高度440 2 000 2 000 2 000 1 170
材质 PP-Nature PP-Nature PP-Nature PP-Nature PE
温度室温室温室温室温室温
图2 酸洗槽的结构示意图
2 表面处理的工艺步骤
石英光纤预制棒(或套管、芯棒)放入酸洗槽后，手动关闭酸洗槽的盖子。

当酸洗槽盖子关闭时自动操作才能启动，预制棒酸洗工艺分为如下几个步骤:去离子水盖板润洗、高浓度HF酸洗、低浓度HF酸洗、HCl酸洗、去离子水盖板清洗。

(1)打开纯水阀使酸洗槽B100的喷淋装置工作，先用去离子水盖板润洗，再用去离子水预清洗套管。

同时，冲洗后的水可以直接排到废水处理罐，当喷淋结束，酸洗槽和排水管道排光，排水阀关闭，这时才能开始下一个程序。

(2)根据不同的预制棒材料选择不同的酸洗顺序，用泵P210将高浓度HF泵入酸洗槽B100直到设定的液位，与此同时，石英玻璃套管开始转动，高浓度HF清洗套管的外部或内部。

当高浓度HF到达设定的液位时，可通过控制循环管道中的气动蝶阀来控制循环泵P110。

循环时，高浓度HF通过过滤器F120(50 µm)和过滤器F130(5 µm)，并且打开三通球阀朝向套管内部，进行套管内部的清洗。

当循环过程结束，循环泵P110停止工作，循环管路中的气动蝶阀关闭。

然后，酸洗槽排水管上的蝶阀打开，让高浓度HF直接流回高浓度HF储罐B200。

同时，通过控制气动阀排空循环泵P110的吸入和排出管道，当排放管彻底排空时，排水挡板和阀门关闭。

在这个程序中，可根据不同的情况选择酸洗的介质和顺序，比如用低浓度HF 进行外部清洗，用高浓度HF进行内部清洗等。

用HCl清洗套管步骤同上。

(3)用泵P210将纯水罐中的水泵入酸洗槽B100直到设定的液位，在泵入的过程的同时，石英玻璃套管一直转动。

当到达设定的液位时，循环泵P110开始工作，让液体通过过滤器循环。

当去离子水循环结束时，循环泵P110关闭，酸洗槽B100的排水挡板打开，让介质直接流回收集罐，同时，通过控制气动阀将循环泵P110的吸入和排水管道排空，当排水管全部排空时，排水蝶阀和其他的阀关闭。

最后，用纯水清洗套管和盖子。

为此，在环形管上的气动阀打开，就可以把酸洗槽B100的整个内部全部冲洗一遍。

同时，酸洗槽B100的挡水蝶阀打开三通阀朝向废水收集罐，然后就可以打开酸洗槽B100的盖子，用行车取出石英玻璃套管。

3 表面处理工艺的关键
酸洗介质的注入和混合是酸洗工艺的关键。

通过HF供应柜可向储罐B200和储罐B300中注入新的HF，供应柜中HF的浓度为50%，在储罐B200和储罐B300中分别被稀释到40%和20%，储罐B200中的是高浓度HF，储罐B300中的是低浓度HF。

在注入HF的过程中，不能进行任何的处理操作，否则储罐可能会溢出，可在主控柜的操作面板上控制加酸过程。

酸洗介质HF混合时在所有的情况下，操作人员都应必须遵循正确的加酸顺序和专门的安全措施。

首先，操作者必须在加酸之前确认储罐确实是空的，而后向储罐中注入一定量的去离子水，然后才能加入酸。

进入操作界面时可以输入去离子水和HF的量。

可以通过安装在去离子水管道上的流量表来测定去离子水的量，在达到设定好的量时停止。

用液位计设定好总体积，减去加入的水的体积，就可以得到要加入酸的体积。

然后，在加入HF时，系统会再次提问是否已经加入水，这样就会避免在加入水之前加入HF。

在加酸的过程中，应认真的观察加入酸储罐的液位和温度。

一旦超出最大的允许温度，对应储罐上的注入酸的阀就会关闭，然后HF 供应柜上的供酸信号释放，泵停止工作。

只有当温度降到允许的温度以下时，才能重新开始加酸程序。