[发明专利]铝锭熔融雾化合成氮化铝粉体的新技术及其生产机组

权利要求书

1.一种铝锭熔融雾化合成氮化铝粉体的新技术与生产机组，其特征在于：铝锭熔融雾化合成氮化铝粉体的生产机组由雾化合成炉(另案申请)、点火装置、氮气制备装置、铝锭熔化器(另案申请)、铝液恒温罐、雾化器、氮气换热器、气固分离器、产品分级包装机、氮气回收罐、回收氮气增压机、自动化控制系统及配套管道、阀门、仪器仪表组成；铝锭熔融雾化合成氮化铝粉体的新技术遵循反应方程式2Al+N₂＝2AlN，以Al为氮化铝合成基准原料，N₂为工艺调节变量，通过对入炉N₂的调节控制雾化合成炉工况(炉温、压力、固液微粒滞留时间等)；以维持铝氮化反应平衡的N₂为模数M，则氮气制备装置提供的铝液雾化合成氮气A＝1.5～2M，由氮气循环系统补充的循环调控氮气B＝2～10M，离开雾化合成炉的氮气总量C＝A+B-M，产品氮化铝的生成量＝Al+M；其工艺过程为：铝锭在铝锭熔化器内熔化为铝液，氮气加压送入雾化器铝液恒温罐，用氮气制备装置制备的高纯氮气A把铝液雾化喷入雾化合成炉内，形成铝氮混合云雾，由点火装置点火触发铝与氮在合成炉内产生氮化燃烧反应，合成氮化铝微粉；雾化合成炉中的固体微粒在炉内逐渐沉降，与合成炉下部喷入的循环氮气B充分换热冷却后由炉底卸料口排出，进入产品料仓，经分级包装后作为产品入库销售；自雾化合成炉下部喷入的循环氮气B在与炉膛上部沉降下来的固液相微粒换热后，进入雾化合成炉膛参与反应，反应形成的高温氮气C夹带少量氮化铝微粒自雾化合成炉顶离开雾化合成炉，进入铝锭熔化器，释放热量并分离出部分氮化铝微粒后离开熔化器，进入氮气换热器，与氮气制备装置制备的新鲜氮气A换热降温后，进入气固分离器，实现物料气固分离，分离出的固体产品经分级包装后作为产品入库销售，气体产品进入氮气回收罐，经回收氮气增压机增压后作为循环氮气自雾化合成炉换热区下部进入雾化合成炉参加下一轮循环，过程中有0.5-1M的氮气通过熔化器压送铝液、和氮气回收罐放空等形式排出系统，以消除氮气长期循环造成的惰性气体累积问题。

2.根据权利要求1所述的一种铝锭熔融雾化合成氮化铝粉体的新技术与生产机组，其特征在于：在铝锭熔融雾化合成氮化铝粉体的生产机组中涉及的氮气制备和循环利用的氮气制备装置、气固分离器、氮气回收罐、回收氮气增压机等均可利用现有以雾化造粒技术制造微细球形铝粉的成熟设备；也可根据生产规模选型配套，以铝氮化反应平衡所需的N₂量为模数M，氮气制备装置需要提供的新鲜氮气A＝1.5～2M，补充进雾化合成炉的循环氮气B＝2～10M，反应完成离开雾化合成炉的高温氮气总量C＝A+B-M，产品氮化铝的产量＝Al+M；制氮装置制备的氮气纯度为N₂＝98.0～99.999％，压力0.1～10MPa，产能2～5M。

3.根据权利要求1所述的一种铝锭熔融雾化合成氮化铝粉体的新技术与生产机组，其特征在于：原料铝锭是氮化铝生产的核心原料，采用符合《GB/T1196-2017重熔用铝锭》规定的产品。

4.根据权利要求1所述的一种铝锭熔融雾化合成氮化铝粉体的新技术与生产机组，其特征在于：铝锭的熔化是在熔化器(另案申请)中进行的，以雾化合成炉排出的高温烟气(1000-1500℃)为热源，把铝锭熔化700---1000℃的铝液。

5.根据权利要求1所述的一种铝锭熔融雾化合成氮化铝粉体的新技术与生产机组，其特征在于：熔化好的铝液加入铝液恒温雾化器雾化为微米铝滴，铝液恒温雾化器借用成熟的铝锭熔融雾化法生产微细球形铝粉的铝液恒温雾化器。

6.根据权利要求1所述的一种铝锭熔融雾化合成氮化铝粉体的新技术与生产机组，其特征在于：氮化铝的合成是在生产线核心设备---雾化合成炉(另案申请)完成的，其作用是把雾化喷入的铝氮云雾合成氮化铝粉体，具体情况参见另案申请的《铝锭熔融雾化合成氮化铝粉体专用雾化合成炉》。