[發(fā)明專利]用微細金屬鋁粉生產(chǎn)高純氮化鋁粉的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310554267.0
• 申請日: 2013-11-11
• 公開（公告）號: CN103539089A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁志剛;袁坤;羊斌
• 申請（專利權(quán)）人: 袁志剛
• 主分類號: C01B21/072
• 分類號: C01B21/072
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種以高純微細金屬鋁粉為原料，經(jīng)與高純氮氣混合后加熱到一定溫度，使鋁粉在氮氣中燃燒生成高純氮化鋁的方法，屬于非金屬粉體材料生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

現(xiàn)生產(chǎn)氮化鋁有二種工藝方法，一種是用氧化鋁或鋁與硝酸發(fā)生反應(yīng)生成硝酸鋁，再經(jīng)過脫氧反應(yīng)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(fā)生裝置內(nèi)，將鋁絲作為陰極，使電離形成的鋁離子與氮氣反應(yīng)生成氮化鋁并沉積下來，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(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是利用鋁與氮氣在1400℃以上可以發(fā)生反應(yīng)生成氮化鋁的性質(zhì)，采用鋁含量在99.99％以上的高溫鋁液為加熱熱源，對鋁含量在99.99％以上、粒度小于10μm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℃以上后鋁粉與氮氣反應(yīng)生成高純的氮化鋁粉，而且高溫鋁液產(chǎn)生的鋁蒸汽也與氮氣反應(yīng)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。

微細金屬鋁粉生產(chǎn)高純氮化鋁粉的生產(chǎn)流程由以下裝置構(gòu)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(huán)管道。中頻爐鋁液加熱器的爐體為“U”型管狀，“U”型爐體左側(cè)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(cè)直立管為加鋁管，在鋁液有損耗后從右側(cè)直立管上部管口加入鋁錠并被熔化；“U”型爐體下部橫管連接左右兩側(cè)直立管，鋁液經(jīng)下部橫管聯(lián)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℃高溫的高純氧化鋁陶瓷耐火材料制造；風機為無油潤滑型，葉輪和機殼為鋁制；鋁粉加料罐、氮氣循環(huán)管道為鋁制，換熱器、旋流沉降收集器、收料罐為鈦制。

微細金屬鋁粉生產(chǎn)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(huán)，然后啟動中頻爐鋁液加熱器把鋁液加熱到1400℃以上，再打開鋁粉加料罐閥門，保持鋁粉勻速加入中頻爐鋁液加熱器中，鋁粉在氮氣中含量保持200mg／m³以下。經(jīng)中頻爐鋁液加熱器加熱后，鋁粉與氮氣反應(yīng)生成氮化鋁粉，氮氣攜帶氮化鋁粉經(jīng)過換熱器降溫后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(jīng)循環(huán)管道至風機，繼續(xù)循環(huán)使用。本方法可以大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)氮化鋁粉，氮化鋁純度可達到99.999％以上。

附圖說明

附圖1為生產(chǎn)流程示意圖

(1)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)鋁粉加料罐脈沖閥門；(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(huán)氮氣管道；

具體實施方式

1、打開收料罐入口閥門(13)，關(guān)閉收料罐出料閥門(15)，打開高純氮氣罐(1)閥門。

2、啟動風機(2)和換熱器(11)，使純度大于99.9999％的氮氣在裝置中循環(huán)。

3、經(jīng)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。

4、啟動中頻爐鋁液加熱器加熱線圈(7)，加熱鋁液到1400℃以上。

5、打開鋁粉加料罐脈沖閥門(6)，把鋁含量在99.99％以上、粒度小于10μm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。

6、經(jīng)中頻爐鋁液加熱器加熱管(9)的鋁液加熱，鋁粉與氮氣反應(yīng)生成氮化鋁粉，經(jīng)中頻爐鋁液加熱器出料管(4)進入換熱器(11)冷卻降溫。

7、經(jīng)過冷卻降溫后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。

8、在收集到一定程度后關(guān)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。

9、在旋流沉降收集器(12)分離出氮化鋁的氮氣經(jīng)循環(huán)氮氣管道(16)至風機(2)，繼續(xù)循環(huán)使用。

10、調(diào)整高純氮氣罐(1)閥門，使加入的氮氣與反應(yīng)消耗的數(shù)量保持平衡。

11、鋁液有損耗使中頻爐鋁液加熱器加熱管(9)鋁液液面高度降低后，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，至鋁錠被熔化后使中頻爐鋁液加熱器加熱管(9)鋁液液面保持需要的高度。