一种高温相变蓄热莫来石材料的制作方法
【专利摘要】本发明涉及材料加工领域，具体而言，涉及一种高温相变蓄热莫来石材料的制作方法。该高温相变蓄热莫来石材料的制作方法，包括以下步骤：在粉煤灰中加入金属硅粉；经过球磨机混合球磨后，喷雾造粒，使用压力机机压成型或者使用挤泥机挤出成型；干燥、保温,烧成，冷却，拣选。本发明提供的方法制备的莫来石材料使用温度高，并且可以长期循环使用，传导热量和蓄热能力更强。
【专利说明】一种高温相变蓄热莫来石材料的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及材料加工领域，具体而言，涉及一种高温相变蓄热莫来石材料的制作方法。
【背景技术】
[0002]现有的人工合成莫来石技术主要的区别在于所用原料的不同及工艺过程的少许差别，其终端产品仍然主要为行业熟知的常规莫来石原料，而莫来石产品本身具有优秀的高温性能。
[0003]目前报道的高温相变蓄热材料主要以高分子材料或铝合金、镁合金等制成，但是使用温度较低，一般的在800°C以下。根据已公开的资料，在太阳能行业中，由金属铝粉制成的高温相变蓄热材料的最高耐热温度可以达到800°C，高于800°C的还未见报道。
[0004]而现有的蓄热产品均是由常规原料制成的孔砖、蓄热球以及蜂窝陶瓷，这些产品的使用温度虽然较高，可以达到1000°c以上，但是因为现行的蓄热产品的蓄热方式主要是通过材料本身的物理吸热方式进行热量贮存，其贮热能力有限，且吸热传热速度也慢，在高温状况下，材料本身易被侵蚀，而且比如热风炉，加热炉均需要1300°c以上的耐高温材料才可以使用，所以现有的这些高温相变蓄热材料以及产品只能用在太阳能等中低温蓄热领域。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种高温相变蓄热莫来石材料的制作方法，以解决上述的问题。
[0006]在本发明的实施例中提供的一种高温相变蓄热莫来石材料的制作方法，包括以下步骤:
[0007]在粉煤灰中加入金属硅粉；
[0008]经过球磨机混合球磨后，喷雾造粒使用压力机机压成型或者使用挤泥机挤出成型；
[0009]干燥、保温，烧成，冷却， 拣选。
[0010]根据本发明提供的一种高温相变蓄热莫来石材料的制作方法，根据该方法制作的高温相变蓄热莫来石材料，其中的金属硅粉的体积密度为2.33g/cm3，比热容为0.162Kcal/Kg，熔点为1414°C，熔化热为50.55KJ/mol，在低于1000°C中低温阶段能够提高莫来石材料的吸热传导速率，进而提高莫来石材料的传递热量和吸收热量的能力。在高温时制品表面的金属硅粉被氧化形成硅的氧化物膜，能防止FeO等的侵蚀，进而能够提高莫来石材料的使用寿命。同时硅的氧化物膜能够对莫来石材料内部的金属硅粉进行有效保护，使其一直保持单质状态。
[0011]当环境温度进一步升高达到1414°C时，高度分散的金属硅粉开始熔化，并在相变熔化过程以50.55kJ/mol的吸热能力进行额外的相变蓄热过程，该过程中使得莫来石材料在蓄热过程中，能够额外地积蓄更多的热量，也就是提高了莫来石材料的蓄热能力。
[0012]同时由于莫来石材料内部的金属硅粉末在熔化降温之后又会凝固，所以，金属硅粉的熔化、凝固过程是可以循环的，该材料可以循环使用，而且该材料的使用温度在1000°c以上，所以，本发明提供的方法制备的莫来石材料使用温度高，并且可以长期循环使用，传导热量和蓄热能力更强 。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明实施例1提供的一种高温相变蓄热莫来石材料的制作方法流程图。【具体实施方式】
[0014]下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
[0015]如图1所示的一种高温相变蓄热莫来石材料的制作方法，包括以下步骤:
[0016]101.在粉煤灰中加入金属硅粉；
[0017]其中的粉煤灰为电厂的废弃物，原材料成本低，且容易得到。
[0018]其中粉煤灰的加入量为20-40份，金属硅粉的加入量为10-40份。
[0019]为了提高各个材料成分之间的粘连性，还可以给其中加入结合性粘土，按照原材料的加入量比例，结合性粘土的加入量通常为1-10份。
[0020]在粉煤灰中加入金属硅粉的步骤中，通常还会加入高铝矾土，或氧化铝，或二者的混合物。
[0021]因为粉煤灰中的铝的含量较少，当原料粉煤灰中的铝的含量较少，不能达到工艺要求含量时，通常会加入高铝矾土，或氧化铝，或二者的混合物来调节铝的含量。
[0022]其中高铝矾土，或氧化铝，或二者的混合物的加入量根据粉煤灰中的铝的含量的多少来加入。
[0023]102.经过球磨机混合球磨后，喷雾造粒，使用压力机机压成型或者使用挤泥机挤出成型；
[0024]该步骤在常规工艺中为常用步骤。
[0025]103.干燥、保温，烧成，冷却，拣选。
[0026]其中干燥、保温的温度为1200 - 1400°C，所述保温的时间为4 一 12小时。
[0027]自然冷却之后，经检选分类后即为成品高温相变蓄热莫来石材料。此种材料在高温节能领域应用广泛，特别是在热风炉，加热炉等节能潜力高，要求严格的地方能够被经常应用。
[0028]根据本发明提供的一种高温相变蓄热莫来石材料的制作方法，根据该方法制作的高温相变蓄热莫来石材料，其中的粉煤灰为制备莫来石材料时常用的原材料，但是其中的金属硅粉在低于1000°c的中低温阶段能够提高吸热传导速率，在高温时制品表面的金属硅粉被氧化形成硅的氧化物膜，能防止FeO等的侵蚀，进而能够提高莫来石材料的使用寿命。
[0029]同时硅的氧化物膜能够对莫来石材料内部的金属硅粉进行有效保护，使其一直保持单质状态。
[0030]当环境温度进一步升高达到1414°C时，高度分散的金属硅粉开始熔化，并在相变熔化过程以50.55kJ/mol的吸热能力进行额外的相变蓄热过程，该过程中使得莫来石材料在蓄热过程中，能够额外地积蓄更多地热量，也就是提高了莫来石材料的蓄热能力。
[0031]同时由于莫来石材料内部的金属硅粉末在熔化降温之后又会凝固，所以，金属硅粉的熔化、凝固过程是可以循环的，同时莫来石材料表层硅的氧化物膜能够对莫来石材料进行保护，而且该材料的使用温度在1000°C以上。
[0032]所以，本发明提供的方法制备的莫来石材料使用温度高，并且可以长期循环使用，蓄热能力更强。
[0033]利用本发明提供的莫来石材料制成的蓄热产品和传统材料制成的蓄热产品在使用中的对比如下表1:
[0034]表1
[0035]
【权利要求】
1.一种高温相变蓄热莫来石材料的制作方法，其特征在于，包括以下步骤: 在粉煤灰中加入金属硅粉； 经过球磨机混合球磨后，喷雾造粒，使用压力机机压成型或者使用挤泥机挤出成型； 干燥、保温，烧成，冷却，拣选。
2.根据权利要求1所述的一种高温相变蓄热莫来石材料的制作方法，其特征在于， 所述在粉煤灰中加入金属硅粉的步骤中， 所述粉煤灰的加入量为20-40份,所述金属娃粉的加入量为10-40份。
3.根据权利要求1所述的一种高温相变蓄热莫来石材料的制作方法，其特征在于， 所述干燥、保温，烧成，冷却，拣选步骤中， 所述干燥、保温的温度为1200 - 1400°C，所述保温的时间为4 一 12小时。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种高温相变蓄热莫来石材料的制作方法，其特征在于， 所述在粉煤灰中加入金属硅粉的步骤中，还包括加入结合性粘土。
5.根据权利要求4所述`的一种高温相变蓄热莫来石材料的制作方法，其特征在于， 所述结合性粘土的加入量为I 一 10份。
6.根据权利要求5所述的一种高温相变蓄热莫来石材料的制作方法，其特征在于， 所述在粉煤灰中加入金属硅粉的步骤中， 还包括加入高铝矾土，或氧化铝，或二者的混合物。
【文档编号】C09K5/06GK103642464SQ201310726785
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月25日 优先权日:2013年12月25日
【发明者】肖继东, 陈康, 陈小强, 陈小文, 陈躬铨, 潘石, 石策 申请人:中源伟业新材料有限公司