一种压水堆核电机组用高铝复合型导电接地材料及其制备方法与流程

本发明属于导电材料领域，具体涉及一种压水堆核电机组用高铝复合型导电接地材料及其制备方法。

背景技术：

1、导电接地材料是一种新型的多用途功能材料，其基本原理是导电介质部分或全部取代传统接地材料中的普通骨料，使其具备某种规定的电性能和一定的力学性能。导电接地材料具备热和电的感知和转换能力，这就使得它不仅能作为一种建筑承载材料使用，而且还将在电工、电子、电磁干扰屏蔽、防静电、电加热器、钢筋阴极保护、建筑地面采暖、路面除冰融雪等方面发挥重要作用。因此关于导电接地材料的研究受到越来越广泛的关注。

2、目前，国内外研究较多的主要为碳纤维增强型导电接地材料。该材料不仅具有较高的抗压强度与抗拉强度，更重要的是其体积电阻率随外界应力的改变而改变，尽管如此，但昂贵的价格限制了它在很多领域的应用。石墨粉具有电阻低、导热性好、导电性优异、化学性质稳定和抗氧化性能强等特征，已成为现有导电接地材料的常用导电介质，然而在材料中加入石墨后，无法同时兼顾高强度和导电性能的双重要求，导致材料强度随石墨含量的增加呈线性下降，严重影响接地材料的实用性。尽管有些导电接地材料通过添加钢纤维、钢渣、金属类矿石等的方式增加其导电性能，从而减少石墨粉的用量，以提高材料的强度，但随着后期接地材料中钢渣或钢纤维的锈蚀，接地材料的导电性能也将快速下降，这对接地材料的导电耐久性能带来极大隐患。

3、因此，兼顾导电接地材料的抗压强度、导电性、电阻率稳定性以及低成本生产成为当前急需解决的重要难题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供综合性能优异的一种压水堆核电机组用高铝复合型导电接地材料及其制备方法。

2、为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

3、一种压水堆核电机组用高铝复合型导电接地材料，按照重量百分比计包括12～35％的水泥、25～45％的锅炉煤灰、10～22％的铝粉、8～15％的石墨粉、12～18％的水以及1～4％的多聚磷酸钠。

4、进一步的，所述水泥为复合硅酸盐水泥，粒度800～1000目。

5、进一步的，所述锅炉煤灰为火电厂、热电厂、钢厂、化工厂或冶炼厂的燃煤锅炉炉灰，粒度500～800目。

6、进一步的，所述铝粉纯度不低于99％，粒度1000目以上。

7、进一步的，所述石墨粉为鳞片石墨粉，含碳量质量含量不低于98％，粒度1000目以上。

8、进一步的，所述多聚磷酸钠为质量分数不低于99％的ar分析纯。

9、进一步的，导电接地材料的抗压强度为50.8～56.6mpa。

10、一种压水堆核电机组用高铝复合型导电接地材料的制备方法，包括如下步骤：

11、按照质量百分比，分别称取12～35％的水泥、25～45％的锅炉煤灰、10～22％的铝粉、8～15％的石墨粉、12～18％的水以及1～4％的多聚磷酸钠；

12、将水泥、锅炉煤灰、铝粉和石墨粉混合均匀，获得固相混合粉；

13、将多聚磷酸钠加入水中，溶解，得到液相；

14、将液相加入固相混合粉中搅拌均匀，获得高铝复合型导电接地材料原浆；

15、将高铝复合型导电接地材料原浆加入成型模具中，挤压、保压、排气与风干后成型，获得一种压水堆核电机组用高铝复合型导电接地材料。

16、进一步的，挤压的压力从小到大逐渐增加，最大压力7.84mpa，保压的时间24～48h。

17、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

18、本发明的一种压水堆核电机组用高铝复合型导电接地材料采用了由金属铝粉+石墨粉组成的复合导电填料，不仅大幅降低了接地材料的电阻率，提高了接地材料的耐蚀性能及耐久性，而且减少了石墨在接地材料中的应用比例，增加了接地材料的抗压强度；所选用的原料价格低廉、安全环保，制备过程简便快捷，操作灵活，综合性能优异，应用范围广。

19、进一步的，以锅炉煤灰作为组分之一解决了燃煤锅炉燃烧产物的处理难题，减少了环境污染。

20、本发明在制备时，先制备固相混合粉与液相，再将液相加入固相混合粉中搅拌均匀，原因在于，首先，固相组分中水泥粉末极易与水化合形成粘稠状或块状水泥实体，其余固相组分将很难与之均匀混合，易出现严重的组分偏差甚至部分组分团聚现象；其次，多聚磷酸钠无法充分溶解在水中，尚未溶解的多聚磷酸钠颗粒夹杂在接地材料原浆中，随着后期慢慢溶解，将导致接地材料内部出现大量孔洞，影响接地材料导电性能；最后，固相组分中铝粉极易与水发生化学反应产生气体，在水泥与水形成的黏稠状物质中，铝粉与水将长期进行缓慢化学反应，持续产生的气体在接地材料内部产生内应力，从而影响接地材料力学性能。因此，采用本发明接地材料的制备方法，可有效避免接地材料混合均匀性差、组分偏析、导电性差及力学性能低等一系列性能问题。本发明的一种压水堆核电机组用高铝复合型导电接地材料电阻率低、抗压强度高、耐蚀性优异，生产工艺简单、操作灵活、成本低廉，适用性广。

技术特征：

1.一种压水堆核电机组用高铝复合型导电接地材料，其特征在于，按照重量百分比计包括12～35％的水泥、25～45％的锅炉煤灰、10～22％的铝粉、8～15％的石墨粉、12～18％的水以及1～4％的多聚磷酸钠。

2.根据权利要求1所述的一种压水堆核电机组用高铝复合型导电接地材料，其特征在于，所述水泥为复合硅酸盐水泥，粒度800～1000目。

3.根据权利要求1所述的一种压水堆核电机组用高铝复合型导电接地材料，其特征在于，所述锅炉煤灰为火电厂、热电厂、钢厂、化工厂或冶炼厂的燃煤锅炉炉灰，粒度500～800目。

4.根据权利要求1所述的一种压水堆核电机组用高铝复合型导电接地材料，其特征在于，所述铝粉纯度不低于99％，粒度1000目以上。

5.根据权利要求1所述的一种压水堆核电机组用高铝复合型导电接地材料，其特征在于，所述石墨粉为鳞片石墨粉，含碳量质量含量不低于98％，粒度1000目以上。

6.根据权利要求1所述的一种压水堆核电机组用高铝复合型导电接地材料，其特征在于，所述多聚磷酸钠为质量分数不低于99％的ar分析纯。

7.根据权利要求1所述的一种压水堆核电机组用高铝复合型导电接地材料，其特征在于，导电接地材料的抗压强度为50.8～56.6mpa。

8.一种压水堆核电机组用高铝复合型导电接地材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种压水堆核电机组用高铝复合型导电接地材料的制备方法，其特征在于，挤压的压力从小到大逐渐增加，最大压力7.84mpa，保压的时间24～48h。

技术总结
本发明公开了一种压水堆核电机组用高铝复合型导电接地材料及其制备方法，该接地材料按照质量百分比包括12～35％的水泥、25～45％的锅炉煤灰、10～22％的铝粉、8～15％的石墨粉、12～18％的水以及1～4％的多聚磷酸钠；其特征是加入了由金属铝粉+石墨粉组成的复合导电填料作为其导电相，同时以锅炉煤灰作为组分之一解决了燃煤锅炉燃烧产物的处理难题，减少了环境污染。本发明的一种压水堆核电机组用高铝复合型导电接地材料电阻率低、抗压强度高、耐蚀性优异，生产工艺简单、操作灵活、成本低廉，适用性广。

技术研发人员：刘锋,黄锦阳,鲁金涛,胡杨,高美,王宇航,于义军,杨新辉,王国森,韩明,张鼎纹
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17