JPS63103807A - アルミナの炭素‐窒化による高純度、超微細、窒化アルミニウムの連続的製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 理論的には、窒化アルミニウムを調製するための最も簡
単な方法はアルミニウム金属を窒素の存在下に加熱する
ことである；この方法は直接窒化と呼ばれる。実際には
、この方法は、最初考えるよりも、困難である。アルミ
ニウムは約６６０℃において溶融し、そしてアルミニウ
ムと窒素との反応は一般に約８００℃で開始するので、
アルミニウムは、反応の開始前に、溶融しかつ融合して
プールになり、これは反応成分の緊密な接触を妨害する
。さらに、窒化アルミニウムの被膜は、いったん形成す
ると、それ以上の反応に対するスキンまたはバリヤーと
して作用する。こうして、非常に低い収率が得られ、そ
して大量の未反応のアルミニウムが存在するので、生成
物の窒化アルミニウムの純度は低い。

また、窒化アルミニウムは、高温に上昇した酸化アルミ
ニツムと炭素との混合物と窒素を反応させることによっ
て得ることができる。酸化アルミニウムを窒化物に事実
上完全に虻化させるためには、温度が１８００℃を越え
ないと同時に、すべての時間において、原料の固体材料
の供給物で充填された全空間を通じて、十分な窒素の流
れを保証することが重要である。過熱が起こると、これ
は蒸発を包含し、この蒸発は反応の効率を悪くし、最終
生成物の品質に悪影響を及ぼし、そして炉の連続的運転
を妨害する焼結を起こすことがある。

窒素の欠乏は、局所的であってさえ、供給物の部分的焼
結を伴なう溶融を生じるので、窒化の完結は不可能とな
る。

上の問題のために、商業的に入手可能な窒化アルミニウ
ム粉末は非常に高価である。窒化アルミニウムは、通常
、純粋なアルミニウム粉末（はぼ３００メツシユ）を２
工程の作業で窒化することによって製造される。まず、
アルミニウム粉末を延長した期間のわたって約６００℃
で窒化して、窒化アルミニウムの被膜を形成し、この被
膜は溶融アルミニウムの融合を防止する。次いで、窒素
中においてほぼ１２００〜１４００℃において第２の処
理を実施する。１２００〜１４００℃における窒素中の
生成物は、湿気に対して不安定であり、そして非常に容
易に加水分解する。生成物を安定化するために、約２０
００℃における追加の溶融物処理が必要である。簡単に
述べると、この方法は遅く、艮たらしく、そして原価効
率的ではない。

ビクターーｖンドル７（Ｖｉｃｔｏｒ　　Ｍａｎｄｏｒ
ｆ）　＊Ｊｒへの米国特許第３，３０７．９０８号は、
窒化アルミニ９ムを製造する他の方法を記載しており、
この方法は３０〜６０重景％の量の微粉砕したアルミニ
ウム金属および７０〜４０重１％の量の微粉砕した担体
材料から成る混合物を形成することからなる。担体材料
は、窒化アルミニウム、フッ化アルミニウムおよびそれ
らの混合物から成る群より選択される。この方法におい
て、混合物のまわりに窒化雰囲気を形成し、この雰囲気
は窒化アルミニウムに対して不活性でありかつ酸素およ
び窒化を妨害する他の物質を含有しない。一般に、この
雰囲気は窒素およびアンモニアから成る。

次いで、この混合物を少なくとも８００℃に加熱すると
、同時に前記雰囲気を存在させ、これによってアルミニ
ウムを窒化して窒化アルミニウムを生成する。

フレイア（Ｃ１ａｉｒ）　ヘの米国特許第３，０３２゜
３９８号において、窒化アルミニツムを調製する他の方
法が開示されている。この方法は、酸化アルミニウム、
炭素およびアルミン酸カルシウムの結合剤から構成され
た粒状材料を形成し、この粒状材料を下方に重力によっ
て、細長い外部加熱された反応ゾーンの中へ連続的に通
人し、ここで粒状材料を１７５０℃を越えない温度に均
一に加熱し、窒素の流れを前記ゾーンの中に、下降する
粒状材料に対して向流で、連続的に通人して窒化アルミ
ニウムを生成する。この米国特許第３，０３２．３９８
号の方法において、電気的に加熱された高炉を使用して
反応を実施し、そしである量の石灰のアルミン酸塩、結
合剤、を全窒化法の開の崩壊を防止するために必要とす
る。この結合剤は外皮を形成させ、この外皮は酸化アル
ミニウムー炭素のベレットまたは凝集物の適切な下方の
流れを妨害する。この系は、また、反応温度を１７５０
℃以下に保持することを必要とする。温度がその温度以
下に保持されないかぎり、反応生成物は粉砕が容易でな
く、そしてその意図する目的に使用できないように思わ
れる。

米国特許第３，０３２，３９８号における要件は、向流
の電気高炉を使用して窒化アルミニウムの連続的製造を
実施する結果でると感じられる。

米国特許第３，０３２，３９８号に開示される電気高炉
は、この反応を実施するためのすぐれた反応器ではない
。凝集物のコアへの窒素の流れを妨害する、凝集物の焼
結を回避するために、米国特許第３，０３２，３９８号
において、この方法は１７５０℃以下において実施され
た。すぐれた〃大粒子の混合はこの反応器において存在
せず、そして窒素の局所的欠乏は頻繁に起こる。この因
子は、反応器が外郭から内方への抵抗によって加熱され
るので、発生する付随する不均一な加熱と一緒になって
、吸熱的転化反応を佼止させ、そして供給物を反応器の
壁に過熱しかつ一緒に溶融させる。さらに、カルシウム
および炭素の硬い外皮は炉のより冷たい（１２００〜１
３００℃）部分において形成し、これは、また、凝集物
の適切な下方の流れを妨害する。要約すると、電気高炉
は劣ったがス凝果物の混合、不適切な熱的不均一性およ
び凝集物の流れの問題によって悩まされる。

過去において、触媒、例えば、フッ化カルシウムは、使
用されないが、あるいは無効であることが発見された。

フレイアは、米国特許第３，０３２．３９８号；こおい
て、アルミン酸カルシ゛ンムを結合剤として使用するこ
とを述べでいるが、触媒についてまったく述べていない
。フッ化ナトリウムは、アルミニウム粉末の直接窒化の
ための触媒として使用されてきた。

したがって、本発明の１つの目的は、高速度の生産およ
びきわめて純粋な生成物を可能とする、−窒化アルミニ
ウムを製造する方法および装置を提供することである。

本発明の池の目的は、高速度の生産およびきわめて純粋
な生成物を可能とする、炭素−窒化によって窒化アルミ
ニツムを製造する方法および装置を提供することである
。

本発明の他の目的は、高速度の生産、きわめて純粋な生
成物および原価効率的な生成物を可能とする、アルミナ
の炭素−窒化によって窒化アルミニウムを製造する方法
および装置を提供することである。

本発明のほかの目的は、触媒が１６００〜１８５０℃の
範囲の温度における反応の実施を可能とする、アルミナ
の炭素−窒化によって窒化アルミニウムを製造する、効
率的および原価効率的な方法および装置を提供すること
である。

本発明は、アルミナの炭素−窒化によって、高純度の超
微細窒化アルミニウム粉末を製造する他工程の統合され
た方法である。この方法は、アルミナおよび炭素の化Ｔ
−量論的混合物を含有し、少量の触媒が添加された、大
きさおよび化学的組成の両者が均一である凝集物を形成
し、よく混合された反応器内でこれらの凝集物を精確に
制御された加熱（ｆｕｒｎａｃｉｎｇ）に付して、均一
かつ絶えず一定のレベルの転化を達成し、そして反応し
たばかりの凝集物を制御された雰囲気中で微粉砕（＋５
ｉ１１）シで、高純度の、ミクロンの大きさの粉末を生
成することからなる。

アルミナのＲ素−窒化は、次の全体の反応を時間で起こ
る： Ａｌ５Ｏｉ（固体）＋３Ｃ（固体）＋Ｎ、（気体）＝２
ＡＩＮ（固体）＋３ＣＯ（気体） 適切に制御すると、この反応を使用して９９％より大き
い純度の、ミクロ大きさの窒化アルミニツム粉末を製造
することができる。

高純度の窒化アルミニウムは、いくつかの高い温度の方
法によって製造できる。成功したもののうちには、ロー
タリキルン、充填床の反応器および流動床の反応器があ
る。流動床の反応器の方法は、大きい体積の高純度の窒
化アルミニウムを製造するために、連続的モードの実施
について理想的である。

連続的流動床の反応器は、いくつかの理由でアルミナの
炭素−窒化のための理想的プロセス反応器である。流動
床の反応器は、凝集物と気相との極めてすぐれた混合お
よびすぐれた気体の利用を提供する。凝集物と気相との
混合が極めてすぐれるため、反応器は、また、非常に均
一な温度のプロフィルを有する。すぐれた熱的混合は、
反応が、本発明の場合におけるように、発熱または吸熱
のいかんにかかわらず、均一な反応を生ずる。これらの
因子は、アルミナ−炭素のベレットが、ここに記載する
ように、適切の生成されるかぎり、連続的流動床を使用
するとき、かなり高くかつ均一なレベルの転化を生ずる
０本発明の方法にとって好ましい反応器である流動床の
反応器を使用して本発明をさらに説明する。

本発明の方法は、アルミナおよび炭素の化学量論的混合
物を含有し、少量の触媒が添加された、大きさおよび化
学的組成の両者が均一である凝集物を形成し、よく混合
された反応器内でこれらの凝集物を精確に制御された加
熱に付して、均一かつ絶えず一定のレベルの転化を達成
し、そして反応したままの（ａｓ　−ｒｅａｃｔｅｄ）
凝集物を制御された雰囲気中で微粉砕して、高純度の、
ミクロンの大きさの粉末を生成することからなる。本発
明の方法において最滴化すべき変数のうちには、初期の
反応成分の品質、使用温度、窒素の流速、流動床の反応
器内に滞留時間、ベレットの大きさお上びベレットの供
給速度がある。

最初に、大きさおよび化学的組成の両者が均一であり、
アルミナおよび炭素の化学量論的混合物から成り、少量
の触媒が添加された凝集物を形成する。窒化アルミニウ
ムを製造する供給材料は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ
２）および炭素のベレットと触媒とから成る。高い表面
積の窒化アルミニウムを得るために、高い表面積、好ま
しくは１〜５０ｍ”７ｇの表面積をもつアルミナを使用
して出発することが好ましい。触媒、好ましくはＣａ　
Ｆ　２は、窒化アルミニウムの表面積または大きさに悪
影響を及ぼさない。例えば、２７ｋｇ（２７ポンド）の
供給物をつくるために、７３．５重量％のアルミナ（Ａ
−１６）［これはアルコア・フーポレーシａン（Ａ　Ｉ
ｃｏａ　　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手できる１
、２６．０重量％の炭素［ター？−／クス（Ｔ　ｈｅｒ
ｏａｘｌおよび０．５重量％の７〕化カルシウムをエイ
リヒ（Ｅ　１ｒｉａｈ）ミキサー［エイリヒ・マシン・
インコーホレーテッド（Ｅ　１ｒｉｃｈ　　Ｍａｃｈｉ
ｎｅ　　Ｉ　ｎｃ、）、ニューヨーク州ニューヨークか
ら入手できる１内で高い設定で５分間乾式混合して、混
合物を緊密の配合する。凝集は、１２重１％のポリビニ
ルアルコール溶液（２５容量％のポリビニルアルコール
および７５容量％の水）を高い設定で４分間湿式混合す
ることによって達成される。４分はポリビニルアルコー
ルを添加するために要する３分を含む。凝集した供給物
を炉内で１２０℃においてパン中で乾燥する。乾燥した
８１集物を１４〜７０メツシユで篩がけする。前述の手
順は、−１４／＋７０の大きさの分画であり、ｄｉ。が
ほぼ３５メツシユである凝集物の８０〜８５％を生成す
る。

得ることができる究極の純度および粒子の大きさにとっ
て、＠集注が所望の大きさおよび化学的組成の高度に均
一なベレットを生成することが、ことに重要である。ア
ルミナまたは炭素は流動床の反応器内のベレットの間で
移送せずかつその中で移送が制限されるので、各ベレッ
トは成分の化学量論的なかつ均一な混合物を含有して、
過度に粒子を成長させないで、高度の転化を達成しなく
てはならない、過度の粒子の成長は、窒化アルミニウム
粒子をより大きくさせかつ一緒に焼結するので、粉砕を
より困難とする。触媒を使用してこの反応を加速すると
き、触媒は、また、凝集物内に均一に分布しなくてはな
らない。

さらに、反応を続けるために、窒素ガスはベレットの中
に連続的に入らなくてはならず、そして−酸化炭素はそ
れらから解放されなくてはならない、したがって、ベレ
ットは多孔質でなくてはならず、そしてそれらの多孔度
は転化反応の速度を制御する。化学的転化の速度は、一
部分、孔の大きさおよび密度に依存するので、各凝集物
内の孔の大きさおよび分布は均一であることが等しく重
要である。

均一な大きさのベレットは、また、本発明の方法にとっ
て重要である。よく制御された大きさの分布は、次の理
由で、連続的流動床の反応器の効率よい運転に必須であ
る。流動床内の凝集物の滞留時間は大慇さの関数であり
、転化速度はより小さいベレットについてより速い、し
たがって、流動床内の大きさによる凝集物の分離は起こ
り、それらの両者は反応したばかりの凝集物の均一性を
低下させるであろう。さらに、使用する反応器の型に対
して独立に、転化反応速度は８１集物の直径の関数であ
ることが示された。大きいベレットと小さいベレットを
反応器内に一緒に入れかつ、大きいベレットが反応して
しまうまで、ベレットを放置する場合、より小さいベレ
ットにおいて粒子の成長が起こるであろう。上の因子が
示すように、ベレットが適切の制御されない場合、生成
物は均一性に劣りかつ純度が低いであろう。

典型的には、流動化のためのガス速度は乎均粒子大きさ
に基づいて選択する。この例示の場合について、０．０
５６ｍｆｆ／分［２標準立方フイ一ト／分（ＳＣＦＭ）
］のガス流速は、５００ミクロンの平均凝集物大きさに
ついて最小の流動化速度を生ずるので選択した。最小の
流動化速度を使用する利点は、すぐれた窒素の利用が達
成されるということにある。、凝集物の大きさの分布が
大きすぎる場合、微細粒子は流動床の上部から吹出され
、そして粗大粒子は流動床の底に沈むであろう。

さらに、ベレットは多孔質であって、反応が加熱の開に
完結することを保証しなくてはならない。

この例示のために使用する流動床の反応器は、２０ｃｍ
（８インチ）の内径および５１ｃ論（２０インチ）の流
動床の高さを有する。加熱は、流動床と同軸である、高
さ１０７ｃ１０７ｃａインチ）、直径５６ｃｍ（２２イ
ンチ）の誘導コイルによって提供される。流動床は、２
３ＣＦＭの窒素ガスの流速で、２００時間以上の間連続
的に運転される。ベレットは、転化の温度および所望レ
ベルに依存して、２〜２０時間の流動床内の滞留時間を
有するであろう、転化のレベルへの温度および供給速度
の効果は、表１に例示されている９より低い反応温度に
おいて同一程度の転化を達成するために、より低い供給
速度を必要とする。供給速度と温度との開の関係は直線
ではなく、あるいは不明であり、それゆえ、運転温度の
注意した変動によって決定しなくてはならない。

Ｌ °８・の 供給速度 １６００℃　　０．６５　２，３８　２，４９１．４４ １６５０℃　　０．３４　０，９４　０，７１０．７５ １６５０℃　　０．６２　１，０４　１．００１．３７ １　７００℃　　　０．５１３　　０，６４　　０，６
１１、２４ １７００℃　　　２，８４　　４，４３　　３，８７６
、２５ １７５０℃　　　１，２３　　０，５３　　０，５０２
、７１ １７５０℃　　　２，８４　　２，７５　　２，２０２
、８４ ベレットが均一な多孔度をもたない場合、反応は均一で
はない。したがって、生成物の１００％の転化率は所望
の目標である場合、ベレットは均一な多孔度をもちかつ
孔は均一でなくてはならない。ベレットの各々が多少の
大きい孔および多少の小さい孔を含有し、かつベレット
が炉内にベレットのすべてが反応するために、より長い
時間残留する場合、粒子の成長が起こるであろう。この
場合において、粒子の大きさは均一でなく、凝集物は均
一な粉末の大きさに粉砕することが困難でろう。

次いで、形成したばかりの凝集物を加熱（ｆｕｒｎ１ｃ
ｅ）する、所望のメツシュ大きさの酸化アルミニウム、
炭素および触媒のベレットを０．２〜２．７ｋｇ（２〜
６ポンド）７時間、好ましくは１．４ｋｇ（３ポンド）
７時間の速度でグラファイトの供給シュートから供給し
、そしてこの供給シュートはすべて道筋において流動床
の表面より下を延びる。超微細な粉末に微粉砕すること
のできる高純度の窒化アルミニウムを製造するためには
、炭素−窒化反応を実施する温度を考慮しなくてはなら
ない。より高い温度において、窒化アルミニウム粒子は
、粉砕が困難である、大きい硬いペレットに一緒に焼結
する。温度は十分に低い温度において実施して、認めら
れうる焼結および粒子の成長が回避されるようにすべき
である。有意の量の焼結が起こる場合、反応したばかり
のベレットは微粉砕が困難であり、過度の微粉砕時間を
必要とする。ミクロンの大きさの粉末を生成するための
微粉砕時間は、微粉砕の間に汚染が時間の関数であるの
で、最小に保持すべきである。したがって、反応温度の
適切な制御は、微粉砕が容易である、砕けやすい反応し
たばかりの凝集物を製造するために必須であり、それゆ
え、微粉砕後、それらの純度を高く保持するであろう。

本発明において、反応は、触媒の作用のために、より低
い温度において経済的に実施できるであろう。

所望の砕けやすさを達成するために、反応は１８５０℃
以下、好ましくは１６００〜１８００℃の範囲内で実施
しなくてはならない。過去において、このような低い温
度範囲において反応器を運転することは、生産速度をか
んがみて望ましくないと考えられた。なぜなら、この方
法は、はとんどの高温転化反応におけるように、熱的に
不活性化され、そして反応温度の低下は反応速度を著し
く低下するからである。より低い温度領域における生産
を実際的とするために、本発明は触媒を使用する。フッ
化カルシウムは、正しい量で添加すると外、問題の反応
温度において触媒として挙動することが決定された。０
．１〜０．７５重量％のＣａＦ２の濃度は、すぐれた触
媒作用を有することが決定された。ＣａＦ　２の濃度が
高すぎる（２．５重量％）と、触媒活性は減少すること
が発見された。他のフッ化物、例えば、フッ化イツトリ
ウム（ＹＦ３）およびフッ化ナトリウム（ＮａＦ）は、
本発明の反応において、より高い温度の代わりに１６０
０〜１８００℃の範囲において同様な触媒作用を有する
と信じられる。過度の焼結が起こるにつれて、転化反応
は遅延し、そして大量の粒子の成長を起こさせないで高
い転化率を達成することは不可能となる。加熱条件は、
良好に制御しで、過度の粒子の成長を回避しなくてはな
らない。均一な窒化アルミニウム粒子の大きさは、それ
以上の処理のために適当なミクロンめ大きさの粉末を生
成するために必要である０粒子の成長は、超微細粉末を
生成するために微粉砕を非常に困難とするので、望まし
くない。

再び等は流動床の反応器内でほぼ３〜２０時間加熱する
。本発明の方法に対して好ましい流動床の反応器は、［
熱流動化ガスを生成するための方法および装置」と題す
る、本願と同日付は提出のＪ、キム（ＫｉＩ６）らの米
国特許出願第号の同時係属出願に記載されており、その
教示を引用によってここに記載する。

第２図に示すように、流動床の反応器１は、互いに連絡
する３つの室から構成された炉反応器１からなる。下の
炉室８、すなわち、反応室、は、閉じた床および機械加
工された上部を有する円筒形グラファイト管である。中
央の炉室１２は、上部および底部が機械加工されて、下
の炉室８および上の炉室３０としっかりスリーブ嵌合す
る、円筒形グラファイト管である。上の炉室３０は、両
端がスリーブ嵌合するように機械加工された円筒形グラ
ファイト管である。炉全体は４本の鋼の支柱４６によっ
て支持されている。すべての金属部分は、後述するよう
に、誘導コイル１５から安全な距離に保持されている。

熱入力は１７回巻きの誘導コイル１５によって提供され
、この誘導コイルは下の炉室８を取囲み、サセプター１
１を加熱する。サセプターは、開口した底および開口し
た上部を有する長いグラファイトのシリンダーであり、
誘導コイル１５および下の炉室８によって境界される領
域内に位置する。

絶縁体５は誘導コイル１５とサセプター１１との間に空
間において、好ましくはサーマックス（Ｔ　ｈｅｒｍａ
ｘ）炭素粉末によって、設けられている。

炭素のフェルト１７は、誘導コイル１５の上部のまわり
の絶縁体として使用される。木の板９はサセプター１１
から最も遠い誘導コイル１５の側に位置して、誘導コイ
ル１５を保持しかつそれらを所定位置に保持する。カー
ボンブラック７は、効率よい加熱のために反応器１内の
追加の絶縁源を提供する。運転において、サセプター１
１は誘導コイル１５からエネルイーを誘導または引き出
し、そして輻射により下の炉室８を加熱する。サセプタ
ー１１は、第１の壁が破裂した場合、反応室の第２！！
！とじて作用する。摩耗性凝集物が室の壁を侵食するの
で、破裂はこのタイプの方法を実施するとき普通に起こ
る。壁の破裂は熱を逃すことがあり、これはその区域に
おける作業者を損傷することがある。それは爆発を起こ
すことさえあり、反応器、取囲む装置に損害を与え、そ
して人員に重大な損傷を与える可能性を有する。

流動床４３は下の炉室８内に位置する。流動床の反応器
１が正常な運転条件下に作動しているとき、流動床は誘
導コイル１５の中央部分にまたがる。

調節された連続的供給のために、凝集した供給物を流動
床の反応器１の中に秤量した供給ビンまたはホッパー４
１から導入する。７レキシプルシユート４２によってホ
ッパーへ接続されたスクリュー供給器４０は、供給物を
艮いグラファイトの供給シュート２８を下降させて、中
央の炉室１２内に位置する供給シュートの１２９へ移送
する。次いで、供給物は下の炉室８の中に自由に落下し
、ここで処理が行なわれる。

同時に、窒素の流動化が又は、炉５０の」二部からグラ
ファイトの入口ラインまたは導管２を通して、バブルキ
ャップ６０へ供給される。バブルキャップ６０は、下の
炉室８内に位置し、そして流動床または反応ゾーン４３
より下に位置する。、ガス導管ライン２中の接合の数を
最小にして、ガスの漏れを回避する。流動化ガスを炉の
上部から、誘導コイル１５によって加熱されたゾーンを
通して導入すると、流動床４３に入る前に、非常に高い
温度をがスは獲得する。加熱されたガスは、上部を通し
てバブルキャップ６０の中に入る。

第３図および第４図は、バブルキャップ６０を詳細に例
示する。バブルキャップ６０は、ねじの接合の使用によ
って、室へ嵌合されたグラファイトの上部またはふた６
５を有するグラファイトの室からなる。バブルキャップ
のふた６５は、複数の孔６８が形成されており、それら
の孔を通して熱流動化ガスは逃げることができる。流動
化ガスのための入口ライン２は、バブルキャップ６０の
ふた６５と連絡しかつそこにおいて終る。バブルキャッ
プは加熱ゾーンの下端に位置し、流動化ガスは加熱ゾー
ンより上の源から導管２を通してバブルキャップへ供給
され、ガスが加熱ゾーン全体を通過するとき、ガスは導
管内で加熱される。

こうして、運転において、流動化ガスは入口ライン２を
下降してバブルキャップ６０内に入る。

次いで、流動化ガスはバブルキャップのふた６５を通し
て上昇して反応室８内に入る。予熱された流動化ガスは
、供給シュートの端２９がら解放された供給物を、それ
が反応室８内にとどまるとき、流動化する。より重要な
ことには、上昇する徘がスは熱を失い始め、この熱は入
口ライン２を下降して来る流動化ガスに移送され、それ
を加熱する。

この移送は、流動床の反応器において前に達成されなか
った温度に反応器を維持することを促進する。この向流
の熱の移送は、ガスと固体との間の一定の温度の維持を
促進し、転化率を一定にする。

温度は反応室８において２０００℃までに維持すること
がでさ、これはパイロメーター（図示せず）によって示
され、のぞきｖ４７がら検査することがでさる。

供給物は、所望の生成物の品質によって決定される特定
した時間の開、反応室８内にとどまる。

生成物は、流動床４３の表面付近の下の炉室８の壁にお
ける排出シュートプラグ４を通すオーバーフローによっ
て、：ｉ続的に排出される。熱い生成物は生成物の排出
シュート３（排出シュートプラグ４中に存在する）を通
して排出される。この排出シュート３は、反応室８から
、炉５０より下にかつ鋼のフレーム′４６内に位置する
、回転水冷シリンダー２４の中に延びている。そこで、
生成物はほぼ１５０℃に冷却されて転化プロセスは消滅
する。冷却された生成物は水冷シリンダー２４から重力
作動ダンパー２５を通してオーバーフローする。重力作
動ダンパー２５は、水冷シリンダー２４より下に位置し
かつそれと連絡し、そして鋼のフレーム４６によって支
持され、ここで生成物は更に低い温度にさえ冷却する。

水冷シリンダー′　６２は水冷シリンダー２４を取囲ん
で冷却プロセスを促進する０回転クーラーを不活性ガス
、例えば、窒素でパージして、冷却の間生成物が酸化さ
れないようにすることができる。

反応室８からの熱流動床ガスを、水冷接続管６１を通し
て、連行された固体を分離するサイクロンアセンブリー
（図示せず）に導く。水冷コイル６２は接続管を取囲ん
で冷却を行なう。サイクロンは、また、炉ガス中の存在
するかもしれない一酸化炭素を燃焼するという追加の目
的をはたす。

サイクロン／アフターバーナーは、絶縁体でライニング
されていて、３００℃においてサイクロンを去るがスを
単離する。

流動床の反応器アセンブリーは、５本の冷却水ラインに
よで冷却される。３０ｇ／分（ｇｐｍ）の容量のライン
（図示せず）を使用して、誘導コイル１５の電力供給（
図示せず）を冷却する。４本のさらに他のラインが存在
する：誘導コイル１５を冷却するための誘導コイルのラ
イン；上の炉室３０を冷却するだめの炉うイン；接続器
管アセンブリーを冷却するためのコネクター管アセンブ
リーライン；お上り回転ドラム２４を冷却するための回
転ドラムライン。これらの冷却ラインの各々は、添付図
面において６２で示されている。この炉の合計の冷却水
の要′Ｆｃｉは４３ｇ／分である。

反応器１は、ガスが反応室の中に導入される方法のため
、既知の流動床の反応器よりもすぐれている。ガス＋ｊ
１反応器の上部から導入され、そしてバブルキャップに
向かって下方に移動する。ガスは下方に移動するとき、
向流熱移動によって、外に出るガスで加熱される。向流
の熱移動とは、反応器から上昇する繊ガスから失われる
熱が、ノイプルキャップへ向かって入口ライン２を下に
移動するガスへ移されるので、反応器内に非常に効率よ
い加熱系が存在する。

次いで、反応したばかりの凝集物は、６．８ｋｇ／時間
（１５ポンド／時間）の速度で粉砕される。

前述のように、粉砕前の反応温度の適切な制御は、ミク
ロンの大きさの粉末を生成するために要する粉砕時間の
量を減少するであろう、また、粉砕時間を最小に保持す
ることは、酸素の吸収を最小に保持することを保証する
であろう。不活性雰囲気下に粉砕な実施することに上っ
て、酸素の吸収はさらに最小となるであろう。粉砕は不
活性雰囲気、例えば、窒素の雰囲気の下に実施すること
ができる。ｒｐＩ２粉砕作業を実施して、なお高い表面
積を達成することができる。適当な粉砕機の例は、次の
通りである：Ｔ−１５型ジェット・トロスト（Ｊｅｔ　
　Ｔｒｏｓｔ）　　ミル［これは〃−ルロチ（Ｇａｒｌ
ｏｃｈ）のザ・プラストマー・ディビジョン（Ｐｌａｓ
ｔｏｍｅｒ　　Ｄ　１ｖｉｓｉｏｎ）　、）ロスト・ミ
ルｅデパートメント（Ｔｒｏｓｔ　　Ｍｉｌｌ　　Ｄｅ
ｐｔ、　）　、ペンシルバニア州ニュートン１８９４０
、から入手できる１およびスウェコ・ビブロ・エナージ
ー・グラインディング・ミル（Ｓｗｅｃｏ　　Ｖ　Ｉ　
Ｂ　ＲＯＥｎｅｒｇｙＧｒｉｎｄｉｎｇＭｉｌｌ）　［
これはスウｘｙａインフーボレーテツド（Ｓｗｅｃｏ　
　Ｉｎｃ、　）　、カリ７オルニ７州ロサンゼルス、か
ら入手できる［、また、他の型のミルを使用できる。こ
の作業は、前もって、原料粉末、凝集したばかりのペレ
ットおよび化学反応の均一性を確保するように注意する
ことによって促進され、これらの因子のすべては均一な
反応したばかりの窒化アルミニウム粒子の大きさの生成
に必須である。

以上の発明を、次の非制限的実施例によってさらに例示
する。すべての実施例において、Ｎ２の供給速度は０．
０５７ｍ’／分（２標準立方フイ一ト／分’）（ＳＣＦ
Ｍ）である。

実施例１ 温度： １６５０±５℃ ベレットの組成ニ ア３．５重量％のＡ−１４（アルミナ）２６．０重量％
のＴ　ｈｅｒｍａｘ（炭素）０．５重量％のＣａＦ。

ベレットの大きさニ −１４／＋７０メツシユ（ａ、。２５００ミクロン） 生成物の大きさニ −１４／＋７０メツシユ（ｄ、。＝４００ミクロン） 平均速度　　　　０．６２　　　０．３６（１，３７）
　　（０，７９） 標準偏差　　　　０．０６　　　０．１６（０，１４）
　　（０，４３） 範囲、低／高　０．４５１０．７５　　０．０５／１．
４６（１，０／１．６５）　　　（０，１／３．２　＞
読みの数　　　　　２４　　　　２４ 炭素　　　　　　１，００　　０．４１　　　７酸素　
　　　　　１，０４　　０，３０　　　８窒素　　　　
　３１，６７　　０．３０　　　８アルミニウム　６１
，６３　　１．０２　　　２実施例２ 温度： １７００±５℃ ベレットの組成： 実施例１と同一 ベレットの大きさニ −１４／＋７０フッシ、（ｄｇ、＝５００ミクロン） 生成物の大きさニ −１４／＋７０メツシユ（ｄｓｏ＝　３００ミクロン） 平均速度　　　　　０．５７　　　　０．２９（，１，
２４）　　　　（０，５５） 標準偏差　　　　　０，０５　　　　０，１５（０，１
）　　　　　　（０，３２） 範囲、低／高　０．４０１０，６３　　　０．０５１０
．６６（０，８８／１．３８）　　　（０，１／１．４
５）読みの数　　　　１７　　　　　１７ 炭素　　　　　０．６１　　０，０８　　　５酸素　　
　　　　０．６４　　０．１７　　　５窒素　　　　３
２，１８　　１，２１　　　２アルミニウム　６１．６
７　　０，５５　　　２実施例３ 温度： １７５０±５℃ ベレットの組成： 実施例１と同一 ベレットの大きさニ −１４／＋７０メツシユ（ｄ％。２５００ミクロン） 生成物の大きさニ −１４／＋７０メツシユ（ｄ５゜＝６００ミクロン） 平均速度　　　　１，２３　　　０．５９（２，７５）
　　（１，３０） 標準偏差　　　　０．０３　　　０，２９（０，０７５
）　　（０，６４） 範囲、低／高　１．１９／１，２９　　０．３４／１．
００（２，６２５，２，８２５）　（０，７５／２．２
　）１處１ぽりＩ（ 重量％　２回標準偏差　試料の数 炭素　　　　　　０，５０　　０．３　　　７酸素　　
　　　　０，５３　　０．０７　　７窒素　　　　　３
２，８６　　１．１４　　５アルミニウム　６４．５ｆ
３　　０．８３　　５実施例４ 粉砕したばかりの粒子の大きさ 粒子大きさく組成） ミクロン　０％　　　０％ ３９　　　　７．１１　０．３９　０．５Ｇ４３　　　
　３．７８　０．８１　０．９１粉砕したばかりの粒子
の大きさく続き）粒子大きさく組成） ミクロン ３９　　　　　　　　１．６９ ４３　　　　　　　　１．６５ ここに記載した本発明の多くの変更および変化はその精
神および範゛囲を逸脱しないで行なうことができること
は、明らかである。したがって、記載した特定の実施態
様は、すべての面において、例示的および非制限的であ
ると考慮すべきであり、本発明の範囲は、Ｆの説明によ
ってよりはむしろ特許請求の範囲に示されており、それ
ゆえ特許請求の範囲の同等の手段および範囲内に入るす
べての変化はその中に包含されることを意図する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法の７０−タイヤグラムである。 第２図は、本発明の方法のための好ましい反応器である
、流動床の反応器の垂直断面図である。 第３図は、第２図に示す流動床の反応器のバブルキャッ
プのふたの平面図である。 第４図は、第２図に示す流動床の反応器のバブルキャッ
プのふたの垂直断面図である。 １　流動床の反応器 ２　グラファイトの入口ラインまたは導管３　排出シュ
ート ４　排出シェードプラグ ５　絶縁体 ７　カーボンブラック ８　下の炉室 ９　木の板 １１　サセプター １２　中央の炉室 １５　誘導フィル １７　炭素のフェルト ２４　回転水冷シリンダーまたは回転ドラム２５　重力
作動グンパー ２８　艮いグラファイトの供給シュート２９　供給シュ
ートの端 ３０　上の炉室 ４０　スクリュー供給器 ４１　供給ビンまたはホッパー ４２　フレキシブルシュート ４３　流動床または反応ゾーン ４６　鋼の支柱または鋼のフレーム ４７　のぞき管 ５０　炉反応器または炉 ６０　バブルキャップ ６１　水冷接続管 ６２　水冷コイル ６５　グラファイトの上部またはふた ６８孔

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、工程： 酸化アルミニウムおよび炭素の化学量論的混合物および
   有効量の触媒との均一な大きさおよび均一な化学的組成
   の凝集物を形成し、 前記凝集物を反応器内で１８５０℃以下の温度に加熱し
   て、均一な絶えず一定したレベルの転化を達成し、そし
   て 反応したままの凝集物を制御した雰囲気下に微粉砕して
   、高純度のミクロンの大きさの窒化アルミニウム粉末を
   生成する、 を含んでなることを特徴とする窒化アルミニウムの連続
   的製造法。 ２、触媒は、フッ化カルシウム、フッ化イットリウムお
   よびフッ化ナトリウムから成る群より選択される特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ３、反応成分の化学量論的混合物は１：３のモル比の酸
   化アルミニウム対炭素および０．５重量％の触媒からな
   る特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４、凝集物の加熱は１６００〜１８００℃の温度範囲に
   おいて実施される特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５、加熱工程は流動床の反応器内で実施される特許請求
   の範囲第１項記載の方法。 ６、流動床の反応器は、 垂直の配置の少なくとも３つの室、上の室、中央の室お
   よび下の室からなる炉、前記室は他の室としっかりスリ
   ーブ嵌合するように機械加工されている、 反応器の上端における凝集物のための入口、凝集物を反
   応器中へ供給する手段、 反応器の上端に位置する流動窒素ガスのための入口手段
   、 下の室を取囲んで位置するサセプター、 下の室およびサセプターを取囲んで位置する加熱手段、 下の室における流動床、 前記流動ガスのための入口手段の末端にかつ流動床より
   下に位置する、流動ガスを分散するためのバブルキャッ
   プ、前記バブルキャップは複数の孔を有するふたをもつ
   室からなる、 下の反応室の上端において流動床の上部に隣接して位置
   する、反応したままの凝集物のための出口手段、 炉の上端における反応ガスのための出口手段、および 反応ガスおよび反応したままの凝集物のための複数の冷
   却手段、 からなる特許請求の範囲第５項記載の方法。 ７、反応したままの凝集物を反応器からオーバーフロー
   によって、回転する水冷シリンダーの中に排出する特許
   請求の範囲第６項記載の方法。 ８、転化反応生成物を回転する水冷シリンダー内でほぼ
   １５０℃に急冷し、次いで微粉砕前にさらに冷却する特
   許請求の範囲第７項記載の方法。 ９、加熱工程および冷却工程を窒化アルミニウムに対し
   て不活性の雰囲気中で実施する特許請求の範囲第８項記
   載の方法。 １０、微粉砕工程を窒化アルミニウムに対して不活性で
   ありかつ酸素を含まない雰囲気中で実施する特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 １１、雰囲気は窒素であり、そしてそれぞれ０．５〜１
   ．０％の炭素および酸素を含有する窒化アルミニウムを
   生成する特許請求の範囲第１０項記載の方法。 １２、炉内の滞留時間は３〜２０時間である特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 １３、凝集物を反応器中へ加熱のため０．２３〜２．７
   ｋｇ（０．５〜６ポンド）／時間の速度で導入する特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 １４、工程、 酸化アルミニウムおよび炭素の化学量論的混合物、有効
   量のフッ化カルシウム触媒および結合剤としてのポリビ
   ニルアルコール溶液を混合することによって、均一な大
   きさおよび均質な化学的組成の凝集物を形成し、 湿った凝集物を炉内で１２０℃においてパン中で乾燥し
   て、狭い大きさ分布を生成し、 前記凝集物を１８５０℃以下の温度に加熱して、均一な
   絶えず一定したレベルの転化を達成し、そして 反応したままの凝集物を窒素雰囲気中で微粉砕して、高
   純度のミクロンの大きさの窒化アルミニウム粉末を生成
   する、 を含んでなることを特徴とする窒化アルミニウムの連続
   的製造法。 １５、反応成分の化学量論的混合物は１：３のモル比の
   酸化アルミニウム対炭素および典型的には０．５重量％
   の触媒からなる特許請求の範囲第１４記載の方法。 １６、凝集物の加熱は１６００〜１８００℃の温度範囲
   において実施される特許請求の範囲第１４項記載の方法
   。 １７、加熱工程は、 垂直の配置の少なくとも３つの室、上の室、中央の室お
   よび下の室からなる炉、前記室は他の室としっかりスリ
   ーブ嵌合するように機械加工されている、 反応器の上端における凝集物のための入口、凝集物を反
   応器中へ供給する手段、 反応器の上端に位置する流動窒素ガスのために入口手段
   、 下の室を取囲んで位置するサセプター、 下の室およびサセプターを取囲んで位置する加熱手段、 下の室における流動床、 前記流動ガスのための入口手段の末端にかつ流動床より
   下に位置する、流動ガスを分散するためのバブルキャッ
   プ、前記バブルキャップは複数の孔を有するふたをもつ
   室からなる、 下の反応室の上端において流動床の上部に隣接して位置
   する、反応したままの凝集物のための出口手段、 炉の上端における反応ガスのための出口手段、および 反応ガスおよび反応したままの凝集物のための複数の冷
   却手段、 からなる流動床の反応器内で実施する特許請求の範囲第
   １４項記載の方法。 １８、加熱工程はほぼ３〜２０時間の間実施される特許
   請求の範囲第１７項記載の方法。