一种可蓄热的黑体水泥及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可蓄热的黑体水泥及其制备方法，其特征是：按75.0～85.0％硅酸盐水泥熟料、2.4～4.0％二水石膏、2.0～10.0％黑色着色剂、以及5.0～15.0％堇青石粉末的组分及质量百分配比取各原材料；采用干法球磨工艺，将原材料投入到球磨机内，球磨机磨筒转速为43～47r/min、原材料在球磨机内停留时间29～31min，原材料经球磨混合后，即制得可蓄热的黑体水泥。制得的黑体水泥颜色黑度高、黑体辐射系数高、蓄热系数大，浇筑成大体积块状固体后，可作为大型蓄热工程用材料；本发明专利技术制得的黑体水泥是一种蓄热性能、热辐射、热扩散性能良好的水泥材料。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，其特征是：按75.0～85.0％硅酸盐水泥熟料、2.4～4.0％二水石膏、2.0～10.0％黑色着色剂、以及5.0～15.0％堇青石粉末的组分及质量百分配比取各原材料；采用干法球磨工艺，将原材料投入到球磨机内，球磨机磨筒转速为43～47r/min、原材料在球磨机内停留时间29～31min，原材料经球磨混合后，即制得可蓄热的黑体水泥。制得的黑体水泥颜色黑度高、黑体辐射系数高、蓄热系数大，浇筑成大体积块状固体后，可作为大型蓄热工程用材料；本专利技术制得的黑体水泥是一种蓄热性能、热辐射、热扩散性能良好的水泥材料。【专利说明】
本专利技术属于一种水泥及其制备方法，涉及。 该黑体水泥由硅酸盐水泥熟料、二水石膏、着色剂和红外辐射材料按一定比例进行配比，通 过球磨机粉磨而得，该水泥颜色黑度高、热辐射和热扩散性能好、蓄热系数大，浇筑成大体 积块状固体后，可作为大型蓄热工程用材料，例如太阳能热发电系统的储热材料等。
技术介绍
能源问题是当今世界人类社会面临的重大课题，在我国，随着国民经济的发展，能 源保障问题成为我国经济发展的一大制约因素，国家因此出台了大量的鼓励政策，鼓励加 强可再生能源的利用。在很多工业和民用建筑及太阳能发电系统中，由于白昼和夜晚的轮 转，往往存在着能量供应和需求之间的差异，造成了能量利用的大量浪费。解决这一问题的 有效途径之一就是采用蓄热材料。 蓄热材料：就是一种能够存储热能和释放热能的新型化学材料，它在热量存储阶 段，将高峰时期多余的热能储存起来，在使用阶段，通过蓄热材料将存储的热能释放出来， 以供采暖、供热等。如此存储和释放过程循环，实现热能在时间和空间上的不协调性，达到 能源的高效利用和节能的目的。显热蓄热不仅运用原理简单，材料成本低廉，而且具有很 好的可行性。现有技术中，最常见的显热蓄热介质主要有固体混凝土、可铸陶瓷，液体有 矿物油，以及熔盐等。油类蓄热介质蓄热、释热方便快捷，但长期性能不稳定，且易燃，使 用成本较高；熔岩类蓄热介质比热较高，化学性质稳定，但大部分熔盐熔点较高，在夜间系 统长时间休眠或停机期间需要额外加热以保持其液相状态，有时液相熔盐局部结晶，出现 层析现象，影响热交换效率。混凝土和可铸陶瓷是一种较好的显热蓄热介质，其比热容较 高，单位热量储存成本低，建造维护容易。对显热蓄热介质，选用比热容大的物质是提高 蓄热能力的一种可行的方法。若以混凝土作为显热蓄热介质，胶凝材料不宜选用铝酸盐 水泥，因为铝酸盐水泥的蓄热性热不佳，如容重为1950kg/m 3铝酸盐水泥净浆试样，比热容 0. llkj(kg · ΚΓ1，导热系数 1. 42W(m · ΚΓ1，蓄热系数仅为 4. 63W(m2 · ΚΓ1。 硅酸盐水泥密度范围在3000?3500kg/m3,作为胶凝材料，养护一定龄期后， 容重为2079kg/m 3,比热容为3. 12kJ(kg*Kr，导热系数为Ο.ΘΤΙΟι^ΚΓ1，蓄热系数 17. 76W(m2 ·Κ)'作为显性蓄热材料中的一种，由于导热性能不够，在储热和放热过程中，块 体的内部和表面的温差比较大。通常是储热时表面温度很高，内部温度却很低；当放热时， 表面热量很快被释放掉，所储热能很难供应实际需要。 黑体水泥是依据斯忒藩一波耳兹曼定律提出的，即随着材料的黑度系数提高，其 辐射和吸收能力都随之增强。黑体水泥与通用硅酸盐水泥相比，白天吸收热能特性更强， 夜晚散发热量更大，具有优良的蓄热性能。特别是昼夜温差较大的地区，将黑体水泥用于 工程，采取良好的热存储技术和系统设计，能够有效地降低建筑能耗，提高建筑节能保温效 率，节约大量能源资源和保温材料的投入。 中国专利申请CN201210398760. 3公开了"高密实蓄热混凝土及其制备方法"，提 供了一种以硫铝酸盐水泥、钢渣、玄武岩、石墨、矿渣粉、减水剂制备了高密实蓄热混凝土， 通过加入减水剂，使硫铝酸盐水泥制备的混凝土更加密实，提高了蓄热系数，解决了水泥基 材料的蓄热系数不高的缺点，并解决了大体积制备蓄热体成本高昂的难题，但是该蓄热体 由于化学组成原因，很难应用于高温蓄热。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在克服现有技术中的不足，克服现有利用自然阳光蓄热过程中， 显热储热介质中陶瓷蓄热体体积难以做大，储存热量不足的问题，解决太阳能利用过程中 白天日晒储热，夜晚长时间放热的材料选择和制备的难题。提供一种通过硅酸盐水泥熟料、 二水石膏、黑色着色剂和堇青石粉末按一定比例进行配比，通过球磨机粉磨而得的可蓄热 的黑体水泥及其制备方法，本专利技术黑体水泥颜色黑度高，导热性好，蓄热系数大，浇筑成大 体积块状固体后，可作为大型蓄热工程用材料。 本专利技术的内容是：一种可蓄热的黑体水泥，其特征是：由质量百分比及组分为 75. 0?85. 0 %硅酸盐水泥熟料、2. 4?4. 0 %二水石膏、2. 0?10. 0 %黑色着色剂、以及 5. 0?15. 0%堇青石粉末的原材料经球磨混合组成。 本专利技术的内容中：所述硅酸盐水泥熟料的主要化学组成及质量百分比为：氧化钙 62?67%、氧化硅20?25%、氧化铝4?7%、氧化铁2. 5?6. 0%、其他组分2?5%;例 如：氧化钙62. 25%、氧化硅24. 82%、氧化铝4. 38%、氧化铁5. 22%、氧化镁1. 39及其他 1. 94%。 本专利技术的内容中：所述黑色着色剂可以是一种或两种以上无机颜料的混合物； 所述黑色着色剂较好的是铁氧体粉体、石墨、铜铬黑、以及铁锰黑等粉体中的任一 种或两种以上的混合物。该无机黑色颜料的热稳定好、化学稳定性好。 本专利技术的内容中：所述堇青石是一种天然矿物材料，是一种娃酸盐矿物， 具有玻璃光泽，能够在加热时放出更多的远红外线；所述堇青石的主要化学式为 2Mg0 · 2A1203 · 5Si02，该氧化物组成及质量百分比例为：Mg013. 78 %、Α120334· 86 %、 Si0251. 36% ;所述堇青石的主要化学组成及质量百分比为：氧化镁13. 6?16. 6%、氧化铝 32. 2 ?34. 9%、氧化硅 49. 4 ?51. 6%。 本专利技术的另一内容是：一种可蓄热的黑体水泥的制备方法，其特征是步骤为： a、配料：按75. 0?85. 0%硅酸盐水泥熟料、2. 4?4. 0%二水石膏、2. 0?10. 0% 黑色着色剂、以及5. 0?15. 0%堇青石粉末的组分及质量百分配比取各原材料； b、球磨：采用干法球磨工艺，将原材料投入到球磨机内，球磨机磨筒转速为43? 47r/min、原材料在球磨机内停留时间29?31min，原材料经球磨混合后，即制得可蓄热的 黑体水泥。 所述球磨机的型号可以为SM-500(磨筒内径及长度：(p5(K)x500mm，研磨体装载 量：100kg，入磨物料装载量：< 5kg)。 本专利技术的另一内容中：步骤a中所述各原材料（即入磨物料）的粒度较好的为 <7mm〇 本专利技术的另一内容中：步骤a中所述硅酸盐水泥熟料的主要化学组成及质量百分 比为：氧化钙62?67%、氧化硅20?25%、氧化铝4?7%、氧化铁2. 5?6. 0%本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可蓄热的黑体水泥，其特征是：由质量百分比及组分为75.0～85.0％硅酸盐水泥熟料、2.4～4.0％二水石膏、2.0～10.0％黑色着色剂、以及5.0～15.0％堇青石粉末的原材料经球磨混合组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱晓燕，王鲁岩，包文忠，张黎，靳冬民，赵文新，
申请(专利权)人：新疆天山水泥股份有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆;65