CN103539089B - 用微细金属铝粉生产高纯氮化铝粉的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用微细金属铝粉生产高纯氮化铝粉的方法，是采用铝含量在99.99％以上的高温铝液为热源，将高纯微细金属铝粉和纯度在99.9999％以上的氮气混合体加热到1400℃以上，铝粉与氮气反应生成高纯的氮化铝粉，而且高温铝液产生的铝蒸汽也与氮气反应生成高纯氮化铝粉，生成的氮化铝粉被流动氮气携带进行降温冷却和收集。

Description

用微细金属铝粉生产高纯氮化铝粉的方法
技术领域
本发明是一种以高纯微细金属铝粉为原料，经与高纯氮气混合后加热到一定温度，使铝粉在氮气中燃烧生成高纯氮化铝的方法，属于非金属粉体材料生产技术领域。
背景技术
现生产氮化铝有二种工艺方法，一种是用氧化铝或铝与硝酸发生反应生成硝酸铝，再经过脱氧反应生成氮化铝，该方法生成的氮化铝为块状，纯度不到80％；另一种是在通有高纯氮气的等离子发生装置内，将铝丝作为阴极，使电离形成的铝离子与氮气反应生成氮化铝并沉积下来，该方法生成的氮化铝纯度较高，可达到99.99％，但是生成物是沉积在其他材料表面的薄膜状，在许多方面难以应用。
发明内容
本发明是利用铝与氮气在1400℃以上可以发生反应生成氮化铝的性质，采用铝含量在99.99％以上的高温铝液为加热热源，对铝含量在99.99％以上、粒度小于10μm的微细金属铝粉和纯度在99.9999％以上的氮气混合体加热，加热到1400℃以上后铝粉与氮气反应生成高纯的氮化铝粉，而且高温铝液产生的铝蒸汽也与氮气反应生成高纯氮化铝粉，生成的氮化铝粉被流动氮气携带进行冷却降温和收集。
微细金属铝粉生产高纯氮化铝粉的生产流程由以下装置构成：高纯氮气罐、风机、铝粉加料罐、中频炉铝液加热器、换热器、旋流沉降收集器、收料罐和氮气循环管道。中频炉铝液加热器的炉体为“U”型管状，“U”型炉体左侧直立管为加热管，装有中频加热线圈，管的上部为对铝粉与氮气加热的位置；“U”型炉体右侧直立管为加铝管，在铝液有损耗后从右侧直立管上部管口加入铝锭并被熔化；“U”型炉体下部横管连接左右两侧直立管，铝液经下部横管联通保持炉体左右两个直立管的液面高度一致。中频炉铝液加热器的炉体、进出管道由可以抗1600℃高温的高纯氧化铝陶瓷耐火材料制造；风机为无油润滑型，叶轮和机壳为铝制；铝粉加料罐、氮气循环管道为铝制，换热器、旋流沉降收集器、收料罐为钛制。
微细金属铝粉生产高纯氮化铝粉的过程是：打开氮气罐阀门，启动风机、换热器，使氮气在装置中循环，然后启动中频炉铝液加热器把铝液加热到1400℃以上，再打开铝粉加料罐阀门，保持铝粉匀速加入中频炉铝液加热器中，铝粉在氮气中含量保持200mg／m3以下。经中频炉铝液加热器加热后，铝粉与氮气反应生成氮化铝粉，氮气携带氮化铝粉经过换热器降温后进入旋流沉降收集器、收料罐被收集包装，分离出氮化铝的氮气经循环管道至风机，继续循环使用。本方法可以大规模连续生产氮化铝粉，氮化铝纯度可达到99.999％以上。
附图说明
附图1为生产流程示意图
(1)高纯氮气储罐；(2)风机；(3)中频炉铝液加热器进料管；(4)中频炉铝液加热器出料管；(5)铝粉加料罐；(6)铝粉加料罐脉冲阀门；(7)中频炉铝液加热器加热线圈；(8)中频炉铝液加热器U型炉体；(9)中频炉铝液加热器加热管；(10)中频炉铝液加热器加料管；(11)换热器；(12)旋流沉降收集器；(13)收料罐入口阀门；(14)收料罐；(15)收料罐出料阀门；(16)循环氮气管道；
具体实施方式
1、打开收料罐入口阀门(13)，关闭收料罐出料阀门(15)，打开高纯氮气罐(1)阀门。
2、启动风机(2)和换热器(11)，使纯度大于99.9999％的氮气在装置中循环。
3、经中频炉铝液加热器加料管(10)向中频炉铝液加热器U型炉体(8)中加入铝含量在99.98％以上的铝液，至中频炉铝液加热器加热管(9)铝液液面达到需要的高度。
4、启动中频炉铝液加热器加热线圈(7)，加热铝液到1400℃以上。
5、打开铝粉加料罐脉冲阀门(6)，把铝含量在99.99％以上、粒度小于10μm的铝粉匀速加入中频炉铝液加热器进料管(3)中，铝粉在氮气中含量保持200mg／m3以下。
6、经中频炉铝液加热器加热管(9)的铝液加热，铝粉与氮气反应生成氮化铝粉，经中频炉铝液加热器出料管(4)进入换热器(11)冷却降温。
7、经过冷却降温后的氮化铝粉进入旋流沉降收集器(12)被沉降，进入收料罐(14)被收集。
8、在收集到一定程度后关闭收料罐入口阀门(13)，打开收料罐出口阀门(13)放出氮化铝包装。
9、在旋流沉降收集器(12)分离出氮化铝的氮气经循环氮气管道(16)至风机(2)，继续循环使用。
10、调整高纯氮气罐(1)阀门，使加入的氮气与反应消耗的数量保持平衡。
11、铝液有损耗使中频炉铝液加热器加热管(9)铝液液面高度降低后，从中频炉铝液加热器加料管(10)加入铝含量在99.99％以上的铝锭，至铝锭被熔化后使中频炉铝液加热器加热管(9)铝液液面保持需要的高度。

Claims (5)

1.用微细金属铝粉生产高纯氮化铝粉的方法，其特征在于采用铝含量在99.99％以上的高温铝液为加热热源，对铝含量在99.99％以上、粒度小于10μm的微细金属铝粉和纯度在99.9999％以上的氮气混合体加热，铝粉在氮气中含量保持200mg/m3以下，加热到1400℃以上后铝粉与氮气反应生成高纯的氮化铝粉，高温铝液产生的铝蒸汽也与氮气反应生成高纯氮化铝粉，生成的氮化铝粉被流动氮气携带进行冷却降温和收集；生产流程由高纯氮气罐、风机、铝粉加料罐、中频炉铝液加热器、换热器、旋流沉降收集器、收料罐和氮气循环管道装置构成；中频炉铝液加热器的炉体为“U”型管状，“U”型炉体左侧直立管为加热管，装有中频加热线圈，管的上部为对铝粉与氮气加热的位置，“U”型炉体右侧直立管为加铝管，在铝液有损耗后从右侧直立管上部管口加入铝锭并被熔化，“U”型炉体下部横管连接左右两侧直立管，铝液经下部横管联通保持炉体左右两个直立管的液面高度一致。
2.根据权利要求1所述的用微细金属铝粉生产高纯氮化铝粉的方法，其特征在于生产流程由以下装置构成：高纯氮气罐、风机、铝粉加料罐、中频炉铝液加热器、换热器、旋流沉降收集器、收料罐和氮气循环管道。
3.根据权利要求1所述的用微细金属铝粉生产高纯氮化铝粉的方法，其特征在于中频炉铝液加热器的炉体为“U”型管状，“U”型炉体左侧直立管为加热管，装有中频加热线圈，管的上部为对铝粉与氮气加热的位置；“U”型炉体右侧直立管为加铝管，在铝液有损耗后从右侧直立管上部管口加入铝锭并被熔化；“U”型炉体下部横管连接左右两侧直立管，铝液经下部横管联通保持炉体左右两个直立管的液面高度一致。
4.根据权利要求1所述的用微细金属铝粉生产高纯氮化铝粉的方法，其特征在于铝粉在氮气中含量保持200mg/m3以下。
5.根据权利要求1所述的用微细金属铝粉生产高纯氮化铝粉的方法，其特征在于中频炉铝液加热器的炉体、进出管道由可以抗1600℃高温的高纯氧化铝陶瓷耐火材料制造；风机为无油润滑型，叶轮和机壳为铝制；铝粉加料罐、氮气循环管道为铝制；换热器、旋流沉降收集器、收料罐为钛制。
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