[發明專利]用晶體硅加工廢砂漿回收硅粉制備氮化硅粉體的氣流床反應器

有效

• 申請號: 201310024132.3
• 申請日: 2013-01-23
• 公開（公告）號: CN103058154A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 尹建程;尹克勝;尹弘毅;吳清麗;劉紅亮
• 申請（專利權）人: 尹克勝
• 主分類號: C01B21/068
• 分類號: C01B21/068;B82Y30/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.用晶體硅加工廢砂漿回收硅粉制備氮化硅粉體的氣流床反應器，其特征在于：氣流床反應器是壓力≤16MPa、溫度≤1600℃，型腔高徑比＝3～10∶1；氣流床反應器由承壓殼體、承熱耐火材料砌筑內腔以及相應的進出料口、檢測孔組成；以晶體硅加工廢砂漿回收的硅粉和氮氣為原料，以氮氣作為硅粉和熱量輸送載體，在氣流狀態下氮化反應生成氮化硅微粉；由于回收硅粉粒徑≤8um、反應合成時間≤15s，合成晶粒沒有時間長大，能夠生成納米級氮化硅微粉。

2.根據權利要求1所述的用晶體硅加工廢砂漿回收硅粉制備氮化硅粉體的氣流床反應器，其特征在于：反應器殼體壓力≤16MPa、采用鍋爐鋼制造，兩端采用橢圓封頭或球形封頭，按鍋爐殼體制作要求制造。

3.根據權利要求1所述的用晶體硅加工廢砂漿回收硅粉制備氮化硅粉體的氣流床反應器，其特征在于：反應器型腔溫度≤1600℃，高徑比＝3～10∶1，是氣流床氮化合成反應空間，采用耐火材料砌筑，最內層與反應介質接觸部分采用氮化硅結合碳化硅耐火磚砌筑；其余采用普通耐火材料砌筑。

4.根據權利要求1所述的用晶體硅加工廢砂漿回收硅粉制備氮化硅粉體的氣流床反應器，其特征在于：反應器進料口A在頂端，進料噴頭在此插入，從硅粉氣力輸送管道來的硅氮混合比1∶1的反應原料經噴頭以扇面勻速噴入反應器型腔。

5.根據權利要求1所述的用晶體硅加工廢砂漿回收硅粉制備氮化硅粉體的氣流床反應器，其特征在于：反應器出料口B在底端，反應合成的氮化硅在型腔旋轉氣流作用下聚集在反應器底部冷卻器內，冷卻到600～800℃排出。

6.根據權利要求1所述的用晶體硅加工廢砂漿回收硅粉制備氮化硅粉體的氣流床反應器，其特征在于：反應器補充氮氣進口D設若干個，一般布置在反應器型腔上半部，沿型腔切線方向進入，使降溫氮氣在型腔內形成旋流，使反應產物聚集沉降在反應器底部的冷卻器內。

7.根據權利要求1所述的用晶體硅加工廢砂漿回收硅粉制備氮化硅粉體的氣流床反應器，其特征在于：反應器氮氣出口C在型腔下半部，以排出型腔內的高溫氮氣，向配套隧道窯系統提供反應氮氣和燒結熱量。

8.根據權利要求1所述的用晶體硅加工廢砂漿回收硅粉制備氮化硅粉體的氣流床反應器，其特征在于：氣流床反應器點火孔E在型腔中部，在反應器開車時把氮氣等離子發生器插入反應器型腔，點燃反應器上部噴人的硅粉和氮氣，觸發硅粉氮化合成反應，完成后抽出氮氣等離子點火器，關閉此孔。

9.根據權利要求1所述的用晶體硅加工廢砂漿回收硅粉制備氮化硅粉體的氣流床反應器，其特征在于：沿反應器型腔高度方向設置2--20個檢測孔，用于檢測反應器內壓力溫度變化情況，并以此為基礎對整個配套機組進行自動控制。

10.根據權利要求1所述的用晶體硅加工廢砂漿回收硅粉制備氮化硅粉體的氣流床反應器，其特征在于：用于氣流床氮化合成的原料是晶體硅加工廢砂漿回收的硅微粉和氮氣，其中硅粉粒徑≤8um，成分Si≥80-95％、SiC≤20-5％、Fe₂O₃≤0.1％；氮氣含N₂98～99.99％，壓力0.1～1.0MPa。