铝锭熔融雾化合成氮化铝粉体专用铝锭熔化器

技术领域

本发明涉及一种铝锭熔融雾化合成氮化铝粉体专用铝锭熔化器，属于氮化铝粉体材料生产设备领域。

背景技术

铝粉，别名铝银粉，CAS No：7429-90-5危险标记：10(遇湿易燃物品)，属于4类1项危险品，编号1309；我国自20世纪50年代开始生产片状铝粉，90年代开始引进铝锭熔融雾化技术生产微细球形铝粉，其中的氮气雾化制粉工艺是生产高质量微细球形铝粉的主要方法，其工艺是在以天然气为燃料的铝熔化炉中的把铝锭熔化为850℃左右的铝液，在温度350--430℃、压力3-8MPa的N

氮化铝具有

发明人结合现有铝锭熔融雾化法制备微细球形铝粉工艺和铝粉氮化合成氮化铝工艺，发明了铝锭熔融雾化合成氮化铝生产新工艺，由于2Al+N

发明内容

本发明目的是为铝锭熔融雾化合成氮化铝粉体新技术提供配套设备，利用雾化合成氮化铝排出烟气余热熔化原料铝锭供氮化铝雾化合成使用，降低烟气温度和氮化铝微粒浓度，利于烟气的进一步处理与回收利用；实现铝锭熔融雾化合成氮化铝粉体新技术最优化。以节能减排、保护环境

本发明的目的是这样实现的：铝锭熔化器由铝锭熔化坩埚1、烟气蜗旋室2、铝液压送器3三部分组成：其中铝锭熔化坩埚1选用耐热钢坩埚和白刚玉、氮化铝陶瓷坩埚；烟气蜗旋室2由蜗旋壳体2.1和内衬腔体2.2构成，其中外壳2.1为承压壳体，设计压力0.1～1.0MPa、设计温度100℃，制造材料为钢材；内衬腔体2.2用耐火材料砌筑，工作温度≤1500℃，烟气蜗旋室下部沿内壁切线方向设置高温烟气进口A、上部沿内壁切线方向设置烟气出口B，底部设置氮化铝微粉排出口C；铝液压送器3由压送器本体3.1、运行支架3.2和升降机构3.3组成，其中压送器3.1是铝液输出关键部件，由钢材和陶瓷材料加工制作，底口尺寸与铝锭熔化坩埚上口一致，安装柔性石墨密封圈，内衬隔热材料，安装有铝液输出管D、压缩氮气接口E、测温热电偶F，形成坩埚与压送器间的密闭空间，检测坩埚内铝液温度，在温度合格时输入压缩氮气，输出合格铝液进入下一步工序，运行支架3.2安装在烟气蜗旋室2上，用于安装升降机构3.3并作为压送器本体3.1的运动轨道，升降机构3.3为压送器运动执行机构，驱动完成压送器在铝锭加入、铝液输出时的动作，可采用液压、气动、机械电气等各种驱动方式。

工作流程为：高温烟气自雾化合成炉炉顶排烟口排出，进入铝锭熔化器烟气蜗旋室烟气进口A，沿切线方向进入烟气蜗旋室内壁与铝锭熔化坩埚外壳之间的通道中，形成旋流，烟气中携带的氮化铝微粒在旋流碰撞中沉降分离，在蜗旋室底部接口排出，实现烟气的初步净化与氮化铝微粉的收集处理，高温烟气沿铝锭熔化坩埚旋转放热后沿烟气蜗旋室烟气出口B排出，坩埚内的铅锭在吸收旋流烟气放热后熔化并升温到850℃左右时，接入压缩氮气快装接口E，向压紧的压送器与坩埚上部密闭空间内充入压缩氮气，使坩埚中的铝液沿输出管D输入铝液恒温雾化器中，喷入雾化合成炉合成氮化铝；完成高温铝液输出后，利用铝液压送器升降机构使压送器沿运行支架导轨升起，加入铝锭，开始新一轮铝锭熔化作业，当铝锭基本熔化后，降下铝液压送器，检测铝液温度情况，并根据恒温雾化器工作情况驱动压缩氮气，输出铝液。

铝锭熔化坩埚为耐热钢坩埚，具有良好的导热性能和机械强度。

铝锭熔化坩埚为白刚玉陶瓷坩埚，能够最大限度的减少坩埚材料熔入铝液对产品质量的影响。

铝锭熔化坩埚为氮化铝陶瓷坩埚，兼具耐热钢坩埚和白刚玉坩埚的优点，缺点是价格偏高。

铝液压送器本体3.1是采用耐热钢加工制作的；配套铝液输出管D同样采用耐热钢管件。

铝液压送器本体3.1是采用白刚玉陶瓷材料加工制作的；配套铝液输出管D采用白刚玉陶瓷管件。

铝液压送器本体3.1是采用氮化铝陶瓷材料加工制作的；配套铝液输出管D采用氮化铝陶瓷管件。

铝液压送器升降机构3.3是采用液压系统驱动工作的。

铝液压送器升降机构3.3是采用气动系统驱动工作的。

铝液压送器升降机构3.3是采用机械传动系统驱动工作的。

兹结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。

附图说明

图1是铝锭熔化器结构图。

图2是铝锭熔化器外形图。

图3是铝锭熔化器俯视图。

图4是铝锭熔化器进气口剖视图。

图5是铝锭熔化器出气口剖视图。

图中数字表示雾化合成炉结构：1-铝锭熔化坩埚，2-烟气蜗旋室，3-铝液压送器；2.1-烟气蜗旋室壳体，2.2-烟气蜗旋室炉膛砌体，3.1-压送器本体；3.2-压送器运行支架，3.3-压送器升降机构。

图中字母表示工艺接管编号：A-高温烟气进口，B-烟气出口，C-氮化铝粉尘出口，D-铝液压送管出口，E-氮气进口，F-测温孔。

设备安装支座可根据安装形式和现场条件变更调整，附图中没有涉及。

具体实施方式

以下为本发明的具体实施例，但本发明的方法并不完全受其限制，所属领域的技术人员可以根据需要对其中的结构进行变化或调整。

实施例1：

如图1铝锭熔化器结构图、图2铝锭熔化器外形图、图3铝锭熔化器俯视图、图4铝锭熔化器进气口剖视图、图5铝锭熔化器出气口剖视图所示：铝锭熔化器由铝锭熔化坩埚1、烟气蜗旋室2、铝液压送器3三部分组成：其中铝锭熔化坩埚1为传热和机械强度优越的耐热钢坩埚；烟气蜗旋室2由蜗旋壳体2.1和内衬腔体2.2构成，其中外壳2.1为金属承压壳体，设计压力0.3MPa、设计温度100℃，制造材料为钢材，内衬腔体2.2用耐火材料砌筑，工作温度≤1400℃，烟气蜗旋室下部沿内衬腔体切线方向设置高温烟气进口A、上部沿内衬腔体切线方向设置烟气出口B，底部设置氮化铝微粉排出口C；铝液压送器3由压送器本体3.1、运行支架3.2和升降机构3.3组成，其中压送器本体3.1是铝液输出关键部件，由耐热钢材加工制作，底口尺寸与铝锭熔化坩埚上口一致，安装柔性石墨密封圈，内衬隔热材料，其上安装有测温热电偶F、铝液输出管D、压缩氮气接口E，各接管材料均为耐热钢，形成坩埚与压送器之间的密闭空间，检测坩埚内铝液温度，在温度合格时输入压缩氮气，输出合格铝液进入下一步工序，运行支架3.2安装在烟气蜗旋室壳体上，用于安装升降机构3.3并作为压送器本体3.1的运动轨道，升降机构3.3采用液压机构驱动，用于完成压送器3.1在铝锭加入、铝液输出时的工序操作。

铝锭熔化器的操作过程如下：耐热钢坩埚1安装在烟气蜗旋室2上，加入铝锭；高温烟气自雾化合成炉炉顶排烟口排出，经相关管道导入铝锭熔化器烟气蜗旋室2的烟气进口A，沿切线方向进入烟气蜗旋室内壁与铝锭熔化坩埚外壳之间的通道中，形成旋流，烟气中携带的氮化铝微粒在旋流碰撞中沉降分离，由蜗旋室底部接口C排出，达到初步净化烟气、收集产品的目的，高温烟气沿铝锭熔化坩埚旋转放热后沿烟气蜗旋室2的烟气出口B排出，坩埚内的铝锭在吸收旋流烟气放热后熔化，压下铝液压送器本体3.1，用热电偶F测量铝液温度到850℃左右时，接入压缩氮气快装接口E，向压紧的压送器与坩埚上部密闭空间内充入压缩氮气，把坩埚中的铝液压入耐热钢输出管D输入铝液恒温雾化器中，喷入雾化合成炉合成氮化铝；完成高温铝液输出后，利用铝液压送器升降机构3.3使压送器3.1沿运行支架导轨3.2升起，加入铝锭，开始新一轮铝锭熔化作业，当铝锭基本熔化后，降下铝液压送器，检测铝液温度情况，并根据恒温雾化器工作情况驱动压缩氮气，输出铝液。

实施例2：

如图1铝锭熔化器结构图、图2铝锭熔化器外形图、图3铝锭熔化器俯视图、图4铝锭熔化器进气口剖视图、图5铝锭熔化器出气口剖视图所示：铝锭熔化器由铝锭熔化坩埚1、烟气蜗旋室2、铝液压送器3三部分组成：其中铝锭熔化坩埚1为白刚玉陶瓷坩埚，以最大限度的减少杂质融入铝液，确保合成氮化铝的质量；烟气蜗旋室2由蜗旋壳体2.1和内衬腔体2.2构成，其中外壳2.1为金属承压壳体，设计压力0.5MPa、设计温度100℃，制造材料为不锈钢，内衬腔体2.2用耐高温浇筑捣打料制造，工作温度≤1400℃，烟气蜗旋室下部沿内衬腔体切线方向设置高温烟气进口A、上部沿内衬腔体切线方向设置烟气出口B，底部设置氮化铝微粉排出口C；铝液压送器3由压送器本体3.1、运行支架3.2和升降机构3.3组成，其中压送器本体3.1是铝液输出关键部件，由白刚玉陶瓷材料加工制作，底口尺寸与铝锭熔化坩埚上口一致，安装柔性石墨密封圈，内衬隔热材料，其上安装的测温热电偶F套管、铝液输出管D均为白刚玉陶瓷材料，压缩氮气接口E材料为不锈钢，形成坩埚与压送器之间的密闭空间，检测坩埚内铝液温度，在温度合格时输入压缩氮气，输出合格铝液进入下一步工序，运行支架3.2安装在烟气蜗旋室壳体上，用于安装升降机构3.3并作为压送器本体3.1的运动轨道，升降机构3.3采用气动机构驱动，用于完成压送器3.1在铝锭加入、铝液输出时的工序操作。

铝锭熔化器的工作原理如下：白刚玉陶瓷坩埚1安装在烟气蜗旋室2上，加入铝锭；高温烟气自雾化合成炉炉顶排烟口排出，经相关管道导入铝锭熔化器烟气蜗旋室2的烟气进口A，沿切线方向进入烟气蜗旋室内壁与铝锭熔化坩埚外壳之间的通道中，形成旋流，烟气中携带的氮化铝微粒在旋流碰撞中沉降分离，由蜗旋室底部接口C排出，达到初步净化烟气、收集产品的目的，高温烟气沿铝锭熔化坩埚旋转放热后沿烟气蜗旋室2的烟气进口B排出，坩埚内的铝锭在吸收旋流烟气放热后熔化，压下铝液压送器本体3.1，用热电偶F测量铝液温度到800℃左右时，接入压缩氮气快装接口E，向压紧的压送器与坩埚上部密闭空间内充入压缩氮气，把坩埚中的铝液压入输出管D输入铝液恒温雾化器中，喷入雾化合成炉合成氮化铝；完成高温铝液输出后，利用铝液压送器升降机构3.3使压送器3.1沿运行支架导轨3.2升起，加入铝锭，开始新一轮铝锭熔化作业，当铝锭基本熔化后，降下铝液压送器，检测铝液温度情况，并根据恒温雾化器工作情况驱动压缩氮气，输出铝液。

实施例3：

如图1铝锭熔化器结构图、图2铝锭熔化器外形图、图3铝锭熔化器俯视图、图4铝锭熔化器进气口剖视图、图5铝锭熔化器出气口剖视图所示：铝锭熔化器由铝锭熔化坩埚1、烟气蜗旋室2、铝液压送器3三部分组成：其中铝锭熔化坩埚1为导热性能优异的氮化铝陶瓷坩埚，以最大限度的减少杂质融入铝液，确保合成氮化铝的质量；烟气蜗旋室2由蜗旋壳体2.1和内衬腔体2.2构成，其中外壳2.1为金属承压壳体，设计压力0.8MPa、设计温度150℃，制造材料为锅炉钢，内衬腔体2.2用白刚玉轻质砖砌筑，工作温度≤1400℃，烟气蜗旋室下部沿内衬腔体切线方向设置高温烟气进口A、上部沿内衬腔体切线方向设置烟气出口B，底部设置氮化铝微粉排出口C；铝液压送器3由压送器本体3.1、运行支架3.2和升降机构3.3组成，其中压送器本体3.1是铝液输出关键部件，由碳化硅陶瓷材料加工制作，底口尺寸与铝锭熔化坩埚上口一致，安装柔性石墨密封圈，内衬隔热材料，其上安装的测温热电偶F套管、铝液输出管D均为碳化硅陶瓷材料，压缩氮气接口E材料为不锈钢，形成坩埚与压送器之间的密闭空间，检测坩埚内铝液温度，在温度合格时输入压缩氮气，输出合格铝液进入下一步工序，运行支架3.2安装在烟气蜗旋室壳体上，用于安装升降机构3.3并作为压送器本体3.1的运动轨道，升降机构3.3采用机械传动机构驱动，用于完成压送器3.1在铝锭加入、铝液输出时的工序操作。

铝锭熔化器的工作原理如下：碳化硅陶瓷坩埚1安装在烟气蜗旋室2上，加入铝锭；高温烟气自雾化合成炉炉顶排烟口排出，经相关管道导入铝锭熔化器烟气蜗旋室2的烟气进口A，沿切线方向进入烟气蜗旋室内壁与铝锭熔化坩埚之间的通道中，形成旋流，烟气中携带的氮化铝微粒在旋流碰撞中沉降分离，由蜗旋室底部接口C排出，达到初步净化烟气、收集产品的目的，高温烟气沿铝锭熔化坩埚旋转放热后沿烟气蜗旋室2的烟气进口B排出，坩埚内的铝锭在吸收旋流烟气放热后熔化，压下铝液压送器本体3.1，用热电偶F测量铝液温度到800℃左右时，接入压缩氮气快装接口E，向压紧的压送器与坩埚上部密闭空间内充入压缩氮气，把坩埚中的铝液压入输出管D输入铝液恒温雾化器中，喷入雾化合成炉合成氮化铝；完成高温铝液输出后，利用铝液压送器升降机构3.3使压送器3.1沿运行支架导轨3.2升起，加入铝锭，开始新一轮铝锭熔化作业，当铝锭基本熔化后，降下铝液压送器，检测铝液温度情况，并根据恒温雾化器工作情况驱动压缩氮气，输出铝液。