一种用于氮化硅粉体合成的保温冷却器制造技术

本实用新型专利技术涉及氮化硅制备领域，公开了一种用于氮化硅粉体合成的保温冷却器，包括外壳、冷却盘管和氮气冷却内壳、冷却氮气管道和氮气制冷器；外壳内分为保温段和冷却段；保温段又分为上下两区，氮气冷却内壳设于保温段下区，冷却氮气管道与氮气冷却内壳连通，冷却氮气管道上设有氮气制冷器，冷却氮气内壳为预热器提供氮源；冷却盘管分为三段且分别设于保温段上区、氮气冷却内壳和冷却段内，冷却盘管上端与悬浮反应器连接；外壳的底部和顶部分别设有进水口和出水口，隔板上设有上下通水口。本实用新型专利技术能够成分利用制冷介质氮气的余热，节能环保，且分阶段保温冷却，使制得的氮化硅粉体不易团聚，无需后续研磨粉碎。

【技术实现步骤摘要】
一种用于氮化硅粉体合成的保温冷却器
本技术涉及氮化硅制备领域，尤其涉及一种用于氮化硅粉体合成的保温冷却器。
技术介绍
氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料。它是一种超硬物质，本身具有润滑性，并且耐磨损，为原子晶体；高温时抗氧化。而且它还能抵抗冷热冲击，在空气中加热到1000℃以上，急剧冷却再急剧加热，也不会碎裂。正是由于氮化硅陶瓷具有如此优异的特性，人们常常利用它来制造轴承、气轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。目前，国内氮化硅粉体生产主要由以下两种方法：1、钟罩炉电热或微波加热氮气渗透法步骤：硅粉→坩埚→通入氮气预热（约8小时1000度）→加热反应合成（约20小时1200-1300度）→保温（约10小时1000度）→冷却（约8小时80度以下）→出料（块状，共约50小时）→粉碎研磨→分级来回3-5次。这种生产工艺从投料到出粉要80小时以上，只适于小规模生产。2、卧式粉带电热或微波加热自蔓延氮气渗透法步骤：硅粉→长条平台→通氮气预热（约8小时1000度）→粉带一端高温触发反应，利用反应放热加温自蔓延反应合成（时间根据粉带长短约5-10小时1200-1300度）→保温（约5小时1000度）→冷却（约5小时80度以下）出料（块状，约30小时）→粉碎研磨→分级来回2-3次。这种生产工艺从投料到出粉要50小时以上，投资较大。针对保温、冷却装置，包括上述方法在内的现有技术存在的技术问题有：1、现有的保温、冷却装置耗能大，成本较高，无法充分利用物料资源以及热能。2、在保温冷却过程中，氮化硅粉体容易团聚，需要后续研磨粉碎。但氮化硅是超硬物质，粉碎研磨是最大难题。为此，有必要开发出一种氮化硅粉体生产的新技术以解决上述技术问题。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本技术提供了一种用于氮化硅粉体合成的保温冷却器。本技术的保温冷却器能够成分利用制冷介质氮气的余热，节能环保，且分阶段保温冷却，使制得的氮化硅粉体不易团聚，无需后续研磨粉碎。本技术的具体技术方案为：一种用于氮化硅粉体合成的保温冷却器，包括外壳、冷却盘管和氮气冷却内壳、冷却氮气管道和氮气制冷器；所述外壳内设有隔板将其内腔分隔为上下的保温段和冷却段；所述保温段又分为上下两区，所述氮气冷却内壳设于外壳内的保温段下区，所述冷却氮气管道与氮气冷却内壳连通，冷却氮气管道上设有所述氮气制冷器，冷却氮气内壳为用于氮气、硅粉预热的预热器提供氮源；所述冷却盘管由上至下分为三段且分别设于保温段上区、氮气冷却内壳和冷却段内，冷却盘管的上端与用于合成氮化硅的悬浮反应器的出料口连接，冷却盘管的下端的出料端延伸出外壳外部；外壳的底部和顶部分别设有进水口和出水口，所述隔板上设有上下通水口。本技术保温冷却器的原理为：氮化硅粉体和氮气从悬浮反应器进入冷却盘管的温度约1100-1150℃，该温度下的氮化硅粉体容易团聚，因此需要降温保温，保温段的温度为700-750℃，温度相差400-500℃。保温段上区的冷却盘管经水冷却后进入下区，这时下区冷却盘管的温度约900℃（不宜急冷，急冷会导致氮化硅分子形貌不佳，且使得物料中还未完全反应的硅粉和氮气无法合成氮化硅，因此需要分阶段降温）；下区冷却水带走部分热量，由于昼夜冬夏气温不同，循环冷却水的温度不同，不能稳定保持保温温度，再增加制冷过的氮气来调节保温温度。最后氮化硅粉体进入冷却段进一步冷却后出料。经保温冷却器出来的热氮气又送回微波等离子预热器中进行预热，充分利用了余热和氮气资源，节能环保。作为优选，位于氮气冷却内壳中的冷却盘管上设有测温点。对于冷却盘管上的测温点，可控制循环冷却水的流量和制冷氮气的温度。作为优选，所述冷却盘管为耐高温合金材质。作为优选，所述外壳和氮气冷却内壳为铝合金材质。作为优选，所述冷却氮气管道和所述预热器分别与氮气冷却内壳的顶部、底部连通，且冷却氮气管道和预热器位于氮气冷却内壳的对立侧。将冷却氮气管道和预热器分别设于顶部、底部以及对立侧，使得氮气能够交换得到氮化硅粉体的热量，并将温度较高的氮气供向预热器。与现有技术对比，本技术的有益效果是：本技术的保温冷却器的采用独特的分阶段降温，使氮化硅粉体不易团聚，无需后续研磨粉碎，且反应率高。此外，经保温冷却器出来的热氮气又送回预热器中进行预热，充分利用了余热和氮气资源，节能环保。附图说明图1为本技术的一种结构示意图；图2为实施例1的一种结构示意图。附图标记为：悬浮反应器1、预热器2、外壳200、冷却盘管201、氮气冷却内壳202、冷却氮气管道203、氮气制冷器204、隔板205、保温段206、冷却段207、进水口208、出水口209、上下通水口210。具体实施方式下面结合实施例对本技术作进一步的描述。实施例1如图1所示，一种用于氮化硅粉体合成的保温冷却器，包括外壳200、冷却盘管201和氮气冷却内壳202、冷却氮气管道203和氮气制冷器204。所述外壳内设有隔板205将其内腔分隔为上下的保温段206和冷却段207；所述保温段又分为上下两区，所述氮气冷却内壳设于外壳内的保温段下区，所述冷却氮气管道与氮气冷却内壳连通，冷却氮气管道上设有所述氮气制冷器，冷却氮气内壳为用于氮气、硅粉预热的预热器2提供氮源（如图2所示），冷却氮气管道和预热器分别与氮气冷却内壳的顶部、底部连通，且冷却氮气管道和预热器位于氮气冷却内壳的对立侧。所述冷却盘管由上至下分为三段且分别设于保温段上区、氮气冷却内壳和冷却段内，冷却盘管的上端与悬浮反应器的出料口连接（如图2所示），冷却盘管的下端的出料端延伸出外壳外部；外壳的底部和顶部分别设有进水口208和出水口209，所述隔板上设有上下通水口210。所述位于氮气冷却内壳中的冷却盘管上分别设有测温点11。其中，所述冷却盘管为耐高温合金材质；所述外壳和氮气冷却内壳为铝合金材质。本技术中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本技术中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。以上所述，仅是本技术的较佳实施例，并非对本技术作任何限制，凡是根据本技术技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本技术技术方案的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于氮化硅粉体合成的保温冷却器，其特征在于：包括外壳（200）、冷却盘管（201）和氮气冷却内壳（202）、冷却氮气管道（203）和氮气制冷器（204）；所述外壳内设有隔板（205）将其内腔分隔为上下的保温段（206）和冷却段（207）；所述保温段又分为上下两区，所述氮气冷却内壳设于外壳内的保温段下区，所述冷却氮气管道与氮气冷却内壳连通，冷却氮气管道上设有所述氮气制冷器，冷却氮气内壳为用于氮气、硅粉预热的预热器（2）提供氮源；所述冷却盘管由上至下分为三段且分别设于保温段上区、氮气冷却内壳和冷却段内，冷却盘管的上端与用于合成氮化硅的悬浮反应器的出料口连接，冷却盘管的下端的出料端延伸出外壳外部；外壳的底部和顶部分别设有进水口（208）和出水口（209），所述隔板上设有上下通水口（210）。

【技术特征摘要】
1.一种用于氮化硅粉体合成的保温冷却器，其特征在于：包括外壳（200）、冷却盘管（201）和氮气冷却内壳（202）、冷却氮气管道（203）和氮气制冷器（204）；所述外壳内设有隔板（205）将其内腔分隔为上下的保温段（206）和冷却段（207）；所述保温段又分为上下两区，所述氮气冷却内壳设于外壳内的保温段下区，所述冷却氮气管道与氮气冷却内壳连通，冷却氮气管道上设有所述氮气制冷器，冷却氮气内壳为用于氮气、硅粉预热的预热器（2）提供氮源；所述冷却盘管由上至下分为三段且分别设于保温段上区、氮气冷却内壳和冷却段内，冷却盘管的上端与用于合成氮化硅的悬浮反应器的出料口连接，冷却盘管的下端的出料端延伸出外壳外部；外壳...

【专利技术属性】
技术研发人员：任小平，
申请(专利权)人：浙江东瓷新材料有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33