CN115924863A - 液相法生产氮化硅粉体的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种液相法生产氮化硅粉体的装置及方法。该装置包括第一原料供应单元、第二原料供应单元、管式反应器、陈化反应釜、固液分离单元、动态热解单元、煅烧单元、含氮惰性气体供应单元及含氮还原性气体供应单元。利用本发明提供的装置，能够以液相法生产氮化硅粉体，生产过程易控制，能够得到高纯度、高α相占比、粒径小且均匀的氮化硅粉体。
Description
技术领域
本发明涉及氮化硅陶瓷材料制备技术领域，具体而言，涉及一种液相法生产氮化硅粉体的装置及方法。
背景技术
氮化硅陶瓷是一种性能优异的高温结构陶瓷材料，具有机械强度高、自润滑、热稳定性好、化学性能稳定等特点，在冶金、化工、机械、电子等行业的应用十分广泛，是新能源、高端装备、航空航天、军工等行业不可或缺的关键材料。目前，国产的氮化硅粉体主要面向中低端应用，粉体质量在α相、粒度、氧含量、金属杂质等方面与国外巨头还有较大差距。
已商业化的氮化硅粉体制备方法有三种：硅粉直接氮化法、碳热还原法和氨解法。硅粉直接氮化法效率较高，成本相对较低，但难以合成高α相含量且不含游离硅的氮化硅粉体，其共性难点在于强化固相传质和精确控制热量。碳热还原法成本低，产品a相含量高、金属杂质含量低，但碳和氧含量容易超标。氨解法可合成高质量的氮化硅粉体，但成本高，其共性难点在于前体合成反应的精准调控和制备工艺中吸湿防护成本的控制及连续化生产。
中国专利CN13148966A公开了一种氨解法制备高纯氮化硅粉体的方法，其是向反应容器中加入溶剂和四氯化硅，控制容器中的温度为-25～-35℃，向溶剂中融入液氨，并减小容器的压强，使得液氨气化沸腾，扰动整个反应体系，获得氛化硅前驱体；将氨气收集加压液化，再次通入溶剂中，实现氨气循环；将获得氮化硅前驱体进行灼烧，灼烧产生的气体收集净化处理，灼烧后的氨化硅前驱体进行破碎，破碎后的氨化硅前驱体进行焙烧处理，获得氨化硅粉体。然而，该方法反应温度低，反应条件苛刻，对设备要求高，反应容器先加入四硅，后加入液氨后，再使液氨沸腾气化，反应过程剧烈，过程不可控。前驱体未洗涤，直接灼烧，有机物和氯化铵难以完全去除，且难以回收利用。灼烧后的前驱体再破碎，破碎过程易引入杂质，工艺过程连续性差，物料易接触空气，会导致产品中O含量增加。
中国专利CN110272283A公开了一种氮化硅粉的生产方法，以四氯化硅和氨气为原料，反应合成氮化硅的前驱体Si(NH)2固体，通过洗涤过滤得到纯净的Si(NH)2粉末；将Si(NH)2移至高温炉中，煅烧得到非晶态氮化硅粉；将得到的氮化硅粉细化、压块后移入高温结晶炉中，煅烧获得晶态氮化硅粉。然而，此方法中未添加有机溶剂，反应过程特别剧烈，另四氯化硅过量，粉体中Cl-离子高，增加后续除Cl-难度，影响最终粉体中的α相纯度。
中国专利CN107954723A公开了一种α相氮化硅粉体的制造方法，其是将四氯化硅在有机溶剂和液氨的两液相界面与液氨反应，得到前驱体氨基硅或硅亚胺；所述有机溶剂为甲苯或者甲苯与二甲苯的混合物；硅亚胺进行热分解，得到无定形氮化硅粉体；无定形氮化硅粉体进行结晶化处理，得到α相氮化硅粉体。然而，此方法的过程为间断操作，生产稳定性和连续性差，操作控制复杂，难以实现工业化生产。硅亚胺前驱体热分解为静态煅烧，粉体容易团聚，导致氮化硅粉体中碳和氯容易残留，且难以控制氮化硅粉粒径及形状。
中国专利CN105217583A公开了一种制备纳米高纯氮化硅的方法，该方法使用四氯化硅和氨为原料，通过溶解在有机烃中的氨与四氯化硅反应，生成Si(NH)2前驱物，再将纯化后的 Si(NH)2通过1000～1400℃高温热解，得到粒径小、纯度高的氮化硅粉。然而，该方法需先形成有机烃层，然后喷洒四氯化硅与溶解在有机烃层中的液氨反应，反应产量较低，难以实现工业化生产。此外，硅亚胺前驱体高温热解一次进行，没有分阶段煅烧，容易团聚导致氮化硅粉体中碳和氯容易残留，且难以控制氮化硅粉粒径及形状。
总之，现有技术中制备氮化硅粉体，多存在反应过程不易控制的问题，难以得到高纯度、高α相占比、粒径小且均匀的氮化硅粉体。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种液相法生产氮化硅粉体的装置及方法，以解决现有技术中难以得到高纯度、高α相占比、粒径小且均匀的氮化硅粉体的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种液相法生产氮化硅粉体的装置，其包括：第一原料供应单元，用于供应液氨和有机溶剂的混合液作为第一原料；第二原料供应单元，用于供应卤化硅和有机溶剂的混合液作为第二原料；管式反应器，管式反应器中设置有反应微通道，其具有反应原料进口和预反应浆料出口，反应原料进口分别与第一原料供应单元和第二原料供应单元相连，管式反应器用于使第一原料和第二原料在反应微通道中进行液相预反应，以形成预反应浆料；陈化反应釜，具有预反应浆料进口和陈化反应浆料出口，预反应浆料进口与预反应浆料出口相连，陈化反应釜中还配置有搅拌装置，陈化反应釜用于使预反应浆料在搅拌状态下进行陈化反应，以形成陈化反应浆料；固液分离单元，具有陈化反应浆料进口、滤液出口以及固相出口，陈化反应浆料进口与陈化反应浆料出口相连；动态热解单元，具有固相进口，其与固相出口相连，动态热解单元用于使固液分离单元排出的固相进行低温动态热解，形成非晶态氮化硅粉体；煅烧单元，与动态热解单元的出口相连，用于对非晶态氮化硅粉体进行高温煅烧晶化，得到氮化硅粉体产品；含氮惰性气体供应单元，与管式反应器、陈化反应釜、固液分离单元及动态热解单元相连，用于提供含氮惰性气体；含氮还原性气体供应单元，用于提供含氮还原性气体，煅烧单元可切换地与含氮惰性气体供应单元和/或含氮还原性气体供应单元相连。
进一步地，管式反应器中，反应微通道的直径为2～4cm，长度为3～5m。
进一步地，上述装置还包括：静置分相罐，与滤液出口相连，静置分相罐用于使滤液进行静置分相以形成上层液氨层和下层溶剂层。
进一步地，静置分相罐具有上层液出口和下层液出口，装置还包括：有机溶剂供应单元，分别与第一原料供应单元和第二原料供应单元相连，用于供应有机溶剂；下层液出口与有机溶剂供应单元的进口相连；液氨供应单元，与第一原料供应单元相连，用于供应液氨；卤化硅供应单元，与第二原料供应单元相连，用于供应卤化硅。
进一步地，上述装置还包括：蒸发单元，具有上层液进口及氨气出口，上层液进口与上层液出口相连；冷凝单元，具有氨气进口和回收液氨出口，氨气进口与氨气出口相连，回收液氨出口与液氨供应单元相连。
进一步地，固液分离单元为过滤干燥洗涤一体机，其具有陈化反应浆料进口、洗涤剂进口、滤液出口以及固相出口，过滤干燥洗涤一体机用于对陈化反应浆料进行过滤、洗涤、干燥，以得到滤液和固相；或者，固液分离单元包括顺次连通的离心机和搅拌干燥机，离心机设置有陈化反应浆料进口和洗涤剂进口，搅拌干燥机具有固相出口，且离心机设置有滤液出口。
进一步地，回收液氨出口还与洗涤剂进口相连。
进一步地，动态热解单元为转动炉或流化床，煅烧单元为转动炉、气氛炉、推板窑或辊道窑。
根据本发明的另一方面，还提供了一种液相法生产氮化硅粉体的方法，其采用上述液相法生产氮化硅粉体的装置进行，且上述方法包括以下步骤：提供液氨和有机溶剂的混合液作为第一原料，提供卤化硅和有机溶剂的混合液作为第二原料；将第一原料和第二原料通入管式反应器中，以在其反应微通道中进行液相预反应，得到预反应浆料；将预反应浆料通入陈化反应釜中，在搅拌状态下进行陈化反应，形成陈化反应浆料；对陈化反应浆料进行固液分离，得到滤液和固相；然后将固相送入动态热解单元中，使其进行低温动态热解，得到非晶态氮化硅粉体；使非晶态氮化硅粉体在煅烧单元中进行高温煅烧晶化，得到氮化硅粉体产品；其中，第一原料和第二原料的通入过程、预反应过程、陈化反应过程、固液分离过程及低温动态热解均在含氮惰性气体中进行；高温煅烧晶化过程在含氮惰性气体和/或含氮还原性气体中进行。
进一步地，第一原料中，液氨和有机溶剂的体积比为5～8:1，第二原料中，卤化硅和有机溶剂的体积比为1:2～9。
进一步地，有机溶剂选自甲苯、二甲苯、正己烷、己烷中的一种或多种；液相预反应的温度为-50～0℃，第一原料和第二原料在管式反应器中的流速分别为2～3m/s。
进一步地，陈化反应的温度为-50～0℃，时间为1～10h，陈化反应釜中搅拌装置的搅拌速度为3～15r/min。
进一步地，上述方法还包括：将滤液在静置分相罐中进行静置分相，得到上层液氨层和下层溶剂层。
进一步地，上述方法还包括：提取下层溶剂层中的溶剂，并将其返回至有机溶剂供应单元中。
进一步地，上述方法还包括：将上层液氨层中的物料进行蒸发处理，得到氨气；使氨气冷凝形成回收液氨，然后将回收液氨返回至液氨供应单元中。
进一步地，固液分离步骤包括：将陈化反应浆料在过滤干燥洗涤一体机中依次进行过滤、洗涤和干燥，得到滤液和固相；或者，将陈化反应浆料在离心机中离心过滤后，向离心机中加入洗涤剂进行离心洗涤，最后将洗涤后的滤饼在搅拌干燥机中干燥，得到固相；其中离心机中分离的液相即为滤液。
进一步地，方法还包括：将部分回收液氨通入干燥洗涤一体机或离心机中用于作为洗涤剂。
进一步地，低温动态热解的过程中，热解温度为500～1000℃，热解时间为0.5～2h；高温煅烧晶化过程中，煅烧温度为1400～1700℃，煅烧时间为1～3h。
进一步地，卤化硅为四氯化硅、四溴化硅和四碘化硅中的一种或多种。
进一步地，含氮惰性气体为氮气，或者氮气和氩气的混合气；含氮还原性气体为氮气和还原性气体的混合气，还原性气体的氢气和/或氨气。
利用本发明提供的装置，能够以液相法生产氮化硅粉体，生产过程易控制，能够得到高纯度、高α相占比、粒径小且均匀的氮化硅粉体。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明一种实施例的液相法生产氮化硅粉体的装置的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、第一原料供应单元；20、第二原料供应单元；30、管式反应器；40、陈化反应釜；50、固液分离单元；60、动态热解单元；70、煅烧单元；80、静置分相罐；90、有机溶剂供应单元；100、液氨供应单元；110、卤化硅供应单元；120、蒸发单元；130、冷凝单元。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
正如背景技术部分所描述的，现有技术中制备氮化硅粉体，多存在反应过程不易控制的问题，难以得到高纯度、高α相占比、粒径小且均匀的氮化硅粉体。为了解决这一问题，本发明提供了一种液相法生产氮化硅粉体的装置，如图1所示，该装置包括第一原料供应单元 10、第二原料供应单元20、管式反应器30、陈化反应釜40、固液分离单元50、动态热解单元60、煅烧单元70、含氮惰性气体供应单元及含氮还原性气体供应单元；其中，
第一原料供应单元10用于供应液氨和有机溶剂的混合液作为第一原料；第二原料供应单元20用于供应卤化硅和有机溶剂的混合液作为第二原料；管式反应器30中设置有反应微通道，其具有反应原料进口和预反应浆料出口，反应原料进口分别与第一原料供应单元10和第二原料供应单元20相连，管式反应器30用于使第一原料和第二原料在反应微通道中进行液相预反应，以形成预反应浆料；陈化反应釜40具有预反应浆料进口和陈化反应浆料出口，预反应浆料进口与预反应浆料出口相连，陈化反应釜40中还配置有搅拌装置，陈化反应釜40 用于使预反应浆料在搅拌状态下进行陈化反应，以形成陈化反应浆料；固液分离单元50具有陈化反应浆料进口、滤液出口以及固相出口，陈化反应浆料进口与陈化反应浆料出口相连；动态热解单元60具有固相进口，其与固相出口相连，动态热解单元60用于使固液分离单元 50排出的固相进行低温动态热解，形成非晶态氮化硅粉体；煅烧单元70与动态热解单元60 的出口相连，用于对非晶态氮化硅粉体进行高温煅烧晶化，得到氮化硅粉体产品；含氮惰性气体供应单元与管式反应器30、陈化反应釜40、固液分离单元50及动态热解单元60相连，用于提供含氮惰性气体；含氮还原性气体供应单元用于提供含氮还原性气体，煅烧单元70可切换地与含氮惰性气体供应单元和/或含氮还原性气体供应单元相连。
利用本发明提供的上述装置，能够采用液相法生产氮化硅粉体，具体地：由于液氨和液态卤化硅反应速度极快，无法精确控制，因此本发明采用有机溶剂作为稀释剂，与卤化硅、液氨分别混合形成第一原料和第二原料后进行液相反应，这样能够控制反应速度。而且，本发明采用管式反应器进行预反应，因为液相反应初期阶段极为剧烈，放热量大，管式反应器属于连续流反应器，管径小，传热效率极高，在微通道的受限空间内进行液相合成，通过减小体系的分散尺度强化传质传热效率，因此能够精确控制停留时间和反应温度，避免传统搅拌反应器的短流和超温现象。待预反应结束后，本发明又利用了具有搅拌装置的陈化反应釜保证从管式反应器出来的物料有足够的停留时间，能够在搅拌状态下进行充分的陈化反应，亦有效减少颗粒生长过程中的团聚。
从陈化反应釜出来的陈化反应浆料为固液混合物，主要成分为氮化硅前驱体、卤化铵、液氨和有机溶剂。卤化铵溶于液氨，反应后的混合物经过过滤后，固相即为氮化硅前驱体。氮化硅前驱体热解过程中可生成非晶态的氮化硅，然而由于固相表面、团聚体内部及结构空穴等中难免残留有少量卤化铵和有机溶剂，常规的热解设备采用气氛炉、管式炉等，属于静态煅烧，容易导致粉体团聚，氮化硅前驱体分解不彻底，团聚体中卤化铵和有机溶剂无法彻及时挥发而残留。不同与此，本发明对氮化硅前驱体采用了低温动态热解，实现了氮化硅前驱体的彻底热解，且热解过程处于动态，粉体颗粒间存在相互运动，颗粒不易团聚，卤化铵和有机溶剂容易挥发去除，因此能够明显改善产品纯度。最后，本发明进一步利用煅烧单元 70能够使非晶态氮化硅粉体进行高温煅烧晶化，使其充分晶化成a相氮化硅粉体。
总体反应机理如下：
3Si(NH)2(s)——→Si3N4(s)+2NH3(g)
基于以上原理，利用本发明装置能够以卤化硅和液氨为原料，有机溶剂为稀释剂，将液氨和有机溶剂的混合物后送入管式反应器，与液氨和有机溶剂的混合物快速撞击，瞬间完成混合，并在微通道内进行预反应，再送陈化充分反应，得到氮化硅前驱体。再经低温动态热解、高温煅烧晶化，即可得到最终的a相氮化硅粉体产品。本发明装置生产过程容易控制，能够得到高纯度、高α相占比、粒径小且均匀的氮化硅粉体。
为了进一步提高反应可控性，改善预反应过程的稳定性，在一种优选的实施方式中，管式反应器30中，反应微通道的直径为2～4cm，长度为3～5m。将管式反应器反应微通道的尺寸设计为上述参数，更有利于稳定完成液相预反应，强化预反应过程中的传质传热效率，有利于进一步改善最终氮化硅粉末产品的粒度均一性。
如前文所述，陈化反应浆料为固液混合物，主要成分为氮化硅前驱体、卤化铵、液氨和有机溶剂，氮化硅前驱体为氨基硅Si(NH2)4、亚氨基硅Si(NH)2、卤氨基硅Si(NH2)xX4-x和卤亚氨基硅SiNHX2等一种或多种。经固液分离单元50处理之后，液相中主要成分为卤化铵、液氨和有机溶剂。在一种优选的实施方式中，上述装置还包括：静置分相罐80，与滤液出口相连，静置分相罐80用于使滤液进行静置分相以形成上层液氨层和下层溶剂层。利用静置分相罐80能够将液相静置分层，有机溶剂较重，位于下层，而上层则为溶解了卤化铵的未反应液氨，利于后续分离各自回收利用。
在一种优选的实施方式中，静置分相罐80具有上层液出口和下层液出口，装置还包括：有机溶剂供应单元90，分别与第一原料供应单元10和第二原料供应单元20相连，用于供应有机溶剂；下层液出口与有机溶剂供应单元90的进口相连；液氨供应单元100，与第一原料供应单元10相连，用于供应液氨；卤化硅供应单元110，与第二原料供应单元20相连，用于供应卤化硅。如此设置，能够将静置分相分离的下层有机溶剂返回至前段工序进行循环利用。
在一种优选的实施方式中，上述装置还包括：蒸发单元120，具有上层液进口及氨气出口，上层液进口与上层液出口相连；冷凝单元130，具有氨气进口和回收液氨出口，氨气进口与氨气出口相连，回收液氨出口与液氨供应单元100相连。经过蒸发单元120和冷凝单元130，可将分液得到的上层液氨相中的液氨转化为氨气、再行冷凝，即可实现这部分液氨和溶解其中的卤化铵的分离，并返回至前段工序再次利用。
氮化硅前驱体热解过程中可生成非晶态的氮化硅，然而由于固相表面、团聚体内部及结构空穴等中难免残留有少量卤化铵和有机溶剂，为了进一步去除这些杂质，提高产品纯度，在一种优选的实施方式中，固液分离单元50为过滤干燥洗涤一体机，其具有陈化反应浆料进口、洗涤剂进口、滤液出口以及固相出口，过滤干燥洗涤一体机用于对陈化反应浆料进行过滤、洗涤、干燥，以得到滤液和固相；或者，固液分离单元50包括顺次连通的离心机和搅拌干燥机，离心机设置有陈化反应浆料进口和洗涤剂进口，搅拌干燥机具有固相出口，且离心机设置有滤液出口。在热解之前利用上述装置能够预先对固相进行洗涤，对于进一步提高纯度具有更好的促进作用。
相比于顺次连通的离心机和搅拌干燥机，更优选采用过滤干燥洗涤一体机作为固液分离单元50，这是由于一体化工序，有效减少了工序中与外界空气接触的几率，进一步抑制了产品中杂质氧含量的升高。
优选地，回收液氨出口还与洗涤剂进口相连。这样，可利用冷凝单元得到的回收液氨作为洗涤剂对滤饼进行洗涤。
为使低温动态热解过程和高温煅烧晶化过程更充分，促使氮化硅产品具有更高的纯度和a 相占比，并进一步减小粒径改善粒径均一性，在一种优选的实施方式中，动态热解单元60为转动炉或流化床，煅烧单元70为转动炉、气氛炉、推板窑或辊道窑。除此之外，上述动态热解单元60和煅烧单元70也可以为同一转动炉，只要在不同阶段切换温度及气氛即可，这是本领域技术人员都应理解的，在此不再赘述。
根据本发明的另一方面，还提供了一种液相法生产氮化硅粉体的方法，其采用上述液相法生产氮化硅粉体的装置进行，且方法包括以下步骤：提供液氨和有机溶剂的混合液作为第一原料，提供卤化硅和有机溶剂的混合液作为第二原料；将第一原料和第二原料通入管式反应器30中，以在其反应微通道中进行液相预反应，得到预反应浆料；将预反应浆料通入陈化反应釜40中，在搅拌状态下进行陈化反应，形成陈化反应浆料；对陈化反应浆料进行固液分离，得到滤液和固相；然后将固相送入动态热解单元60中，使其进行低温动态热解，得到非晶态氮化硅粉体；使非晶态氮化硅粉体在煅烧单元70中进行高温煅烧晶化，得到氮化硅粉体产品；其中，第一原料和第二原料的通入过程、预反应过程、陈化反应过程、固液分离过程及低温动态热解均在含氮惰性气体中进行；高温煅烧晶化过程在含氮惰性气体和/或含氮还原性气体中进行。
利用本发明提供的上述方法，能够采用液相法生产氮化硅粉体，具体地：由于液氨和液态卤化硅反应速度极快，无法精确控制，因此本发明采用有机溶剂作为稀释剂，与卤化硅、液氨分别混合形成第一原料和第二原料后进行液相反应，这样能够控制反应速度。而且，本发明采用管式反应器进行预反应，因为液相反应初期阶段极为剧烈，放热量大，管式反应器属于连续流反应器，管径小，传热效率极高，在微通道的受限空间内进行液相合成，通过减小体系的分散尺度强化传质传热效率，因此能够精确控制停留时间和反应温度，避免传统搅拌反应器的短流和超温现象。待预反应结束后，本发明又利用了具有搅拌装置的陈化反应釜保证从管式反应器出来的物料有足够的停留时间，能够在搅拌状态下进行充分的陈化反应，亦有效减少颗粒生长过程中的团聚。
从陈化反应釜出来的陈化反应浆料为固液混合物，主要成分为氮化硅前驱体、卤化铵、液氨和有机溶剂。卤化铵溶于液氨，反应后的混合物经过过滤后，固相即为氮化硅前驱体。氮化硅前驱体热解过程中可生成非晶态的氮化硅，然而由于固相表面、团聚体内部及结构空穴等中难免残留有少量卤化铵和有机溶剂，常规的热解设备采用气氛炉、管式炉等，属于静态煅烧，容易导致粉体团聚，氮化硅前驱体分解不彻底，团聚体中卤化铵和有机溶剂无法彻及时挥发而残留。不同与此，本发明对氮化硅前驱体采用了低温动态热解，实现了氮化硅前驱体的彻底热解，且热解过程处于动态，粉体颗粒间存在相互运动，颗粒不易团聚，卤化铵和有机溶剂容易挥发去除，因此能够明显改善产品纯度。最后，本发明进一步利用煅烧单元 70能够使非晶态氮化硅粉体进行高温煅烧晶化，使其充分晶化成a相氮化硅粉体。
基于以上原理，利用本发明方法能够以卤化硅和液氨为原料，有机溶剂为稀释剂，将液氨和有机溶剂的混合物后送入管式反应器，与液氨和有机溶剂的混合物快速撞击，瞬间完成混合，并在微通道内进行预反应，再送陈化充分反应，得到氮化硅前驱体。再经低温动态热解、高温煅烧晶化，即可得到最终的a相氮化硅粉体产品。本发明装置生产过程容易控制，能够得到高纯度、高α相占比、粒径小且均匀的氮化硅粉体。
为使液相反应更稳定，将反应速度控制在更合适的范围，在一种更优选的实施方式中，第一原料中，液氨和有机溶剂的体积比为5～8:1，第二原料中，卤化硅和有机溶剂的体积比为 1:2～9。
本发明有机溶剂的参与对反应的稳定性有关键性的作用，能够通过维持反应速度在适宜范围而有效降低氮化硅中的杂质含量，并提高其中的α相占比(反应过于剧烈，形成的粉体中会因团聚或粒径过大夹带杂质元素，并影响α相占比)。为了更好地发挥上述作用，有机溶剂选自甲苯、二甲苯、正己烷、己烷中的一种或多种。此外，为使预反应更稳定，在一种优选的实施方式中，上述液相预反应的温度为-50～0℃，第一原料和第二原料在管式反应器30 中的流速分别为2～3m/s。将反应温度及管式反应器中的流速控制在上述范围内，既能够使预反应稳定进行，又能够使预反应浆料及时进入陈化反应阶段，促使氮化硅前驱体更充分均匀生长，为最终产品的粒度均匀性改善提供条件。更优选地，陈化反应的温度为-50～0℃，时间为1～10h，陈化反应釜40中搅拌装置的搅拌速度为3～15r/min。
在一种优选的实施方式中，上述方法还包括：将滤液在静置分相罐80中进行静置分相，得到上层液氨层和下层溶剂层。利用静置分相罐80能够将液相静置分层，有机溶剂较重，位于下层，而上层则为溶解了卤化铵的未反应液氨，利于后续分离各自回收利用。更优选地，上述方法还包括：提取下层溶剂层中的溶剂，并将其返回至有机溶剂供应单元90中。将上层液氨层中的物料进行蒸发处理，得到氨气；使氨气冷凝形成回收液氨，然后将回收液氨返回至液氨供应单元100中。
氮化硅前驱体热解过程中可生成非晶态的氮化硅，然而由于固相表面、团聚体内部及结构空穴等中难免残留有少量卤化铵和有机溶剂，为了进一步去除这些杂质，提高产品纯度，在一种优选的实施方式中，上述固液分离步骤包括：将陈化反应浆料在过滤干燥洗涤一体机中依次进行过滤、洗涤和干燥，得到滤液和固相；或者，将陈化反应浆料在离心机中离心过滤后，向离心机中加入洗涤剂进行离心洗涤，最后将洗涤后的滤饼在搅拌干燥机中干燥，得到固相；其中离心机中分离的液相即为滤液。在热解之前利用上述步骤能够预先对固相进行洗涤，对于进一步提高纯度具有更好的促进作用。除此之外，上述工艺还有利于减少后续热解和煅烧过程中有机溶剂和卤化铵等残留物的处理，降低能耗。
相比于顺次连通的离心机和搅拌干燥机，更优选采用过滤干燥洗涤一体机作为固液分离单元50，这是由于一体化工序，有效减少了工序中与外界空气接触的几率，进一步抑制了产品中杂质氧含量的升高。
优选地，上述方法还包括：将部分回收液氨通入干燥洗涤一体机或离心机中用于作为洗涤剂。
在一种优选的实施方式中，低温动态热解的过程中，热解温度为500～1000℃，热解时间为0.5～2h；高温煅烧晶化过程中，煅烧温度为1400～1700℃，煅烧时间为1～3h。以上条件更有利于热解和晶化的进行，进而得到纯度更高，a相占比更高的氮化硅粉体产品。
优选地，卤化硅为四氯化硅、四溴化硅和四碘化硅中的一种或多种。含氮惰性气体为氮气，或者氮气和氩气的混合气；含氮还原性气体为氮气和还原性气体的混合气，还原性气体的氢气和/或氨气。
总之，本发明提供的上述装置及方法具有以下有益效果：
1、使用管式反应器进行液相反应的预反应，在毫米级受限空间内进行液相合成，通过减小体系的分散尺度强化传质传热效率，精确控制停留时间和反应温度，避免传统搅拌反应器的短流和超温现象。
2、卤化硅与液氨反应剧烈，用有机溶剂分别稀释四氯化硅和液氨，并通过调整温度、调整卤化硅与有机溶剂的配比、有机溶剂和液氨的配比及两股物料的加料速率可以精确的控制合成反应速度，有利于控制前驱体的粒度大小和粒度分布，避免前驱体团聚。
3、卤化铵溶于液氨，利用回收液氨作为洗涤剂，可减少杂质引入，通过多次洗涤，可充分去除氮化硅前驱体中残留的氯化铵和有机溶剂，且液氨洗出液可以和过滤滤液合并作为滤液处理，不额外增加设备，避免后续干燥、热解和煅烧过程中有机溶剂和卤化铵等残留物的处理，相比此阶段有机溶剂和卤化铵的去除的传统加热挥发方式，不仅能耗高，回收也困难。
4、采用低温动态煅烧可实现氮化硅前驱体的彻底热解，有效去除吸附的少量卤化铵和有机溶剂，避免煅烧过程中粉体团聚，导致氮化硅前驱体表面、团聚体内部及结构空穴等均存在少量氯化铵和有机溶剂无法充分去除。
基于以上原因，本发明的氮化硅粉体产品纯度高、a相高、氧含量低、单分散性好、粒度小；本发明能够实现全工艺流程的物料综合回收利用，回收流程简单、有机溶剂和液氨回收利用率高，回收成本低，绿色环保；而且，本发明易实现工艺的连续化和自动化，适合大规模生产，物料闭路循环，生产成本低，经济效益和环保效益好。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
原料：四氯化硅，纯度＞99.99％；液氨，纯度＞99.99％；甲苯，纯度＞99.9％。
实施列1：
该实施例采用图1所示装置，以液相法生产氮化硅粉体，具体如下：
用高纯氮气将粉体制备系统的空气置换至惰性环境，保证气氛中O2＜1ppm，H2O＜1ppm。将-40℃的40体积的液氨和的5体积的甲苯混合后形成第一原料，用屏蔽泵以2m/s的流速送入管式反应器；同时将-40℃的2体积四氯化硅和6体积甲苯混合后形成第二原料，并以2m/s 的流速加入管式反应器。管式反应器管径2cm，管道长度3m，两股物料瞬间混合后迅速反应，形成预反应浆料。
将预反应浆料通入带有搅拌单元的陈化反应釜，停留1h以在-40℃保证充分反应后形成陈化反应浆料。陈化反应浆料送入过滤洗涤干燥三合一装置，先进行过滤，得到滤液和滤饼。滤液为甲苯、液氨及溶于液氨的氯化铵，将滤液送入分相罐内静置30分钟后，下层液体为甲苯相，返回作为原料，上层液体为溶有氯化铵的液氨相，送入蒸发罐加热至10℃使液氨蒸发成气体，再用冷凝器冷凝至-40℃的液体返回作为原料，蒸发罐底部的固体为氯化铵。滤饼为氮化硅前驱体固体及残留在氮化硅前驱体中的少量液氨、甲苯和氯化铵。滤饼再用液氨进行洗涤，洗涤后再进行过滤，共进行5次洗涤过滤后用热氮气对滤饼进行干燥，得到氮化硅前驱体。
再将氮化硅前驱体经过输送机加入转动炉，转动炉的旋转数设为1rpm，使氮化硅前驱体在氮气气氛下800℃温度下煅烧2h，使氮化硅前驱体热解成非晶态的氮化硅粉体，再送入推板炉进行高温煅烧，氮气气氛下以1500℃温度煅烧2h，得到产品氮化硅粉体。
实施列2：
该实施例采用图1所示装置，以液相法生产氮化硅粉体，具体如下：
用高纯氮气将粉体制备系统的空气置换至惰性环境，保证气氛中O2＜1ppm，H2O＜1ppm。将-40℃的30体积的液氨和的5体积的甲苯混合后形成第一原料，用屏蔽泵以2m/s的流速送入管式反应器；同时将-40℃的2体积四氯化硅和4体积甲苯混合后形成第二原料，并以2m/s 的流速加入管式反应器。管式反应器管径2cm，管道长度3m，两股物料瞬间混合后迅速反应，形成预反应浆料。
将预反应浆料通入带有搅拌单元的陈化反应釜，停留1h以在-40℃保证充分反应后形成陈化反应浆料。陈化反应浆料送入过滤洗涤干燥三合一装置，先进行过滤，得到滤液和滤饼。滤液为甲苯、液氨及溶于液氨的氯化铵，将滤液送入分相罐内静置30分钟后，下层液体为甲苯相，返回作为原料，上层液体为溶有氯化铵的液氨相，送入蒸发罐加热至10℃使液氨蒸发成气体，再用冷凝器冷凝至-40℃的液体返回作为原料，蒸发罐底部的固体为氯化铵。滤饼为氮化硅前驱体固体及残留在氮化硅前驱体中的少量液氨、甲苯和氯化铵。滤饼再用液氨进行洗涤，洗涤后再进行过滤，共进行5次洗涤过滤后用热氮气对滤饼进行干燥，得到氮化硅前驱体。
再将氮化硅前驱体经过输送机加入转动炉，转动炉的旋转数设为1rpm，使氮化硅前驱体在氮气气氛下800℃温度下煅烧2h，使氮化硅前驱体热解成非晶态的氮化硅粉体，再送入推板炉进行高温煅烧，氮气气氛下以1500℃温度煅烧2h，得到产品氮化硅粉体。
实施例3
该实施例采用图1所示装置，以液相法生产氮化硅粉体，具体如下：
用高纯氮气将粉体制备系统的空气置换至惰性环境，保证气氛中O2＜1ppm，H2O＜1ppm。将-50℃的25体积的液氨和的5体积的甲苯混合后形成第一原料，用屏蔽泵以3m/s的流速送入管式反应器；同时将-50℃的2体积四氯化硅和18体积甲苯混合后形成第二原料，并以3m/s 的流速加入管式反应器。管式反应器管径2cm，管道长度3m，两股物料瞬间混合后迅速反应，形成预反应浆料。
将预反应浆料通入带有搅拌单元的陈化反应釜，停留1h以在-50℃保证充分反应后形成陈化反应浆料。陈化反应浆料送入过滤洗涤干燥三合一装置，先进行过滤，得到滤液和滤饼。滤液为甲苯、液氨及溶于液氨的氯化铵，将滤液送入分相罐内静置30分钟后，下层液体为甲苯相，返回作为原料，上层液体为溶有氯化铵的液氨相，送入蒸发罐加热至10℃使液氨蒸发成气体，再用冷凝器冷凝至-50℃的液体返回作为原料，蒸发罐底部的固体为氯化铵。滤饼为氮化硅前驱体固体及残留在氮化硅前驱体中的少量液氨、甲苯和氯化铵。滤饼再用液氨进行洗涤，洗涤后再进行过滤，共进行5次洗涤过滤后用热氮气对滤饼进行干燥，得到氮化硅前驱体。
再将氮化硅前驱体经过输送机加入转动炉，转动炉的旋转数设为1rpm，使氮化硅前驱体在氮气气氛下800℃温度下煅烧2h，使氮化硅前驱体热解成非晶态的氮化硅粉体，再送入推板炉进行高温煅烧，氮气气氛下以1500℃温度煅烧2h，得到产品氮化硅粉体。
实施例4
该实施例采用图1所示装置，以液相法生产氮化硅粉体，具体如下：
用高纯氮气将粉体制备系统的空气置换至惰性环境，保证气氛中O2＜1ppm，H2O＜1ppm。将-10℃的45体积的液氨和的5体积的甲苯混合后形成第一原料，用屏蔽泵以1.6m/s的流速送入管式反应器；同时将-10℃的2体积四氯化硅和2体积甲苯混合后形成第二原料，并以 1.6m/s的流速加入管式反应器。管式反应器管径2cm，管道长度3m，两股物料瞬间混合后迅速反应，形成预反应浆料。
将预反应浆料通入带有搅拌单元的陈化反应釜，停留1h以在-10℃保证充分反应后形成陈化反应浆料。陈化反应浆料送入过滤洗涤干燥三合一装置，先进行过滤，得到滤液和滤饼。滤液为甲苯、液氨及溶于液氨的氯化铵，将滤液送入分相罐内静置30分钟后，下层液体为甲苯相，返回作为原料，上层液体为溶有氯化铵的液氨相，送入蒸发罐加热至10℃使液氨蒸发成气体，再用冷凝器冷凝至-40℃的液体返回作为原料，蒸发罐底部的固体为氯化铵。滤饼为氮化硅前驱体固体及残留在氮化硅前驱体中的少量液氨、甲苯和氯化铵。滤饼再用液氨进行洗涤，洗涤后再进行过滤，共进行5次洗涤过滤后用热氮气对滤饼进行干燥，得到氮化硅前驱体。
再将氮化硅前驱体经过输送机加入转动炉，转动炉的旋转数设为1rpm，使氮化硅前驱体在氮气气氛下800℃温度下煅烧2h，使氮化硅前驱体热解成非晶态的氮化硅粉体，再送入推板炉进行高温煅烧，氮气气氛下以1500℃温度煅烧2h，得到产品氮化硅粉体。
实施列5：
该实施例采用图1所示装置，以液相法生产氮化硅粉体，具体如下：
用高纯氮气将粉体制备系统的空气置换至惰性环境，保证气氛中O2＜1ppm，H2O＜1ppm。将-40℃的40体积的液氨和的5体积的甲苯混合后形成第一原料，用屏蔽泵以2m/s的流速送入管式反应器；同时将-40℃的2体积四氯化硅和6体积甲苯混合后形成第二原料，并以2m/s 的流速加入管式反应器。管式反应器管径2cm，管道长度3m，两股物料瞬间混合后迅速反应，形成预反应浆料。
将预反应浆料通入带有搅拌单元的陈化反应釜，停留1h以在-40℃保证充分反应后形成陈化反应浆料。陈化反应浆料送入过滤洗涤干燥三合一装置，先进行过滤，得到滤液和滤饼。滤液为甲苯、液氨及溶于液氨的氯化铵，将滤液送入分相罐内静置30分钟后，下层液体为甲苯相，返回作为原料，上层液体为溶有氯化铵的液氨相，送入蒸发罐加热至10℃使液氨蒸发成气体，再用冷凝器冷凝至-40℃的液体返回作为原料，蒸发罐底部的固体为氯化铵。滤饼为氮化硅前驱体固体及残留在氮化硅前驱体中的少量液氨、甲苯和氯化铵。滤饼再用液氨进行洗涤，洗涤后再进行过滤，共进行5次洗涤过滤后用热氮气对滤饼进行干燥，得到氮化硅前驱体。
再将氮化硅前驱体经过输送机加入转动炉，转动炉的旋转数设为3rpm，使氮化硅前驱体在氮气气氛下500℃温度下煅烧2h，使氮化硅前驱体热解成非晶态的氮化硅粉体，再送入推板炉进行高温煅烧，氮气气氛下以1400℃温度煅烧3h，得到产品氮化硅粉体。
实施列6：
该实施例采用图1所示装置，以液相法生产氮化硅粉体，具体如下：
用高纯氮气将粉体制备系统的空气置换至惰性环境，保证气氛中O2＜1ppm，H2O＜1ppm。将-40℃的40体积的液氨和的5体积的甲苯混合后形成第一原料，用屏蔽泵以2m/s的流速送入管式反应器；同时将-40℃的2体积四氯化硅和6体积甲苯混合后形成第二原料，并以2m/s 的流速加入管式反应器。管式反应器管径2cm，管道长度3m，两股物料瞬间混合后迅速反应，形成预反应浆料。
将预反应浆料通入带有搅拌单元的陈化反应釜，停留1h以在-40℃保证充分反应后形成陈化反应浆料。陈化反应浆料送入过滤洗涤干燥三合一装置，先进行过滤，得到滤液和滤饼。滤液为甲苯、液氨及溶于液氨的氯化铵，将滤液送入分相罐内静置30分钟后，下层液体为甲苯相，返回作为原料，上层液体为溶有氯化铵的液氨相，送入蒸发罐加热至10℃使液氨蒸发成气体，再用冷凝器冷凝至-40℃的液体返回作为原料，蒸发罐底部的固体为氯化铵。滤饼为氮化硅前驱体固体及残留在氮化硅前驱体中的少量液氨、甲苯和氯化铵。滤饼再用液氨进行洗涤，洗涤后再进行过滤，共进行5次洗涤过滤后用热氮气对滤饼进行干燥，得到氮化硅前驱体。
再将氮化硅前驱体经过输送机加入转动炉，转动炉的旋转数设为3rpm，使氮化硅前驱体在氮气气氛下1000℃温度下煅烧0.5h，使氮化硅前驱体热解成非晶态的氮化硅粉体，再送入推板炉进行高温煅烧，氮气气氛下以1700℃温度煅烧1h，得到产品氮化硅粉体。
实施列7：
该实施例采用图1所示装置，以液相法生产氮化硅粉体，具体如下：
用高纯氮气将粉体制备系统的空气置换至惰性环境，保证气氛中O2＜1ppm，H2O＜1ppm。将-40℃的40体积的液氨和的5体积的正己烷混合后形成第一原料，用屏蔽泵以2m/s的流速送入管式反应器；同时将-40℃的2体积四氯化硅和6体积正己烷混合后形成第二原料，并以 2m/s的流速加入管式反应器。管式反应器管径2cm，管道长度3m，两股物料瞬间混合后迅速反应，形成预反应浆料。
将预反应浆料通入带有搅拌单元的陈化反应釜，停留1h以在-40℃保证充分反应后形成陈化反应浆料。陈化反应浆料送入过滤洗涤干燥三合一装置，先进行过滤，得到滤液和滤饼。滤液为正己烷、液氨及溶于液氨的氯化铵，将滤液送入分相罐内静置30分钟后，下层液体为正己烷相，返回作为原料，上层液体为溶有氯化铵的液氨相，送入蒸发罐加热至10℃使液氨蒸发成气体，再用冷凝器冷凝至-40℃的液体返回作为原料，蒸发罐底部的固体为氯化铵。滤饼为氮化硅前驱体固体及残留在氮化硅前驱体中的少量液氨、正己烷和氯化铵。滤饼再用液氨进行洗涤，洗涤后再进行过滤，共进行5次洗涤过滤后用热氮气对滤饼进行干燥，得到氮化硅前驱体。
再将氮化硅前驱体经过输送机加入转动炉，转动炉的旋转数设为1rpm，使氮化硅前驱体在氮气气氛下800℃温度下煅烧2h，使氮化硅前驱体热解成非晶态的氮化硅粉体，再送入推板炉进行高温煅烧，氮气气氛下以1500℃温度煅烧2h，得到产品氮化硅粉体。
对比例1
与实施例1不同之处在于：取消管式反应器，物料直接进行陈化反应釜进行反应。
对比例2
与实施例1不同之处在于：将转动炉替换为静态热解炉，氮化硅前驱体在静态热解炉中进行低温热解。
表1氮化硅粉体产品指标
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (20)
1.一种液相法生产氮化硅粉体的装置，其特征在于，包括：
第一原料供应单元(10)，用于供应液氨和有机溶剂的混合液作为第一原料；
第二原料供应单元(20)，用于供应卤化硅和有机溶剂的混合液作为第二原料；
管式反应器(30)，所述管式反应器(30)中设置有反应微通道，其具有反应原料进口和预反应浆料出口，所述反应原料进口分别与所述第一原料供应单元(10)和所述第二原料供应单元(20)相连，所述管式反应器(30)用于使所述第一原料和所述第二原料在所述反应微通道中进行液相预反应，以形成预反应浆料；
陈化反应釜(40)，具有预反应浆料进口和陈化反应浆料出口，所述预反应浆料进口与所述预反应浆料出口相连，所述陈化反应釜(40)中还配置有搅拌装置，所述陈化反应釜(40)用于使所述预反应浆料在搅拌状态下进行陈化反应，以形成陈化反应浆料；
固液分离单元(50)，具有陈化反应浆料进口、滤液出口以及固相出口，所述陈化反应浆料进口与所述陈化反应浆料出口相连；
动态热解单元(60)，具有固相进口，其与所述固相出口相连，所述动态热解单元(60)用于使所述固液分离单元(50)排出的固相进行低温动态热解，形成非晶态氮化硅粉体；
煅烧单元(70)，与所述动态热解单元(60)的出口相连，用于对所述非晶态氮化硅粉体进行高温煅烧晶化，得到所述氮化硅粉体产品；
含氮惰性气体供应单元，与所述管式反应器(30)、所述陈化反应釜(40)、所述固液分离单元(50)及所述动态热解单元(60)相连，用于提供含氮惰性气体；
含氮还原性气体供应单元，用于提供含氮还原性气体，所述煅烧单元(70)可切换地与所述含氮惰性气体供应单元和/或所述含氮还原性气体供应单元相连。
2.根据权利要求1所述的液相法生产氮化硅粉体的装置，其特征在于，所述管式反应器(30)中，所述反应微通道的直径为2～4cm，长度为3～5m。
3.根据权利要求1或2所述的液相法生产氮化硅粉体的装置，其特征在于，所述装置还包括：
静置分相罐(80)，与所述滤液出口相连，所述静置分相罐(80)用于使滤液进行静置分相以形成上层液氨层和下层溶剂层。
4.根据权利要求3所述的液相法生产氮化硅粉体的装置，其特征在于，所述静置分相罐(80)具有上层液出口和下层液出口，所述装置还包括：
有机溶剂供应单元(90)，分别与所述第一原料供应单元(10)和所述第二原料供应单元(20)相连，用于供应所述有机溶剂；所述下层液出口与所述有机溶剂供应单元(90)的进口相连；
液氨供应单元(100)，与所述第一原料供应单元(10)相连，用于供应所述液氨；
卤化硅供应单元(110)，与所述第二原料供应单元(20)相连，用于供应所述卤化硅。
5.根据权利要求4所述的液相法生产氮化硅粉体的装置，其特征在于，所述装置还包括：
蒸发单元(120)，具有上层液进口及氨气出口，所述上层液进口与所述上层液出口相连；
冷凝单元(130)，具有氨气进口和回收液氨出口，所述氨气进口与所述氨气出口相连，所述回收液氨出口与所述液氨供应单元(100)相连。
6.根据权利要求5所述的液相法生产氮化硅粉体的装置，其特征在于，
所述固液分离单元(50)为过滤干燥洗涤一体机，其具有所述陈化反应浆料进口、洗涤剂进口、所述滤液出口以及所述固相出口，所述过滤干燥洗涤一体机用于对所述陈化反应浆料进行过滤、洗涤、干燥，以得到滤液和固相；或者，
所述固液分离单元(50)包括顺次连通的离心机和搅拌干燥机，所述离心机设置有所述陈化反应浆料进口和所述洗涤剂进口，所述搅拌干燥机具有所述固相出口，且所述离心机设置有所述滤液出口。
7.根据权利要求6所述的液相法生产氮化硅粉体的装置，其特征在于，所述回收液氨出口还与所述洗涤剂进口相连。
8.根据权利要求1或2所述的液相法生产氮化硅粉体的装置，其特征在于，所述动态热解单元(60)为转动炉或流化床，所述煅烧单元(70)为转动炉、气氛炉、推板窑或辊道窑。
9.一种液相法生产氮化硅粉体的方法，其特征在于，其采用权利要求1至8中任一项所述的液相法生产氮化硅粉体的装置进行，且所述方法包括以下步骤：
提供液氨和有机溶剂的混合液作为第一原料，提供卤化硅和有机溶剂的混合液作为第二原料；
将所述第一原料和所述第二原料通入所述管式反应器(30)中，以在其反应微通道中进行液相预反应，得到预反应浆料；
将所述预反应浆料通入陈化反应釜(40)中，在搅拌状态下进行陈化反应，形成陈化反应浆料；
对所述陈化反应浆料进行固液分离，得到滤液和固相；然后将所述固相送入动态热解单元(60)中，使其进行低温动态热解，得到非晶态氮化硅粉体；
使所述非晶态氮化硅粉体在煅烧单元(70)中进行高温煅烧晶化，得到所述氮化硅粉体产品；
其中，所述第一原料和所述第二原料的通入过程、所述预反应过程、所述陈化反应过程、所述固液分离过程及所述低温动态热解均在含氮惰性气体中进行；所述高温煅烧晶化过程在含氮惰性气体和/或含氮还原性气体中进行。
10.根据权利要求9所述的液相法生产氮化硅粉体的方法，其特征在于，所述第一原料中，所述液氨和所述有机溶剂的体积比为5～8:1，所述第二原料中，所述卤化硅和所述有机溶剂的体积比为1:2～9。
11.根据权利要求10所述的液相法生产氮化硅粉体的方法，其特征在于，所述有机溶剂选自甲苯、二甲苯、正己烷、己烷中的一种或多种；所述液相预反应的温度为-50～0℃，所述第一原料和所述第二原料在所述管式反应器(30)中的流速分别为2～3m/s。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的液相法生产氮化硅粉体的方法，其特征在于，所述陈化反应的温度为-50～0℃，时间为1～10h，所述陈化反应釜(40)中搅拌装置的搅拌速度为3～15r/min。
13.根据权利要求9至11中任一项所述的液相法生产氮化硅粉体的方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述滤液在静置分相罐(80)中进行静置分相，得到上层液氨层和下层溶剂层。
14.根据权利要求13所述的液相法生产氮化硅粉体的方法，其特征在于，所述方法还包括：提取所述下层溶剂层中的溶剂，并将其返回至有机溶剂供应单元(90)中。
15.根据权利要求13所述的液相法生产氮化硅粉体的方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述上层液氨层中的物料进行蒸发处理，得到氨气；使所述氨气冷凝形成回收液氨，然后将所述回收液氨返回至液氨供应单元(100)中。
16.根据权利要求15所述的液相法生产氮化硅粉体的方法，其特征在于，所述固液分离步骤包括：
将所述陈化反应浆料在过滤干燥洗涤一体机中依次进行过滤、洗涤和干燥，得到所述滤液和所述固相；或者，
将所述陈化反应浆料在离心机中离心过滤后，向所述离心机中加入洗涤剂进行离心洗涤，最后将洗涤后的滤饼在搅拌干燥机中干燥，得到所述固相；其中所述离心机中分离的液相即为所述滤液。
17.根据权利要求16所述的液相法生产氮化硅粉体的方法，其特征在于，所述方法还包括：将部分所述回收液氨通入所述干燥洗涤一体机或所述离心机中用于作为洗涤剂。
18.根据权利要求9至11中任一项所述的液相法生产氮化硅粉体的方法，其特征在于，所述低温动态热解的过程中，热解温度为500～1000℃，热解时间为0.5～2h；所述高温煅烧晶化过程中，煅烧温度为1400～1700℃，煅烧时间为1～3h。
19.根据权利要求9至11中任一项所述的液相法生产氮化硅粉体的方法，其特征在于，所述卤化硅为四氯化硅、四溴化硅和四碘化硅中的一种或多种。
20.根据权利要求9至11中任一项所述的液相法生产氮化硅粉体的方法，其特征在于，所述含氮惰性气体为氮气，或者氮气和氩气的混合气；所述含氮还原性气体为氮气和还原性气体的混合气，所述还原性气体的氢气和/或氨气。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116693301A (zh) * | 2023-06-01 | 2023-09-05 | 衡阳凯新特种材料科技有限公司 | 一种连续式氨解法制备氮化硅粉体的方法 |
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