[發明專利]一種工業余熱回收用儲熱材料、制備方法及用途

有效

• 申請號: 201310430457.1
• 申請日: 2013-09-18
• 公開（公告）號: CN103525376A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 丁玉龍;葉鋒;冷光輝;葛志偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C09K5/14
• 分類號: C09K5/14
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

1.一種工業余熱回收用儲熱材料的制備方法，其特征在于，以無機鹽和陶瓷基質為主要原料，添加粘土和高導熱材料后，直接干混均勻，然后冷壓成型，干燥、燒結、冷卻后得到所述工業余熱回收用儲熱材料。

2.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述無機鹽與陶瓷基質的質量比為1:4～20:1，優選15:17～3:2，進一步優選1:1；

優選地，所述粘土的加入量為0.01～0.5g/（無機鹽-陶瓷基質體系），進一步優選0.017～0.13g/（g無機鹽-陶瓷基質體系），最優選0.1g/（g無機鹽-陶瓷基質體系）；

優選地，所述高導熱材料的加入量為0.001～0.3g/（g無機鹽-陶瓷基質-粘土體系），進一步優選0.013～0.22g/（g無機鹽-陶瓷基質-粘土體系），最優選0.15g/（g無機鹽-陶瓷基質-粘土體系）。

3.如權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，首先將無機鹽和陶瓷基質進行球磨混合均勻得到無機鹽-陶瓷基質體系；其球磨時間優選5～30min，進一步優選15min；

優選地，向無機鹽-陶瓷基質體系中加入粘土進行球磨2～15min得到無機鹽-陶瓷基質-粘土體系，進一步優選為8min；

優選地，向無機鹽-陶瓷基質-粘土體系中加入高導熱材料進行球磨20～90min得到無機鹽-陶瓷基質-粘土-高導熱材料體系，進一步優選為30～60min。

4.如權利要求1-3之一所述的制備方法，其特征在于，所述冷壓成型的壓力為2～30kPa，優選10～15kPa，進一步優選12kPa；

優選地，所述冷壓成型的保壓時間為0.5～15min，進一步優選1～10min，最優選5min。

5.如權利要求1-4之一所述的制備方法，其特征在于，所述燒結是在惰性氣體保護下，以1～30℃/min的升溫速率，加熱到280～400℃，保溫30～120min；

優選地，所述惰性氣體的流量為3～30mL/min，進一步優選5～20mL/min，最優選15mL/min；

優選地，所述升溫速率為5～15℃/min，進一步優選為10℃/min；

優選地，所述加熱終點溫度為360℃；

優選地，所述保溫時間為60min。

6.如權利要求1-5之一所述的制備方法，其特征在于，所述冷卻是以1～10℃/min的降溫速率進行降溫至30～50℃；

優選地，所述降溫速率為5℃/min；

優選地，所述降溫終點溫度為40℃。

7.如權利要求1-6之一所述的制備方法，其特征在于，所述無機鹽選自硝酸鈉、硫酸鈉或氯化鉀中的一種或至少兩種的混合物，優選為硝酸鈉；

優選地，所述陶瓷基質選自高嶺土、二氧化硅或硅藻土中的一種或至少兩種的混合物，進一步優選二氧化硅；

優選地，所述高導熱材料選自炭黑、石墨或活性炭粉末中的一種或至少兩種的混合物，進一步優選石墨。

8.如權利要求1-7之一所述的制備方法，其特征在于，所述方法以粘土和高導熱率材料為載體，采用干法制備儲熱材料，包括以下步驟：

1）將無機鹽和陶瓷基質按質量比1:4～20:1混合，進行球磨混合均勻得到無機鹽-陶瓷基質體系；然后每g無機鹽-陶瓷基質體系中加入0.01～0.5g粘土，進行球磨2～15min得到無機鹽-陶瓷基質-粘土體系；每g無機鹽-陶瓷基質-粘土體系中加入0.001～0.3g高導熱材料，進行球磨20～90min后形成無機鹽-陶瓷基質-粘土-高導熱材料體系；

2）將上述無機鹽-陶瓷基質-粘土-高導熱材料體系取出放入模具中，以2～30kPa的壓力，保壓0.5～15min，壓制成圓柱狀，脫模為成型樣品；

3）將上述成型樣品干燥后，放在碳化硅隔板上置于管式爐內，通入3～30mL/min惰性氣體，在惰性氣體保護下以1～30℃/min的升溫速率，加熱到280～400℃，保溫30～120min，進行高溫燒結；

4）燒結反應完畢后，以1～10℃/min的速率進行降溫至30～50℃，制備出工業余熱回收用儲熱材料。

9.一種通過如權利要求1-8之一所述制備方法得到的工業余熱回收用儲熱材料，其特征在于，所述工業余熱回收用儲熱材料的最大耐壓強度達20MPa，導熱率達2.5W/(m.K)。

10.一種如權利要求9所述工業余熱回收用儲熱材料的用途，其特征在于，所述儲熱材料不僅可以用于工業余熱回收，同時還可以用于太陽能光熱利用以及儲熱的大型棄風電利用、冷-熱-電聯用等系統。