[实用新型]一种氮化硅粉体悬浮反应器

说明书

本实用新型涉及氮化硅制备领域，公开了一种氮化硅粉体悬浮反应器，包括：炉管、炉壳、加热火炬和喷管；所述炉管的内腔由上至下依次分为加热区和反应区，炉管的上端固定有向下喷火的所述加热火炬，炉管的下端设有出料口；所述炉壳套设于炉管外部且炉管与炉壳之间设有保温棉；所述喷管穿设炉壳、炉管进入炉管内腔的加热区，且喷管的末端设有喷嘴，所述喷嘴朝上且位于加热火炬下方；所述炉壳上设有氮气入口；在炉管的内壁同一高度上设有一圈进气缝，进气缝在竖直方向上开口向炉管内腔斜向上，进气缝在水平面上开口与炉管内壁曲面近似或完全相切且所有开口朝向一致。本实用新型反应器制得的氮化硅粉体纯度高、粒径细、ɑ相含量高、产量高、出产快。

技术领域

本实用新型涉及氮化硅制备领域，尤其涉及一种氮化硅粉体悬浮反应器。

背景技术

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。

上述生产方法的技术难度在于：

1、温度控制难：反应合成时段的状态：反应(吸热)→合成(放热)→反应(吸热)→合成(放热)，表层可降温，中间无法降温。

2、团聚结块：硅粉堆放高温反应合成，合成后团聚成块，氮化硅是超硬物质，粉碎研磨是最大难题。

如果不能解决上述难点，便会造成以下技术问题：

1、温度低了反应不完全，导致纯度低(含硅)，温度过高又会产生热屏障而反应停止，影响纯度，同时氮化硅分子晶相变β相(不可烧结不可逆)。

2、团聚成块：粉碎研磨中磨料、容器内衬磨损大，杂质带入。

3、间歇性生产：设备利用低、产能低。

4、生产管理难：设备多、厂房大、环节多、工艺多、投资大。

5、配套设施多：吸粉尘、防静电、隔振动、消噪音等辅助设施。

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。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种氮化硅粉体悬浮反应器。本实用新型反应器制得的氮化硅粉体纯度高、粒径细、a相含量高、产量高、出产快。

本实用新型的具体技术方案为：一种氮化硅粉体悬浮反应器，包括：炉管、炉壳、加热火炬和喷管。