[01129066]输送床常压连续制备氮化硅超细粉技术

所属行业领域 能源高效利用/超细颗粒制备 成果简介 氮化硅（Si3N4）具有硬度高,耐磨损,弹性模量大,强度高,耐高温,热膨胀系数小,导热系数大,抗热震性好,密度小等特点,在能源、冶金、机械及航空航天等领域有着日益广泛的应用。目前,国内需要的优质α-Si3N4粉末主要从日本UBE和德国Starck公司进口,但其生产负荷已经达到极限,产品供不应求,中国只能限量进口;国产氮化硅粉末质量不稳定,未能取得商家信任。随着近年对α-Si3N4粉末的需求不断上升,微米级优质α-Si3N4粉末（质量指标：平均粒径为2.0μm,纯度高于96.3%,O含量低于1.5%,α相含量高于90.0%）价格已达1000元/公斤,其昂贵的成本制约了氮化硅材料的大规模应用。降低氮化硅材料成本的关键是寻找成本合适、可以大批量连续生产α-Si3N4超细粉末的适宜方法。 针对现有制备Si3N4粉方法存在的问题,本研究团队提出了一种基于气固两相流动利用输送床常压连续制备Si3N4超细粉的新方法：在常温下,以氮气（或氮气与氢气的混合气体）为载气,将硅粉（或硅粉与氮化硅粉的混合物）快速流化并夹带离开供料装置,硅粉和氮气组成的气固两相流进入到预热器中,预热后的混合物进入到高温输送床的高温区,以稀相气力输送的方式连续穿过高温输送床,在高温常压下发生燃烧合成反应,最后在出口经冷却装置冷却后,再由收集装置收集,得到氮化产物。 应用介绍 所处研发阶段：完成原理性研究,目前正在进行中试试验。 应用领域和范围：超细颗粒制备。 应用情况：目前正在进行中试试验。 技术优势 技术创新点： （1）硅颗粒处于稀相气力输送状态,颗粒之间无接触,即使在1410 ℃（硅的熔点）以上进行操作,也可避免硅颗粒之间产生团聚或烧结。 （2）可在更高的氮化温度下进行操作,缩短了氮化时间,可在数十分钟内实现硅粉的完全氮化。 （3）采用流化床连续供料,硅粉和氮气连续穿过高温输送床,实现连续化生产。 （4）氮化产物不结块,产物为松散粉末状,无需研磨,不仅节约了生产成本,而且可以直接获得超细Si3N4粉。 主要技术指标： （1）输送床内温度范围1300℃～1600℃; （2）产物平均粒径小于3.0μm,纯度高于96.0%,非晶相/α-Si3N4; （3）单台输送床常压连续制备氮化硅超细粉装置的产量范围为10吨/年～200吨/年。 自我评价及效益分析 以年产14.4吨的输送床常压连续制备氮化硅超细粉装置为例,投资成本约为200万元。若以氮化硅产品单价为400元/kg计算,年产值可达576万元,而原料和能耗成本不超过80元/kg,加上人工成本、管理和设备折旧等费用后,利润率大于50%。 合作方式 技术入股/合作开发 联系方式 联系人：王立,尹少武 联系电话：63224425/010-62332741 传真：62329145 电子邮箱：Liwang@me.ustb.edu.cn;yinsw@ustb.edu.cn