[發(fā)明專利]鋁錠熔融霧化合成氮化鋁粉體的專用霧化合成爐

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110317397.7
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN112999983A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱孟龍;尹克勝;尹弘毅;陳守鋒;李興軍;徐飛;李超;李富超
• 申請（專利權(quán)）人: 尹克勝
• 主分類號: B01J6/00
• 分類號: B01J6/00;C01B21/072
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

鋁錠熔融霧化合成氮化鋁粉體專用霧化合成爐外形近似于橡子形，由承壓殼體、爐膛內(nèi)腔和保溫隔熱層三部分構(gòu)成，承壓殼體為霧化合成爐外殼，用鍋爐鋼制作，通過法蘭、墊片和緊固螺栓連接為一體；爐膛內(nèi)腔為霧化合成工藝反應(yīng)空間，上部封頭和圓柱形霧化合成室用耐1500℃以上高溫的耐火材料砌筑，下部錐體換熱室用耐1200℃以上高溫的耐火材料砌筑；在爐膛與承壓外殼間耐高溫保溫材料；霧化合成爐設(shè)置霧化器接口A、點火器接口B、觀察視鏡E、安全防爆孔G、高溫煙氣出口C、循環(huán)氮氣進口D、反應(yīng)產(chǎn)品出口F、測壓孔P、測溫孔T1、T2；自霧化器接口噴入的鋁氮云霧由點火器點燃霧化合成為氮化鋁微粉，與循環(huán)氮氣換熱后由反應(yīng)產(chǎn)品出口排出，霧化合成室溫度通過調(diào)節(jié)循環(huán)氮氣量進行控制，高溫煙氣由爐頂排出。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋁錠熔融霧化合成氮化鋁粉體的專用霧化合成爐，屬于氮化鋁粉體材料生產(chǎn)設(shè)備領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鋁粉，別名鋁銀粉，CAS No：7429-90-5危險標記：10(遇濕易燃物品)，屬于4類1項危險品，編號1309；我國自20世紀50年代開始生產(chǎn)片狀鋁粉，90年代開始引進鋁錠熔融霧化技術(shù)生產(chǎn)微細球形鋁粉，其中的氮氣霧化制粉工藝是生產(chǎn)高質(zhì)量微細球形鋁粉的主要方法，其工藝是把鋁錠在熔化爐中以天然氣燃燒熱為熱源熔化為850℃左右的鋁液，在溫度350--430℃、壓力3-8MPa的N₂作用下，通過霧化器將鋁液噴成霧狀，另用大量的低溫氮氣迅速吸收鋁中的熱量，使環(huán)境溫度低于鋁的氮化反應(yīng)溫度，呈霧珠狀的液態(tài)鋁則急劇冷凝收縮為球狀，以防鋁粉氮化；已凝固的鋁粉在分級器內(nèi)被分離成各種粒度等級；氮氣通過除塵、凈化后重復(fù)使用；其中的霧化室是工藝核心設(shè)備，用于完成鋁液霧化成微細球形霧滴，并迅速冷卻定型，盡可能防止和消除霧化微細球形鋁粉的氮化。鋁錠熔融霧化法生產(chǎn)微細球形鋁粉的工藝過程屬于物理過程。

鋁粉是一種易燃易爆危險物品，有著嚴格的生產(chǎn)、運輸、儲存規(guī)范和規(guī)定，而用于霧化鋁粉制備的鋁錠和鋁液則穩(wěn)定的多，按照一般金屬材料的管理即可。

氮化鋁是共價鍵化合物，屬六方晶系，鉛鋅礦型晶體結(jié)構(gòu)，呈白色或灰白色。分子式AlN，CAS No 24304-400-5，原子晶體，屬類金剛石氮化物，最高可穩(wěn)定到2200℃。室溫強度高，且強度隨溫度的升高下降較慢。導(dǎo)熱性好，熱膨脹系數(shù)小，是良好的耐熱沖擊材料。抗熔融金屬侵蝕的能力強，是熔鑄純鐵、鋁或鋁合金理想的坩堝材料。氮化鋁還是電絕緣體，介電性能良好，用作電器元件也很有希望。砷化鎵表面的氮化鋁涂層，能保護它在退火時免受離子的注入。氮化鋁還是由六方氮化硼轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎降鸬?Underline>催化劑。是一種發(fā)展?jié)摿薮蟮男滦吞沾刹牧稀?/p>

氮化鋁生產(chǎn)主要有氧化鋁碳熱還原法和鋁粉直接氮化合成法兩種方法：其中鋁粉直接氮化法是一種非常成熟的生產(chǎn)方法，在氮化鋁生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，反應(yīng)方程式2Al+N₂＝2AlN，500℃開始發(fā)生反應(yīng)，700℃時氮化速度明顯增多，反應(yīng)初期鋁粉表面被氮化生成氮化鋁層，進而阻止了N₂或NH₃進一步向鋁粉顆粒中心擴散，導(dǎo)致制備的氮化鋁產(chǎn)率較低；該反應(yīng)溫度一般控制在800～1200℃，超過了鋁的熔點，鋁粉與N₂或NH₃反應(yīng)會釋放大量熱量，為防止反應(yīng)超溫，必須向原料鋁粉在摻入一定數(shù)量的氮化鋁微粉，以吸收反應(yīng)熱，降低反應(yīng)溫度，這既降低了生產(chǎn)效率又增加了混料工序鋁粉混合的危險性與復(fù)雜性，還造成了嚴重的環(huán)境污染，反應(yīng)生成的氮化鋁粉體燒結(jié)團聚，需要經(jīng)過復(fù)雜的后續(xù)研磨加工才能獲得合格的氮化鋁粉體產(chǎn)品。