CN109020501A - 一种高性能固体储热砖的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高性能固体储热砖的制备方法的制备方法，所述储热砖按以下原料和步骤制成：第一步：选取白云石原矿石和铁矿石，所述白云石原矿石经1000～2000℃的高温煅烧制得A料，所述铁矿石经过1000～2000℃烧结制得B料；第二步：将A料经过破碎筛分成不同的粒径，其中粒径为4～7目的占15～20%、7～16目的占35～40%、16～175目占20～25%、175目及以上的占25%～30%；将B料破碎到175～200目；第三步：按2：1或者3：1的比例将A料、B料混合均匀制得C料；本发明具有储热密度高、导热系数大、抗热震性能好、使用寿命长、成本低廉、无污染、无毒害的优点。
Description
技术领域
本发明属于低谷电、弃风电、弃光电的消纳、电网调峰、清洁供暖的技术领域，具体涉及一种高性能固体储热砖的制备方法。
背景技术
目前我国大气污染严重，“煤改电”供热/供暖，电网调峰以及清洁能源应用越来越受到人们的重视，同时也催生了储热技术的快速发展和市场规模快速扩大。储热材料作为储热技术的核心，近几年也逐渐出现了大量专利，例如发明专利《一种固体复合相变储热材料及其制备方法》（专利公开号:CN106701034A），提到了采用无机氧化物与碳酸盐复合制备固体复合相变储热材料，虽然采用了相变的技术，但使用安全性并不能完全保障，无机盐随时有泄漏的危险，且材料的密度一般在1.6～1.9g/cm3之间，单位体积的储热密度并不比本发明高。发明专利《一种蓄热镁砖》（专利公开号：CN103420668A）提到一种采用纯度较高的MgO，Fe2O3，Al2O3，SiO2，CaO等颗粒制备固体储热材料，采用的原料成本较高，价格是本发明的2倍以上，本发明针对现有技术的不足，极大的提高了目前常规镁砖等固体储热材料的储热密度，增强了无机盐及相关复合材料的安全性，同时降低了成本。
发明内容
本发明的目的是针对目前主要储热材料的不足或者成本过高等问题，研制的一种储热砖，它是以白云石为主要原料，添加赤铁矿、导热增强剂和结合剂，经过煅烧、破碎、混合、成型、烧结等主要工艺制备而成。此产品具有储热密度高，导热系数大、抗热震性能好、使用寿命长、成本低廉、无污染、无毒害等优点。
本发明的目的是这样实现的：一种高性能固体储热砖的制备方法，所述储热砖按以下原料和步骤制成：
第一步：选取白云石原矿石和铁矿石，所述白云石原矿石经1000～2000℃的高温煅烧制得A料，所述铁矿石经过1000～2000℃烧结制得B料。
第二步：将A料经过破碎筛分成不同的粒径，其中粒径为4～7目的占15～20%、7～16目的占35～40%、16～175目占20～25%、175目及以上的占25%～30%；将B料破碎到175～200目。
第三步：按2：1或者3：1的比例将A料、B料混合均匀制得C料。
第四步：在C料中加入5～10%的导热增强剂、8～10%结合剂搅拌均匀，在恒温恒湿的环境中陈腐2～4小时后制得D料。
第五步：将D料填入液压机中压制成型，成型压力为25～60MPa制得砖坯。
第六步：将砖坯放入烘干箱中干燥，然后在1280～1350℃的高温中烧结，制得产品。
白云石矿石中MgO的含量＞21%、赤铁矿石中Fe2O3的含量＞60%。
导热增强剂为碳化硅粉末，粒径为80～120目，SiC含量＞95%；结合剂为高岭土、水玻璃、木质素、淀粉、纸浆中的一种或者多种。
储热砖的物理指标为，密度＞3.5g/cm3，导热系数＞2W/m·K，比热容＞1.1J/g·℃，抗压强度＞25MPa，长期使用温度＞800℃。
本发明的有益效果：资源利用率较高，采用原矿石作为主要原料；产品稳定性、安全性较高，大宗使用时不会对环境造成污染；产品成本低廉，主要原料为常规矿石，添加剂也为常规易得原料，制备工艺简单；单位体积储热密度高，使储热系统体积变小，成本降低，占地较少。
具体实施方式
实施例1
一种高性能固体储热砖的制备方法，所述储热砖按以下原料和步骤制成：
第一步：白云石原矿石经1700℃的高温煅烧制得A料，白云石化学组成中MgO的含量为22%，赤铁矿石经过1500℃烧结制得B料，赤铁矿石中Fe2O3含量为61%。
第二步：将A料破碎筛分成不同的粒径，其中粒径为4～7目的占15%；7～16目的占35%；16～175目占25%；175目以上的占25%。将B料破碎到200目左右。
第三步：按2：1的比例将A料、B料混合均匀制的C料。
第四步：在C料中外加10%的碳化硅作为导热增强剂，该碳化硅中SiC的含量为98%。外加4%的高岭土和4%水玻璃作为结合剂搅拌均匀，在恒温恒湿的环境中陈腐2小时后制得D料。
第五步：将D料填入液压机中压制成，成型压力为40MPa制得砖坯。
第六步：将砖坯放入烘干箱中干燥，然后在1280℃的高温中烧结，制得产品。
本发明中的成分配比中加入了煤粉和麦饭石粉，加入煤粉和麦饭石粉的好处在于有利于打粉，使得更容易打成细粉，满足后续工艺的需要；混合时按一定配比选定的总量为25kg，混合筛选时采用200～350目，然后通过水进行粘合处理，直到形成泥状物，粘合的泥状物通过50吨级的液压机进行加压，这样形成的条状物更利于使用，烘干的温度设定在30℃～70℃，这样做是为了减少污染和节约能源；最后在活化炉中进行活化处理，时间大致设定在4～6小时，温度为1000℃；具体的制作工艺为制作工艺中的混合为将以上配比的成分按分量进行混合，制作工艺中的打粉为将混合成的原料打成细粉状，制作工艺中的粘合为通过加入水，将原料调和成泥状物，制作工艺中的加压为用50吨级的液压机进行加压，将泥状物加压成条状，柱状直径为1.5mm，制作工艺中的烘干为在温度范围为30℃～70℃，制作工艺中的活化为在活化炉中进行活化成型，活化时间为4～6h；因此，本发明具有使用方便、制作过程简单、节约能源的优点。
实施例2
一种高性能固体储热砖的制备方法，所述储热砖按以下原料和步骤制成：
第一步：白云石原矿石经1700℃的高温煅烧制得A料，白云石化学组成中MgO的含量为22.6%，赤铁矿石经过1550℃烧结制得B料，赤铁矿石中Fe2O3含量为62%。
第二步：将A料破碎筛分成不同的粒径，其中粒径为4～7目的占18%；7～16目的占38%；16～175目占24%；175目以上的占20%。将B料破碎到180目左右。
第三步：按2.5：1.5的比例将A料、B料混合均匀制的C料。
第四步：在C料中外加8%的碳化硅作为导热增强剂，该碳化硅中SiC的含量为96%，10%的高岭土作为结合剂搅拌均匀后制得D料。
第五步：将D料填入液压机中压制成，成型压力为60MPa制得砖坯。
第六步：将砖坯放入烘干箱中干燥，然后在1300℃的高温中烧结，制得产品。
实施例3
一种高性能固体储热砖的制备方法，所述储热砖按以下原料和步骤制成：
第一步：白云石原矿石需经1700℃的高温煅烧制得A料，白云石化学组成中MgO的含量为23，赤铁矿石经过1550℃烧结制得B料，赤铁矿石中Fe2O3含量为63%。
第二步：将A料破碎筛分成不同的粒径，其中粒径为4～7目的占20%；7～16目的占40%；16～175目占15%；175目及以上的占25%。将B料破碎到180目左右。
第三步：按3：1的比例将A料、B料混合均匀制的C料。
第四步：在C料中外加6%的碳化硅作为导热增强剂，该碳化硅中SiC的含量为99%，外加4%的高岭土与3%木质素作为结合剂搅拌均匀后制得D料。
第五步：将D料填入液压机中压制成，成型压力为50MPa制得砖坯。
第六步：将砖坯放入烘干箱中干燥，然后在1350℃的高温中烧结，制得产品。
实施例4
一种高性能固体储热砖的制备方法，所述储热砖按以下原料和步骤制成：
第一步：选取白云石原矿石和铁矿石，所述白云石原矿石经1800℃的高温煅烧制得A料，白云石化学组成中MgO的含量为24%，所述铁矿石经过1700℃烧结制得B料，赤铁矿石中Fe2O3含量为70%。
第二步：将A料经过破碎筛分成不同的粒径，其中粒径为4～7目的占18%、7～16目的占37%、16～175目占22%、175目及以上的占28%；将B料破碎到190目。
第三步：按3：1的比例将A料、B料混合均匀制得C料。
第四步：在C料中加入8%的导热增强剂、9%结合剂搅拌均匀，在恒温恒湿的环境中陈腐3小时后制得D料。
第五步：将D料填入液压机中压制成型，成型压力为25～60MPa制得砖坯。
第六步：将砖坯放入烘干箱中干燥，然后在1350℃的高温中烧结，制得产品。
实施例5
一种高性能固体储热砖的制备方法，所述储热砖按以下原料和步骤制成：
第一步：白云石原矿石经1700℃的高温煅烧制得A料，白云石化学组成中MgO的含量为25%，赤铁矿石经过1550℃烧结制得B料，赤铁矿石中Fe2O3含量为75%。
第二步：将A料破碎筛分成不同的粒径，其中粒径为4～7目的占19%；7～16目的占19%；16～175目占23%；175目以上的占20%。将B料破碎到180目左右。
第三步：按2.5：1.5的比例将A料、B料混合均匀制的C料。
第四步：在C料中外加9%的碳化硅作为导热增强剂，该碳化硅中SiC的含量为90%，10%的高岭土作为结合剂搅拌均匀后制得D料。
第五步：将D料填入液压机中压制成，成型压力为60MPa制得砖坯。
第六步：将砖坯放入烘干箱中干燥，然后在1350℃的高温中烧结，制得产品。
具体实施方式是对本发明的进一步说明而非限制，对本领域普通技术人员来说在不脱离本发明实质内容的情况下对结构做进一步变换，而所有这些变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种高性能固体储热砖的制备方法，其特征在于：所述储热砖按以下原料和步骤制成：
第一步：选取白云石原矿石和铁矿石，所述白云石原矿石经1000～2000℃的高温煅烧制得A料，所述铁矿石经过1000～2000℃烧结制得B料。
第二步：将A料经过破碎筛分成不同的粒径，其中粒径为4～7目的占15～20%、7～16目的占35～40%、16～175目占20～25%、175目及以上的占25%～30%；将B料破碎到175～200目。
第三步：按2：1或者3：1的比例将A料、B料混合均匀制得C料。
第四步：在C料中加入5～10%的导热增强剂、8～10%结合剂搅拌均匀，在恒温恒湿的环境中陈腐2～4小时后制得D料。
第五步：将D料填入液压机中压制成型，成型压力为25～60MPa制得砖坯。
第六步：将砖坯放入烘干箱中干燥，然后在1280～1350℃的高温中烧结，制得产品。
2.根据权利要求1所述的一种高性能固体储热砖的制备方法，其特征在于：白云石矿石中MgO的含量＞21%、赤铁矿石中Fe2O3的含量＞60%。
3.根据权利要求1所述的一种高性能固体储热砖的制备方法，其特征在于：导热增强剂为碳化硅粉末，粒径为80～120目，SiC含量＞95%；结合剂为高岭土、水玻璃、木质素、淀粉、纸浆中的一种或者多种。
4.根据权利要求1所述的一种高性能固体储热砖的制备方法，其特征在于：储热砖的物理指标为，密度＞3.5g/cm3，导热系数＞2W/m·K，比热容＞1.1J/g·℃，抗压强度＞25MPa，长期使用温度＞800℃。
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