[发明专利]一种利用脱碱赤泥生产的储热陶瓷及其制备方法

说明书

本发明提供了一种利用脱碱赤泥生产的储热陶瓷及其制备方法。以重量份计，所述储热陶瓷包含脱碱赤泥70~80份、钢渣5~15份、高岭土5~10份、助熔剂5~10份，改性剂1~5份。本发明通过将脱碱赤泥、钢渣、高岭土、助熔剂和改性剂进行合理配比，经造粒和陈腐、压制成型、干燥、烧成后得到储热陶瓷，不但成本低、抗折强度大、储热密度高、体积密度≥2.5g/cm³，而且脱碱赤泥利用率≥70%，大大提高了固废赤泥的有效利用率，拓宽了赤泥的应用领域，具有较大的环保意义和经济价值。

技术领域

本发明涉及无机非金属材料领域，尤其涉及一种利用脱碱赤泥生产的储热陶瓷及其制备方法。

背景技术

能源是经济和社会发展的重要物质基础，在化石能源日益匮乏的背景下，合理调整能源消费结构，大力发展新能源与可再生能源是解决当前能源问题的有效途径。于是可再生能源应运而生，主要是指太阳能、风能、生物质能和潮汐能等，由于太阳能具有资源量大，分布范围广，清洁无污染，技术可靠等优点，太阳能发电技术日益成为我国乃至国际可再生能源技术发展的重点。但是在太阳能的转化和使用过程中，时间和空间上存在供需不匹配的矛盾，限制了太阳能资源的高效利用。

储能材料能够实现能量的存储，提高能源利用效率，可以很好的解决太阳能能源供需平衡的问题。其中，储热材料不仅要有高的储热密度，还要有良好的耐高温和抗热震性能，因此具有高温稳定性好、耐化学腐蚀、密度大，成本低等优点的储热陶瓷成为太阳能热发电站中常用的储热材料。

我国是氧化铝生产大国，每生产1吨氧化铝，副产赤泥量大约为1~2.5吨，赤泥pH值为12~13，属于强碱性有害废渣，尤其是拜耳法赤泥，其碱含量可达到10%以上。赤泥大量堆存，既占用土地，浪费资源，又易造成环境污染和安全隐患。因此，赤泥的开发利用也就成了各个行业都在研究的课题，其中，利用赤泥生产陶瓷材料也被报道。例如公开号CN102173736A中提出一种地砖陶瓷和利用工业固体废弃物磷石膏和赤泥制备该地砖陶瓷的方法，通过加入分散剂改善浆料的流动性与触变性，通过喷雾干燥造粒，压制烧制成陶瓷产品，得到吸水率较低，抗折强度满足国标的地板陶瓷，其赤泥使用量为10%～20%。CN105693210 A公开了一种利用赤泥生产的陶瓷材料及其制备方法，在制备陶瓷材料的混合原料中，赤泥所占质量百分比为10-70%、粘土 0-60%、富硅铝原料 5-35%、石英类原料 5-40%、富镁原料 0-30%。

然而，上述专利中赤泥的利用率不高（不超过原料的70%），赤泥资源并没有得到充分的利用，且目前尚未将赤泥应用于制备储热材料中。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种利用脱碱赤泥生产的储热陶瓷及其制备方法，不但大大提高赤泥的有效利用率，而且所制备的储热陶瓷体积密度大、抗折强度好、储热密度高，能够满足各种储热技术装置中对储热材料的性能要求。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用脱碱赤泥生产的储热陶瓷，以重量份计，所述储热陶瓷包含脱碱赤泥70~80份、钢渣5~15份、高岭土5~10份、助熔剂5~10份、改性剂1~5份。

储热密度和陶瓷本征密度一一对应，即随陶瓷本征密度的增加，储热密度随之提高，进而使得储热性能增强。本发明的脱碱赤泥是指通过水洗法、酸浸法、石灰法、盐类浸出法、CO₂法、工业“三废”中和法、生物法等脱碱方法得到的浸出液含碱量1%的赤泥。相较于传统赤泥，脱碱赤泥中的游离碱明显减少，避免了加热过程中游离碱的挥发而产生气泡，从而使得随脱碱赤泥利用量的提高而降低烧结温度、增加陶瓷材料的本征密度，进而提高储热性能。另外，钢渣主要由钙、铁、硅、镁和少量铝、锰、磷等的氧化物组成，利用赤泥和钢渣中都含有的较高含量的三氧化二铁等重质元素，在烧结过程中各种元素之间发生复配，可进一步提高陶瓷样品的本征密度，进而提高储热密度。