[发明专利]一种复合相变储热材料及其制备方法

说明书

本发明属于储热材料领域，涉及一种复合相变储热材料及其制备方法，所述制备方法包括如下步骤：1)将碳酸钾与钢渣混合后进行一次烧结，得到改性钢渣；2)将碳酸钾与改性钢渣混合后进行压制成型，得到坯体；3)对所述坯体进行二次烧结，得到复合相变储热材料；其中，步骤1)所述碳酸钾与钢渣的质量比为(4‑5):(5‑6)；步骤2)所述碳酸钾与改性钢渣的质量比为(4‑6):(6‑4)。本发明通过依次进行烧结改性、压制成型再烧结的工艺步骤，得到化学稳定性优良的改性钢渣，通过调节碳酸钾与改性钢渣的质量比可使所得复合相变储热材料的潜热在91.8‑143.5kJ/kg内变化。

技术领域

本发明属于储热材料领域，涉及一种复合相变储热材料及其制备方法，尤其涉及一种改性钢渣基碳酸钾定型相变复合储热材料及其制备方法。

背景技术

我国钢渣产量大(2018年年产1.1-1.2亿t)，但利用率低(小于30％)，大部分被填埋，造成了环境污染。钢渣多为氧化物组成，成本低，导热性好，适宜作为相变储热材料的载体，如大规模利用在相变储热材料制备中，对提高钢渣利用率，保护生态环境及降低相变储热材料制作成本具有重大意义。

方圆等(2018年，182:21-29“改性钢渣基相变储能型丁苯橡胶的制备及其性能研究”，硅酸盐通报，2018年37(11):3669–3673,3683)利用钢渣对石蜡定型封装制得改性钢渣然后与橡胶复合制得钢渣基相变储能型丁苯橡胶。研究表面，制备得到的钢渣基相变储能丁苯橡胶有优良的储能性能。Zhang等(“Preparation of low-temperature compositephase change materials(C-PCMs)from modified blast furnace slag(MBFS)”，Construction and Building Materials,2020年，238:117717.)制备的复合材料可冷热循环使用100次，具有良好的热稳定性。张浩等(“改性钢渣基相变微粉的制备与性能”，过程工程学报,2017年，17(6):1304–1309.)所得到改性钢渣基相变微粉可使混凝土的水化温度降低5.6℃，具备良好的储热性能。CN102898106A公开了一种高密实蓄热混凝土及其制备方法。由硫铝酸盐水泥、钢渣和玄武岩组成的集料、石墨，矿渣粉、水和减水剂制备而成；经多次试验，通过提高混凝土密度，提升了混凝土的储热密度。

以上研究大多以石蜡为相变储热材料，工作温区低，或者是钢渣直接利用，作为显热储热材料。为了提升钢渣的利用率和相变储热工作温区，需要进一步研究钢渣与中高温熔盐类相变储热材料复合的可能，如碳酸钾。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种复合相变储热材料及其制备方法。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种复合相变储热材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将碳酸钾与钢渣混合后进行一次烧结，得到改性钢渣；

(2)将碳酸钾与改性钢渣混合后进行压制成型，得到坯体；

(3)对所述坯体进行二次烧结，得到复合相变储热材料；

其中，步骤(1)所述碳酸钾与钢渣的质量比为(4-5):(5-6)；步骤(2)所述碳酸钾与改性钢渣的质量比为(4-6):(6-4)。

本发明的方法中，步骤(1)所述碳酸钾与钢渣的质量比为(4-5):(5-6)，例如为4:6、4.2:5.8、4.5:5.5、4.6:5.4、4.8:5.2或5:5等。在上述范围内可以保证碳酸钾与钢渣中的二氧化硅、氧化钙等组分完全反应。