[发明专利]储热材料用组合物和储热材料及其制备方法

说明书

本发明涉及储热材料领域，公开了一种储热材料用组合物和储热材料及其制备方法，该组合物包含沥青材料、石墨和无机矿物材料，其中，所述沥青材料选自煤基沥青和/或煤基改质沥青，所述沥青材料的C/H为1.3～1.7，软化点≥130℃，炭化后的残碳率≥66％；以所述储热材料用组合物的总重量为基准，所述沥青材料的含量为10～40重量％，所述石墨的含量为20～80重量％，所述无机矿物材料的含量为10～70重量％，所制备的储热材料同时兼具较高的热导率、抗压强度和体积密度。

技术领域

本发明涉及储热材料领域，具体涉及一种储热材料用组合物和储热材料及其制备方法。

背景技术

基于当前减碳减排节能环保的要求，主要针对于火电厂等余热浪费严重和谷电调峰的强烈需求，提出回收余热和热电错峰转化方案。采用储热技术将工业余热储存利用起来和谷电时段的电热转换后储存一段时间或至用电峰值时减少发电的动力消耗。

目前存在多种储热材料，例如水、砂子、熔盐、导热油、水泥、无机矿物等。不同材质因其自身特点，都有其特殊的使用领域范围。水用于100℃以内的生活储热使用，温度范围非常有限；砂子以及土壤用于几百度范围内的低端储热，但是热导率非常低；熔盐用于150～550℃的光热储热领域，但是热导率低同时价格也较高；导热油用于380℃以内的恒温区储热使用，但其价格极其昂贵；普通水泥用于1000℃以内，热导率非常低；无机矿物用于1300℃以内的储热使用，热导率非常低。可见，这些材料有的使用温度范围窄，有的价格很高，但大多热导率很低，使得传热换热速度很慢。因此，有必要对上述材料进行改进。

CN103525376B公开了一种储热材料的制备方法，以无机盐和陶瓷基质为主要原料，添加粘土和高导热材料后，直接以干法混合均匀，经过冷压成型、干燥、烧结和冷却，制得储热材料。该储热材料主要用于工业余热回收。

CN107673759A公开了一种新型太阳能热发电石墨储热材料的制备方法，以特定的针状石油焦、特种石墨粉和半补强炭黑作为原料，特定的中温煤沥青作为粘合剂；将上述组分混捏、预成型、模压、一次焙烧、注入浸渍剂中温煤沥青进行浸渍、二次焙烧、石墨化，得到储热材料。该材料对原料的要求严苛且配方复杂，制备方法繁琐。

CN106252570A公开了一种储热用石墨制品的生产方法，采用特定的石油焦作为储热基体，以中温煤沥青作为粘结剂，一起加热共混成均匀的糊料，依次经振动成型、一次焙烧、浸渍、二次焙烧和石墨化，获得较高的致密性和相关的热性能。

上述专利文献中采用的粘结剂有粘土质的、环氧树脂类和中温沥青类，但都存在烧结后气孔率大和致密性差的问题，导致材料的热导率、强度和体积密度偏低。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种储热材料及其制备方法，该储热材料同时兼具较高的热导率、抗压强度和体积密度。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种储热材料用组合物，该组合物包含沥青材料、石墨和无机矿物材料，其中，所述沥青材料选自煤基沥青和/或煤基改质沥青，所述沥青材料的C/H为1.3～1.7，软化点≥130℃，炭化后的残碳率≥66％；以所述储热材料用组合物的总重量为基准，所述沥青材料的含量为10～40重量％，所述石墨的含量为20～80重量％，所述无机矿物材料的含量为10～70重量％。

根据本发明的第二方面，本发明提供了一种储热材料的制备方法，该制备方法包括：

(1)将沥青材料、石墨和无机矿物材料混合均匀，得到储热材料用组合物；

(2)将所述储热材料用组合物模压成型，得到成型样品；

(3)在惰性气氛中，将所述成型样品进行烧结，得到所述储热材料；