JP2556460B2 - カレントベッド式反応装置を用いたアルミナの炭窒化による窒化アルミニウムの連続的製造方法 - Google Patents
カレントベッド式反応装置を用いたアルミナの炭窒化による窒化アルミニウムの連続的製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はカレントベッド(lit cou
lant) 式反応装置を用いたアルミナの炭窒化による窒化
アルミニウムの連続的製造方法に関するものである。
lant) 式反応装置を用いたアルミナの炭窒化による窒化
アルミニウムの連続的製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】カレントベッド式反応装置を用いて窒化
アルミニウムを連続的に製造する方法は既に公知であ
る。国際公表第ＷＯ92／16467 号では、カレントベッド
式反応装置を用いたアルミナを炭窒化反応において、反
応装置の有効容積の65〜95％に対応する一定の充填率で
運転することが提案されている。この方法を用いると窒
化アルミニウムの顆粒を１時間当たり 0.5〜0.8kg 製造
することができる。
アルミニウムを連続的に製造する方法は既に公知であ
る。国際公表第ＷＯ92／16467 号では、カレントベッド
式反応装置を用いたアルミナを炭窒化反応において、反
応装置の有効容積の65〜95％に対応する一定の充填率で
運転することが提案されている。この方法を用いると窒
化アルミニウムの顆粒を１時間当たり 0.5〜0.8kg 製造
することができる。
【０００３】欧州特許出願公開第 0,519,806号には一定
充填率で運転される長さ／内径比が５〜20の範囲にある
系統的(methodique)な反応装置を用いることが提案され
ている。この方法では窒化アルミニウム顆粒を１時間当
たり 2.42kg 製造することができる。公知技術の最大の
欠点は反応装置の生産性が限られることにある。生産性
を高くする１つの方法は反応装置の容量を変えずに窒化
アルミニウムの製造量を増加させることであるが、そう
すると一般には不完全な炭窒化反応となって生成物が不
均質になる。
充填率で運転される長さ／内径比が５〜20の範囲にある
系統的(methodique)な反応装置を用いることが提案され
ている。この方法では窒化アルミニウム顆粒を１時間当
たり 2.42kg 製造することができる。公知技術の最大の
欠点は反応装置の生産性が限られることにある。生産性
を高くする１つの方法は反応装置の容量を変えずに窒化
アルミニウムの製造量を増加させることであるが、そう
すると一般には不完全な炭窒化反応となって生成物が不
均質になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】生産性を高くする別の
方法は、製造量を一定にしたまま反応装置の容量を小さ
くすることである。この場合には高い均質性を維持でき
ると同時に生産量も維持できる。従って、本発明の目的
は、容量の小さい反応装置を用いて高い生産性を達成す
ることが可能なアルミナの炭窒化による窒化アルミナの
製造方法を提供することにある。
方法は、製造量を一定にしたまま反応装置の容量を小さ
くすることである。この場合には高い均質性を維持でき
ると同時に生産量も維持できる。従って、本発明の目的
は、容量の小さい反応装置を用いて高い生産性を達成す
ることが可能なアルミナの炭窒化による窒化アルミナの
製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明方法は、アルミナ
と、炭素と、窒素とから炭窒化反応によって窒化アルミ
ニウムを連続的に製造する方法において、反応区域が熱
伝導材料によって互いに結合された複数の導管を有する
カレントベッド式の反応装置で炭窒化反応を行うことを
特徴とする。
と、炭素と、窒素とから炭窒化反応によって窒化アルミ
ニウムを連続的に製造する方法において、反応区域が熱
伝導材料によって互いに結合された複数の導管を有する
カレントベッド式の反応装置で炭窒化反応を行うことを
特徴とする。
【０００６】
【作用】「カレントベッド(lit coulant) 、流れ床」と
いう用語は通常の意味で用いられており、ピストン流型
の反応装置を意味している。「反応区域」とはアルミナ
の炭窒化反応を起こす温度を有する反応装置の区域を示
す。この温度は一般に 1,350〜2,000 ℃の範囲にある。
いう用語は通常の意味で用いられており、ピストン流型
の反応装置を意味している。「反応区域」とはアルミナ
の炭窒化反応を起こす温度を有する反応装置の区域を示
す。この温度は一般に 1,350〜2,000 ℃の範囲にある。
【０００７】本発明方法で用いられるカレントベッド式
の反応装置は、一定充填率(taux deremplissage) で反
応物が均一且つ一定の滞留時間となり、しかも、所定位
置で各粒子の周りに気相の均質な組成ができ且つ強力な
熱交換と物質移動とが行われる条件下で装填物が窒素で
パーコレーション(percolation、浸漬) されるように運
転される。
の反応装置は、一定充填率(taux deremplissage) で反
応物が均一且つ一定の滞留時間となり、しかも、所定位
置で各粒子の周りに気相の均質な組成ができ且つ強力な
熱交換と物質移動とが行われる条件下で装填物が窒素で
パーコレーション(percolation、浸漬) されるように運
転される。
【０００８】この方法では供給速度を一定にするため
に、例えばカレントベッドの底部に設けた重量測定装置
または容積測定装置を用いて連続的に抜き出し、一定断
面積のスリーブ(virole)中を装填物をピストンフローで
流すことができる。窒素による装填物のパーコレーショ
ンは顆粒間で固体の流れに対してカウンターフローで且
つ高速で行うのが好ましい。
に、例えばカレントベッドの底部に設けた重量測定装置
または容積測定装置を用いて連続的に抜き出し、一定断
面積のスリーブ(virole)中を装填物をピストンフローで
流すことができる。窒素による装填物のパーコレーショ
ンは顆粒間で固体の流れに対してカウンターフローで且
つ高速で行うのが好ましい。
【０００９】本発明方法では、反応区域が小さな容量の
複数の導管で構成され反応装置を使用する。その基本的
な利点は次の２つである。すなわち、第１の利点は、そ
うすることによって熱移動が改善され、加熱のためのエ
ネルギーコストを下げることができる点にある。第２の
利点は、そうすることによって、熱伝導材料と各導管の
中心との間の熱勾配の差を小さくすることができ、従っ
て、製品の均質性を向上させることができる点にある。
複数の導管で構成され反応装置を使用する。その基本的
な利点は次の２つである。すなわち、第１の利点は、そ
うすることによって熱移動が改善され、加熱のためのエ
ネルギーコストを下げることができる点にある。第２の
利点は、そうすることによって、熱伝導材料と各導管の
中心との間の熱勾配の差を小さくすることができ、従っ
て、製品の均質性を向上させることができる点にある。
【００１０】〔図１〕は本発明方法で用いる反応装置の
概念図であるが、これは単なる例示であって本発明はこ
の実施例に限定されるものではない。〔図１〕中の参照
番号ａ、ｂおよびｃは反応装置の互いに異なる反応区域
に対応する。参照番号１と２はこの反応装置の主要な付
属品で、具体的には電磁誘導加熱器および温度プローブ
である。
概念図であるが、これは単なる例示であって本発明はこ
の実施例に限定されるものではない。〔図１〕中の参照
番号ａ、ｂおよびｃは反応装置の互いに異なる反応区域
に対応する。参照番号１と２はこの反応装置の主要な付
属品で、具体的には電磁誘導加熱器および温度プローブ
である。
【００１１】本発明方法で用いる反応装置は少なくとも
下記機能を有している必要がある： 1) 出発原料の顆粒（成形原料）を熱ガスで加熱する機
能すなわち熱交換器としての機能（区域ａ） 2) 炭窒化反応器の機能（区域ｂ） 3) 反応器に入る窒素を反応器の加熱区域から出た顆粒
と接触させて加熱する機能（区域ｃ）
下記機能を有している必要がある： 1) 出発原料の顆粒（成形原料）を熱ガスで加熱する機
能すなわち熱交換器としての機能（区域ａ） 2) 炭窒化反応器の機能（区域ｂ） 3) 反応器に入る窒素を反応器の加熱区域から出た顆粒
と接触させて加熱する機能（区域ｃ）
【００１２】図１に概略的に示した反応装置はほぼ鉛直
に運動するように設計されており、基本的に１つの導管
（区域ａ）と、複数の導管よりなる反応区域（区域ｂ）
とを有し、一般にはグラファイトで作られている。区域
ａの上部は反応装置へ新鮮な顆粒を供給する供給装置に
接続されている。充填レベルはプローブ（図示せず）に
よって一定に維持される。また、区域ａの上部は放出ガ
ス回収器（図示せず）に接続されている。このガスは基
本的にＣＯと過剰なＮ2 とからなり、焼成炉（図示せ
ず）の底部へ送ることがてきる。
に運動するように設計されており、基本的に１つの導管
（区域ａ）と、複数の導管よりなる反応区域（区域ｂ）
とを有し、一般にはグラファイトで作られている。区域
ａの上部は反応装置へ新鮮な顆粒を供給する供給装置に
接続されている。充填レベルはプローブ（図示せず）に
よって一定に維持される。また、区域ａの上部は放出ガ
ス回収器（図示せず）に接続されている。このガスは基
本的にＣＯと過剰なＮ2 とからなり、焼成炉（図示せ
ず）の底部へ送ることがてきる。
【００１３】反応区域ｂは電磁誘導器１で加熱するのが
好ましい。また、反応区域の中心の温度は温度プローブ
２で測定するのが好ましい。反応区域の導管は、その断
面形状を任意の規則的な形状にすることができ、互いに
同一でも異なってもいてもよく、その数は通常２〜12の
範囲である。規則的な断面形状の例としては円、楕円、
直線状または曲線状の多角形（規則的でも非規則的でも
よい）および対称軸を有する幾何学形状が挙げられる
（〔図２〕参照）。円形断面を有する導管を用いるのが
好ましい。
好ましい。また、反応区域の中心の温度は温度プローブ
２で測定するのが好ましい。反応区域の導管は、その断
面形状を任意の規則的な形状にすることができ、互いに
同一でも異なってもいてもよく、その数は通常２〜12の
範囲である。規則的な断面形状の例としては円、楕円、
直線状または曲線状の多角形（規則的でも非規則的でも
よい）および対称軸を有する幾何学形状が挙げられる
（〔図２〕参照）。円形断面を有する導管を用いるのが
好ましい。
【００１４】反応区域に複数の導管を設けた場合の反応
器の内側の各導管の配置は規則的でも不規則でもよい。
一般には、例えば各導管の中心が１つの円または反応器
の中心と同心な複数の円上に位置するように配置する
か、寸法の異なる環の場合（図２）には同心状に各導管
を配置する。好ましくは各導管の中心を反応器の中心と
同心な円上に配置する。
器の内側の各導管の配置は規則的でも不規則でもよい。
一般には、例えば各導管の中心が１つの円または反応器
の中心と同心な複数の円上に位置するように配置する
か、寸法の異なる環の場合（図２）には同心状に各導管
を配置する。好ましくは各導管の中心を反応器の中心と
同心な円上に配置する。
【００１５】各導管の間の空間は一般に熱伝導材料、例
えばグラファイト、タングステン、モリブデンで作ら
れ、好ましくは導管を形成する材料と同じ材料、通常は
グラファイトで作る。区域ｃの下部は一般に窒素供給孔
を有する截頭円錐台形のシェルと連通させ、このシェル
の底部には重量測定用に顆粒を連続的に抜き出すことが
可能な密封定容測定装置が設けるのが好ましい。
えばグラファイト、タングステン、モリブデンで作ら
れ、好ましくは導管を形成する材料と同じ材料、通常は
グラファイトで作る。区域ｃの下部は一般に窒素供給孔
を有する截頭円錐台形のシェルと連通させ、このシェル
の底部には重量測定用に顆粒を連続的に抜き出すことが
可能な密封定容測定装置が設けるのが好ましい。
【００１６】本発明方法では、反応装置の区域ａに顆粒
が供給される。この顆粒はアルミナと炭素との混合物か
らなるペースト、好ましくはこのペーストの顆粒化を容
易にするためのバインダーを含むペーストを成形して得
られる。このバインダーを炭素原料の一部とすることも
できる。
が供給される。この顆粒はアルミナと炭素との混合物か
らなるペースト、好ましくはこのペーストの顆粒化を容
易にするためのバインダーを含むペーストを成形して得
られる。このバインダーを炭素原料の一部とすることも
できる。
【００１７】「バインダー」とは本発明方法で定義の機
械的強度を顆粒に付与することが可能な任意の化合物を
意味する。一般に、この機械的強度は破壊強度 (resist
ancea l'ecrasement)と磨耗損失(perte a l'attrition)
とを測定して求める。
械的強度を顆粒に付与することが可能な任意の化合物を
意味する。一般に、この機械的強度は破壊強度 (resist
ancea l'ecrasement)と磨耗損失(perte a l'attrition)
とを測定して求める。
【００１８】熱分解時に炭素を生じる熱硬化性樹脂のバ
インダーを用いた時には、顆粒に十分な機械的強度と十
分な多孔度とが同時に与えられるように炭素と熱硬化性
樹脂との量を調節する。カーボンブラックは炭窒化速度
に好都合な孔容積を与え、熱硬化性樹脂は顆粒を結合さ
せる役目をする。熱硬化性樹脂はフェノール−ホルムア
ルデヒド樹脂水溶液の中から選択するのが好ましいが、
当然ながら、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイ
ミド樹脂等のその他の樹脂を用いることもできる。カー
ボンブラックは平均粒径が 0.5〜10μｍ、好ましくは１
〜５μｍで且つ孔容積が0.3cm3／ｇ以上の広範囲のカー
ボンブラックの中から選択することができる。例として
は孔容積が10 cm3／ｇまでのアセチレンブラックを挙げ
ることができる。
インダーを用いた時には、顆粒に十分な機械的強度と十
分な多孔度とが同時に与えられるように炭素と熱硬化性
樹脂との量を調節する。カーボンブラックは炭窒化速度
に好都合な孔容積を与え、熱硬化性樹脂は顆粒を結合さ
せる役目をする。熱硬化性樹脂はフェノール−ホルムア
ルデヒド樹脂水溶液の中から選択するのが好ましいが、
当然ながら、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイ
ミド樹脂等のその他の樹脂を用いることもできる。カー
ボンブラックは平均粒径が 0.5〜10μｍ、好ましくは１
〜５μｍで且つ孔容積が0.3cm3／ｇ以上の広範囲のカー
ボンブラックの中から選択することができる。例として
は孔容積が10 cm3／ｇまでのアセチレンブラックを挙げ
ることができる。
【００１９】アルミナは高純度アルミナを選択するのが
好ましく、その粒径はカーボンブラックの粒径とほぼ同
じ大きさにするのが推奨される。ペースト（及び顆粒）
の調製のためおよび均質化のために、分散剤、例えばポ
リアクリレートアンモニウム塩型の分散剤を用いるのが
好ましい。
好ましく、その粒径はカーボンブラックの粒径とほぼ同
じ大きさにするのが推奨される。ペースト（及び顆粒）
の調製のためおよび均質化のために、分散剤、例えばポ
リアクリレートアンモニウム塩型の分散剤を用いるのが
好ましい。
【００２０】通常、顆粒の調製時に、総炭素量すなわち
原料として加えた炭素と熱硬化性樹脂から生じる炭素と
の総炭素量が炭窒化反応の理論量（比Ｃ／Al2Ｏ3＝３）
に等しくなるか、それよりも大きくなるようにする。こ
の過剰量は 100％にすることができるが、好ましくは０
〜50％の範囲である。
原料として加えた炭素と熱硬化性樹脂から生じる炭素と
の総炭素量が炭窒化反応の理論量（比Ｃ／Al2Ｏ3＝３）
に等しくなるか、それよりも大きくなるようにする。こ
の過剰量は 100％にすることができるが、好ましくは０
〜50％の範囲である。
【００２１】供給する顆粒の破壊強度（「バルク破壊強
度」−シェル(Shell) 法で測定される）は一般に 0.2〜
３ＭPaであり、磨耗損失は一般に15％以下である。「磨
耗損失」量は顆粒25ｇを円筒形の密閉金属管（内径36m
m、長さ 305mm）に入れ、この管を回転支持部材に固定
（回転支持部材の回転軸線がこの管の長さ方向の中心を
通るようにする）して方法で測定する。回転速度 25 rp
m で１時間処理した後に得られる固体を篩分け（425 μ
ｍの格子）し、篩を通った微粒子を回収して重量を測定
する。磨耗損失量は〔式１〕で表される：
度」−シェル(Shell) 法で測定される）は一般に 0.2〜
３ＭPaであり、磨耗損失は一般に15％以下である。「磨
耗損失」量は顆粒25ｇを円筒形の密閉金属管（内径36m
m、長さ 305mm）に入れ、この管を回転支持部材に固定
（回転支持部材の回転軸線がこの管の長さ方向の中心を
通るようにする）して方法で測定する。回転速度 25 rp
m で１時間処理した後に得られる固体を篩分け（425 μ
ｍの格子）し、篩を通った微粒子を回収して重量を測定
する。磨耗損失量は〔式１〕で表される：
【００２２】
【式１】 Ａ％＝（Ｐ２／Ｐ１）×100 （ここで、Ａ％は磨耗損失を示し、Ｐ１は顆粒の初期重
量を表し、Ｐ２は得られた微粒子の重量を表す）
量を表し、Ｐ２は得られた微粒子の重量を表す）
【００２３】新しい顆粒は反応装置の区域ａに導入され
る。その高さはこの区域ａの上部に配置されたプローブ
（図示せず）によって一定に維持される。次いで、顆粒
は炭窒化区域ｂへ移動し、さらに区域ｃに移動して、そ
こで反応装置に供給される窒素によって冷却される。従
って、カレントベッドの底部に設けた容量測定装置から
は冷たい顆粒が抜き出される。
る。その高さはこの区域ａの上部に配置されたプローブ
（図示せず）によって一定に維持される。次いで、顆粒
は炭窒化区域ｂへ移動し、さらに区域ｃに移動して、そ
こで反応装置に供給される窒素によって冷却される。従
って、カレントベッドの底部に設けた容量測定装置から
は冷たい顆粒が抜き出される。
【００２４】この顆粒は過剰な炭素を含むことがある
（AlＮ＋Ｃ）が、残留α−Al2Ｏ3の含有量は一般にAlＮ
に対して0.5 ％未満である（Ｘ線回折で測定）。過剰な
炭素は酸素を含むガスで、好ましくは700 ℃以下の温度
で燃焼して除去することができる。
（AlＮ＋Ｃ）が、残留α−Al2Ｏ3の含有量は一般にAlＮ
に対して0.5 ％未満である（Ｘ線回折で測定）。過剰な
炭素は酸素を含むガスで、好ましくは700 ℃以下の温度
で燃焼して除去することができる。
【００２５】最後に、純粋な窒化アルミニウムを粉砕チ
ャンバ（汚染を防止するために例えばエラストマーで被
覆するのが好ましい）を有するエアージェットミルでバ
ラバラに(disagglomere)する。上記方法で得られる窒化
アルミニウム粉末は残留α−Al2Ｏ3の含有量が 0.5重量
％以下（AlＮに対して）のAlＮからなる平均粒径が 0.5
〜５μｍの粒子で、そのＢＥＴ比表面積は一般に少なく
とも２ｍ2／ｇであり、場合によっては５ｍ2／ｇにな
る。以下、本発明の実施例を説明する。
ャンバ（汚染を防止するために例えばエラストマーで被
覆するのが好ましい）を有するエアージェットミルでバ
ラバラに(disagglomere)する。上記方法で得られる窒化
アルミニウム粉末は残留α−Al2Ｏ3の含有量が 0.5重量
％以下（AlＮに対して）のAlＮからなる平均粒径が 0.5
〜５μｍの粒子で、そのＢＥＴ比表面積は一般に少なく
とも２ｍ2／ｇであり、場合によっては５ｍ2／ｇにな
る。以下、本発明の実施例を説明する。
【００２６】
【実施例】実施例１ 550 重量部の細かく粉砕した高純度アルミナ（平均粒
径：１μｍ−ＡＳＴＭＣ678 規格、孔容積：0.76 cm3／
ｇ）と、182 重量部のアセチレンブラック（平均粒径：
２〜３μｍ、孔容積：7.0cm3／ｇ）と、257 重量部のフ
ェノール−ホルムアルデヒド水溶液（濃度は約60％）
と、11重量部のポリアクリレートアンモニウム分散剤と
を混合する。得られた混合物をアルミナの白色粒子が消
えるまでアルミナ被覆した混練機で処理する。得られた
ペーストを押出プレスへ送り、押出プレスの直径３mmの
押出孔の出口でカッターで長さ６mmの棒状体に切断す
る。
径：１μｍ−ＡＳＴＭＣ678 規格、孔容積：0.76 cm3／
ｇ）と、182 重量部のアセチレンブラック（平均粒径：
２〜３μｍ、孔容積：7.0cm3／ｇ）と、257 重量部のフ
ェノール−ホルムアルデヒド水溶液（濃度は約60％）
と、11重量部のポリアクリレートアンモニウム分散剤と
を混合する。得られた混合物をアルミナの白色粒子が消
えるまでアルミナ被覆した混練機で処理する。得られた
ペーストを押出プレスへ送り、押出プレスの直径３mmの
押出孔の出口でカッターで長さ６mmの棒状体に切断す
る。
【００２７】得られた顆粒を通気オーブン内で150 ℃で
乾燥させる（重量損失10.8％）と、下記重量組成とな
る： アルミナ 61.6％ 炭素 20.4％ 樹脂 17.5％ 分散剤 0.5％ 顆粒の破壊強度は 2.8ＭPaであり、磨耗損失は 2.2％で
ある。
乾燥させる（重量損失10.8％）と、下記重量組成とな
る： アルミナ 61.6％ 炭素 20.4％ 樹脂 17.5％ 分散剤 0.5％ 顆粒の破壊強度は 2.8ＭPaであり、磨耗損失は 2.2％で
ある。
【００２８】顆粒を連続運転される〔図１〕のカレント
ベッド式のグラファイト反応器へ供給する。反応区域は
グラファイトに形成した内径が110mm の４本の中空な直
管であり、これらの管は直径が300mm の円の中に形成さ
れ、これらの管全体の容積は26.6リットルである。顆粒
の供給量は4.05kg／時である。反応装置の底部ｃから窒
素を流量24kg／時で供給する。反応区域ｂの外壁温度は
1,450〜1,700 ℃であり、反応区域内の滞留時間は約７
時間である。
ベッド式のグラファイト反応器へ供給する。反応区域は
グラファイトに形成した内径が110mm の４本の中空な直
管であり、これらの管は直径が300mm の円の中に形成さ
れ、これらの管全体の容積は26.6リットルである。顆粒
の供給量は4.05kg／時である。反応装置の底部ｃから窒
素を流量24kg／時で供給する。反応区域ｂの外壁温度は
1,450〜1,700 ℃であり、反応区域内の滞留時間は約７
時間である。
【００２９】反応区域の中心軸の所に配置したプローブ
２で測定したグラファイトの温度は外側壁の温度にほぼ
に等しい（同じ高さで）。外側壁と導管の中心との間の
温度差は50℃以下である。区域ｃから出た冷却され、炭
窒化された顆粒は2.3kg ／時の速度で抜き出される（こ
れは 100％窒化アルミニウム 2.0 kg／時に対応す
る）。この条件での反応器の生産性は 100％窒化アルミ
ニウムが１時間当たり反応区域１リットル当たり 0.075
kg できることに相当する。
２で測定したグラファイトの温度は外側壁の温度にほぼ
に等しい（同じ高さで）。外側壁と導管の中心との間の
温度差は50℃以下である。区域ｃから出た冷却され、炭
窒化された顆粒は2.3kg ／時の速度で抜き出される（こ
れは 100％窒化アルミニウム 2.0 kg／時に対応す
る）。この条件での反応器の生産性は 100％窒化アルミ
ニウムが１時間当たり反応区域１リットル当たり 0.075
kg できることに相当する。
【００３０】顆粒を取ってインコネル皿上に約１cmの厚
さの層に広げた後、断続電気加熱炉に入れ、空気を循環
させて温度を 650±５℃に維持する。この温度に８時間
維持する。重量損失は約 15 ％である。この処理後の残
留遊離炭素の含有量は 700ppm 以下であり、酸素含有量
は１％未満である。こうして得られた窒化アルミニウム
をエラストマーでライニングされたエアジェットミルで
粉砕する。最終的な窒化アルミニウムの平均粒径は１μ
ｍであり、この窒化アルミニウムのＢＥＴ比表面積は４
ｍ2／ｇである。
さの層に広げた後、断続電気加熱炉に入れ、空気を循環
させて温度を 650±５℃に維持する。この温度に８時間
維持する。重量損失は約 15 ％である。この処理後の残
留遊離炭素の含有量は 700ppm 以下であり、酸素含有量
は１％未満である。こうして得られた窒化アルミニウム
をエラストマーでライニングされたエアジェットミルで
粉砕する。最終的な窒化アルミニウムの平均粒径は１μ
ｍであり、この窒化アルミニウムのＢＥＴ比表面積は４
ｍ2／ｇである。
【００３１】実施例２（比較例） 実施例１と同じ条件下で実施したが、図１の反応装置を
変更して反応区域の内径が 300mmで、容量が49.5リット
ルの単一管にした。顆粒の供給量は、4.2kg ／時であ
る。反応装置下部ｃには窒素を流量16kg／時で供給す
る。反応区域内の滞留時間は約12時間である。所定高さ
における反応区域の外壁と導管中心との間の温度差は20
0 ℃以上である。
変更して反応区域の内径が 300mmで、容量が49.5リット
ルの単一管にした。顆粒の供給量は、4.2kg ／時であ
る。反応装置下部ｃには窒素を流量16kg／時で供給す
る。反応区域内の滞留時間は約12時間である。所定高さ
における反応区域の外壁と導管中心との間の温度差は20
0 ℃以上である。
【００３２】反応装置下部ｃからは冷却された炭窒化済
みの顆粒が2.40kg／時の速度で抜き出される（これは、
100 ％窒化アルミニウムで 2.04 kg／時に相当する）。
この条件での反応器の生産性は 100％窒化アルミニウム
が１時間当たり反応区域１リットル当たり 0.0412kg で
きることに相当する。最終的な窒化アルミニウムの平均
粒径は 1.4μｍであり、この窒化アルミニウムのＢＥＴ
比表面積は 3.5ｍ2／ｇである。
みの顆粒が2.40kg／時の速度で抜き出される（これは、
100 ％窒化アルミニウムで 2.04 kg／時に相当する）。
この条件での反応器の生産性は 100％窒化アルミニウム
が１時間当たり反応区域１リットル当たり 0.0412kg で
きることに相当する。最終的な窒化アルミニウムの平均
粒径は 1.4μｍであり、この窒化アルミニウムのＢＥＴ
比表面積は 3.5ｍ2／ｇである。
【図１】 本発明の方法による反応装置の概略図であ
る。
る。
【図２】 本発明反応装置の反応区域の導管の断面形状
の例を示す概念図。
の例を示す概念図。
ａ 上部区域 ｂ 反応区域 ｃ 下部区域 １ 電磁誘導
過熱器 ２ 温度プローブ
過熱器 ２ 温度プローブ
Claims (8)
- 【請求項１】 アルミナと、炭素と、窒素とから炭窒化
反応によって窒化アルミニウムを連続的に製造する方法
において、反応区域が熱伝導材料によって互いに結合さ
れた複数の導管を有するカレントベッド式の反応装置で
炭窒化反応を行うことを特徴とする方法。 - 【請求項２】 各導管が規則的な断面形状を有し且つ互
いに同一または異なっている請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 規則的な断面形状を円、楕円、環、規則
的または非規則的な直線状または曲線状多角形および対
称軸を有する幾何学形状の中から選択する請求項２に記
載の方法。 - 【請求項４】 断面形状が円形である請求項２または３
に記載の方法。 - 【請求項５】 導管が反応区域の内部に規則的に配置さ
れている請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項６】 各導管が反応装置の中心を中心とした円
または同心円上に配置されている請求項５に記載の方
法。 - 【請求項７】 各導管が入れ子状に重なっている請求項
５に記載の方法。 - 【請求項８】 アルミナおよび炭素をバインダーを用い
て顆粒にし、この顆粒の破壊強度を 0.2〜３ＭPaの範囲
とし、磨耗損失を15％以下とする請求項１〜７のいずれ
か一項に記載の方法。
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|---|---|---|---|
| FR9311113 | 1993-09-17 | ||
| FR9311113A FR2710047B1 (fr) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | Procédé de préparation en continu de nitrure d'aluminium par carbonitruration d'alumine dans un réacteur à lit coulant. |
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| JPH0781912A JPH0781912A (ja) | 1995-03-28 |
| JP2556460B2 true JP2556460B2 (ja) | 1996-11-20 |
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| JP6250078A Expired - Fee Related JP2556460B2 (ja) | 1993-09-17 | 1994-09-19 | カレントベッド式反応装置を用いたアルミナの炭窒化による窒化アルミニウムの連続的製造方法 |
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| EP (1) | EP0644155B1 (ja) |
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| DK (1) | DK0644155T3 (ja) |
| ES (1) | ES2101464T3 (ja) |
| FR (1) | FR2710047B1 (ja) |
| GR (1) | GR3023943T3 (ja) |
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| JP6196457B2 (ja) * | 2013-04-03 | 2017-09-13 | 株式会社トクヤマ | 窒化アルミニウム粉末の製造方法 |
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| TWI548591B (zh) * | 2015-03-06 | 2016-09-11 | Nat Inst Chung Shan Science & Technology | An atmosphere - controlled method for the preparation of aluminum nitride powder by carbothermal reduction |
| CN110204342B (zh) * | 2019-06-10 | 2020-06-30 | 宁夏秦氏新材料有限公司 | 沉降式自蔓延氮化铝的制备方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| FR462462A (fr) * | 1912-11-22 | 1914-01-28 | Georges Coutagne | Procédé et four électrique pour la fabrication de l'azoture d'aluminium |
| DE319046C (de) * | 1914-10-23 | 1920-02-23 | Edmund Herman Dipl Ing | Ofen zur Erzeugung von Aluminiumnitrid |
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| IL83959A (en) * | 1986-10-15 | 1991-06-30 | Stemcor Corp | Continuous production of high-purity,ultra-fine aluminum nitride powder by the carbo-nitridization of alumina |
| DK156701C (da) * | 1987-08-27 | 1990-01-29 | Haldor Topsoe As | Fremgangsmaade til gennemfoerelse af heterogene katalytiske kemiske reaktioner |
| JPH04130003A (ja) * | 1990-09-18 | 1992-05-01 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 窒化アルミニウム粉末の連続製造法 |
| WO1992016457A1 (en) * | 1991-03-22 | 1992-10-01 | The Dow Chemical Company | Moving bed process for carbothermally synthesizing nonoxide ceramic powders |
| EP0519806B1 (fr) * | 1991-06-19 | 1997-03-19 | Elf Atochem S.A. | Procédé continu de préparation de nitrure d'aluminium par carbonitruration d'alumine |
-
1993
- 1993-09-17 FR FR9311113A patent/FR2710047B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-09-01 AT AT94401943T patent/ATE152081T1/de not_active IP Right Cessation
- 1994-09-01 EP EP94401943A patent/EP0644155B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1994-09-01 SG SG1996007363A patent/SG48148A1/en unknown
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- 1994-09-01 DK DK94401943.9T patent/DK0644155T3/da active
- 1994-09-15 NO NO19943435A patent/NO314895B1/no unknown
- 1994-09-15 CA CA002132143A patent/CA2132143C/fr not_active Expired - Fee Related
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- 1994-09-16 CN CN94115287A patent/CN1035168C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1994-09-16 US US08/307,008 patent/US5525321A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-09-17 KR KR1019940023815A patent/KR0139086B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1994-09-19 JP JP6250078A patent/JP2556460B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1997
- 1997-06-30 GR GR970401591T patent/GR3023943T3/el unknown
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