一种氮化硅粉末的制备系统技术方案

一种氮化硅粉末的制备系统，包括上料装置、加热装置和反应装置，所述上料装置包括上料管，在上料管上设置有进料斗；所述加热装置包括加热腔，在加热腔内壁上设置有多个加热源，在加热腔中心设置有输料盘管，所述输料盘管与上料管连通；所述反应装置包括外壳、内芯、连接管、出料管，所述内芯设置在外壳内部，所述内芯包括从上到下依次连通的三个球壳，相邻球壳之间通过缩径部连接，所述连接管的一端与输料盘管的输出端连接，连接管的另一端穿过外壳进入内芯的第一球壳，连接管的末端设置有喷嘴，所述喷嘴的开口向上设置，所述出料管位于第三球壳的底部并穿出外壳。本制备系统具有硅粉加热效率高、反应时间短、反应效率高的特点。反应效率高的特点。反应效率高的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种氮化硅粉末的制备系统


[0001]本技术具体涉及一种氮化硅粉末的制备系统，属于氮化硅制备


技术介绍

[0002]氮化硅本身硬度较高，具有润滑性，并且耐磨损，高温时抗氧化，抵抗冷热冲击，是一种重要的结构陶瓷材料，氮化硅用途广泛，在机械工业、化学工业、在治金工业均有广泛应用。正是因为氮化硅有如此良好的性质和用途，氮化硅被越来越广泛的关注，如何制备出低成本、高质量的氮化硅粉体原料成为关键。目前，制备氮化硅粉体的方法主要有硅粉直接氮化法和气相法。硅粉直接氮化法是最早被采用的合成氮化硅粉末的方法，具体操作是将纯度较高的硅粉磨细后，置于反应炉内通氮气或氨气，加热到1200～1350℃进行氮化反应就可得到氮化硅粉末，该法生产的氮化硅粉末通常为α、β两相混合的粉末。由于氮化时发生粘结使粉体结块，故产物必须经粉碎、研磨后才能成细粉；且反应为气固反应，气固接触界面小，反应时间长，能耗较大，产品粒度大、纯度低、粒形和粒度分布均较差。气相反应法是采用硅的卤化物和氨气在1000~1300℃下进行反应，产物氮化硅在冷却端沉积下来。由于这种粉末表面积很大，很容易吸附氧，存在工艺气体泄漏和爆炸的风险。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的问题，本技术提供一种氮化硅粉末的制备系统，目的在于克服现有硅粉直接氮化法及气相法中硅粉与氮气接触不良、反应时间长、能耗高及存在爆炸风险的问题。
[0004]本技术的技术方案如下：一种氮化硅粉末的制备系统，包括上料装置、加热装置和反应装置，所述上料装置包括上料管，在上料管上设置有进料斗；所述加热装置包括加热腔，在加热腔内壁上设置有多个加热源，在加热腔中心设置有输料盘管，所述输料盘管与上料管连通；所述反应装置包括外壳、内芯、连接管、出料管，所述内芯设置在外壳内部，所述内芯包括从上到下依次连通的三个球壳即第一球壳、第二球壳、第三球壳，相邻球壳之间通过缩径部连接，所述连接管的一端与输料盘管的输出端连接，连接管的另一端穿过外壳进入内芯的第一球壳，连接管的末端设置有喷嘴，所述喷嘴的开口向上设置，所述出料管位于第三球壳的底部并穿出外壳。
[0005]进一步的，所述反应装置还包括加热火炬等离子体装置，所述加热火炬等离子体装置穿过外壳从上方伸入到第一球壳内，且加热火炬等离子体装置位于进料管末端喷嘴的正上方。
[0006]进一步的，在所述外壳的下部设置有进气管，在所述内芯的第一球壳、第二球壳、第三球壳的下半部上均设置有多个进气缝，所述进气缝斜向上设置。
[0007]进一步的，在所述外壳内部和第一球壳的外部之间还设置有辅助加热装置。
[0008]进一步的，所述辅助加热装置为硅钼棒。
[0009]进一步的，所述加热源为磁控管。
[0010]有益效果：本技术通过上料装置将硅粉通入到加热装置的输料盘管内，利用磁控管发出的微波对硅粉进行高效加热，加热速度快，能源利用效率高，为硅粉发生氮化反应提供预热；预热后后硅粉通过喷嘴进入到反应装置的内芯的第一球壳中，同时通过进气管、进气缝向内芯通入高纯氮气，使硅粉在内芯内处于悬浮状态，同时利用加热火炬等离子体装置产生的氮等离子体对反应物料进行加热活化，使气固物料充分混合受热反应，在第一球壳内主要为吸热过程，第二球壳内主要为反应放热过程，第三球壳内主要为降温沉降过程；反应时气体从下部通入内芯，使原料粉体在内芯球壳内悬浮，保证了气体和原料粉体充分接触，并有足够的空间保证了颗粒之间没有连接，不会产生局部超高温，有效保证了α相型氮化硅的生成，且生成物为氮化硅粉体，无需后续研磨。因此本制备系统具有硅粉加热效率高、与氮气接触充分、反应时间短、反应效率高，降低能耗、安全可靠的特点。
附图说明
[0011]图1为氮化硅粉末制备系统的组成结构示意图。
[0012]图中标记：1上料装置，2加热装置，3反应装置，11上料管，12进料斗，21加热腔，22磁控管，23输料盘管，31外壳，32内芯，33加热火炬等离子体装置，34出料管，35连接管，311进气管，321进气缝，322缩径部，351喷嘴。
具体实施方式
[0013]以下结合附图对本技术做进一步说明，但本技术的保护范围不仅限于此。
[0014]如图1所示，一种氮化硅粉末的制备系统，包括上料装置1、加热装置2和反应装置3，三者依次顺序连接构成了氮化硅粉末的制备系统。所述上料装置1包括上料管11，在上料管11上设置有进料斗12；上料管11的入口通入氮气，进料斗12内装入硅粉，这样硅粉在氮气流的携带下就会进入加热装置2。
[0015]所述加热装置2包括加热腔21，在加热腔21内壁上设置有多个加热源22，本例中加热源为磁控管，磁控管可以发出微波。在加热腔中心设置有输料盘管23，输料盘管与上料管连通；从上料管吹入的硅粉进入输料盘管，硅粉气流在输料盘管内前进移动时吸收磁控管产生的微波使得硅粉物料得到高效加热后进入后续的反应装置3。
[0016]所述反应装置3包括外壳31、内芯32、连接管35、出料管34、加热火炬等离子体装置33，外壳31和内芯32均为中空结构，外壳整体呈矩形，内芯设置在外壳内部，所述内芯32整体呈糖葫芦形，从上到下包括依次连通的三个球壳即第一球壳、第二球壳、第三球壳，相邻球壳之间通过缩径部322连接，球壳内的空间为气固物料混合均匀提供了场所，缩径部延长了物料在反应腔内的停留时间。所述连接管35的一端与输料盘管23的输出端连接，连接管的另一端穿过外壳进入内芯的最上面的第一球壳，连接管35的末端设置有喷嘴351，喷嘴351的开口向上设置，所述加热火炬等离子体装置33穿过外壳从上方伸入到第一球壳内，且加热火炬位于进料管末端喷嘴的正上方。在所述外壳内部和第一球壳的外部之间还设置有辅助加热装置36，所述辅助加热装置为硅钼棒。在所述外壳的下部设置有进气管311，在所述内芯的第一球壳、第二球壳、第三球壳的下半部上均设置有多个斜向上设置的进气缝321。所述出料管34位于最下发第三球壳的底部并穿出外壳。
[0017]本制备系统在制备氮化硅粉末时的使用方法如下：向加料斗12内加入粒径符合要求的高纯硅粉，在上料管的入口处通入高纯氮气，这样氮气流会带动硅粉进入反应装置的输料盘管23内，此时打开磁控管产生微波，使得硅粉在前进输料的同时得到高效的加热，受热后的硅粉通过连接管35的末端喷嘴351喷入到内芯的第一球壳中。同时通过进气管311向反应装置的外壳31内通入高纯氮气，高纯氮气通过斜向上的进气缝321进入到内芯中的三个球壳中，使内芯的粉末呈现悬浮状态。接着同时打开辅助加热装置36和加热火炬等离子体装置33，辅助加热装置可将内芯的第一球壳加热到一定温度状态并保温，硅粉从喷嘴喷出后，在前期微波加热的基础上再次受加热火炬的等离子体的加热激发活化，并在吹入气流的作用下动态悬浮吸热，一定时间后沉降到第二球壳和第三球壳，物料在第一球壳内主要为吸热过程，第二球壳内主要为反应放热过程，第三球壳内主要为降温沉降过程。最后生成的氮化硅粉末经过第三球壳的降温沉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化硅粉末的制备系统，其特征在于：包括上料装置、加热装置和反应装置，所述上料装置包括上料管，在上料管上设置有进料斗；所述加热装置包括加热腔，在加热腔内壁上设置有多个加热源，在加热腔中心设置有输料盘管，所述输料盘管与上料管连通；所述反应装置包括外壳、内芯、连接管、出料管，所述内芯设置在外壳内部，所述内芯包括从上到下依次连通的三个球壳即第一球壳、第二球壳、第三球壳，相邻球壳之间通过缩径部连接，所述连接管的一端与输料盘管的输出端连接，连接管的另一端穿过外壳进入内芯的第一球壳，连接管的末端设置有喷嘴，所述喷嘴的开口向上设置，所述出料管位于第三球壳的底部并穿出外壳。2.根据权利要求1所述的一种氮化硅粉末的制备系统，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏静豪，王运宝，
申请(专利权)人：安阳亨利高科实业有限公司，
类型：新型
国别省市：