用微細金屬鋁粉生產高純氮化鋁粉的方法

2023-10-04 18:15:34 3

用微細金屬鋁粉生產高純氮化鋁粉的方法
【專利摘要】一種用微細金屬鋁粉生產高純氮化鋁粉的方法，是採用鋁含量在99.99％以上的高溫鋁液為熱源，將高純微細金屬鋁粉和純度在99.9999％以上的氮氣混合體加熱到1400℃以上，鋁粉與氮氣反應生成高純的氮化鋁粉，而且高溫鋁液產生的鋁蒸汽也與氮氣反應生成高純氮化鋁粉，生成的氮化鋁粉被流動氮氣攜帶進行降溫冷卻和收集。
【專利說明】用微細金屬鋁粉生產高純氮化鋁粉的方法
【技術領域】
[0001]本發明是一種以高純微細金屬鋁粉為原料，經與高純氮氣混合後加熱到一定溫度，使鋁粉在氮氣中燃燒生成高純氮化鋁的方法，屬於非金屬粉體材料生產【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 現生產氮化鋁有二種工藝方法，一種是用氧化鋁或鋁與硝酸發生反應生成硝酸鋁，再經過脫氧反應生成氮化鋁，該方法生成的氮化鋁為塊狀，純度不到80% ;另一種是在通有高純氮氣的等離子發生裝置內，將鋁絲作為陰極，使電離形成的鋁離子與氮氣反應生成氮化鋁並沉積下來，該方法生成的氮化鋁純度較高，可達到99.99%，但是生成物是沉積在其他材料表面的薄膜狀，在許多方面難以應用。

【發明內容】

[0003]本發明是利用鋁與氮氣在1400°C以上可以發生反應生成氮化鋁的性質，採用鋁含量在99.99%以上的高溫鋁液為加熱熱源，對鋁含量在99.99%以上、粒度小於10 μ m的微細金屬鋁粉和純度在99.9999%以上的氮氣混合體加熱，加熱到1400°C以上後鋁粉與氮氣反應生成高純的氮化鋁粉，而且高溫鋁液產生的鋁蒸汽也與氮氣反應生成高純氮化鋁粉，生成的氮化鋁粉被流動氮氣攜帶進行冷卻降溫和收集。
[0004]微細金屬鋁粉生產高純氮化鋁粉的生產流程由以下裝置構成:高純氮氣罐、風機、鋁粉加料罐、中頻爐鋁液加熱器、換熱器、旋流沉降收集器、收料罐和氮氣循環管道。中頻爐鋁液加熱器的爐體為「U」型管狀，「U」型爐體左側直立管為加熱管，裝有中頻加熱線圈，管的上部為對鋁粉與氮氣加熱的位置；「u」型爐體右側直立管為加鋁管，在鋁液有損耗後從右側直立管上部管口加入鋁錠並被熔化；「U」型爐體下部橫管連接左右兩側直立管，鋁液經下部橫管聯通保持爐體左右兩個直立管的液面高度一致。中頻爐鋁液加熱器的爐體、進出管道由可以抗1600°c高溫的高純氧化鋁陶瓷耐火材料製造；風機為無油潤滑型，葉輪和機殼為鋁製；鋁粉加料罐、氮氣循環管道為鋁製，換熱器、旋流沉降收集器、收料罐為鈦制。
[0005]微細金屬鋁粉生產高純氮化鋁粉的過程是:打開氮氣罐閥門，啟動風機、換熱器，使氮氣在裝置中循環，然後啟動中頻爐鋁液加熱器把鋁液加熱到1400°C以上，再打開鋁粉加料te閥門，保持招粉勾速加入中頻爐招液加熱器中，招粉在氣氣中含量保持200mg / m3以下。經中頻爐鋁液加熱器加熱後，鋁粉與氮氣反應生成氮化鋁粉，氮氣攜帶氮化鋁粉經過換熱器降溫後進入旋流沉降收集器、收料罐被收集包裝，分離出氮化鋁的氮氣經循環管道至風機，繼續循環使用。本方法可以大規模連續生產氮化鋁粉，氮化鋁純度可達到99.999%以上。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]附圖1為生產流程示意圖
[0007](I)高純氮氣儲罐；(2)風機；(3)中頻爐鋁液加熱器進料管；(4)中頻爐鋁液加熱器出料管；(5)鋁粉加料罐；(6)鋁粉加料罐脈衝閥門；(7)中頻爐鋁液加熱器加熱線圈；
(8)中頻爐鋁液加熱器U型爐體；(9)中頻爐鋁液加熱器加熱管；(10)中頻爐鋁液加熱器加料管；(11)換熱器；(12)旋流沉降收集器；(13)收料罐入口閥門；(14)收料罐；(15)收料罐出料閥門；(16)循環氮氣管道；
【具體實施方式】
[0008]1、打開收料罐入口閥門(13)，關閉收料罐出料閥門(15)，打開高純氮氣罐⑴閥門。
[0009]2、啟動風機(2)和換熱器(11)，使 純度大於99.9999%的氮氣在裝置中循環。
[0010]3、經中頻爐鋁液加熱器加料管(10)向中頻爐鋁液加熱器U型爐體(8)中加入鋁含量在99.98%以上的鋁液，至中頻爐鋁液加熱器加熱管(9)鋁液液面達到需要的高度。
[0011]4、啟動中頻爐鋁液加熱器加熱線圈(7)，加熱鋁液到1400°C以上。
[0012]5、打開鋁粉加料罐脈衝閥門(6)，把鋁含量在99.99%以上、粒度小於IOym的鋁粉勻速加入中頻爐鋁液加熱器進料管(3)中，鋁粉在氮氣中含量保持200mg / m3以下。
[0013]6、經中頻爐鋁液加熱器加熱管(9)的鋁液加熱，鋁粉與氮氣反應生成氮化鋁粉，經中頻爐鋁液加熱器出料管(4)進入換熱器(11)冷卻降溫。
[0014]7、經過冷卻降溫後的氮化鋁粉進入旋流沉降收集器(12)被沉降，進入收料罐
[14]被收集。
[0015]8、在收集到一定程度後關閉收料罐入口閥門(13)，打開收料罐出口閥門(13)放出氮化鋁包裝。
[0016]9、在旋流沉降收集器(12)分離出氮化鋁的氮氣經循環氮氣管道(16)至風機(2)，繼續循環使用。
[0017]10、調整高純氮氣罐(I)閥門，使加入的氮氣與反應消耗的數量保持平衡。
[0018]11、鋁液有損耗使中頻爐鋁液加熱器加熱管(9)鋁液液面高度降低後，從中頻爐鋁液加熱器加料管(10)加入鋁含量在99.99%以上的鋁錠，至鋁錠被熔化後使中頻爐鋁液加熱器加熱管(9)鋁液液面保持需要的高度。
【權利要求】
1.用微細金屬鋁粉生產高純氮化鋁粉的方法，其特徵在於採用鋁含量在99.99%以上的高溫鋁液為加熱熱源，對鋁含量在99.99%以上、粒度小於10 μ m的微細金屬鋁粉和純度在99.9999%以上的氮氣混合體加熱，加熱到1400°C以上後鋁粉與氮氣反應生成高純的氮化鋁粉，高溫鋁液產生的鋁蒸汽也與氮氣反應生成高純氮化鋁粉，生成的氮化鋁粉被流動氮氣攜帶進行冷卻降溫和收集。
2.根據權利要求1所述的用微細金屬鋁粉生產高純氮化鋁粉的方法，其特徵在於生產流程由以下裝置構成:高純氮氣罐、風機、鋁粉加料罐、中頻爐鋁液加熱器、換熱器、旋流沉降收集器、收料罐和氮氣循環管道。
3.根據權利要求1所述的用微細金屬鋁粉生產高純氮化鋁粉的方法，其特徵在於中頻爐鋁液加熱器的爐體為「U」型管狀，「U」型爐體左側直立管為加熱管，裝有中頻加熱線圈，管的上部為對鋁粉與氮氣加熱的位置；「U」型爐體右側直立管為加鋁管，在鋁液有損耗後從右側直立管上部管口加入鋁錠並被熔化；「U」型爐體下部橫管連接左右兩側直立管，鋁液經下部橫管聯通保持爐體左右兩個直立管的液面高度一致。
4.根據權利要求1所述的用微細金屬鋁粉生產高純氮化鋁粉的方法，其特徵在於鋁粉在氮氣中含量保持200mg / m3以下。
5.根據權利要求1所述的用微細金屬鋁粉生產高純氮化鋁粉的方法，其特徵在於中頻爐鋁液加熱器的爐體、進出管道由可以抗1600°C高溫的高純氧化鋁陶瓷耐火材料製造；風機為無油潤滑型，葉輪和機殼為鋁製；鋁粉加料罐、氮氣循環管道為鋁製；換熱器、旋流沉降收集器、收料罐為鈦制。
【文檔編號】C01B21/072GK103539089SQ201310554267
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年11月11日 優先權日:2013年11月11日
【發明者】袁志剛, 袁坤, 羊斌 申請人:袁志剛