CN112408959B - 一种刚玉基储热陶瓷及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种刚玉基储热陶瓷及其制备方法，包括以下质量份的各原料：刚玉粉90份、氧化铁粉1～9份、氧化钛粉1～9份、氧化钐粉0～5份，其中，所述刚玉粉、氧化铁粉和氧化钛粉质量之和为100份；所述原料经混合制备泥料、练泥与陈腐、制备蜂窝陶瓷坯体、干燥和烧成可制得刚玉基蜂窝储热陶瓷。本发明制备的刚玉基蜂窝储热陶瓷具有工作温度更高、导热系数高、储热密度大的特点，属超高温储热材料，提高储热陶瓷的热转换效率，可实现持久的热能供给。

Description

一种刚玉基储热陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明涉及能源新材料技术领域，尤其涉及一种刚玉基储热陶瓷及其制备方法。
背景技术
储热材料是一种用于热能的存储和释放的环境友好型能源新材料，已广泛应用于太阳能热利用、电力调峰、工业废热和余热回收和建筑节能等领域。为实现高效持久的热交换，储热材料应具有较高的工作温度、较高的导热系数和较大的储热密度。陶瓷由于具有熔点高、热稳定性好、耐腐蚀、机械强度高等优点，已成为一种极具潜力的储热材料。
目前，常见的储热陶瓷有尾矿质、氧化铝质、莫来石质等种类。如，中国专利《一种利用粉煤灰和页岩制备储热蜂窝陶瓷的方法》(CN106747316B)公开了一种以粉煤灰、页岩制备的储热蜂窝陶瓷，其工作温度为100～500℃，导热系数为1.7～2.2W/(m·K)，储热密度为1180～1240J/cm3；中国专利《一种高温相变储热材料》(CN109609099A)公开了一种以刚玉颗粒、刚玉粉、碳化硅粉等为主要原料制备的高温相变储热材料，其工作温度大于600℃，导热系数大于8.0W/(m·K)，储热密度大于650kJ/kg；中国专利《一种陶瓷基高温储热材料及其制备方法》(CN107266050A)公开了一种以硅原料、铝盐等为主要原料制备的陶瓷基高温储热材料，其工作温度大于600℃，导热系数大于1.8W/(m·K)，储热密度大于800kJ/kg。显然，上述储热陶瓷的热导率均偏低，不利于使用过程中的热交换。此外，储热陶瓷的工作温度越高，越能避免因温度降级导致的热量流失，实现热量的充分利用。因此，开发和研究一种工作温度更高、导热系数高、储热密度大的储热陶瓷具有重要意义。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出刚玉基储热陶瓷及其制备方法，具体技术方案为：
一种刚玉基储热陶瓷，包括以下质量份的各原料：刚玉粉90份、氧化铁粉1～9份、氧化钛粉1～9份、氧化钐粉0～5份，其中，所述刚玉粉、氧化铁粉和氧化钛粉质量之和为100份。
进一步地，所述刚玉粉的粒径为325目，其氧化铝的含量为98～99wt％，所述氧化铁粉、氧化钛粉和氧化钐粉的纯度均大于99wt％。
一种刚玉基储热陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
1)原料混合：将刚玉粉、氧化铁粉、氧化钛粉、氧化钐粉按质量比称取，用球磨机混合均匀，得到混合料；
2)制备可塑泥料：在混合料中加入一定量的粘结剂、润滑剂和水，用捏合机进行捏合30min，制备可塑泥料；
3)练泥与陈腐：将可塑泥料用真空练泥机练泥1～2h，再经陈腐36h，得到陈腐好的泥料；
4)制备蜂窝陶瓷坯体：将陈腐好的泥料放入立式挤出成型机中，挤出得到蜂窝陶瓷坯体；
5)蜂窝陶瓷坯体干燥：将挤出的蜂窝陶瓷坯体先放在微波炉中定型15～25min，然后放入红外干燥箱中干燥1～2h，得到干燥好的蜂窝陶瓷坯体；
6)蜂窝陶瓷坯体烧成：将干燥后的蜂窝陶瓷坯体放入高温炉中，经1500～1600℃烧成，得到刚玉基蜂窝储热陶瓷。
进一步地，所述粘结剂为羧甲基纤维素，其加入量为混合料质量的3～5wt％。
进一步地，所属润滑剂为桐油、菜油中的一种或两种任意比例混合物，其加入量为混合料质量的3～5wt％。
进一步地，所述水的加入量为混合料质量的15～25wt％。
进一步地，所述微波炉的功率为5kW，频率为2450±50MHz；红外干燥箱的干燥温度为100～110℃。
进一步地，所述高温炉的升温速率为3～5℃/min，最高烧成温度保温2h。
有益效果：
(1)工作温度更高。本发明刚玉基陶瓷的工作温度大于1000℃，属于超高温储热材料，使用过程中可避免因温度降级导致的热量流失，实现热能的充分利用。
(2)导热系数高。本发明刚玉基储热陶瓷的热导率为13.3～18.8W/(m·K)，远高于常见的尾矿质、氧化铝质、莫来石质储热陶瓷，能有效的实现热交换，提高储热陶瓷的热转换效率。
(3)储热密度大。由于刚玉本身的体积密度较大，在规定空间内可投放较大质量的刚玉基储热陶瓷，本发明刚玉基储热陶瓷的储热密度也较高，为1100～1200kJ/kg，因而使用过程中可实现持久的热能供给。
附图说明
图1为本发明实施例1所制备的刚玉基储热陶瓷的扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
一种刚玉基储热陶瓷，包括以下质量份的各原料：刚玉粉90份、氧化铁粉1～9份、氧化钛粉1～9份、氧化钐粉0～5份，其中，所述刚玉粉、氧化铁粉和氧化钛粉质量之和为100份。
优选地，所述刚玉粉的粒径为325目，其氧化铝的含量为98～99wt％，所述氧化铁粉、氧化钛粉和氧化钐粉的纯度均大于99wt％。
实施例1
一种刚玉基储热陶瓷的制备方法，其包括如下步骤：
1)原料混合：将刚玉粉、氧化铁粉、氧化钛粉、氧化钐粉按质量比称取，用球磨机混合均匀，得到混合料，所述混合料中各原料粉末及其质量份为：刚玉粉90份、氧化铁粉9份、氧化钛粉1份、氧化钐粉5份，其中刚玉粉、氧化铁粉和氧化钛粉质量之和为100份；
2)制备可塑泥料：在混合料中加入粘结剂、润滑剂和水，然后用捏合机对进行捏合30min，制备可塑泥料；所述粘结剂为羧甲基纤维素，加入量为混合料质量的3wt％；所属润滑剂为菜油，加入量为混合料质量的5wt％；水的加入量为混合料质量的15wt％；
3)练泥与陈腐：将可塑泥料用真空练泥机练泥2h，再经陈腐36h，得到陈腐好的泥料；
4)制备蜂窝陶瓷坯体：将陈腐好的泥料放入立式挤出成型机中，挤出得到蜂窝陶瓷坯体；
5)蜂窝陶瓷坯体干燥：将挤出的蜂窝陶瓷坯体先放在微波炉中定型15min，然后放入红外干燥箱中，在100℃干燥2h，得到干燥好的蜂窝陶瓷坯体；
6)蜂窝陶瓷坯体烧成：将干燥后的蜂窝陶瓷坯体放入高温炉中，经1500℃烧成2h，升温速率为3℃/min，得到刚玉基蜂窝储热陶瓷。
经测试，本发明制备的刚玉基陶瓷的工作温度大于1000℃，导热系数为13.3W/(m·K)，储热密度1200kJ/kg(室温～1000℃)，可用作储热材料。图1为本实施例所制备的刚玉基储热陶瓷的扫描电镜图。
实施例2
一种刚玉基储热陶瓷的制备方法，其包括如下步骤：
1)原料混合：将刚玉粉、氧化铁粉、氧化钛粉、氧化钐粉按质量比称取，用球磨机混合均匀，得到混合料，所述混合料中各原料粉末及其质量份为：刚玉粉90份、氧化铁粉9份、氧化钛粉1份、氧化钐粉0份；
2)制备可塑泥料：在混合料中加入粘结剂、润滑剂和水，然后用捏合机对进行捏合30min，制备可塑泥料；所述粘结剂为羧甲基纤维素，加入量为混合料质量的5wt％；所属润滑剂为桐油，加入量为混合料质量的3wt％；水的加入量为混合料质量的25wt％；
3)练泥与陈腐：将可塑泥料用真空练泥机练泥1h，再经陈腐36h，得到陈腐好的泥料；
4)制备蜂窝陶瓷坯体：将陈腐好的泥料放入立式挤出成型机中，挤出得到蜂窝陶瓷坯体；
5)蜂窝陶瓷坯体干燥：将挤出的蜂窝陶瓷坯体先放在微波炉中定型25min，然后放入红外干燥箱中，在110℃干燥1h，得到干燥好的蜂窝陶瓷坯体；
6)蜂窝陶瓷坯体烧成：将干燥后的蜂窝陶瓷坯体放入高温炉中，经1600℃烧成2h，升温速率为5℃/min，得到刚玉基蜂窝储热陶瓷。
经测试，本发明制备的刚玉基陶瓷的工作温度大于1000℃，导热系数为18.8W/(m·K)，储热密度1189.5kJ/kg(室温～1000℃)，可用作储热材料。
实施例3
一种刚玉基储热陶瓷的制备方法，其包括如下步骤：
1)原料混合：将刚玉粉、氧化铁粉、氧化钛粉、氧化钐粉按质量比称取，用球磨机混合均匀，得到混合料，所述混合料中各原料粉末及其质量份为：刚玉粉90份、氧化铁粉1份、氧化钛粉9份、氧化钐粉5份，其中刚玉粉、氧化铁粉和氧化钛粉质量之和为100份；
2)制备可塑泥料：在混合料中加入粘结剂、润滑剂和水，然后用捏合机对进行捏合30min，制备可塑泥料；所述粘结剂为羧甲基纤维素，加入量为混合料质量的3wt％；所属润滑剂为桐油，加入量为混合料质量的5wt％；水的加入量为混合料质量的25wt％；
3)练泥与陈腐：将可塑泥料用真空练泥机练泥2h，再经陈腐36h，得到陈腐好的泥料；
4)制备蜂窝陶瓷坯体：将陈腐好的泥料放入立式挤出成型机中，挤出得到蜂窝陶瓷坯体；
5)蜂窝陶瓷坯体干燥：将挤出的蜂窝陶瓷坯体先放在微波炉中定型15min，然后放入红外干燥箱中，在100℃干燥2h，得到干燥好的蜂窝陶瓷坯体；
6)蜂窝陶瓷坯体烧成：将干燥后的蜂窝陶瓷坯体放入高温炉中，经1520℃烧成2h，升温速率为4℃/min，得到刚玉基蜂窝储热陶瓷。
经测试，本发明制备的刚玉基陶瓷的工作温度大于1000℃，导热系数为15.5W/(m·K)，储热密度1100kJ/kg(室温～1000℃)，可用作储热材料。
实施例4
一种刚玉基储热陶瓷的制备方法，其包括如下步骤：
1)原料混合：将刚玉粉、氧化铁粉、氧化钛粉、氧化钐粉按质量比称取，用球磨机混合均匀，得到混合料，所述混合料中各原料粉末及其质量份为：刚玉粉90份、氧化铁粉1份、氧化钛粉9份、氧化钐粉0份；
2)制备可塑泥料：在混合料中加入粘结剂、润滑剂和水，然后用捏合机对进行捏合30min，制备可塑泥料；所述粘结剂为羧甲基纤维素，加入量为混合料质量的5wt％；所属润滑剂为菜油，加入量为混合料质量的3wt％；水的加入量为混合料质量的15wt％；
3)练泥与陈腐：将可塑泥料用真空练泥机练泥1h，再经陈腐36h，得到陈腐好的泥料；
4)制备蜂窝陶瓷坯体：将陈腐好的泥料放入立式挤出成型机中，挤出得到蜂窝陶瓷坯体；
5)蜂窝陶瓷坯体干燥：将挤出的蜂窝陶瓷坯体先放在微波炉中定型25min，然后放入红外干燥箱中，在110℃干燥1h，得到干燥好的蜂窝陶瓷坯体；
6)蜂窝陶瓷坯体烧成：将干燥后的蜂窝陶瓷坯体放入高温炉中，经1560℃烧成2h，升温速率为5℃/min，得到刚玉基蜂窝储热陶瓷。
经测试，本发明制备的刚玉基陶瓷的工作温度大于1000℃，导热系数为14.81W/(m·K)，储热密度1121.25kJ/kg(室温～1000℃)，可用作储热材料。
实施例5
一种刚玉基储热陶瓷的制备方法，其包括如下步骤：
1)原料混合：将刚玉粉、氧化铁粉、氧化钛粉、氧化钐粉按质量比称取，用球磨机混合均匀，得到混合料，所述混合料中各原料粉末及其质量份为：刚玉粉90份、氧化铁粉5份、氧化钛粉5份、氧化钐粉3份，其中刚玉粉、氧化铁粉和氧化钛粉质量之和为100份；
2)制备可塑泥料：在混合料中加入粘结剂、润滑剂和水，然后用捏合机对进行捏合30min，制备可塑泥料；所述粘结剂为羧甲基纤维素，加入量为混合料质量的4wt％；所属润滑剂为桐油和菜油，两者比例为1：2，加入量为混合料质量的4wt％；水的加入量为混合料质量的20wt％；
3)练泥与陈腐：将可塑泥料用真空练泥机练泥2h，再经陈腐36h，得到陈腐好的泥料；
4)制备蜂窝陶瓷坯体：将陈腐好的泥料放入立式挤出成型机中，挤出得到蜂窝陶瓷坯体；
5)蜂窝陶瓷坯体干燥：将挤出的蜂窝陶瓷坯体先放在微波炉中定型20min，然后放入红外干燥箱中，在105℃干燥2h，得到干燥好的蜂窝陶瓷坯体；
6)蜂窝陶瓷坯体烧成：将干燥后的蜂窝陶瓷坯体放入高温炉中，经1520℃烧成2h，升温速率为4℃/min，得到刚玉基蜂窝储热陶瓷。
经测试，本发明制备的刚玉基陶瓷的工作温度大于1000℃，导热系数为17.83W/(m·K)，储热密度1160.25kJ/kg(室温～1000℃)，可用作储热材料。
综上，所制得的刚玉基储热陶瓷的工作温度大于1000℃，属于超高温储热材料，热导率为13.3～18.8W/(m·K)，远高于常见的尾矿质、氧化铝质、莫来石质储热陶瓷，储热密度为1100～1200kJ/kg，可实现持久的热能供给。

Claims (7)

1.一种刚玉基储热陶瓷，其特征在于，包括以下质量份的各原料：刚玉粉90份、氧化铁粉1～9份、氧化钛粉1～9份、氧化钐粉0～5份，其中，所述氧化钐粉不为0份，所述刚玉粉、氧化铁粉和氧化钛粉质量之和为100份；所述刚玉粉的粒径为325目，其氧化铝的含量为98～99wt%，所述氧化铁粉、氧化钛粉和氧化钐粉的纯度均大于99wt%。
2.权利要求1所述的刚玉基储热陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）原料混合：将刚玉粉、氧化铁粉、氧化钛粉、氧化钐粉按质量比称取，用球磨机混合均匀，得到混合料；
2）制备可塑泥料：在混合料中加入一定量的粘结剂、润滑剂和水，用捏合机进行捏合30min，制备可塑泥料；
3）练泥与陈腐：将可塑泥料用真空练泥机练泥1～2h，再经陈腐36h，得到陈腐好的泥料；
4）制备蜂窝陶瓷坯体：将陈腐好的泥料放入立式挤出成型机中，挤出得到蜂窝陶瓷坯体；
5）蜂窝陶瓷坯体干燥：将挤出的蜂窝陶瓷坯体先放在微波炉中定型15～25min，然后放入红外干燥箱中干燥1～2h，得到干燥好的蜂窝陶瓷坯体；
6）蜂窝陶瓷坯体烧成：将干燥后的蜂窝陶瓷坯体放入高温炉中，经1500～1600℃烧成，得到刚玉基蜂窝储热陶瓷。
3.根据权利要求2所述的刚玉基储热陶瓷的制备方法，其特征在于，所述粘结剂为羧甲基纤维素，其加入量为混合料质量的3～5wt%。
4.根据权利要求3所述的刚玉基储热陶瓷的制备方法，其特征在于，所属润滑剂为桐油、菜油中的一种或两种任意比例混合物，其加入量为混合料质量的3～5wt%。
5.根据权利要求4所述的刚玉基储热陶瓷的制备方法，其特征在于，所述水的加入量为混合料质量的15～25wt%。
6.根据权利要求2所述的刚玉基储热陶瓷的制备方法，其特征在于，所述微波炉的功率为5kW，频率为2450±50MHz；红外干燥箱的干燥温度为100～110℃。
7.根据权利要求2所述的刚玉基储热陶瓷的制备方法，其特征在于，所述高温炉的升温速率为3～5℃/min，最高烧成温度保温2h。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113831135A (zh) * 2021-10-28 2021-12-24 武汉理工大学 一种原位生成堇青石结合SiC的太阳能吸储热球形陶瓷及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011037669A (ja) * 2009-08-12 2011-02-24 Sumitomo Chemical Co Ltd チタン酸アルミニウム系セラミックスの製造方法およびチタン酸アルミニウム系セラミックス
CN105060922A (zh) * 2015-08-14 2015-11-18 福建紫荆环境工程技术有限公司 添加锆铝陶瓷短纤维生产蜂窝陶瓷蓄热体的配方和工艺
CN106167398A (zh) * 2016-07-11 2016-11-30 岳阳钟鼎热工电磁科技有限公司 蜂窝陶瓷蓄热体及其制备方法
CN107892581A (zh) * 2017-11-28 2018-04-10 萍乡市协创企业服务有限公司 一种高强抗腐锆刚玉蜂窝陶瓷体及其制备方法
CN108178620A (zh) * 2017-12-30 2018-06-19 湖北神雾热能技术有限公司 一种耐侵蚀镁铝质蜂窝陶瓷蓄热体及其制备方法
CN110395971A (zh) * 2019-07-18 2019-11-01 武汉科技大学 一种高性能陶瓷-合金复合蓄热球及其制备方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9102114B1 (en) * 2013-03-15 2015-08-11 Ibiden Co., Ltd. Method for manufacturing aluminum-titanate-based ceramic honeycomb structure

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011037669A (ja) * 2009-08-12 2011-02-24 Sumitomo Chemical Co Ltd チタン酸アルミニウム系セラミックスの製造方法およびチタン酸アルミニウム系セラミックス
CN105060922A (zh) * 2015-08-14 2015-11-18 福建紫荆环境工程技术有限公司 添加锆铝陶瓷短纤维生产蜂窝陶瓷蓄热体的配方和工艺
CN106167398A (zh) * 2016-07-11 2016-11-30 岳阳钟鼎热工电磁科技有限公司 蜂窝陶瓷蓄热体及其制备方法
CN107892581A (zh) * 2017-11-28 2018-04-10 萍乡市协创企业服务有限公司 一种高强抗腐锆刚玉蜂窝陶瓷体及其制备方法
CN108178620A (zh) * 2017-12-30 2018-06-19 湖北神雾热能技术有限公司 一种耐侵蚀镁铝质蜂窝陶瓷蓄热体及其制备方法
CN110395971A (zh) * 2019-07-18 2019-11-01 武汉科技大学 一种高性能陶瓷-合金复合蓄热球及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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莫来石质蜂窝陶瓷材料的制备与性能研究;宋希文等;《包头钢铁学院学报》;20030930(第02期);第131-133页 *

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