一种钙基储热剂微丸及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钙基储热剂微丸及其制备方法，属于储热剂技术领域。通过在钙基储热剂制备过程中加入造孔剂和惰性载体，造孔剂能够丰富钙基储热剂的孔隙，很好地提升其储热能力，在掺杂造孔剂的基础上，进一步掺杂惰性载体，从而改善储热剂的循环稳定性。本发明专利技术不需要用到高温或密闭等苛刻的条件，制备方法简单，生产过程不产生有毒废弃物，适用于大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
一种钙基储热剂微丸及其制备方法
本专利技术属于储热剂
，具体涉及一种钙基储热剂微丸及其制备方法。
技术介绍
太阳能、水电、风能和生物能源等新能源由于可再生性和清洁性等优点而受到越来越多的关注。聚光集热发电（ConcentratedSolarPower,CSP）作为太阳能利用的最重要方法之一，在近十年来，取得了长足发展。储热系统在克服太阳能固有的间歇性和不稳定性方面起着至关重要的作用，与第一代的显热储能和第二代的潜热储能相比，热化学储能更适合高温应用。众多储热材料中，来源广泛、无毒且环保、储能密度大的CaCO3成为CSP应用中最有前途的材料。基于钙循环（Calciumlooping,CaL）工艺的热化学储能在第三代CSP中具有广阔的应用潜力。虽然前人已经在钙基储热剂的基础研究方面做了大量的工作，也取得了许多阶段性研究成果，但是钙基储热剂仍面临着在循环过程中容易被循环气流携带而从系统中淘析出来，且钙基储热剂循环稳定性较差的技术问题，上述问题严重制约了该技术的实际应用。要突破该瓶颈，对钙基储热剂进行成型造粒是使其能够用于循环储热系统的必要步骤。现有技术通过掺杂的方法对钙基储热剂的稳定性进行改进；通过对钙基储热剂成型造粒克服扬析现象。但关于钙基储热剂成型造粒的研究十分有限，尽管采用注射器挤压成型造粒方式可以得到了具有较高机械强度的钙基储热剂颗粒，然而，通过挤压法制备的储热剂颗粒呈圆柱状，其流化性能较差，并且流化过程中容易磨损。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种钙基储热剂微丸及其制备方法，通过在钙基储热剂中加入造孔剂和惰性载体，从而提高钙基储热剂微丸的反应效率，循环储热性能、流化特性和机械性能。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种钙基储热剂微丸，包括钙基材料和造孔剂，造孔剂的用量为钙基材料的5%～20%；所述钙基材料为钙基原料或掺杂惰性载体的钙基原料，所述造孔剂为微晶纤维素；所述钙基原料为氢氧化钙、碳酸钙或熟石灰中的一种或多种，所述惰性载体为钛白粉；所述微丸为球形颗粒，球形颗粒的直径为0.3mm～1.25mm。进一步地，所述球形颗粒的直径为0.6mm～0.9mm。进一步地，所述钙基原料为氢氧化钙。进一步地，所述掺杂惰性载体的钙基原料采用以下方法制备得到：取氢氧化钙在600℃下煅烧得到氧化钙，经煅烧得到的氧化钙与钛白粉一起放入去离子水中，均匀混合后将浆料在105℃下干燥以除去水分，将干燥后的混合物经研磨筛分后即可得到掺杂惰性载体的钙基原料。进一步地，钛白粉的用量为氧化钙质量的10%～25%。上述钙基储热剂微丸的制备方法，包括以下步骤：步骤1，称取钙基原料、造孔剂和惰性载体均匀混合得到干粉末，干粉末中加入去离子水，充分搅拌使去离子水均匀浸入干粉末中，形成湿度均匀的湿物料，其中，钙基原料的粒径小于200μm；步骤2，将步骤1所得混合物料挤压、切割并滚圆，获得直径小于1.25mm混合物料；步骤3，将步骤2所得混合物料干燥后筛分出直径0.3mm～1.25mm的球形颗粒，获得所述钙基储热剂微丸。进一步地，步骤2中体为先将混合物料挤压成直径小于4mm的长圆柱混合物料，再将长圆柱混合物料切割并滚圆，获得直径小于1.25mm的球形混合物料。进一步地，所述挤压的转速为10r/min～120r/min，所述切割的转速1000r/min～1400r/min，所述滚圆的转速为600r/min～1200r/min。进一步地，步骤3中干燥的方法为风干或者60℃以下烘干。与现有技术相比，有以下有益效果：1.通过在钙基储热剂制备过程中加入造孔剂和惰性载体，造孔剂能够丰富钙基储热剂的孔隙，很好地提升其储热能力，在掺杂造孔剂的基础上，进一步掺杂惰性载体，从而改善储热剂的循环稳定性；2.制备的混合物料经过挤压后结构比较密实，挤压后再滚圆获得的钙基储热剂与不经过挤压而直接滚圆获得的储热剂相比，不仅粒度均匀、易于在钙循环系统中流化循环，并且具有良好的与CO2反应能力和抗磨损能力；且该挤压、切割并滚圆的造粒方法简单易行，适合大规模的工业应用；3.本专利技术不需要用到高温或密闭等苛刻的条件，制备方法简单，生产过程不产生有毒废弃物，适用于大规模生产。附图说明图1是本专利技术对比例1与实施例1-3中钙基储热剂微丸在20次循环过程中，每一次循环的能量储存密度；图2是本专利技术对比例1与实施例4-6中钙基储热剂微丸在20次循环过程中，每一次循环的能量储存密度。具体实施方式下面通过附图以及具体实施方式，使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白。应当理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限定本专利技术。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件按照说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。实施例1掺杂5wt%微晶纤维素的氢氧化钙基储热剂微丸的制备步骤1，将18mL的去离子水加入50g粒径小于150μm的氢氧化钙粉末和2.5g的微晶纤维素中并充分搅拌均匀形成湿度均匀的湿物料。步骤2，将获得的混合湿物料通过单螺旋挤压机，挤压模板孔径为1mm，挤压转速为30r/min，得到长圆柱状混合物料。然后，将长圆柱状混合物料放入滚圆机中，先设定转速为1400r/min并持续2min，长圆柱状混合物料1400r/min经过2min切割为短圆柱状混合物料，再将转速降至1000r/min并持续5min，将短圆柱混合物料变成氢氧化钙小球。步骤3，最后将得到的氢氧化钙小球通过标准筛筛分，粒径范围在0.6mm～0.9mm之间的小球置于空气中风干24h，即为最终的氢氧化钙基储热剂微丸CH-MC5。实施例2掺杂10wt%微晶纤维素的氢氧化钙基储热剂微丸的制备步骤1，将18mL的去离子水加入50g粒径小于150μm的氢氧化钙粉末和5g的微晶纤维素中并充分搅拌均匀形成湿度均匀的湿物料。步骤2，将获得的混合湿物料通过单螺旋挤压机，挤压模板孔径为1mm，挤压转速为30r/min，得到长圆柱状混合物料。然后，将长圆柱状混合物料放入滚圆机中，先设定转速为1400r/min并持续2min，长圆柱状混合物料1400r/min经过2min切割为短圆柱状混合物料，再将转速降至1000r/min并持续5min，将短圆柱混合物料变成氢氧化钙小球。步骤3，最后将得到的氢氧化钙小球通过标准筛筛分，粒径范围在0.6mm～0.9mm之间的小球置于空气中风干24h，即为最终的氢氧化钙基储热剂微丸CH-MC10。实施例3掺杂20wt%微晶纤维素的氢氧化钙基储热剂微丸的制备步骤1，将18mL的去离子水加入50g粒径小于150μm的氢氧化钙粉末和10g的微晶纤维素中并充分搅拌均匀形成湿度均匀的湿物料。...

【技术保护点】
1.一种钙基储热剂微丸，其特征在于：包括钙基材料和造孔剂，造孔剂的用量为钙基材料的5%～20%；/n所述钙基材料为钙基原料或掺杂惰性载体的钙基原料；/n所述造孔剂为微晶纤维素；/n所述钙基原料为氢氧化钙、碳酸钙或熟石灰中的一种或多种；/n所述惰性载体为钛白粉；/n所述微丸为球形颗粒，球形颗粒的直径为0.3mm～1.25mm。/n

【技术特征摘要】
1.一种钙基储热剂微丸，其特征在于：包括钙基材料和造孔剂，造孔剂的用量为钙基材料的5%～20%；
所述钙基材料为钙基原料或掺杂惰性载体的钙基原料；
所述造孔剂为微晶纤维素；
所述钙基原料为氢氧化钙、碳酸钙或熟石灰中的一种或多种；
所述惰性载体为钛白粉；
所述微丸为球形颗粒，球形颗粒的直径为0.3mm～1.25mm。


2.根据权利要求1所述的钙基储热剂微丸，其特征在于：所述球形颗粒的直径为0.6mm～0.9mm。


3.根据权利要求1所述的钙基储热剂微丸，其特征在于：所述钙基原料为氢氧化钙。


4.根据权利要求1所述的钙基储热剂微丸，其特征在于：所述掺杂惰性载体的钙基原料采用以下方法制备得到：取氢氧化钙在600℃下煅烧得到氧化钙，经煅烧得到的氧化钙与钛白粉一起放入去离子水中，均匀混合后将浆料在105℃下干燥以除去水分，将干燥后的混合物经研磨筛分后即可得到掺杂惰性载体的钙基原料。


5.根据权利要求4所述的钙基储热剂微丸，其特征在于：钛白粉的用量为氧化钙质量的10%～25%。

【专利技术属性】
技术研发人员：孙健，柏生斌，王晶，金晨，徐瑞昌，陈宇宁，赵传文，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32