一种基于铜渣的复合壳层相变蓄热球及其制备方法技术

本发明专利技术公开了基于铜渣的复合壳层相变蓄热球及其制备方法。制备方法包括如下步骤：步骤一、制得有机烧失物包覆的金属球；步骤二、制得铝硅质复合相变蓄热球坯体；步骤三、将30～40wt％的铜渣

【技术实现步骤摘要】
一种基于铜渣的复合壳层相变蓄热球及其制备方法


[0001]本专利技术涉及蓄热材料
，尤其涉及一种基于铜渣的复合壳层相变蓄热球及其制备方法。

技术介绍

[0002]蓄热材料能够有效的回收利用工业余热，提高能源的利用效率。相变蓄热应用的关键在于相变蓄热材料的选择及封装。铝基合金是一种优异的金属基相变储热材料，其中含硅12％的铝硅共晶合金的相变温度为576℃，相变潜热为490～510kJ/kg，传热性能良好，过冷度小，资源丰富和性价比较好，在高温储热领域具有广泛的应用前景。然而，合金在相变过程中表现出较高的化学腐蚀、固体到液体的体积膨胀和氧化过程损失，限制了合金的应用。
[0003]近年来，关于铝或铝硅合金的复合相变蓄热材料已经有大量的研究如“一种大直径相变蓄热颗粒及其制备方法”(201910007853.0)专利技术，该技术以铝硅合金粉为原料，将其与酸和去离子水反复洗涤，经干燥和不同温度焙烧处理，制得一种大直径相变蓄热颗粒。“一种高温相变蓄热复合材料及其制备方法”(202011443646.9)专利技术，该技术以三元铝基合金粉为原料经过酸洗，水蒸气预处理，再将其分别置于铝溶胶、硅溶胶中真空浸渍，最后置于高温炉中，于1100～1400℃和空气气氛条件下烧成，冷却，制得高温相变蓄热复合材料。“一种双壳层相变蓄热球及其制备方法”(202011194508.1)专利技术，该技术将金属球依次包覆含烧失物的石蜡熔体，氧化铝质耐火浆料，莫来石质耐火浆料，高温烧成，制得双壳层相变蓄热球。上述技术虽有其优点，但存在成本高、产量低和不易于工业化生产的技术缺陷。
[0004]随着社会经济的快速发展，工业生产伴随着大量的副产品甚至是废弃物产生，造成环境污染和资源的浪费。铜渣是有色冶金行业中的一种主要固体废弃物，其组成复杂，由多种氧化物组成大量堆存的铜冶炼渣不仅占用土地资源，而且严重污染大气和水源。近年来，许多研究人员针对提高铜渣的利用已经有大量的研究，如“一种高强度水泥及其制备方法”(202210036890.6)专利技术，以铜渣等固废作为水泥的主要原料，加入助磨剂增强剂制备具有良好的安定性、减水率和高强度的水泥。“一种回收铜渣中铁和铜的方法”(202111563589.2)专利技术，提供了一种能高效分离和回收铜渣里铜和铁的方法。然而，建材中铜渣的消耗量有限，回收铁和铜后的尾渣依然无法处理，且回收过程中存在二次污染问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种对环境友好、工艺简单、成本低易于工业化生产的复合壳层相变蓄热球的制备方法，且所制备的基于铜渣复合壳层相变蓄热球蓄热量高、热循环性能好、产品寿命长、使用温度高。
[0006]本专利技术的基于铜渣的复合壳层相变蓄热球的制备方法，包括如下步骤：
[0007]步骤一、将低熔点有机烧失物与高熔点有机烧失物按质量比1:0.8
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1.2进行配料，在70～150℃条件下，将所述混合物置于烘箱，保持1～2h，得到有机烧失物；然后将金属球置于所述有机烧失物的熔体中浸渍10～20s，于通风橱中自然冷却，制得有机烧失物包覆的金属球；
[0008]步骤二、将10～30wt％的铝硅质耐火浆料置于圆盘造粒机中，再将70～90wt％的有机烧失物包覆的金属球加入所述圆盘造粒机中，以20～40r/min的转速转动0.5～1h，取出，制得铝硅质复合相变蓄热球坯体；
[0009]步骤三、将30～40wt％的铜渣
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耐火浆料混合物置于圆盘造粒机中，再将60～70wt％的步骤一中所述铝硅质复合相变蓄热球坯体加入所述圆盘造粒机中，以10～30r/min的转速转动0.5～1h，取出，置于通风橱中6～12h，然后于90～200℃条件下保持6～12h，制得基于铜渣的复合壳层相变蓄热球坯；
[0010]步骤四、将所述基于铜渣的复合壳层相变蓄热球坯置于空气气氛中，以3～8℃/min的速率升温至1100～1400℃，保温2～5h，自然冷却至室温，制得基于铜渣的复合壳层相变蓄热球；
[0011]所述铝硅质耐火浆料的制备方法为：
[0012]以60～80wt％的矾土细粉、5～15wt％的α
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氧化铝微粉、4～8wt％的广西泥、8～12wt％的硅微粉、1～2wt％的木钙和2～3wt％的糊精混合，得铝硅质耐火浆料预混料；然后向所述耐火料中外加5～10wt％的硅溶胶，搅拌均匀，制得铝硅质耐火浆料；
[0013]所述铜渣
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耐火浆料混合物的制备方法为：
[0014]以20～60wt％的矾土细粉、30～80wt％的铜渣细粉、5～15wt％的α
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氧化铝微粉、4～8wt％的广西泥、8～12wt％的硅微粉、1～2wt％的木钙和2～3wt％的糊精混合，得铜渣
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耐火浆料混合物预混料；然后向所述耐火料中外加5～10wt％的硅溶胶，搅拌均匀，制得铜渣
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耐火浆料混合物。
[0015]进一步的，铝硅质耐火浆料中，所述矾土细粉中Al2O3含量50～85wt％，SiO2含量5～30wt％，所述矾土细分粒径≤180μm。
[0016]进一步的，铜渣
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耐火浆料中，所述矾土细粉中Al2O3含量50～89wt％，SiO2含量3～30wt％，细分粒径≤1mm。
[0017]进一步的，所述铜渣中Fe2O3含量5～15wt％，FeO含量35～60wt％，SiO2含量25～35wt％。
[0018]进一步的，所述铝硅质耐火浆料和铜渣
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耐火浆料中，所述α
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氧化铝微粉的Al2O3含量≥99wt％，所述α
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氧化铝微粉的粒径≤8μm。
[0019]进一步的，所述铝硅质耐火浆料和铜渣
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耐火浆料中，所述广西泥：Al2O3含量为33～36wt％，SiO2含量为46～49wt％，Fe2O3含量为1～1.3wt％；所述广西泥的粒径≤180μm。
[0020]进一步的，所述铝硅质耐火浆料和铜渣
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耐火浆料中，所述硅微粉的SiO2≥92wt％，所述硅微粉的粒径≤0.6μm；所述硅溶胶的的固含量为5～30％，pH为8.5～10.5。
[0021]进一步的，所述低熔点有机烧失物为月桂酸、蜂蜡、石蜡等有机物中的一种或多种。
[0022]进一步的，所述高熔点有机烧失物为松香、沥青等有机物中的一种或多种。
[0023]一种采用上述的制备方法制备的基于铜渣的复合壳层相变蓄热球。
[0024]本专利技术制备的基于铜渣复合壳层相变蓄热球，壳层的制备原料主要是矾土细粉与铜渣细粉，原料廉价易得。因此，所制备的基于铜渣复合壳层相变蓄热球成本低。
[0025]本专利技术通过控制圆盘造粒机中的转速和时间，控制基于铜渣复合壳层相变蓄热球包覆层的厚度和均匀程度。因此，所制备的基于铜渣复合壳层相变蓄热球制备工艺简单，易于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于铜渣的复合壳层相变蓄热球的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、将低熔点有机烧失物与高熔点有机烧失物按质量比1:0.8
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1.2进行配料，在70～150℃条件下，将所述混合物置于烘箱，保持1～2h，得到有机烧失物；然后将金属球置于所述有机烧失物的熔体中浸渍10～20s，于通风橱中自然冷却，制得有机烧失物包覆的金属球；步骤二、将10～30wt％的铝硅质耐火浆料置于圆盘造粒机中，再将70～90wt％的有机烧失物包覆的金属球加入所述圆盘造粒机中，以20～40r/min的转速转动0.5～1h，取出，制得铝硅质复合相变蓄热球坯体；步骤三、将30～40wt％的铜渣
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耐火浆料混合物置于圆盘造粒机中，再将60～70wt％的步骤一中所述铝硅质复合相变蓄热球坯体加入所述圆盘造粒机中，以10～30r/min的转速转动0.5～1h，取出，置于通风橱中6～12h，然后于90～200℃条件下保持6～12h，制得基于铜渣的复合壳层相变蓄热球坯；步骤四、将所述基于铜渣的复合壳层相变蓄热球坯置于空气气氛中，以3～8℃/min的速率升温至1100～1400℃，保温2～5h，自然冷却至室温，制得基于铜渣的复合壳层相变蓄热球；所述铝硅质耐火浆料的制备方法为：以60～80wt％的矾土细粉、5～15wt％的α
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氧化铝微粉、4～8wt％的广西泥、8～12wt％的硅微粉、1～2wt％的木钙和2～3wt％的糊精混合，得铝硅质耐火浆料预混料；然后向所述耐火料中外加5～10wt％的硅溶胶，搅拌均匀，制得铝硅质耐火浆料；所述铜渣
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耐火浆料混合物的制备方法为：以20～60wt％的矾土细粉、30～80wt％的铜渣细粉、5～15wt％的α
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氧化铝微粉、4～8wt％的广西泥、8～12wt％的硅微粉、1～2wt％的木钙和2～3wt％的糊精混合，得铜渣
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耐火浆料混合物预混料；然后向所述耐火料中外加5～10wt％的硅溶胶，搅拌均匀，制得铜渣
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耐火浆料...

【专利技术属性】
技术研发人员：张美杰，叶成梁，顾华志，杨爽，黄奥，陈定，夏求林，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：