一种工业用高温蓄热混凝土材料及其制备方法【
技术领域：
】[0001]本发明涉及储能材料领域，特别是涉及一种工业用高温蓄热混凝土材料及其制备方法。【
背景技术：
】[0002]能源是人类社会生存和发展的重要物质基础，目前我国消耗的能源主要来自于煤炭、石油、天然气等不可再生能源。随着我国经济的发展，对能源的需求越来越大。构建稳定、经济、清洁、安全的能源供应体系面临着重大挑战。我国作为制造业大国，每年需要消耗大量的能源，尤其是在水泥、钢铁、冶金等行业。但是在这些行业中，由于回收困难，导致大量的热能白白排放到大气中，导致能源的极大浪费。蓄热材料的选择对热能回收技术至关重要，蓄热材料的优劣及成本决定了热能回收设施建设费用及运行成本的主要因素之一。目前要求蓄热材料具有较高的能量密度；蓄热材料与热交换介质之间应有良好的热传导；化学相容性；力学稳定性等。[0003]目前蓄热材料主要分为显热蓄热材料、潜热蓄热材料和化学反应蓄热材料。而潜热蓄热材料由于蓄热密度大得到了广泛的研究。目前作为高温蓄热材料的主要为熔融盐，尤其是硝酸盐，但熔融盐有一个明显的缺陷，就是其具有较强的腐蚀能力，在使用过程中，对热交换管道和附属设备有极大的腐蚀性，由此增加了蓄热设施的运营成本，也降低了蓄热系统的安全性和稳定性。为了降低熔融盐对设备的腐蚀，目前学者对其进行了广泛的研究，主要在熔盐外面包裹一层其他耐腐蚀材料以提高耐腐蚀能力，该材料主要为高分子材料，其缺点是生产成本高，同时由于是高分子外层包裹，所以只能在较低温度下使用，有一定的局限性。[0004]目前国内外对胶囊化材料有一定程度的研究。文献1(李勇，郭蓓，黄官飞等.太阳能热发电复合相变蓄热材料的实验研究[J].西安交通大学学报，2014，48(3):49-53.)研究了无机盐/膨胀石墨复合相变材料，其无机盐为ΚΝ03和NaN03，但是其存在高温时无机盐泄漏问题。文献2(段武海.PEG相变微胶囊的制备及性状分析[D].东华大学，2007.)以PEG-2000为芯材，聚丙烯腈(PAN)为壳材，利用反相乳液聚合中一个新的发展方向-核壳(种子)聚合原理，制备相变储能微胶囊，但是存在应用温度低问题。文献3(柴卉，曾令可，刘平安等.包覆Si02的硬脂酸相变储能材料的低热固相化学合成及其热性能[J].硅酸盐学报，2007，35(11):1430-1433.)用低热固相化学反应法，一步制备了表面包覆Si02的硬脂酸相变储能纳米粒子。但是存在应用温度低问题。文献4(赵亮，马蕊英，孟祥兰等.一种相变储能材料的制造方法[P].申请号:CN201110350793.6.)公开了一种相变储能材料的制造方法。该方法是将表面活性剂与石蜡制成乳液，将硅溶胶、乙醇与pH调节剂混合并调节pH值至9.5?13.0，然后将含硅溶胶的混合物滴入乳液中，经过滤、洗涤、干燥后，得到二氧化硅为囊壁的石蜡微胶囊相变储能材料。其相变储能材料为石蜡，存在应用温度低等问题。文献5(马仝，于英杰.一种内嵌微胶囊相变材料型硬泡聚氨酯复合板[P].申请号:CN201320425854.5.)公开了一种内嵌微胶囊相变材料型硬泡聚氨酯复合板制备方法。其存在应用范围窄问题。[0005]文献6(YuSY,WangXD,ffuDZ.Microencapsulat1nofn-octadecanephasechangematerialwithcalciumcarbonateshellforenhancementofthermalconductivityandservingdurability:Synthesis,microstructure,andperformanceevaluat1n[J].APPLIEDENERGY,2014,114:632-643.)通过自组装方法制备了正十八烷/碳酸钙核壳相变材料。文献7(ChenKP，YuXJ,TianCR,etal.Preparat1nandcharacterizat1nofform-stableparaffin/polyurethanecompositesasphasechangematerialsforthermalenergystorage[J].ENERGYCONVERS1NANDMANAGEMENT,2014，77:13-21.)制备了石蜡/聚氨酯复合相变材料。文献8(TriguiA,KarkriM,Krupa1.ThermalconductivityandlatentheatthermalenergystoragepropertiesofLDPE/waxasashape-stabilizedcompositephasechangematerial[J].ENERGYCONVERS1NANDMANAGEMENT,2014,77:586-596.)研究了低密度聚乙烯-石醋相变材料。文献9(WangY,ZhangY,XiaTD,etal.Effectsoffabricatedtechnologyonparticlesizedistribut1nandthermalpropertiesofstearic-eicosanoicacid/polymethylmethacrylatenanocapsules[J].SOLARENERGYMATERIALSANDSOLARCELLS,2014，120:481-490.)研究了硬脂酸-饱和脂肪酸/聚甲基丙烯酸甲酯纳米胶囊化材料制备技术及方法。文献10(ZhaoWH,ZhengY,SabolJC,etc.ThermalEnergyStorageusingZincasEncapsulatedPhaseChangeMaterial[C].PROCEEDINGSOFTHEASMEINTERNAT1NALMECHANICALENGINEERINGCONGRESSANDEXPOSIT1N,2011,V0L4,PTSAANDB，849-856.)通过在中高温相变材料进行镀锌提高密封性，但是存在制备工艺复杂和成本高等问题。文献ll(LatibariST,MehraliM,MehraliΜ,etc.Synthesis,characterizat1nandthermalpropertiesofnanoencapsulatedphasechangematerialsviasol-gelmethod[J].ENERGY,2013，61:664-672.)通过溶胶-凝胶法制备了软脂酸/二氧化硅核壳纳米胶囊化相变材料。[0006]虽然上述专利和文献报道的蓄热材料较多，但是都存在一定的不足:有的制备工艺复杂，成本较高；有的蓄热材料相变温度低，使用范围窄；有的蓄热能力较差；本发明采用化学合成方法制备纳米蓄热复合材料，并将其应用于蓄热混凝土，结合了两种材料的优点，具有较大的应用潜力。【
发明内容】[0007]本发明所要解决的技术问题是:提供一种工业用高温(300?500°C)蓄热混凝土材料及其制备方法，该方法实用性强，其生产出的新型特种高温用蓄热材料，具有换热效率高，蓄热密度大，工作稳定等优异的综合性能，能够满足作为工业用高温蓄热材料的要求。[0008]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:[0009]一种工业用高温蓄热混凝土材料，所述蓄热混凝土材料按重量百分比包括以下组分:玄武岩骨料30?45%，粒度5?20mm;铝矾土熟料骨料20?45%，粒度1?5mm;硅溶胶5?10%，均通过80μm负压筛；200目硅微粉3?8%;200目活性氧化铝粉3?8%，200目碳化硅粉1?8%及NaN03/Al203复合胶囊微粒8?10%;上述组分之和为100%，所述蓄热混凝土材料还包括减水剂，所述减水剂占玄武岩、铝矾土熟料、硅溶胶、硅微粉、活性氧化铝粉、碳化硅粉及NaN03/Al203复合胶囊微粒总质量的0.3?1.0%。[0010]上述方案中，所述硅微粉的纯度大于95%。[0011]一种工业用高温蓄热混凝土材料的制备方法，它包括以下步骤:[0012]1)备料:选取玄武岩、铝矾土熟料、硅溶胶、硅微粉、活性氧化铝粉、碳化硅粉及NaN03/Al203复合胶囊微粒，上述组分的质量百分比组成及粒度分别为:当前第1页1 2 3