[发明专利]一种具有高成形稳定性的钢渣储热材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有高成形稳定性的钢渣储热材料及其制备方法，属于显热储热材料领域。该方法包括：将钢渣废料破碎后筛取第一粒度范围的部分进行高温预处理，制备钢渣原料；所述钢渣原料、MgO、黏土和骨料作为所有原料，对所有原料进行混合压制，制得块体材料，其中，所述钢渣原料、MgO、黏土粒度相同且均为第一粒度范围，所述骨料具有第二粒度范围；对所述块体材料进行干燥处理后进行烧结，冷却后获得钢渣储热材料。本发明利用对钢渣高温预处理的方式解决其不安定性以提高其占比，同时利用大颗粒级配的方式提高储热材料成形使用过程中的结构稳定性，最终获得钢渣为主要成分、成形率高、储热性能及循环稳定性良好的大尺寸钢渣储热材料。

技术领域

本发明属于显热储热材料领域，尤其涉及一种利用高温预处理及颗粒级配方式提高钢渣储热材料成形稳定性的钢渣储热材料及其制备方法。

背景技术

储热技术在太阳能的利用、余热和废热的回收以及针对电网的移峰填谷，平稳电网运行，能源回收利用等方面起到了非常重要的作用，可以有效支撑“零碳供热”、“零碳建筑”等应用场景，为实现碳达峰、碳中和目标提供科学技术解决方案。其中显热储热技术是利用显热储热材料自身在温度升高和降低过程中热能的变化进行热能的储存和释放，是目前较成熟的储热技术。储热材料是储热技术的核心与关键，在经济高速发展以及能源短缺的今天有着广泛的应用前景，受到了国内外学者们的广泛关注。目前储热温度、储热密度、储热成本成为制约储热材料发展的三大瓶颈，寻求成本低廉、储热密度高的新型材料已成为储热领域迫切的研究任务。

此外随着近年来粗钢产量的增长，副产物钢渣产量相应提高。钢渣的大量堆积对土地的占用，对大气、地下水和土壤的污染和对生态环境的破坏会直接影响到钢铁产业的健康可持续发展，探索钢渣高效利用的新途径也是目前迫在眉睫的任务。

将钢渣作为主要组分用于储热材料的制备在有效利用大量钢渣废料的同时可以降低储热材料的制备成本，但由于钢渣不安定性较大，在应用于大尺寸储热材料制备过程中存在许多问题，比如储热体中钢渣占比较少、储热体不易成形、易崩裂致使循环稳定性差等问题。这些问题严重影响到钢渣废料的消耗和储热体的应用周期和适用范围，急需解决。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种利用颗粒级配及高温预处理手段提高大尺寸钢渣储热材料成形稳定性的方法。本发明利用对钢渣高温预处理的方式解决其不安定性以提高其占比，同时利用大颗粒级配的方式提高储热材料成形使用过程中的结构稳定性，最终获得钢渣为主要成分、成形率高、储热性能及循环稳定性良好的大尺寸钢渣储热材料。

为达上述目的，本发明采用如下的技术方案：

根据本发明方案的第一方面，提供一种具有高成形稳定性的钢渣储热材料制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

S1、将钢渣废料破碎后筛取第一粒度范围的部分进行高温预处理，制备钢渣原料；

S2、所述钢渣原料、MgO、黏土和骨料作为所有原料，对所有原料进行混合压制，制得块体材料，其中，所述钢渣原料、MgO、黏土粒度相同且均为第一粒度范围，所述骨料具有第二粒度范围；

S3、对所述块体材料进行干燥处理后进行烧结，冷却后获得钢渣储热材料。

进一步地，所述S1具体包括：将钢渣废料与钢球置于振动球磨机中，破碎后筛取第一粒度范围的部分置入马弗炉进行高温预处理，随炉冷却后得到钢渣原料。

进一步地，所述第一粒度范围为粒度≤45μm。

进一步地，所述S1中，所述高温预处理为保证钢渣粉末在后续再次升温使用时保持稳定形态即再无新晶相生成，此外要保证钢渣粉末在此过程中不发生融化现象，因此高温预处理条件为：温度为900℃～1200℃，保温时间为2h～5h，升温速度为1～30℃/min。

进一步地，所述S2具体包括：