[发明专利]一种价格低廉的含硼碳砖的制备方法

说明书

本发明公开一种价格低廉的含硼碳砖的制备方法，包括有以下步骤：（1）原料预处理：2）混合与捏合：将不同粒度的生物质炭中的三种粒度以质量百分比0～40%：10～20%:5～15%的配比添加到混捏机中；3）成型：将所得的混捏糊料置于模具中，进行挤压或振动成型；4）焙烧；5）浸渍；6）二次焙烧：将浸渍后产品置于焙烧炉中，于800～1200℃焙烧3～12h；7）机械加工：采用加工机床将碳块材料加工成所需形状。本发明打破了原有的技术工艺，采用农业废料秸秆作为原材料，极大的降低了成本，可以起到变废为宝，保护环境的作用；并且本发明所得的产品具有更优的体积密度、抗折抗压强度、更好的导热和热膨胀性能，这些性能的提高大大提高了碳砖的使用寿命。

技术领域

本发明涉及石墨砖领域技术，尤其是指一种价格低廉的含硼碳砖的制备方法。

背景技术

随着社会的不断发展，对能源的需求逐渐增加，而化石燃料逐渐枯竭，急需寻找更优质高效的清洁能源。核能是解决目前我国能源与环境危机的重要选择之一，山东石岛湾核电站采用的是清华大学通过自主研发设计新型模块式高温气冷堆，具有较高的安全性，能提供高达900℃的高温工艺热，标志着第四代高温气冷堆正在进入商业化。

高温气冷堆主要结构包括燃料元件、堆芯、中子反射层、中子吸收层等几个部分，燃料元件为包覆燃料颗粒弥散在基体中的全陶瓷元件；堆芯为储存燃料元件的区域，为反映活性区域，周围被石墨中子反射层包围，中子反射层与吸收层通过燕尾键紧密结合。其中中子吸收层常用的材料为含硼碳砖。传统的含硼碳砖主要采用石油焦和沥青焦作为基体材料，将碳化硼均匀分散于基体材料中，实现中子吸收的效果，有效的防止了核燃料的辐射扩散。然而，由于原材料本身的局限性使产品的各项性能指标较低，并且成本也较高。

农作物秸秆是一种农作物废弃物，随着我国农业生产水平的提高，我们每年的农业秸秆产生量约为6亿吨。一般经过焚烧处理，不仅造成了材料的大量浪费，而且产生的废气对环境造成了一定程度的污染。因此如何变废为宝，大力推进农业秸秆的综合利用意义重大。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种价格低廉的含硼碳砖的制备方法，其能有效解决现有之含硼碳砖由于原材料本身的局限性使产品的各项性能指标较低并且成本高的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种价格低廉的含硼碳砖的制备方法，包括有以下步骤：

（1）原料预处理：将植物秸秆清洗干净，在60～100℃烘干至水分≤5%，初步破碎成1～20mm的锯末，置于炭化炉中，在惰性气体保护下，升温至300～400℃热解处理0.1～1h，后升温至650～850℃处理1～3h，后随炉冷却得到生物质炭，后将所得生物质碳粉碎分级为不同粒径的颗粒：5～10μm、30～60μm、100～300μm、500～1000μm；将购置的碳化硼粉体初步磨成30～80μm；

2）混合与捏合：将不同粒度的生物质炭中的三种粒度以质量百分比0～40%：10～20%:5～15%的配比添加到混捏机中，后加入占比3～10%的碳化硼粉体，于100～180℃搅拌0.5～3h，搅拌均匀后，再加入剩余量的捏合剂，继续捏合1～5h；

3）成型：将所得的混捏糊料置于模具中，进行挤压或振动成型，使其拥有一定的形状，其中挤压成型所用压力范围为8～30MPa；振动成型压力范围为0.1～1.0公斤/平方厘米；

4）焙烧：将所得成型品置于焙烧炉中于800～1200℃焙烧3～12h；

5）浸渍：在浸渍罐中，加入煤沥青在1～2MPa下保持1～5h；

6）二次焙烧：将浸渍后产品置于焙烧炉中，于800～1200℃焙烧3～12h；

7）机械加工：采用加工机床将碳块材料加工成所需形状。