制造多孔针状莫来石体的方法

制造多孔针状莫来石体的方法
【专利摘要】由两步骤焙烧方法制造针状莫来石体，其中生坯首先转变成氟黄玉，然后转变成针状莫来石。所述坯体包含在炉的封闭区内。在氟黄玉形成步骤期间提供通过所述封闭区的工艺气体流。所述工艺气体通过在所述封闭区的至少一侧上的多个开口被引入封闭区，并通过在所述封闭区另一侧上的多个开口离开。针状莫来石形成步骤期间，在所述炉的外部部分中保持吹扫气体流。这种吹扫气体可以通过将其流入炉的封闭区并从所述封闭区流出炉而不再进入所述炉的外部部分而除去。
【专利说明】制造多孔针状莫来石体的方法
[0001]本申请要求2011年7月6日提交的美国临时专利申请N0.61/504,739的优先权。
[0002]本发明涉及制造多孔针状莫来石体的方法。
[0003]针状莫来石采取高纵横比的针的形式。大量这些针形成高表面积、高孔隙的结构，所述结构的特征在于它们的出色的耐温性和机械强度。多孔针状莫来石体用作微粒捕集器以过滤从动力设备散发的废气中的烟尘。动力设备可以是活动或静止的。活动的动力设备的例子是内燃机。静止的动力设备包括发电和/或蒸汽发生设备。多孔针状莫来石体还可用作催化剂载体，例如汽车催化转化器中贵金属的载体。
[0004]制造多孔针状莫来石体的适宜的方式以含有铝和硅原子源的“生坯”开始。通过在氟源存在下加热，可形成(理论)经验式为Al2 (SiO4)F2的氟黄玉(Fluorotopaz)化合物。氟黄玉化合物然后可热分解形成莫来石，所述莫来石的(理论)经验结构式为3A1203 *2Si02。用这种方法形成的莫来石晶体采取大量相互连接的针的形态。针通常平均直径最大约25微米。相互连接的针形成多孔结构，其中孔隙占坯体体积的40至85%。
[0005]制造多孔针状莫来石体的一种方式描述在例如W090/01471中。三氟化铝、二氧化硅和任选的氧化铝形成生坯，将其加热到650至950°C以形成氟黄玉化合物。在1150-1700°C下，氟黄玉可以在无水31^气氛下与补加的SiO2反应，以消除氟并产生针状莫来石。SiF4是作为这些反应中每个反应的副产物产生的。在该方式中氟黄玉-形成步骤中的反应速率被限制，因为三氟化铝必须分解才能为所述反应提供氟。另外，三氟化铝是昂贵的起始材料。
[0006]另一种合成方式描述于W099/11219、W003/82773和W004/96729。这种方式使用气体，最通常是SiF4，作为氟源，以及铝硅酸盐粘土、二氧化硅和/或氧化铝作为铝和硅源。如前所述，发生两阶段反应。形成生坯，放入炉中，所述炉装有需要量的SiF4。然后在SiF4存在下，以恒定速率加热生坯。当温度超过约650°C时，在放热反应中形成氟黄玉，并且所述炉在700°C至约950°C的范围内时继续形成。所述氟黄玉在第二吸热反应中进一步反应，形成针状莫来石。该第二反应通常在SiF4气氛下通过继续加热炉到至少100(TC的温度而进行。SiF4分压通常在第二个步骤中比氟黄玉形成反应期间低。
[0007]取决于SiF4分压和其它工艺变量，氟黄玉在低到约800°C的温度下可开始分解，形成莫来石。因此，在某个温度范围内，可能所述氟黄玉中间体同时形成和分解。为了获得一致的产品质量，设法分开这些反应是有益的。这样做的一种方法是将第一步骤的反应温度保持在大约800°C或更低，使得分解反应的速率小或为零。
[0008]这样做的问题是由于氟黄玉形成反应的放热本质，部件的温度难以控制。特别地，因为反应热有时不能迅速消除，所以部件的核心易于变得过热。其结果是在整个部件中，针状结构是不一致的。
[0009]在所述坯体的生产规模加工中产生了另一个问题。生产规模工艺在单个炉中同时制造多个部件。已经发现，各个所述坯体可以在不同的速率下反应，尤其在氟黄玉形成反应期间。因为反应周期时间由反应最慢的部件的反应周期时间决定，所以希望所述部件全部以非常接近相同的速率反应，以最小化周期时间以及最小化相关成本和生产率的损失。[0010]又一个问题是反应期间可形成混合金属氟化物副产物。这种副产物通常含有10至20重量％钾、I至10%钠、15至30%铝和最多70%氟。这种混合金属氟化物在氟黄玉分解反应的条件下是挥发性的。如果它迁移到反应器中的冷点，它可将蒸汽相冷凝下来并污染反应器壁及其他内表面。这产生了明显的清洁问题。另外，所述混合金属氟化物与形成的针状莫来石相平衡，只要它处于蒸汽相中。如果所述混合金属氟化物冷凝或以其它方式从系统中除去，则更多的材料将从所述部件中挥发。因为这从系统中除去了铝而不是硅，所以影响了部件中铝:硅比率，这可导致产品性质的改变。钾、钠和氟化物也被除去，再次导致最终的部件的化学改变，以及部件与部件之间或批与批产品之间的不一致性。 [0011]因此，提供允许迅速而经济地生产具有一致的针状结构的多孔针状莫来石体的生产方法，将是合乎需要的。
[0012]在一个方面，本发明是生产一个或多个针状莫来石体的方法，所述方法包括:
[0013](a)在炉的封闭区中，在流过所述炉的封闭区的含有含氟化合物的工艺气体存在下，将至少一个生坯加热到650°C至800°C的温度，使得所述生坯中的铝源和硅源与所述含氟化合物反应，形成氟黄玉，和然后
[0014](b)将所述坯体加热到超过800°C的温度，使得所述氟黄玉分解以形成多孔针状莫来石体，
[0015]其中，在步骤(a)中，所述工艺气体通过分布在所述封闭区的至少一侧上的多个入口被引入所述封闭区，并且所述工艺气体通过分布在所述封闭区的至少一个其它侧上的多个出口被排出所述封闭区。
[0016]已经意外发现，通过在氟黄玉形成反应(步骤(a))期间工艺气体以这种方式流过所述炉的封闭区，步骤(a)期间的反应速率可在所述炉的封闭区内的多个坯体间达到平衡。这允许多个部件非常接近同时地完成氟黄玉形成反应，从而减少了总周期时间。
[0017]在某些实施方式中，所述流动工艺气体的流速和/或组成用作一种途径，通过所述途径避免了在所述方法的步骤(a)期间发生的由放热的氟黄玉形成反应所产生的局部高温。可以选择这些参数，以在所述封闭区内产生提供有益的反应速率的含氟化合物分压，使得所述坯体的温度在步骤(a)期间保持在预定温度范围内。
[0018]当反应速率最大化时，周期时间当然最短。因此，在生产环境中，在步骤(a)期间期望将所述含氟化合物尽可能迅速地进给到所述封闭区中，始终一致地保持期望的反应温度和生产优质部件。已经发现，如果所述含氟化合物在反应早期以比较高的速率进给、然后随着反应进行进给速率降低的话，可保持比较短的周期时间，始终一致的温度和质量控制。随着步骤(a)的氟黄玉形成反应的进行，所述含氟化合物进给的速率可连续降低或以一个或多个增量降低，这在下面更充分地描述。含氟化合物的进给速率可通过降低所述工艺气体的流速和/或通过降低工艺气体中所述含氟化合物的浓度而降低。
[0019]对于一组给定的反应条件，特别是部件质量和几何形状、部件数量和炉的几何形状，可能经验性地建立一组步骤(a)期间的条件，包括工艺气体的添加速率方案和/或所述工艺气体中含氟化合物的浓度。这可通过在氟黄玉形成反应的各个阶段，监测步骤(a)期间在工艺气体流速和/或工艺气体中含氟化合物浓度的各种条件下一部分或全部部件的温度来实行。通过以这样的方式监测所述温度，人们可凭经验制定在氟黄玉形成反应过程期间允许所述部件保持在预定温度范围内的流速和工艺气体组成的方案。然后在每次重复那些反应条件时，可使用所述方案，并且在这样的情况下变得不需要继续直接监测部件温度。
[0020]本发明在又一个方面是生产针状莫来石体的方法，所述方法包括:
[0021](a)在含氟化合物存在下将生坯加热到升高的温度，使得所述生坯中的铝源和硅源与氟反应，形成氟黄玉，然后
[0022](b)将所述坯体加热到使得所述氟黄玉分解以形成多孔针状莫来石体的温度，
[0023]其中步骤(a)和(b)在炉内的封闭区内进行，使得步骤(b)期间，所述封闭区的内壁和所述封闭区内的内部空间保持在至少1000°c的温度下，并且另外，其中在步骤(b)期间，吹扫气体流过所述封闭区外部的炉部分。
[0024]在本发明该方面的优选实施方式中，所述吹扫气体通过使它流入并通过炉内的封闭区，然后流出炉而不再进入封闭区外部的炉的区域，而从所述封闭区外部的炉的区域除去。
[0025]该最后方面的方法显著减少了由于混合金属氟化物沉积引起的反应器积垢。
[0026]图1是用于本发明的炉的一种实施方式的正视图，部分为截面视图。
[0027]图2是沿着图1的线2-2所取的、用于本发明方法的进气室的底视图。
[0028]图3是用于本发明的炉的第二种实施方式的正视图，部分为截面视图。
[0029]如W092/11219、W003//082773和W004/096729中所述的制造多孔针状莫来石体的方法在此通常可适用。一般而言，基本上以最终部件需要的形状和尺寸形成生坯。生坯由至少部分铝源和硅源组成。使所述生坯与含氟化合物反应形成氟黄玉，氟黄玉然后热分解，失去SiF4，形成针状莫来石。
[0030]合适的铝和硅源包括例如W092/11219、W003//082773和W004/096729中描述的材料。单一的材料可以充当铝和硅这两种的源。合适的前体材料的例子包括各种水合铝硅酸盐，例如粘土以及氧化铝、二氧化硅、三氟化铝、各种沸石和甚至莫来石本身。尤其优选的前体是粘土和氧化铝的混合物。
[0031]生坯应该以每摩尔硅原子I至约4摩尔铝原子的摩尔比包含铝和硅原子。莫来石的理论组成包含3:1比率的铝和硅，经验式是3Al203 *2Si02。然而，莫来石晶体可在不同的铝与硅比率下形成。如W003/082773所述，生坯中铝与硅原子的优选比率是2至2.95，优选至2.9，更优选至2.85并且甚至更优选至2.8，因为在那些情况下莫来石晶体的物理强度倾向于比铝与硅摩尔比为3.0或更大时更高。
[0032]所述生坯可以含有各种其它材料例如烧结助剂，各种杂质、特别是来自天然粘土起始材料中的，或性能增强化合物、例如W004/096729中描述的。所述性能增强化合物是Mg、Ca、Fe、Na、K、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、B、Y、Sc 和 La 中一种或多种的氧化物，或当在空气中加热时形成氧化物的前述一种或多种元素的化合物。如果不是氧化物，所述性能增强化合物可以是例如氯化物、氟化物、硝酸盐、氯酸盐、碳酸盐或硅酸盐、或羧酸盐例如乙酸盐。更优选的化合物是Nd、B、Y、Ce、Fe和/或Mg的化合物。尤其优选的性能增强化合物是水合硅酸镁，例如滑石。另一种优选的性能增强化合物是Nd、Ce、Fe和 / 或 B 化合物与 Mg、Ca、Y、Pr、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc 和 / 或 La 化合物的混合物。如果所述性能增强化合物含有硅(例如当它是硅酸盐时)，由所述性能增强化合物提供的硅量应该考虑入生坯中铝-硅比率的计算中。所述性能增强化合物应该不含铝。性能增强化合物适合占生坯重量的至少0.01、优选至少0.1、更优选至少0.5并且甚至更优选至少1%。它可以占多达生坯重量的12%，但是优选占生坯重量的最多10、更优选最多约5和甚至更优选最多2%。
[0033]所述生坯可以使用任何合适的方法制备。可以使用湿法或干法。粘合剂可与其它材料混合，以帮助将生坯形成为需要的形状。起始材料可以利用球磨、带式掺合、立式螺杆混合、V-掺合、磨碎或任何其它合适的技术混合在一起。混合的材料然后利用例如方法如注射成型、挤塑、等静压压制、浇注成型、辊压、流延成型等形成为想要的形状。合适的这样的方法描述于 Introduction to the Principles of Ceramic Processing, J.，Reed, 20 和21章，Wiley Interscience, 1988。粘合剂可以在生还转变成氟黄玉和然后转变成莫来石之前烧尽。
[0034]生坯通过在含有含氟化合物的工艺气体存在下将其加热而转变成氟黄玉。所述含氟化合物适合地是SiF4、AlF3、HF、Na2SiF6、NaF、NH4F，或其任何两种或更多种的一些混合物。优选是SiF4。
[0035]通常优选在真空或惰性气氛例如氮气或稀有气体下加热生坯，直到它达到至少500°C的温度。然后，将含氟化合物引入炉，继续加热直到达到至少650°C、最高800°C的温
度。
[0036]工艺气体可以含有高达100%的含氟化合物，但是更实际使用含有80至99重量％、尤其是85至95重量％的含氟化合物的混合物。工艺气体的其余部分可以包括由起始材料中包含的杂质或由所述氟黄玉形成或莫来石形成反应形成的各种气态产物和副产物。
[0037]在本发明的某些方面中，生坯在炉的封闭区内转变成氟黄玉(步骤(a))。在本文中使用时，“炉”是由外壳限定的封闭加热空间。所述炉的“封闭区”是通过围壁(enclosure)与炉的其余部分分开的炉的子装置。所述围壁由限定封闭区的一个或多个壁组成。所述封闭区可以占炉总体积的例如至少20%并优选至少50%。所述封闭区可以例如占炉总体积的最多95%或最多90%。
[0038]限定封闭区的围壁优选与炉的外壳间隔开，使得所述围壁在围壁外部周围的基本上所有点都与外壳间隔开，以便在所述方法期间，工艺气体填充围壁与炉的外壳之间的空间并将围壁与外壳隔开。其它优点包括，这允许封闭区内部与围壁外部的炉部分中可存在的冷点热绝缘。当然，可以具有机械支撑将围壁在炉内保持就位，并且通常具有其它设备例如工艺气体进/出所述封闭区和装置的导管，所述导管可以代表围壁与炉外壳之间直接或间接的接触点。所述围壁优选没有与炉外壳的直接接触点。
[0039]所述围壁不一定是气密性的，并且实际上优选在所述封闭区与炉的其余部分之间有通过围壁的一定量的流体连通。这允许所述封闭区内部和外部的压力容易平衡，并且还允许人们建立气体从围壁外部到内部的主动流，这是一些实施方式中所希望的。因此，围壁可以包含孔隙或通向炉外部的其它开口。这些孔隙或其它开口优选应该总共占围壁表面积的不超过10%，优选不超过2%。
[0040]所述围壁包括将工艺气体引入所述封闭区中的机构。简单的系统包括通过其将工艺气体引入封闭区的多个入口、通过其将工艺气体从封闭区除去的多个出口、和传送工艺气体的机构，即在入口施加正气压或在出口施加降低的气压的机构，从而引起工艺气体流动通过所述入口、通过所述炉的炉封闭区、然后从出口离开。泵、风扇和其它用于传送工艺气体的装置都是合适的。所述工艺气体便于再循环。在这种情况下所述工艺气体系统包括再循环回路，从炉的封闭区除去的工艺气体通过所述回路再循环到入口并再次被引入封闭区。再循环到炉或围壁的工艺气体可根据需要补充补加的气体，特别是含氟化合物或惰性稀释气体。
[0041]所述入口分布在封闭区的至少一侧上。所述出口分布在封闭区的至少一个其它侧上。所述入口和出口的设计与运行不是特别关键的，只要所述设备可承受运行期间遇到的温度条件以及所述设备不与工艺气体的组分发生反应即可。
[0042]所述入口可以是，例如，注入喷口、具有多个进入孔的一个或多个分配板、配气室或其它类似装置。这些装置与用于向所述入口供应工艺气体的导管机构流体连通。
[0043]所述出口可以包括送气室、多孔板、格栅或具有用于接收来自封闭区的工艺气体的多个开口的类似输出机构。所述出口在一些实施方式中可以简单地将工艺气体引入封闭区外部的炉部分；然而，通常优选从封闭区除去工艺气体并离开炉而不让所述工艺气体进入封闭区外部的炉区。因此，所述出口优选与导管机构例如管子、软管或其它导管流体连通，所述导管机构又与炉外部流体连通。
[0044]合适的设备的示意图显示在图1中。设备I包括炉2。在所显示的实施方式中，炉2包括反应器壳3，其限定炉2的内部并容纳围壁4。围壁4限定炉2内的封闭的内部区，生坯17在氟黄玉形成步骤(步骤(a))期间留置于所述内部区中。如所示，围壁4的壁与反应器壳3的其它内表面间隔开。加热元件可位于围壁4上或周围。
[0045]在所显示的实施方式中，所述设备包括进气室5，工艺气体通过它被引入封闭区；出气室6，工艺气体通过它从封闭区除去；管道7、8、10和12，和泵送机构9。泵送机构9是传送工艺气体通过所述系统的任何合适的机构，即，在入口处施加正气压和/或在出口处施加降低的气压，从而引 起工艺气体通过进气室5流入并通过封闭区，然后离开出气室6的机构。所述工艺气体如图1中所示被适宜地再循环，，但不是必须这样。可根据需要供应新鲜的工艺气体(或其组分，例如含氟化合物)。在图1中，这通过管线11来实行。所述设备可以包括过滤器，用于除去可以在工艺气体中沉淀的混合金属氟化物粒子、或其它固体或冷凝物质。
[0046]进气室5的内表面可以是包含多个进入孔的分配板，工艺气体通过所述进入孔被引入炉的封闭区。图2示出了进气室5的许多可能的孔配置之一。所述视图是进气室5的内表面视图，即，面向被围壁4封闭的空间的内部的分配板。进入孔15分布在进气室5的表面上。运行期间，工艺气体通过进入孔15进入围壁4，通过封闭区，并通过也具有一个或多个排出孔的出气室6而离开。进气室5和出气室6的每个中的孔的式样、间距和数量当然将取决于许多因素，例如炉或封闭区的几何形状(视情况而定)、一个或多个生坯的位置和尺寸、所需的流速等等。优选地，孔的位置和间距要使得在运行期间由围壁4封闭的基本上所有的区域中都建立了流动。
[0047]步骤(a)期间，建立经过封闭区的工艺气体流，但是不一定要建立这种通过封闭区外部的炉部分的流。然而，如果需要的话，从封闭区除去的工艺气体可以流过炉的那些外部部分。
[0048]在最简单的情况下，工艺气体经过炉封闭区的流速只需要足以对所述封闭区内的局部区域补充含氟化合物即可，所述区域的含氟化合物因为氟黄玉形成而贫化。因此，通常步骤(a)期间通过封闭区的流速可变化相当大，例如每分钟0.25至2、优选0.5至I倍的炉(或炉内封闭区，如果使用的话)体积。所述流速可与工艺气体内含氟化合物的浓度一起调节，以在氟黄玉形成反应过程中的任何给定时间下同时发挥补充功能并建立需要的含氟组分分压。
[0049]虽然本发明不限于任何理论，但据信当同时加工多个生坯时有时发生的部件与部件间的变化有时源于炉中局部化的“死区”，其中含氟化合物的浓度在所述方法的步骤(a)期间降低或耗尽。据认为，所述氟黄玉形成反应在这些区域中比含氟化合物局部浓度较高的其它区域中进行得更缓慢。利用封闭区、以及在步骤(a)期间工艺气体流过所述封闭区，据认为通过向含氟化合物已经贫化的封闭区内的区域补充含氟化合物，促进了各个坯体之间、并且在有些情况下甚至在单个坯体内更均一的反应速率。
[0050]在本发明的某些方面，氟黄玉形成步骤(步骤(a))期间引入工艺气体的方式可充当控制随着氟黄玉形成而产生的放热的手段。在那些实施方式中，炉(或封闭区)中含氟化合物的分压在整个反应中可调节或保持在需要的水平。这进而允许对反应速率和放热有一定控制，后者又进而允许控制氟黄玉形成步骤期间一个或多个生坯的温度。调节含氟化合物分压可 通过控制工艺气体引入封闭区的速率、通过控制工艺气体中含氟化合物的浓度、或通过这两种的一定组合来完成。通常，在氟黄玉形成反应期间调节所述封闭区内部的含氟气体分压，使得所述一个或多个坯体的温度保持在预定的温度范围内。氟黄玉形成反应期间预定的温度范围通常为至少650°C，但是优选不大于800°C。优选将所述一个或多个坯体的温度保持在725至780°C范围内，并且甚至更优选保持该温度在740和770°C之间。注意，由于局部放热以及除热效率，所述一个或多个坯体的温度(或甚至这样的一个或多个坯体的局部部分)可以超过炉封闭区的气氛和/或内表面的温度。
[0051]通常，较高的含氟化合物分压促进较高的反应速率，这产生更高的放热量并驱动所述坯体的温度上升。因此，降低含氟化合物添加速率和/或工艺气体中含氟化合物浓度可具有相反的效果。
[0052]因此，在本发明的一些实施方式中，监测所述一个或多个坯体的温度，并且当温度达到预定值时，可向下(在达到预定最高温度的情况下)或向上(在达到预定最低温度的情况下)调节工艺气体的添加速率和/或工艺气体中含氟化合物的浓度。
[0053]优选监测所述一个或多个坯体的一个或多个芯部分的温度。由于放热反应，所述一个或多个坯体的芯部分倾向于达到最高温度，因为从所述一个或多个坯体的芯散热是最困难的。
[0054]在其它实施方式中，可能取消直接温度测量，但仍然利用所述工艺气体添加速率和/或工艺气体中含氟化合物的浓度来保持所述一个或多个坯体的温度在所需的温度范围内，例如至少650°C但是不大于800°C。对于一组给定的反应条件，特别是部件质量和几何形状、部件数量、和炉的几何形状，可凭经验建立工艺气体添加方案，所述方案包括添加速率、含氟气体的浓度，或这二者，将导致温度保持在所需的温度范围内。这种工艺气体添加方案以后在每次重复该组反应条件时都能使用，以保持所述一个或多个坯体的温度在所需的范围内。在这种情况下，不需要继续直接监测部件温度。
[0055]在很多情况下，所述方法的步骤(a)期间有利的工艺气体添加方案是其中添加工艺气体和/或工艺气体中含氟化合物浓度的速率在氟黄玉形成反应过程中降低一次或多次的方案。所述降低可以一步或多步地逐渐进行或连续进行。这样的方案有助于促进短周期时间，因为所述含氟化合物的分压在反应早期往往比较高，同时保留了控制放热的能力并以这种方式控制部件质量。实际的工艺气体添加方案当然将根据若干因素而改变，并且在大多数情况下将针对一组给定的条件，包括部件的数量、尺寸和几何形状、炉的几何形状和所需的温度，凭经验建立。在有些情况下，对于含有85-95重量％的含氟化合物的工艺气体来说，反应早期(直到约40%转变成氟黄玉)的合适添加速率是约0.3至1.0，优选0.3至0.6标准升/分钟/千克生坯。在这种情况下，反应最后阶段(约75至100%转变成氟黄玉)期间合适的添加速率可以是约0.03至0.15、优选0.05至0.12标准升/分钟/千克生坯。在某些实施方式中，反应结束时的添加速率可以是初始添加速率的约10至30%。所述添加速率可以从上限值连续降低到下限值，或以单个增量降低，或以多个增量降低。如何逐渐降低含有85-95重量％SiF4的工艺气体的添加速率的例子如下:
[0056]
【权利要求】
1.生产一个或多个针状莫来石体的方法，所述方法包括: (a)在炉的封闭区中，在流过所述炉封闭区的含有含氟化合物的工艺气体存在下，将至少一个生坯加热到650°C至800°C的温度，使得所述生坯中的铝源和硅源与所述含氟化合物反应，以形成氟黄玉，和然后 (b)将所述坯体加热到超过800°C，使得所述氟黄玉分解以形成多孔针状莫来石体， 其中，在步骤(a)中，所述工艺气体通过分布在所述封闭区的至少一侧上的多个入口被引入所述封闭区，并且所述工艺气体通过分布在所述封闭区的至少一个其它侧上的多个出口被排出所述封闭区。
2.权利要求1的方法，其中所述封闭区占所述炉总体积的20至95%。
3.权利要求1或2的方法，其中所述炉的体积由外壳限定并且所述炉的封闭区由围壁限定，其中所述围壁在围壁外部周围的基本上所有点都与所述外壳间隔开。
4.权利要求3的方法，其中所述炉的封闭区通过所述围壁中的一个或多个开口与围壁外部的炉部分流体连通。
5.权利要求4的方法，其中所述围壁中的开口总共占所述围壁表面积的不超过2%。
6.任一前述权利要求的方法，其中在步骤(a)中，所述工艺气体的流速、工艺气体中所述含氟化合物的含量、或这 两者在步骤(a)的过程中降低至少一次。
7.权利要求1-5任一项的方法，其中在步骤(a)中，监测所述一个或多个坯体的温度，并且如果所述一个或多个坯体的温度达到或超过预定温度，则降低所述炉的封闭区中所述含氟化合物的分压。
8.权利要求1-5任一项的方法，其中在步骤(a)中，监测所述一个或多个坯体的温度，并且如果所述一个或多个坯体的温度达到或超过预定温度的话，则降低所述工艺气体添加速率。
9.权利要求1-5任一项的方法，其中在步骤(a)中，控制所述炉或所述炉的封闭区中所述含氟化合物的分压，使得所述一个或多个坯体的温度保持在至少650°C但不大于800°C的温度下。
10.权利要求9的方法，其中通过调节所述工艺气体的流速、调节所述工艺气体中含氟化合物的含量、或两者，来控制所述含氟化合物的分压。
11.生产针状莫来石体的方法，所述方法包括: (a)在含氟化合物存在下将生坯加热到升高的温度，使得所述生坯中的铝源和硅源与氟反应，形成氟黄玉，以及然后 (b)将所述坯体加热到使得所述氟黄玉分解以形成多孔针状莫来石体的温度， 其中步骤(a)和(b)在炉内的封闭区内进行，使得步骤(b)期间，所述封闭区的内壁和所述封闭区内的内部空间保持在至少1000°C的温度下，并且另外，其中在步骤(b)期间，吹扫气体流过所述封闭区外部的炉部分。
12.权利要求11的方法,其中通过将所述吹扫气体流入并流过所述炉内的封闭区、然后离开所述炉而不再进入所述封闭区外部的炉区域，将所述吹扫气体从所述封闭区外部的炉区域除去。
13.权利要求11的方法，其中步骤(b)期间，第二工艺气体流过所述炉的封闭区，并且所述吹扫气体具有与所述工艺气体相同的组成。
14.权利要求11的方法，其中所述吹扫气体与所述第二工艺气体一起从所述封闭区除去。
15.权利要求11-14任一项的方法，其中所述炉的体积由外壳限定并且所述炉的封闭区由围壁限定，其中所述围壁在围壁外部周围的基本上所有点都与所述外壳间隔开。 15.权利要求14的方法，其中所述炉的封闭区通过所述围壁中的一个或多个开口与围壁外部的炉部分流体连通。
16.权利要求14的方法，其中所述围壁中的开口总共占所述围壁表面积的不超过2%。
17.权利要求11-16任一项的方法，其中在步骤(a)中，所述第一工艺气体通过分布在所述封闭区的至少一侧上的多个入口被引入所述封闭区，并且所述第一工艺气体通过分布在所述封闭区的至少一个其它侧上的多个`出口被排出所述封闭区。
【文档编号】C04B35/185GK103649012SQ201280033612
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2012年6月21日 优先权日:2011年7月6日
【发明者】D·D·梅里克, J·M·戈斯, K·普拉特科维斯基 申请人:陶氏环球技术有限责任公司