[發(fā)明專利]一種利用脫堿赤泥生產(chǎn)的儲(chǔ)熱陶瓷及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210202234.9
• 申請(qǐng)日: 2022-03-03
• 公開（公告）號(hào): CN114702299A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫華君;周大穩(wěn);楊善東;鄧騰飛;薛永杰;黃端平;董海泉;趙正峰;李紅峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué);洛陽君江建材科技有限公司;淄博高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)先進(jìn)陶瓷研究院
• 主分類號(hào): C04B33/132
• 分類號(hào): C04B33/132;C04B33/138;C04B33/135
• 代理公司: 浙江千克知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33246
• 代理人: 裴金華

本發(fā)明提供了一種利用脫堿赤泥生產(chǎn)的儲(chǔ)熱陶瓷及其制備方法。以重量份計(jì)，所述儲(chǔ)熱陶瓷包含脫堿赤泥70~80份、鋼渣5~15份、高嶺土5~10份、助熔劑5~10份，改性劑1~5份。本發(fā)明通過將脫堿赤泥、鋼渣、高嶺土、助熔劑和改性劑進(jìn)行合理配比，經(jīng)造粒和陳腐、壓制成型、干燥、燒成后得到儲(chǔ)熱陶瓷，不但成本低、抗折強(qiáng)度大、儲(chǔ)熱密度高、體積密度≥2.5g/cm³，而且脫堿赤泥利用率≥70%，大大提高了固廢赤泥的有效利用率，拓寬了赤泥的應(yīng)用領(lǐng)域，具有較大的環(huán)保意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無機(jī)非金屬材料領(lǐng)域，尤其涉及一種利用脫堿赤泥生產(chǎn)的儲(chǔ)熱陶瓷及其制備方法。

背景技術(shù)

能源是經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，在化石能源日益匱乏的背景下，合理調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展新能源與可再生能源是解決當(dāng)前能源問題的有效途徑。于是可再生能源應(yīng)運(yùn)而生，主要是指太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能和潮汐能等，由于太陽能具有資源量大，分布范圍廣，清潔無污染，技術(shù)可靠等優(yōu)點(diǎn)，太陽能發(fā)電技術(shù)日益成為我國乃至國際可再生能源技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。但是在太陽能的轉(zhuǎn)化和使用過程中，時(shí)間和空間上存在供需不匹配的矛盾，限制了太陽能資源的高效利用。

儲(chǔ)能材料能夠?qū)崿F(xiàn)能量的存儲(chǔ)，提高能源利用效率，可以很好的解決太陽能能源供需平衡的問題。其中，儲(chǔ)熱材料不僅要有高的儲(chǔ)熱密度，還要有良好的耐高溫和抗熱震性能，因此具有高溫穩(wěn)定性好、耐化學(xué)腐蝕、密度大，成本低等優(yōu)點(diǎn)的儲(chǔ)熱陶瓷成為太陽能熱發(fā)電站中常用的儲(chǔ)熱材料。

我國是氧化鋁生產(chǎn)大國，每生產(chǎn)1噸氧化鋁，副產(chǎn)赤泥量大約為1~2.5噸，赤泥pH值為12~13，屬于強(qiáng)堿性有害廢渣，尤其是拜耳法赤泥，其堿含量可達(dá)到10%以上。赤泥大量堆存，既占用土地，浪費(fèi)資源，又易造成環(huán)境污染和安全隱患。因此，赤泥的開發(fā)利用也就成了各個(gè)行業(yè)都在研究的課題，其中，利用赤泥生產(chǎn)陶瓷材料也被報(bào)道。例如公開號(hào)CN102173736A中提出一種地磚陶瓷和利用工業(yè)固體廢棄物磷石膏和赤泥制備該地磚陶瓷的方法，通過加入分散劑改善漿料的流動(dòng)性與觸變性，通過噴霧干燥造粒，壓制燒制成陶瓷產(chǎn)品，得到吸水率較低，抗折強(qiáng)度滿足國標(biāo)的地板陶瓷，其赤泥使用量為10%～20%。CN105693210 A公開了一種利用赤泥生產(chǎn)的陶瓷材料及其制備方法，在制備陶瓷材料的混合原料中，赤泥所占質(zhì)量百分比為10-70%、粘土 0-60%、富硅鋁原料 5-35%、石英類原料 5-40%、富鎂原料 0-30%。

然而，上述專利中赤泥的利用率不高（不超過原料的70%），赤泥資源并沒有得到充分的利用，且目前尚未將赤泥應(yīng)用于制備儲(chǔ)熱材料中。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種利用脫堿赤泥生產(chǎn)的儲(chǔ)熱陶瓷及其制備方法，不但大大提高赤泥的有效利用率，而且所制備的儲(chǔ)熱陶瓷體積密度大、抗折強(qiáng)度好、儲(chǔ)熱密度高，能夠滿足各種儲(chǔ)熱技術(shù)裝置中對(duì)儲(chǔ)熱材料的性能要求。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種利用脫堿赤泥生產(chǎn)的儲(chǔ)熱陶瓷，以重量份計(jì)，所述儲(chǔ)熱陶瓷包含脫堿赤泥70~80份、鋼渣5~15份、高嶺土5~10份、助熔劑5~10份、改性劑1~5份。

儲(chǔ)熱密度和陶瓷本征密度一一對(duì)應(yīng)，即隨陶瓷本征密度的增加，儲(chǔ)熱密度隨之提高，進(jìn)而使得儲(chǔ)熱性能增強(qiáng)。本發(fā)明的脫堿赤泥是指通過水洗法、酸浸法、石灰法、鹽類浸出法、CO₂法、工業(yè)“三廢”中和法、生物法等脫堿方法得到的浸出液含堿量1%的赤泥。相較于傳統(tǒng)赤泥，脫堿赤泥中的游離堿明顯減少，避免了加熱過程中游離堿的揮發(fā)而產(chǎn)生氣泡，從而使得隨脫堿赤泥利用量的提高而降低燒結(jié)溫度、增加陶瓷材料的本征密度，進(jìn)而提高儲(chǔ)熱性能。另外，鋼渣主要由鈣、鐵、硅、鎂和少量鋁、錳、磷等的氧化物組成，利用赤泥和鋼渣中都含有的較高含量的三氧化二鐵等重質(zhì)元素，在燒結(jié)過程中各種元素之間發(fā)生復(fù)配，可進(jìn)一步提高陶瓷樣品的本征密度，進(jìn)而提高儲(chǔ)熱密度。