[發(fā)明專利]一種改性鋼渣、其制備方法和儲(chǔ)熱材料

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011192067.1
• 申請(qǐng)日: 2020-10-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112322257B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃云;王君雷;王燕;徐祥貴;孫通
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所
• 主分類號(hào): C09K5/14
• 分類號(hào): 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

本發(fā)明屬于儲(chǔ)熱材料領(lǐng)域，涉及一種改性鋼渣、其制備方法和儲(chǔ)熱材料，所述制備方法包括如下步驟：(1)將改性劑與鋼渣混合得到混合料，所述改性劑包括碳酸鹽；(2)將所述混合料進(jìn)行一次燒結(jié)得到改性鋼渣。本發(fā)明在將鋼渣制得儲(chǔ)熱材料之前，添加碳酸鹽制備混合料，經(jīng)燒結(jié)改性步驟，燒結(jié)過(guò)程中，碳酸鹽和鋼渣充分反應(yīng)，化學(xué)性質(zhì)更加穩(wěn)定，并且儲(chǔ)熱密度大幅提高，相比于未改性鋼渣儲(chǔ)熱密度提升了25.32％以上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于儲(chǔ)熱材料領(lǐng)域，涉及一種改性鋼渣、其制備方法和儲(chǔ)熱材料，尤其涉及一種碳酸鹽改性鋼渣儲(chǔ)熱材料、其制備方法和儲(chǔ)熱材料。

背景技術(shù)

我國(guó)鋼渣產(chǎn)量高但利用率低，大部分被堆放或填埋，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。鋼渣滿足儲(chǔ)熱材料熱穩(wěn)定性強(qiáng)的要求，且成本低，導(dǎo)熱系數(shù)高，如果以鋼渣作為儲(chǔ)熱材料，對(duì)于提高資源利用率，保護(hù)環(huán)境及降低儲(chǔ)熱材料制備成本具有巨大的意義。

Wang等(“Thermal properties and friction behaviors of slag as energystorage material in concentrate solar power plants”，Solar Energy Materialsand Solar Cells，2018年，182:21-29)研究了兩種電弧爐渣的熱物理性能。結(jié)果顯示，兩種渣的平均比熱容為0.82kJ(/kg·K)，與二氧化硅、氧化鎂和硅藻土等傳統(tǒng)定型材料差別較小；熱導(dǎo)率為1.70W/(m·K)，相對(duì)較低，但高于石蠟、水合鹽和熔融鹽相變材料；鋼渣成本低，僅是二氧化硅的9％，膨脹石墨的2.5％。因此，鋼渣仍是一種具有潛力的儲(chǔ)熱材料。Agalit等(“Thermophysical and chemical characterization of induction furnaceslags for high temperature thermal energy storage in solar tower plants”，Solar Energy Materials and Solar Cells，2017年，172:168-176)在研究感應(yīng)爐爐渣時(shí)，發(fā)現(xiàn)該材料具有良好的比熱容和密度。用熱重分析(TGA)測(cè)試從室溫至1000℃的熱穩(wěn)定性；對(duì)該材料進(jìn)行三次加熱/冷卻，第一次循環(huán)結(jié)束時(shí)驗(yàn)證了其熱穩(wěn)定性，認(rèn)為該材料是高溫儲(chǔ)熱應(yīng)用(高達(dá)1000℃)的良好后備材料。

CN103755283A公開(kāi)了一種利用冶煉鋼渣制備儲(chǔ)熱混凝土的方法。制備的儲(chǔ)熱混凝土在200-500℃高溫階段抗壓、抗折強(qiáng)度綜合性能表現(xiàn)突出，在溫差300-500℃，其平均比熱為2.272kJ/(kg·K)，導(dǎo)熱系數(shù)為1.47W/(m·k)，每立方儲(chǔ)熱混凝土的理論儲(chǔ)熱量可達(dá)335.75kWh。CN102898106A公開(kāi)了一種高密實(shí)蓄熱混凝土及其制備方法。由硫鋁酸鹽水泥、鋼渣和玄武巖組成的集料、石墨，礦渣粉、水和減水劑制備而成；并且經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)，使集料緊密堆積，提高混凝土本身的密實(shí)度，提升混凝土儲(chǔ)熱密度。

以上研究大多是對(duì)鋼渣直接利用，或者在加壓成型前只是簡(jiǎn)單混合進(jìn)行緊密壓實(shí)，為了克服鋼渣儲(chǔ)熱密度低的缺陷，進(jìn)一步提升鋼渣性能，需要提供一種對(duì)鋼渣的改進(jìn)制備工藝。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種改性鋼渣、其制備方法和儲(chǔ)熱材料。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供一種改性鋼渣的制備方法，所述方法包括以下步驟：

(1)將改性劑與鋼渣混合得到混合料，所述改性劑包括碳酸鹽；

(2)將所述混合料進(jìn)行一次燒結(jié)得到改性鋼渣。