[发明专利]一种利用粉煤灰和页岩制备储热蜂窝陶瓷的方法

说明书

本发明公开了一种利用粉煤灰和页岩制备储热蜂窝陶瓷的方法，将页岩、长石、石英三种原料分别破碎至过250目筛；粉煤灰过250目筛；将上述粉料混合，所得混合料再中加入粘结剂、润滑剂和水，在捏合机中混合20‑30min得到可塑泥料；用真空练泥机对可塑泥料进行练泥，再经陈腐36‑48h得到陈腐好的泥料；将陈腐好的泥料通过立式挤出机挤出蜂窝体生坯；将挤出的蜂窝体生坯放入微波炉中定型，然后放入红外干燥箱中干燥1‑2h；升温1140‑1220℃烧成得到蜂窝陶瓷储热体。经测试，本发明常温下热扩散系数为0.88‑1.01mm²/s，热导率为1.7‑2.2W/(m·K)，储热密度为1180‑1240J/cm³，室温到600℃热震循环30次不开裂。

技术领域

本发明属于环保节能和新材料领域，具体涉及一种利用粉煤灰和页岩制备储热蜂窝陶瓷的方法。

背景技术

在太阳能热利用系统中，由于太阳能的间断性和不稳定性，通常需要设置储热系统来保障其连续运行。按照储热方式的不同，储热材料有显热储热、相变潜热储热和化学反应储热三类。显热储热是利用储热材料的热容量，通过材料温度的升高或降低来实现储放热，其原理简单，技术成熟，是使用最为广泛的储热方式。陶瓷因其耐高温、化学稳定性好等优点，是一种极具潜力的储热材料。

目前常见的储热陶瓷多为莫来石质、堇青石质和氧化铝质等，其原料成本较高，烧成温度高，能耗大。中国发明专利《蓄热陶瓷材料及其制备方法》(CN103304226A)公开了一种以堇青石、滑石和氧化铝为主要原料制备堇青石-莫来石质陶瓷的方法。中国发明专利《一种堇青石莫来石质蜂窝陶瓷蓄热体及制备方法》(CN104909732A)公开了一种以莫来石、苏州土和滑石等为主要原料制备堇青石-莫来石质蜂窝陶瓷蓄热体的方法。为进一步降低成本，包启富的中国专利《一种利用稀土尾砂制备的蜂窝陶瓷蓄热体及其制造方法》采用稀土尾砂和铝矾土为主要原料，在1370-1390℃下烧成了蜂窝陶瓷蓄热体。陈平的中国专利《一种利用废矿渣制备环保型蜂窝陶瓷蓄热体的方法》采用红页岩废料、废矿渣、废玻璃等为主要原料，经压制成型、激光烧结制的蜂窝陶瓷蓄热体。利用废渣或废料能够降低原料成本，但仍存在烧成温度低、热导率较低等缺点。

粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废弃物，其主要成分为SiO₂与Al₂O₃，且颗粒较细无需磨细即可用作陶瓷生产的原料。中国发明专利《一种粉煤灰基蓄热蜂窝陶瓷及其制备方法》(CN102875128A)公开了一种以粉煤灰和烧结助剂为主要原料，在1200-1450℃下烧成制备蜂窝陶瓷的方法，具有原料成本低、强度高等优点，但其烧成温度偏高，热导率较低。

发明内容

本发明目的在提供一种利用粉煤灰和页岩制备储热蜂窝陶瓷的方法，该方法制备的储热陶瓷储热密度大、抗热震性好、热导率较优，并且烧成温度低，生产成本低廉。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

一种利用粉煤灰和页岩制备储热蜂窝陶瓷的方法，包括以下步骤：

1)原料预处理：将页岩、长石、石英三种原料分别破碎至5mm以下，再用球磨机研磨4h-10h并过250目筛；粉煤灰过250目筛；

2)配料及混合：将上述粉煤灰、页岩、长石和石英粉料混合，所得混合料再中加入粘结剂、润滑剂和水，在捏合机中混合20-30min得到可塑泥料；

3)练泥与陈腐：用真空练泥机对可塑泥料进行练泥，再经陈腐36-48h得到陈腐好的泥料；

4)蜂窝坯体挤出：将陈腐好的泥料通过立式挤出机挤出蜂窝体生坯；

5)坯体干燥：将挤出的蜂窝体生坯放入微波炉中定型10-20min，然后放入红外干燥箱中干燥1-2h；