[发明专利]用晶体硅加工废砂浆回收硅粉制备氮化硅粉体的气流床反应器

权利要求书

1.用晶体硅加工废砂浆回收硅粉制备氮化硅粉体的气流床反应器，其特征在于：气流床反应器是压力≤16MPa、温度≤1600℃，型腔高径比＝3～10∶1；气流床反应器由承压壳体、承热耐火材料砌筑内腔以及相应的进出料口、检测孔组成；以晶体硅加工废砂浆回收的硅粉和氮气为原料，以氮气作为硅粉和热量输送载体，在气流状态下氮化反应生成氮化硅微粉；由于回收硅粉粒径≤8um、反应合成时间≤15s，合成晶粒没有时间长大，能够生成纳米级氮化硅微粉。

2.根据权利要求1所述的用晶体硅加工废砂浆回收硅粉制备氮化硅粉体的气流床反应器，其特征在于：反应器壳体压力≤16MPa、采用锅炉钢制造，两端采用椭圆封头或球形封头，按锅炉壳体制作要求制造。

3.根据权利要求1所述的用晶体硅加工废砂浆回收硅粉制备氮化硅粉体的气流床反应器，其特征在于：反应器型腔温度≤1600℃，高径比＝3～10∶1，是气流床氮化合成反应空间，采用耐火材料砌筑，最内层与反应介质接触部分采用氮化硅结合碳化硅耐火砖砌筑；其余采用普通耐火材料砌筑。

4.根据权利要求1所述的用晶体硅加工废砂浆回收硅粉制备氮化硅粉体的气流床反应器，其特征在于：反应器进料口A在顶端，进料喷头在此插入，从硅粉气力输送管道来的硅氮混合比1∶1的反应原料经喷头以扇面匀速喷入反应器型腔。

5.根据权利要求1所述的用晶体硅加工废砂浆回收硅粉制备氮化硅粉体的气流床反应器，其特征在于：反应器出料口B在底端，反应合成的氮化硅在型腔旋转气流作用下聚集在反应器底部冷却器内，冷却到600～800℃排出。

6.根据权利要求1所述的用晶体硅加工废砂浆回收硅粉制备氮化硅粉体的气流床反应器，其特征在于：反应器补充氮气进口D设若干个，一般布置在反应器型腔上半部，沿型腔切线方向进入，使降温氮气在型腔内形成旋流，使反应产物聚集沉降在反应器底部的冷却器内。

7.根据权利要求1所述的用晶体硅加工废砂浆回收硅粉制备氮化硅粉体的气流床反应器，其特征在于：反应器氮气出口C在型腔下半部，以排出型腔内的高温氮气，向配套隧道窑系统提供反应氮气和烧结热量。

8.根据权利要求1所述的用晶体硅加工废砂浆回收硅粉制备氮化硅粉体的气流床反应器，其特征在于：气流床反应器点火孔E在型腔中部，在反应器开车时把氮气等离子发生器插入反应器型腔，点燃反应器上部喷人的硅粉和氮气，触发硅粉氮化合成反应，完成后抽出氮气等离子点火器，关闭此孔。

9.根据权利要求1所述的用晶体硅加工废砂浆回收硅粉制备氮化硅粉体的气流床反应器，其特征在于：沿反应器型腔高度方向设置2--20个检测孔，用于检测反应器内压力温度变化情况，并以此为基础对整个配套机组进行自动控制。

10.根据权利要求1所述的用晶体硅加工废砂浆回收硅粉制备氮化硅粉体的气流床反应器，其特征在于：用于气流床氮化合成的原料是晶体硅加工废砂浆回收的硅微粉和氮气，其中硅粉粒径≤8um，成分Si≥80-95％、SiC≤20-5％、Fe₂O₃≤0.1％；氮气含N₂98～99.99％，压力0.1～1.0MPa。