本发明属于储热材料技术领域，具体涉及一种无机盐-陶瓷基复合储热材料及其制备方法。
背景技术：
储热复合材料从产生这一新的概念到现在，已经取得了明显的进展，为材料产品化及其在工业蓄热器和太阳能动力系统的应用提供基础依据。但原有的复合材料都在不同程度上存在一下问题盐类在固液相变过程中体积的缩胀会导致复合材料热阻的变化：熔盐蒸发将减少相变材料的份额，降低储热性能。
本发明的目的就是要在以前研究结果的基础上改进无机盐复合储热材料的性能，研制出一种储热能力大、放热稳定和能避免或减少蒸发现象的材料：使其能在储热系统及蓄热器的应用中普及使用。
技术实现要素：
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种无机盐-陶瓷基复合储热材料，以重量份数计，该储热材料由以下组分制备得到：k2co324～32份、caco320～28份、beo6～10份、si3n410～16份和sic13～18份。
优选的，上述无机盐-陶瓷基复合储热材料，以重量份数计，该储热材料由以下组分制备得到：k2co325～30份、caco322～25份、beo6～8份、si3n412～15份和sic15～18份。
更优选的，上述无机盐-陶瓷基复合储热材料，以重量份数计，该储热材料由以下组分制备得到：k2co330份、caco325份、beo6份、si3n414份和sic16份。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供上述无机盐-陶瓷基复合储热材料的制备方法，该方法具体包括以下步骤：
(1)将k2co324～32份、caco320～28份和beo6～10份混合均匀，得到混合物1，按照质量比混合物1:无水乙醇:beo瓷球＝1:0.11～0.14:0.05～0.10，向混合物1中加入无水乙醇和beo瓷球，混合球磨2～3h，过200目筛，得到料浆1；
(2)将si3n410～16份和sic13～18份混合均匀，得到混合物2，按照质量比混合物2:无水乙醇:al2o3瓷球＝1:0.11～0.14:0.05～0.10，向混合物2中加入无水乙醇和al2o3瓷球，混合球磨1～2h，过200目筛，得到料浆2；
(3)将上述浆料1和浆料2混合，继续球磨1～2h，过300目筛，得到料浆3；
(4)浆料3加入烧结模具中，加压成型，烘干后进行高温烧结，烧结温度1020～1150℃，烧结时间4～5h，烧结完成后，保温20～30min，自然冷却，得到无机盐-陶瓷基复合储热材料。
其中，上述无机盐-陶瓷基复合储热材料的制备方法，步骤(4)烧结时采用的升温制度是：以5℃/s的升温速率，室温～200℃，200℃保温30min；以5℃/s的升温速率，200～700℃，700℃保温40min；以3℃/s的升温速率，700～烧结温度，烧结时间4～5h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明无机盐-陶瓷基复合储热材料原料选用及配比科学合理，烧结出的材料内部具有超微多孔结构，材料的热性能和机械性能均满足工业应用需求：熔融温度1200～1260℃，总储热能力170～190j/g，其使用的最高温度达到1300～1400℃。
该储热材料可制成各种形状(如球形、砖形等)的元件，以填充床形式堆积构成储热系统，在运行中，同时利用无机盐的潜热和复合材料的显热储存热能。这种潜热/显热复合系统既保持着潜热储能密度大且能量输出稳定的特点，又具有显热储能介质可与换热流体直接接触换热的优点，还克服了潜热存储系统需要耗费大量金属容器、管材和存在熔盐腐蚀的缺点。
该储热材料可用于工业炉的蓄热器、炼铁热风炉余热回收，还有太阳能储热系统。这种复合材料可用于代替传统蓄热器和热风炉的耐火砖或板，使其蓄热量比现有蓄热器和热风炉耐火砖大3倍，在改善储热系统性能的同时，大大的降低了造价。经济分析表明，应用这种材料的高温储能系统，比传统系统将使其体积减少45％，造价降低20％。
具体实施方式
本发明提供了一种无机盐-陶瓷基复合储热材料，以重量份数计，该储热材料由以下组分制备得到：k2co324～32份、caco320～28份、beo6～10份、si3n410～16份和sic13～18份。
优选的，上述无机盐-陶瓷基复合储热材料，以重量份数计，该储热材料由以下组分制备得到：k2co325～30份、caco322～25份、beo6～8份、si3n412～15份和sic15～18份。
更优选的，上述无机盐-陶瓷基复合储热材料，以重量份数计，该储热材料由以下组分制备得到：k2co330份、caco325份、beo6份、si3n414份和sic16份。
进一步的，本发明还提供了上述无机盐-陶瓷基复合储热材料的制备方法，该方法具体包括以下步骤：
(1)将k2co324～32份、caco320～28份和beo6～10份混合均匀，得到混合物1，按照质量比混合物1:无水乙醇:beo瓷球＝1:0.11～0.14:0.05～0.10，向混合物1中加入无水乙醇和beo瓷球，混合球磨2～3h，过200目筛，得到料浆1；
(2)将si3n410～16份和sic13～18份混合均匀，得到混合物2，按照质量比混合物2:无水乙醇:al2o3瓷球＝1:0.11～0.14:0.05～0.10，向混合物2中加入无水乙醇和al2o3瓷球，混合球磨1～2h，过200目筛，得到料浆2；
(3)将上述浆料1和浆料2混合，继续球磨1～2h，过300目筛，得到料浆3；
(4)浆料3加入烧结模具中，加压成型，烘干后进行高温烧结，烧结时采用的升温制度是：以5℃/s的升温速率，室温～200℃，200℃保温30min；以5℃/s的升温速率，200～700℃，700℃保温40min；以3℃/s的升温速率，700～烧结温度，烧结温度1020～1150℃，烧结时间4～5h，烧结完成后，保温20～30min，自然冷却，得到无机盐-陶瓷基复合储热材料。
本发明储热材料可制成各种形状(如球形、砖形等)的元件，以填充床形式堆积构成储热系统，在运行中，同时利用无机盐的潜热和复合材料的显热储存热能。这种潜热/显热复合系统既保持着潜热储能密度大且能量输出稳定的特点，又具有显热储能介质可与换热流体直接接触换热的优点，还克服了潜热存储系统需要耗费大量金属容器、管材和存在熔盐腐蚀的缺点。
它可用于工业炉的蓄热器、炼铁热风炉余热回收，还有太阳能储热系统。这种复合材料可用于代替传统蓄热器和热风炉的耐火砖或板，使其蓄热量比现有蓄热器和热风炉耐火砖大3倍，在改善储热系统性能的同时，大大的降低了造价。经济分析表明，应用这种材料的高温储能系统，比传统系统将使其体积减少45％，造价降低20％。
以下结合具体的实施例对本发明作进一步的解释和说明，但并不因此限制本发明的保护范围。
实施例1
无机盐-陶瓷基复合储热材料的制备方法，该方法具体包括以下步骤：
(1)将k2co324g、caco320g和beo10g混合均匀，得到混合物1，按照质量比混合物1:无水乙醇:beo瓷球＝1:0.11:0.05，向混合物1中加入无水乙醇和beo瓷球，混合球磨2h，过200目筛，得到料浆1；
(2)将si3n410g和sic18g混合均匀，得到混合物2，按照质量比混合物2:无水乙醇:al2o3瓷球＝1:0.11:0.05，向混合物2中加入无水乙醇和al2o3瓷球，混合球磨1.5h，过200目筛，得到料浆2；
(3)将上述浆料1和浆料2混合，继续球磨2h，过300目筛，得到料浆3；
(4)浆料3加入烧结模具中，加压成型，烘干后进行高温烧结，烧结时采用的升温制度是：以5℃/s的升温速率，室温～200℃，200℃保温30min；以5℃/s的升温速率，200～700℃，700℃保温40min；以3℃/s的升温速率，700～烧结温度1150℃，烧结时间4.5h，烧结完成后，保温30min，自然冷却，得到无机盐-陶瓷基复合储热材料。
实施例2
无机盐-陶瓷基复合储热材料的制备方法，该方法具体包括以下步骤：
(1)将k2co330g、caco325g和beo6g混合均匀，得到混合物1，按照质量比混合物1:无水乙醇:beo瓷球＝1:0.13:0.09，向混合物1中加入无水乙醇和beo瓷球，混合球磨3h，过200目筛，得到料浆1；
(2)将si3n414g和sic16g混合均匀，得到混合物2，按照质量比混合物2:无水乙醇:al2o3瓷球＝1:0.13:0.09，向混合物2中加入无水乙醇和al2o3瓷球，混合球磨2h，过200目筛，得到料浆2；
(3)将上述浆料1和浆料2混合，继续球磨2h，过300目筛，得到料浆3；
(4)浆料3加入烧结模具中，加压成型，烘干后进行高温烧结，烧结时采用的升温制度是：以5℃/s的升温速率，室温～200℃，200℃保温30min；以5℃/s的升温速率，200～700℃，700℃保温40min；以3℃/s的升温速率，700～烧结温度1100℃，烧结时间5h，烧结完成后，保温30min，自然冷却，得到无机盐-陶瓷基复合储热材料。
实施例3
无机盐-陶瓷基复合储热材料的制备方法，该方法具体包括以下步骤：
(1)将k2co332g、caco328g和beo6g混合均匀，得到混合物1，按照质量比混合物1:无水乙醇:beo瓷球＝1:0.14:0.10，向混合物1中加入无水乙醇和beo瓷球，混合球磨3h，过200目筛，得到料浆1；
(2)将si3n416g和sic13g混合均匀，得到混合物2，按照质量比混合物2:无水乙醇:al2o3瓷球＝1:0.14:0.10，向混合物2中加入无水乙醇和al2o3瓷球，混合球磨2h，过200目筛，得到料浆2；
(3)将上述浆料1和浆料2混合，继续球磨2h，过300目筛，得到料浆3；
(4)浆料3加入烧结模具中，加压成型，烘干后进行高温烧结，烧结时采用的升温制度是：以5℃/s的升温速率，室温～200℃，200℃保温30min；以5℃/s的升温速率，200～700℃，700℃保温40min；以3℃/s的升温速率，700～烧结温度1080℃，烧结时间4h，烧结完成后，保温30min，自然冷却，得到无机盐-陶瓷基复合储热材料。
本发明烧结出的材料内部具有超微多孔结构(微孔孔径在8～20um之间)，材料的热性能和机械性能均满足工业应用需求：熔融温度1200～1260℃，总储热能力170～190j/g，其使用的最高温度达到1300～1400℃。这种复合材料可用于代替传统蓄热器和热风炉的耐火砖或板，使其蓄热量比现有蓄热器和热风炉耐火砖大3倍，在改善储热系统性能的同时，大大的降低了造价。经济分析表明，应用这种材料的高温储能系统，比传统系统将使其体积减少45％，造价降低20％。