一种原位生成堇青石结合SiC的太阳能吸储热球形陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种原位生成堇青石结合SiC的太阳能吸储热球形陶瓷及其制备方法，属于新能源材料技术领域。本发明专利技术的太阳能吸储热球形陶瓷的原料包含如下按质量百分比计的组分：SiC粉60％～80％、黑刚玉粉5％～15％、滑石粉5％～15％、高岭土粉3％～5％、氧化铝粉1％～5％、添加剂3％～10％。将原料通过球磨机混料30～60min，加入5％～10％水造粒后陈腐24～48h，得到坯料，加入成球剂通过成球机成球，球形坯体干燥后再通过烧成，得到本发明专利技术的太阳能吸储热球形陶瓷，其具有高储热密度、高太阳光吸收率、高热导率等特点。高热导率等特点。高热导率等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种原位生成堇青石结合SiC的太阳能吸储热球形陶瓷及其制备方法


[0001]本专利技术属于新能源材料
，具体涉及一种原位生成堇青石结合SiC的太阳能吸储热球形陶瓷及其制备方法。

技术介绍

[0002]太阳能热发电是一种将太阳能转化为热能，再通过吸热系统、储热系统和热功转化系统转化为动能来驱动汽轮机发电的技术。其中，吸热系统与储热系统之间的传热效率是影响太阳能利用率的主要因素之一。目前，吸热系统与储热系统之间的传热通常采用空气(热导率为0.024～0.031W
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‑1)作为传热介质，传热效率非常低，导致太阳能热发电效率不高，因此迫切需要研发一种吸收率高、储热密度大以及热导率高(传热效率高)的吸/储热一体材料来代替空气作为传热介质。
[0003]对于吸热材料的研究，中国专利技术专利《一种太阳能吸热材料》(CN 110819151B)公开了一种以树脂、炭黑、邻苯二甲酸二酯、四氧化三铁、乙酸、沥青、氧化镍、溶胶和氧化铜为原料制备的太阳能热发电用吸热材料，其吸收率为93％。对于储热材料的研究，中国专利技术专利《一种致密化的莫来石
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刚玉
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SiC太阳能热发电用复相储热陶瓷材料及其制备方法》(CN 111269015A)公开了一种以SiC粉、煅烧铝矾土粉、高岭土粉为原料制备的太阳能热发电用储热材料，其储热密度为996kJ/kg。对于吸储热材料的研究，中国专利技术专利《太阳能热发电吸/储热一体化刚玉/SiC陶瓷材料及其制备方法》(CN 111253158A)公开了一种以SiC、刚玉、高岭土、硼砂为原料制备的太阳能热发电用吸储热一体化材料，其吸收率为91％，25～300℃温度范围内热导率为3.39～7.74W
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‑1，0～800℃温度范围内的储热密度为1020kJ/kg。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种原位生成堇青石结合SiC的太阳能吸储热球形陶瓷及其制备方法，本专利技术的球形陶瓷具有高储热密度、高太阳光吸收率以及较高的热导率。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0006]一种原位生成堇青石结合SiC的吸储热球形陶瓷，其原料包含如下按质量百分比计的组分：SiC粉60％～80％、黑刚玉粉5％～15％、滑石粉5％～15％、高岭土粉3％～5％、氧化铝粉1％～5％、添加剂3％～10％；所述的添加剂为氧化铁、氧化锰及氧化钴中的一种或两种按任意比例混合。所述的原料经混料、造粒、陈腐、成型、干燥、烧成，得到太阳能吸储热球形陶瓷。
[0007]优选地，所述的氧化铝可为工业氧化铝。
[0008]优选地，所述的SiC粉为级配的SiC粉，粒径分别为240目
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320目和700目
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800目，其质量比为粗：细＝4：1；所述的黑刚玉粉、滑石粉、高岭土粉和氧化铝粉的粒径均为250目
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320目。
[0009]优选地，各原料粉为SiC、黑刚玉、滑石、高岭土和工业氧化铝分别用球磨机球磨30～60min得到。
[0010]所述的原位生成堇青石结合SiC的太阳能吸储热球形陶瓷的制备方法，包括如下步骤：
[0011](1)配料与陈腐：将原料按如下质量百分比配料：SiC粉60％～80％、黑刚玉粉5％～15％、滑石粉5％～15％、高岭土粉3％～5％、氧化铝粉1％～5％、添加剂3％～10％；将原料混料后加入总原料质量5％～10％的水进行造粒，然后陈腐，得到坯料。其中，所述的添加剂为氧化铁、氧化锰及氧化钴中的一种或两种按任意比例混合。
[0012](2)成型：往步骤(1)陈腐后的坯料中加入成球剂，通过成球机成球，得到球形坯体。
[0013](3)干燥：步骤(2)得到的球形坯体进行干燥。
[0014](4)烧成：将步骤(3)干燥后的球形坯体通过烧成得到太阳能吸储热球形陶瓷。
[0015]优选地，步骤(1)中，原料混料为通过球磨机混料30～60min。
[0016]优选地，步骤(1)中，所述的造粒的直径为0.5
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0.9毫米，球形度90
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95％。
[0017]优选地，步骤(1)中，所述的陈腐的时间为24～48h。
[0018]优选地，步骤(2)中，所述的成球剂为羧甲基纤维素。
[0019]优选地，步骤(2)中，所述的成球剂的加入量为坯料质量的5％～20％。
[0020]优选地，步骤(2)中，通过成球机成球的时间24～48h。
[0021]优选地，步骤(3)中，所述的干燥为在100℃干燥箱中进行，干燥的时间为12～24h。
[0022]优选地，步骤(4)中，所述的烧成为在梭式窑或电窑中进行。烧成工艺为：1000℃以下升温速率为5℃/min，每隔100℃保温30min，1000℃及以上升温速率为3℃/min，每隔100℃保温60min，烧成温度为1300～1500℃。
[0023]经测试，本专利技术制备的原位生成堇青石结合SiC的太阳能吸储热球形陶瓷的太阳光吸收率大于95％，25～1000℃温度范围内的储热密度为1100
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1200kJ/kg，800℃热导率为8～8.5W
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[0024]本专利技术具有的优点和有益效果：
[0025](1)本专利技术制备的陶瓷材料对太阳光吸收率高。本专利技术通过加入氧化铁、氧化锰及氧化钴等添加剂使陶瓷材料表面形成的一层黑色玻璃层，这层黑色玻璃层有利于太阳光的吸收，从而使材料具有高达95.4％～96.5％的太阳光吸收率，这将极大提高太阳能热发电系统的发电效率。
[0026](2)本专利技术制备的陶瓷材料储热密度大和热导率高。本专利技术以黑刚玉为原料，以原位生成的堇青石为结合相制备太阳能热发电陶瓷材料，由于黑刚玉本身存在大量玻璃相以及铁钛氧化物，使得陶瓷材料在较低的温度下致密度较高，此外，通过加入氧化铁、氧化锰及氧化钴等添加剂，进一步地使样品在高温下具有较高的致密度，从而有利于得到热导率高、储热密度大的吸储热一体化材料。本专利技术制备的陶瓷材料的储热密度和热导率分别高达1100～1200kJ/kg、8～8.5W
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附图说明
[0027]图1为本专利技术的实施例1中制得的陶瓷材料微观结构图。
具体实施方式
[0028]为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术，但本专利技术的实施方式不仅仅局限于下面的实施例。
[0029]实施例1：
[0030]一种原位生成堇青石结合SiC的太阳能吸储热球形陶瓷，其制备包括如下步骤：
[0031](1)配料与陈腐：首先将SiC、黑刚玉、滑石、高岭土和工业氧化铝分别用球磨机球磨30min得到原料粉，将各原料粉按如下质量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种原位生成堇青石结合SiC的太阳能吸储热球形陶瓷，其特征在于：所述的太阳能吸储热球形陶瓷的原料包含如下按质量百分比计的组分：SiC粉60％～80％、黑刚玉粉5％～15％、滑石粉5％～15％、高岭土粉3％～5％、氧化铝粉1％～5％、添加剂3％～10％；所述的添加剂为氧化铁、氧化锰及氧化钴中的一种或两种按任意比例混合；所述的原料经混料、造粒、陈腐、成型、干燥、烧成，得到太阳能吸储热球形陶瓷。2.根据权利要求1所述的原位生成堇青石结合SiC的太阳能吸储热球形陶瓷，其特征在于：所述的SiC粉为级配的SiC粉，粒径分别为240
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320目和700
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800目，其质量比为粗：细＝4：1；所述的刚玉粉、滑石粉、高岭土粉和氧化铝粉的粒径均为250
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320目。3.权利要求1或2所述的原位生成堇青石结合SiC的太阳能吸储热球形陶瓷的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)配料与陈腐：将原料按如下质量百分比配料：SiC粉60％～80％、黑刚玉粉5％～15％、滑石粉5％～15％、高岭土粉3％～5％、氧化铝粉1％～5％、添加剂3％～10％；将原料混料后加入总原料质量5％～10％的水进行造粒，然后陈腐，得到坯料；(2)成型：往步骤(1)陈腐后的坯料中加入成球剂，通过成球机成球，得到球形坯体；(3)干燥：步骤(2)得到的球形坯体进行干燥；(4)烧成：将步骤(3)干燥后的球形坯体通过烧成得到太阳能吸储热球形陶瓷。4.根据权利要求3所述的原位生...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐潇潇，朱光意，叶自旺，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：