CN108002837B - 一种价格低廉的含硼碳砖的制备方法 - Google Patents
一种价格低廉的含硼碳砖的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108002837B CN108002837B CN201711172618.6A CN201711172618A CN108002837B CN 108002837 B CN108002837 B CN 108002837B CN 201711172618 A CN201711172618 A CN 201711172618A CN 108002837 B CN108002837 B CN 108002837B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- roasting
- kneading
- placing
- boron
- carbon brick
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 57
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 55
- 239000011449 brick Substances 0.000 title claims abstract description 26
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 22
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 22
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000004898 kneading Methods 0.000 claims abstract description 42
- 239000010902 straw Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 235000019580 granularity Nutrition 0.000 claims abstract description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 32
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 claims description 29
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 claims description 20
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 18
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 18
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 18
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 18
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims description 9
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 9
- 239000011294 coal tar pitch Substances 0.000 claims description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 9
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 9
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims description 9
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 9
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims description 9
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 claims description 8
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 claims description 8
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 claims description 8
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 claims description 8
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 6
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 claims description 4
- 241000209140 Triticum Species 0.000 claims description 4
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 claims description 4
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 claims 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 4
- 239000002154 agricultural waste Substances 0.000 abstract description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 3
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 4
- 241000209094 Oryza Species 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 2
- 238000012271 agricultural production Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 description 1
- 239000010908 plant waste Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/52—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/52—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
- C04B35/521—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite obtained by impregnation of carbon products with a carbonisable material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/62204—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products using waste materials or refuse
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/62204—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products using waste materials or refuse
- C04B35/62209—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products using waste materials or refuse using woody material, remaining in the ceramic products
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/62204—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products using waste materials or refuse
- C04B35/62213—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products using waste materials or refuse using rice material, e.g. bran or hulls or husks
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/5053—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials non-oxide ceramics
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
- C04B41/81—Coating or impregnation
- C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
- C04B41/87—Ceramics
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
- C04B2235/3817—Carbides
- C04B2235/3821—Boron carbides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/74—Physical characteristics
- C04B2235/77—Density
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
- C04B2235/9607—Thermal properties, e.g. thermal expansion coefficient
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
本发明公开一种价格低廉的含硼碳砖的制备方法，包括有以下步骤：（1）原料预处理：2）混合与捏合：将不同粒度的生物质炭中的三种粒度以质量百分比0～40%：10～20%:5～15%的配比添加到混捏机中；3）成型：将所得的混捏糊料置于模具中，进行挤压或振动成型；4）焙烧；5）浸渍；6）二次焙烧：将浸渍后产品置于焙烧炉中，于800～1200℃焙烧3～12h；7）机械加工：采用加工机床将碳块材料加工成所需形状。本发明打破了原有的技术工艺，采用农业废料秸秆作为原材料，极大的降低了成本，可以起到变废为宝，保护环境的作用；并且本发明所得的产品具有更优的体积密度、抗折抗压强度、更好的导热和热膨胀性能，这些性能的提高大大提高了碳砖的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及石墨砖领域技术，尤其是指一种价格低廉的含硼碳砖的制备方法。
背景技术
随着社会的不断发展，对能源的需求逐渐增加，而化石燃料逐渐枯竭，急需寻找更优质高效的清洁能源。核能是解决目前我国能源与环境危机的重要选择之一，山东石岛湾核电站采用的是清华大学通过自主研发设计新型模块式高温气冷堆，具有较高的安全性，能提供高达900℃的高温工艺热，标志着第四代高温气冷堆正在进入商业化。
高温气冷堆主要结构包括燃料元件、堆芯、中子反射层、中子吸收层等几个部分，燃料元件为包覆燃料颗粒弥散在基体中的全陶瓷元件；堆芯为储存燃料元件的区域，为反映活性区域，周围被石墨中子反射层包围，中子反射层与吸收层通过燕尾键紧密结合。其中中子吸收层常用的材料为含硼碳砖。传统的含硼碳砖主要采用石油焦和沥青焦作为基体材料，将碳化硼均匀分散于基体材料中，实现中子吸收的效果，有效的防止了核燃料的辐射扩散。然而，由于原材料本身的局限性使产品的各项性能指标较低，并且成本也较高。
农作物秸秆是一种农作物废弃物，随着我国农业生产水平的提高，我们每年的农业秸秆产生量约为6亿吨。一般经过焚烧处理，不仅造成了材料的大量浪费，而且产生的废气对环境造成了一定程度的污染。因此如何变废为宝，大力推进农业秸秆的综合利用意义重大。
发明内容
有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种价格低廉的含硼碳砖的制备方法，其能有效解决现有之含硼碳砖由于原材料本身的局限性使产品的各项性能指标较低并且成本高的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：
一种价格低廉的含硼碳砖的制备方法，包括有以下步骤：
（1）原料预处理：将植物秸秆清洗干净，在60～100℃烘干至水分≤5%，初步破碎成1～20mm的锯末，置于炭化炉中，在惰性气体保护下，升温至300～400℃热解处理0.1～1h，后升温至650～850℃处理1～3h，后随炉冷却得到生物质炭，后将所得生物质碳粉碎分级为不同粒径的颗粒：5～10μm、30～60μm、100～300μm、500～1000μm；将购置的碳化硼粉体初步磨成30～80μm；
2）混合与捏合：将不同粒度的生物质炭中的三种粒度以质量百分比0～40%：10～20%:5～15%的配比添加到混捏机中，后加入占比3～10%的碳化硼粉体，于100～180℃搅拌0.5～3h，搅拌均匀后，再加入剩余量的捏合剂，继续捏合1～5h；
3）成型：将所得的混捏糊料置于模具中，进行挤压或振动成型，使其拥有一定的形状，其中挤压成型所用压力范围为8～30MPa；振动成型压力范围为0.1～1.0公斤/平方厘米；
4）焙烧：将所得成型品置于焙烧炉中于800～1200℃焙烧3～12h；
5）浸渍：在浸渍罐中，加入煤沥青在1～2MPa下保持1～5h；
6）二次焙烧：将浸渍后产品置于焙烧炉中，于800～1200℃焙烧3～12h；
7）机械加工：采用加工机床将碳块材料加工成所需形状。
作为一种优选方案，所述步骤（1）中植物秸秆材料为麦秆、稻谷杆、玉米杆、玉米棒、木材边角料、树木的根与纸条、乔木或灌木。
作为一种优选方案，所述步骤（2）中捏合剂为沥青。
作为一种优选方案，所述沥青为软化点在100～200℃的中温沥青。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：
本发明打破了原有的技术工艺，采用农业废料秸秆作为原材料，极大的降低了成本，可以起到变废为宝，保护环境的作用；并且本发明所得的产品具有更优的体积密度、抗折抗压强度、更好的导热和热膨胀性能，这些性能的提高大大提高了碳砖的使用寿命。
具体实施方式
本发明揭示了一种价格低廉的含硼碳砖的制备方法，包括有以下步骤：
（1）原料预处理：将植物秸秆清洗干净，在60～100℃烘干至水分≤5%，初步破碎成1～20mm的锯末，置于炭化炉中，在惰性气体保护下，升温至300～400℃热解处理0.1～1h，后升温至650～850℃处理1～3h，后随炉冷却得到生物质炭，后将所得生物质碳粉碎分级为不同粒径的颗粒：5～10μm、30～60μm、100～300μm、500～1000μm；将购置的碳化硼粉体初步磨成30～80μm；植物秸秆材料为麦秆、稻谷杆、玉米杆、玉米棒、木材边角料、树木的根与纸条、乔木或灌木。
2）混合与捏合：将不同粒度的生物质炭中的三种粒度以质量百分比0～40%：10～20%:5～15%的配比添加到混捏机中，后加入占比3～10%的碳化硼粉体，于100～180℃搅拌0.5～3h，搅拌均匀后，再加入剩余量的捏合剂，继续捏合1～5h；捏合剂为沥青，并且沥青为软化点在100～200℃的中温沥青。
3）成型：将所得的混捏糊料置于模具中，进行挤压或振动成型，使其拥有一定的形状，其中挤压成型所用压力范围为8～30MPa；振动成型压力范围为0.1～1.0公斤/平方厘米。
4）焙烧：将所得成型品置于焙烧炉中于800～1200℃焙烧3～12h。
5）浸渍：在浸渍罐中，加入煤沥青在1～2MPa下保持1～5h。
6）二次焙烧：将浸渍后产品置于焙烧炉中，于800～1200℃焙烧3～12h。
7）机械加工：采用加工机床将碳块材料加工成所需形状。
下面以多个实施例对本发明做进一步详细说明：
实施例1：
一种价格低廉的含硼碳砖的制备方法，包括有以下步骤：
（1）原料预处理：将植物秸秆清洗干净，在60℃烘干至水分≤5%，初步破碎成1mm的锯末，置于炭化炉中，在惰性气体保护下，升温至320℃热解处理0.8h，后升温至750℃处理1h，后随炉冷却得到生物质炭，后将所得生物质碳粉碎分级为不同粒径的颗粒：5～10μm、30～60μm、100～300μm、500～1000μm；将购置的碳化硼粉体初步磨成45μm；植物秸秆材料为麦秆。
2）混合与捏合：将不同粒度的生物质炭中的三种粒度以质量百分比10%：16%:8%的配比添加到混捏机中，后加入占比10%的碳化硼粉体，于150℃搅拌2.5h，搅拌均匀后，再加入剩余量的捏合剂，继续捏合2h；捏合剂为沥青，并且沥青为软化点在120℃的中温沥青。
3）成型：将所得的混捏糊料置于模具中，进行挤压，使其拥有一定的形状，其中挤压成型所用压力为12MPa。
4）焙烧：将所得成型品置于焙烧炉中于1200℃焙烧3h。
5）浸渍：在浸渍罐中，加入煤沥青在1.5MPa下保持4h。
6）二次焙烧：将浸渍后产品置于焙烧炉中，于900℃焙烧10h。
7）机械加工：采用加工机床将碳块材料加工成所需形状。
实施例2：
一种价格低廉的含硼碳砖的制备方法，包括有以下步骤：
（1）原料预处理：将植物秸秆清洗干净，在65℃烘干至水分≤5%，初步破碎成20mm的锯末，置于炭化炉中，在惰性气体保护下，升温至400℃热解处理0.1h，后升温至650℃处理3h，后随炉冷却得到生物质炭，后将所得生物质碳粉碎分级为不同粒径的颗粒：5～10μm、30～60μm、100～300μm、500～1000μm；将购置的碳化硼粉体初步磨成30μm；植物秸秆材料为稻谷杆。
2）混合与捏合：将不同粒度的生物质炭中的三种粒度以质量百分比30%：10%:5%的配比添加到混捏机中，后加入占比3%的碳化硼粉体，于100℃搅拌0.5h，搅拌均匀后，再加入剩余量的捏合剂，继续捏合4h；捏合剂为沥青，并且沥青为软化点在100℃的中温沥青。
3）成型：将所得的混捏糊料置于模具中，进行振动成型，使其拥有一定的形状，振动成型压力为0.7公斤/平方厘米。
4）焙烧：将所得成型品置于焙烧炉中于800℃焙烧11h。
5）浸渍：在浸渍罐中，加入煤沥青在1MPa下保持3h。
6）二次焙烧：将浸渍后产品置于焙烧炉中，于1000℃焙烧3h。
7）机械加工：采用加工机床将碳块材料加工成所需形状。
实施例3：
一种价格低廉的含硼碳砖的制备方法，包括有以下步骤：
（1）原料预处理：将植物秸秆清洗干净，在75℃烘干至水分≤5%，初步破碎成13mm的锯末，置于炭化炉中，在惰性气体保护下，升温至300℃热解处理1h，后升温至850℃处理2h，后随炉冷却得到生物质炭，后将所得生物质碳粉碎分级为不同粒径的颗粒：5～10μm、30～60μm、100～300μm、500～1000μm；将购置的碳化硼粉体初步磨成80μm；植物秸秆材料为玉米杆。
2）混合与捏合：将不同粒度的生物质炭中的三种粒度以质量百分比40%： 20%:15%的配比添加到混捏机中，后加入占比7%的碳化硼粉体，于140℃搅拌2.1h，搅拌均匀后，再加入剩余量的捏合剂，继续捏合3h；捏合剂为沥青，并且沥青为软化点在170℃的中温沥青。
3）成型：将所得的混捏糊料置于模具中，进行挤压成型，使其拥有一定的形状，其中挤压成型所用压力为30MPa。
4）焙烧：将所得成型品置于焙烧炉中于900℃焙烧12h。
5）浸渍：在浸渍罐中，加入煤沥青在2MPa下保持1h。
6）二次焙烧：将浸渍后产品置于焙烧炉中，于1200℃焙烧12h。
7）机械加工：采用加工机床将碳块材料加工成所需形状。
实施例4：
一种价格低廉的含硼碳砖的制备方法，包括有以下步骤：
（1）原料预处理：将植物秸秆清洗干净，在100℃烘干至水分≤5%，初步破碎成8mm的锯末，置于炭化炉中，在惰性气体保护下，升温至350℃热解处理0.6h，后升温至720℃处理1.5h，后随炉冷却得到生物质炭，后将所得生物质碳粉碎分级为不同粒径的颗粒：5～10μm、30～60μm、100～300μm、500～1000μm；将购置的碳化硼粉体初步磨成67μm；植物秸秆材料为玉米棒。
2）混合与捏合：将不同粒度的生物质炭中的三种粒度以质量百分比20%：15%:13%的配比添加到混捏机中，后加入占比3～10%的碳化硼粉体，于180℃搅拌3h，搅拌均匀后，再加入剩余量的捏合剂，继续捏合1h；捏合剂为沥青，并且沥青为软化点在195℃的中温沥青。
3）成型：将所得的混捏糊料置于模具中，进行振动成型，使其拥有一定的形状，振动成型压力为1.0公斤/平方厘米。
4）焙烧：将所得成型品置于焙烧炉中于1100℃焙烧8h。
5）浸渍：在浸渍罐中，加入煤沥青在1.2MPa下保持5h。
6）二次焙烧：将浸渍后产品置于焙烧炉中，于800℃焙烧8h。
7）机械加工：采用加工机床将碳块材料加工成所需形状。
实施例5：
一种价格低廉的含硼碳砖的制备方法，包括有以下步骤：
（1）原料预处理：将植物秸秆清洗干净，在82℃烘干至水分≤5%，初步破碎成5mm的锯末，置于炭化炉中，在惰性气体保护下，升温至380℃热解处理0.3h，后升温至810℃处理1.7h，后随炉冷却得到生物质炭，后将所得生物质碳粉碎分级为不同粒径的颗粒：5～10μm、30～60μm、100～300μm、500～1000μm；将购置的碳化硼粉体初步磨成54μm；植物秸秆材料为木材边角料。
2）混合与捏合：将不同粒度的生物质炭中的三种粒度以质量百分比0%：18%:10%的配比添加到混捏机中，后加入占比8%的碳化硼粉体，于121℃搅拌0.7h，搅拌均匀后，再加入剩余量的捏合剂，继续捏合5h；捏合剂为沥青，并且沥青为软化点在200℃的中温沥青。
3）成型：将所得的混捏糊料置于模具中，进行挤压成型，使其拥有一定的形状，其中挤压成型所用压力为15MPa。
4）焙烧：将所得成型品置于焙烧炉中于950℃焙烧5h。
5）浸渍：在浸渍罐中，加入煤沥青在1.6MPa下保持2h。
6）二次焙烧：将浸渍后产品置于焙烧炉中，于850℃焙烧9h。
7）机械加工：采用加工机床将碳块材料加工成所需形状。
实施例6：
一种价格低廉的含硼碳砖的制备方法，包括有以下步骤：
（1）原料预处理：将植物秸秆清洗干净，在91℃烘干至水分≤5%，初步破碎成16mm的锯末，置于炭化炉中，在惰性气体保护下，升温至392℃热解处理0.7h，后升温至690℃处理2.3h，后随炉冷却得到生物质炭，后将所得生物质碳粉碎分级为不同粒径的颗粒：5～10μm、30～60μm、100～300μm、500～1000μm；将购置的碳化硼粉体初步磨成73μm；植物秸秆材料为树木的根与纸条。
2）混合与捏合：将不同粒度的生物质炭中的三种粒度以质量百分比35%：17%:11%的配比添加到混捏机中，后加入占比4%的碳化硼粉体，于165℃搅拌1.6h，搅拌均匀后，再加入剩余量的捏合剂，继续捏合1.5h；捏合剂为沥青，并且沥青为软化点在127℃的中温沥青。
3）成型：将所得的混捏糊料置于模具中，进行振动成型，使其拥有一定的形状，振动成型压力为0.9公斤/平方厘米。
4）焙烧：将所得成型品置于焙烧炉中于1051℃焙烧7h。
5）浸渍：在浸渍罐中，加入煤沥青在1.8MPa下保持3.5h。
6）二次焙烧：将浸渍后产品置于焙烧炉中，于950℃焙烧5h。
7）机械加工：采用加工机床将碳块材料加工成所需形状。
对比例1：
采用石油焦和沥青焦作为基体材料，将碳化硼均匀分散于基体材料中。
下面对上述各个实施例和对比例制得的含硼碳砖进行各项性能的测试，其测试方法为现有技术，在此对测试方法不作详细叙述，测试结果如下表所示：
从上表可见，本发明各个实施例制得的含硼碳砖其各项性能明显优于标准值。
本发明的设计重点在于：本发明打破了原有的技术工艺，采用农业废料秸秆作为原材料，极大的降低了成本，可以起到变废为宝，保护环境的作用；并且本发明所得的产品具有更优的体积密度、抗折抗压强度、更好的导热和热膨胀性能，这些性能的提高大大提高了碳砖的使用寿命。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种价格低廉的含硼碳砖的制备方法，其特征在于：包括有以下步骤：
（1）原料预处理：将植物秸秆清洗干净，在60～100℃烘干至水分≤5%，初步破碎成1～20mm的锯末，置于炭化炉中，在惰性气体保护下，升温至300～400℃热解处理0.1～1h，后升温至650～850℃处理1～3h，后随炉冷却得到生物质炭，后将所得生物质碳粉碎分级为不同粒径的颗粒：5～10μm、30～60μm、100～300μm、500～1000μm；将购置的碳化硼粉体初步磨成30～80μm；
2）混合与捏合：将不同粒度的生物质炭中的三种粒度以质量百分比0～40%：10～20%:5～15%的配比添加到混捏机中，后加入占比3～10%的碳化硼粉体，于100～180℃搅拌0.5～3h，搅拌均匀后，再加入剩余量的捏合剂，继续捏合1～5h；
3）成型：将所得的混捏糊料置于模具中，进行挤压或振动成型，使其拥有一定的形状，其中挤压成型所用压力范围为8～30MPa；振动成型压力范围为0.1～1.0公斤/平方厘米；
4）焙烧：将所得成型品置于焙烧炉中于800～1200℃焙烧3～12h；
5）浸渍：在浸渍罐中，加入煤沥青在1～2MPa下保持1～5h；
6）二次焙烧：将浸渍后产品置于焙烧炉中，于800～1200℃焙烧3～12h；
7）机械加工：采用加工机床将碳块材料加工成所需形状。
2.根据权利要求1所述的一种价格低廉的含硼碳砖的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中植物秸秆材料为麦秆、稻谷杆、玉米杆、玉米棒、木材边角料、树木的根与纸条、乔木或灌木。
3.根据权利要求1所述的一种价格低廉的含硼碳砖的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中捏合剂为沥青。
4.根据权利要求3所述的一种价格低廉的含硼碳砖的制备方法，其特征在于：所述沥青为软化点在100～200℃的中温沥青。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711172618.6A CN108002837B (zh) | 2017-11-22 | 2017-11-22 | 一种价格低廉的含硼碳砖的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711172618.6A CN108002837B (zh) | 2017-11-22 | 2017-11-22 | 一种价格低廉的含硼碳砖的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108002837A CN108002837A (zh) | 2018-05-08 |
| CN108002837B true CN108002837B (zh) | 2020-12-25 |
Family
ID=62053461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711172618.6A Active CN108002837B (zh) | 2017-11-22 | 2017-11-22 | 一种价格低廉的含硼碳砖的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108002837B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01298076A (ja) * | 1988-05-26 | 1989-12-01 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 固体材料の衝撃圧縮処理方法 |
| CN101386538A (zh) * | 2008-10-28 | 2009-03-18 | 中国林业科学研究院木材工业研究所 | 一种碳化硅陶瓷的制备方法 |
| CN102557722A (zh) * | 2011-12-27 | 2012-07-11 | 中原工学院 | 一种使用造孔剂制备多孔碳化硅陶瓷的方法 |
| CN103641509A (zh) * | 2013-12-09 | 2014-03-19 | 中国建筑材料科学研究总院 | 一种反应烧结用多孔碳预制体及其制备方法与应用 |
| CN103848636A (zh) * | 2012-11-29 | 2014-06-11 | 北京林业大学 | 反应烧结碳化硅用木质素坯及制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000058513A (ja) * | 1998-08-03 | 2000-02-25 | Hitachi Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
-
2017
- 2017-11-22 CN CN201711172618.6A patent/CN108002837B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01298076A (ja) * | 1988-05-26 | 1989-12-01 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 固体材料の衝撃圧縮処理方法 |
| CN101386538A (zh) * | 2008-10-28 | 2009-03-18 | 中国林业科学研究院木材工业研究所 | 一种碳化硅陶瓷的制备方法 |
| CN102557722A (zh) * | 2011-12-27 | 2012-07-11 | 中原工学院 | 一种使用造孔剂制备多孔碳化硅陶瓷的方法 |
| CN103848636A (zh) * | 2012-11-29 | 2014-06-11 | 北京林业大学 | 反应烧结碳化硅用木质素坯及制备方法 |
| CN103641509A (zh) * | 2013-12-09 | 2014-03-19 | 中国建筑材料科学研究总院 | 一种反应烧结用多孔碳预制体及其制备方法与应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108002837A (zh) | 2018-05-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107987911A (zh) | 一种基于添加剂改性生物质水热-成型固体燃料制备方法 | |
| CN107935595A (zh) | 一种高温气冷堆用石墨砖的制备方法 | |
| CN104629782A (zh) | 一种机制炭的生产工艺 | |
| CN103803552B (zh) | 一种工业硅冶炼还原剂的制备方法 | |
| CN109652156A (zh) | 型煤粘结剂、生物质型煤及其制备方法 | |
| CN103351898A (zh) | 半焦与生物质混合型煤及其制备方法 | |
| KR101308397B1 (ko) | 저온 반탄화법에 의한 고발열량 목질계 고형연료의 제조방법 | |
| CN101824348B (zh) | 利用橡胶籽壳制备生物质致密燃料的方法 | |
| CN108002837B (zh) | 一种价格低廉的含硼碳砖的制备方法 | |
| CN106281528A (zh) | 一种低成本、脱硫的秸秆生物质燃烧棒及其制备方法 | |
| Aliyu | Effect of compaction pressure and biomass type (rice husk and sawdust) on some physical and combustion properties of briquettes | |
| CN109400162B (zh) | 一种电火花加工用石墨及其制备方法 | |
| CN106590794A (zh) | 一种烧烤炭生产方法 | |
| CN111019731A (zh) | 一种结合多种农林剩余物的生物质成型燃料及其制备方法 | |
| CN114525149A (zh) | 生物煤的制作方法 | |
| CN109266416A (zh) | 一种复合生物质颗粒燃料及其制备方法和应用 | |
| CN102827659A (zh) | 一种褐煤煤末成型提质的方法 | |
| CN110964581A (zh) | 一种后成型生物质燃料生产方法 | |
| CN113831927A (zh) | 一种利用生物质来提高低变质煤热解焦油产率的方法 | |
| CN101638601A (zh) | 永生煤 | |
| KR20210119096A (ko) | 천연 섬유를 포함하는 펠렛 타입의 신재생연료 및 이의 제조방법 | |
| CN111440647A (zh) | 一种复合清洁燃料、其制备方法及应用 | |
| CN110257121A (zh) | 一种生产成型生物质炭发电燃料的制备方法 | |
| CN100567466C (zh) | 一种型煤的生产方法 | |
| CN110240964A (zh) | 一种清洁的生物质燃料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A cheap preparation method of boron containing carbon brick Effective date of registration: 20230322 Granted publication date: 20201225 Pledgee: Bank of China Limited Yongan Branch Pledgor: YONGAN DINGFENG CARBON TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2023350000089 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Granted publication date: 20201225 Pledgee: Bank of China Limited Yongan Branch Pledgor: YONGAN DINGFENG CARBON TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2023350000089 |