[发明专利]一种高炉渣基复合相变储热材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种高炉渣基复合相变储热材料的制备方法。该方法是将高炉渣原料进行球磨预处理后，与无机盐相变材料及粘结剂混匀，压制成生坯；所述生坯在空气气氛中焙烧，即得高炉渣基复合相变储热材料，经过高炉渣具备优异的多孔特性，能够充分吸附相变材料，形成的复合相变储热材料外观均匀，形状稳定，在相变过程中无相变材料渗出且复合材料能够保持原始外形，进行多次热循环，仍具有很好的热稳定性，相变潜热和相变温度稳定，工作温度范围根据相变材料种类不同可延伸至300～850℃。

技术领域

本发明涉及一种相变储热材料，具体涉及一种采用高炉渣作为载体材料制备复合相变储热材料的方法，属于储热材料制备领域。

背景技术

能源是人类社会赖以生存和发展的关键，近年来，随着我国石油和煤炭资源的大量使用，致使环境问题日益严重，温室效应加剧。面对日益严峻的能源危机，提高能源利用效率以及大力开展可再生能源开发利用变得尤为重要。然而，工业余热以及可再生能源如太阳(热)能等供应的间歇性使其在利用时存在时间与空间上不匹配的问题，严重限制其发展与应用。

储热技术(Thermal Energy Storage，TES)是利用储热材料将热能储存起来，需要使用时再放热，合理运用储热技术能够很好的解决能量供需不平衡的问题。目前储热技术中应用较多的两大类储热材料为显热材料和相变(潜热)材料。显热材料主要利用物质的热容量，通过温度的升高或降低进行能量的储存和释放，显热材料使用简单安全，寿命长，且成本低，是人们开发利用最早且最成熟的储能材料。相变材料主要是通过自身发生相变的过程中，吸收环境的热量并在需要时向环境放出热量。常见的显热材料有水、岩石、导热油、耐高温混凝土和无机盐等，虽取材方便但其储热密度较低。常见相变材料有石蜡、脂肪酸类有机物和水和盐、无机盐、金属等，相变材料因具有储热密度大、相变过程近似等温、相变过程体积变化小等特点，成为目前认可最可行和最具实用价值的一类相变材料。但相变材料在相变过程中会呈流动性的液相、化学稳定性差、易泄露、导热性差等缺点，降低了储热效果，从而限制了其应用与发展。

制备复合相变储热材料是解决单一相变材料缺点的有效途径，复合相变储热材料由起支撑作用的基体和起储热作用的相变材料组成。常用的基体材料可分为金属类与粘土矿物类。金属类基体如Ni、Ti等泡沫金属虽具有较好的导热性能，但是材料成本过高且易被氧化。黏土矿物类基体有硅藻土、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、高岭土等多孔天然矿物，具备多孔结构，与相变材料之间具有较好的吸附效果。但是此类材料多与有机物相变材料复合，普遍存在着相变温度低、热稳定性较差等问题。因此开发一种工作温度高且热稳定性好的复合相变储热材料及其制备方法非常重要。

高炉渣是在炼铁生产过程中排出的主要副产物，每生产1t生铁副产高炉渣250～300kg。据国家统计局数据显示，2015年我国生铁产量约6.9亿吨，因此副产高炉渣约2亿吨。目前，高炉渣主要用作水泥或混凝土的掺和料，也可用于制备矿渣砖、微晶玻璃、硅肥等。高炉渣的资源化和高附加值化利用一直是近年来的研究重点。

发明内容

针对现有技术中的复合相变材料存在相变温度低、热稳定性差、相变材料易流失等缺陷，本发明的目的旨在提供一种相变温度高、热稳定性好、在相变过程中无泄漏，且具有稳定外形的复合相变储热材料的制备方法，该制备工艺简单、原料成本低。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种高炉渣基复合相变储热材料的制备方法，该方法是将高炉渣原料进行球磨预处理后，与无机盐相变材料及粘结剂混匀，压制成生坯；所述生坯在空气气氛中，于300～1000℃温度下焙烧，即得高炉渣基复合相变储热材料。