论文部分内容阅读
磷石膏,主要成分为二水硫酸钙,是湿法磷酸生产工艺中的固体废弃物。我国磷石膏年排放量约为5000万吨,现在累计排放量已达2.5亿吨,磷石膏巨大的排放量造成了环境污染和土地资源浪费,所以磷石膏资源化利用已经成了急需解决的问题。本文将磷石膏与储能材料结合,制备具有储热保温性能的相变复合材料,既能解决大量磷石膏的堆积问题,缓解对环境的压力,也能减少能源的消耗,实现磷化工行业的可持续发展。结合目前国内外对储能基体材料的研究现状,本文采用圆盘造粒和筑模制备相变储能基体材料。在基体材料制备过程中,考察外加助剂对基体材料孔隙率和抗压强度性能的影响。利用圆盘造粒制备颗粒型的基体材料。本实验采用NH4HCO3为造孔剂,十二烷基硫酸钠（SDS）为渗透剂,羧甲基纤维素钠（CMC-Na）为粘结剂。NH4HCO3溶液在60℃完全分解,渗透剂有助于溶液渗透到基体材料的内部,粘结剂使磷石膏粉末更易形成团粒,有利于颗粒成型,并且增加了材料的抗压强度。通过设计响应面优化试验,得到最佳工艺条件:NH4HCO3为5.44%,SDS为2.78%,CMC-Na为1.5%,测得孔隙率为44.86%;NH4HCO3为4.00%,SDS为2.00%,CMC-Na为2.18%,抗压强度为17.27 N。筑模制备块状的基体材料。通过CaCO3和柠檬酸的反应生成气体在浆体中形成孔隙,柠檬酸为缓凝剂,硬脂酸钙为稳泡剂,粉煤灰增加基体材料的孔隙和机械强度。通过设计响应面优化试验,得到最佳工艺条件:CaCO3为6.4%,柠檬酸为3.2%,硬脂酸钙为3.3%,粉煤灰为18%,孔隙率为64.53%;CaCO3为5.31%,硬脂酸钙为3.47%,粉煤灰为17.93%,抗压强度为1.56 MPa。物理造孔剂是物质通过形态的变化形造孔隙,例如气体压缩膨胀、液体的挥发、固体的升华或固体的溶解。本文采用樟脑粉和十二烷基苯磺酸钠（SDBS）作为物理造孔剂,木钠作为稳泡剂,樟脑粉常温中易升华,SDBS具有稳定的发泡性能。通过设计正交试验得到最佳工艺条件:SDBS为5%、木钠为2.5%、樟脑粉为12%、粉煤灰为18%。采用浸渍法制备复合材料,通过对复合材料进行DSC/TG分析,测得相变材料的相变温度为56.36℃,复合材料的相变温度与相变材料相近,说明基材与相变材料复合后相变材料的热性能没有改变,通过测试复合材料的相变焓,得到改性的复合材料相变焓明显大于未改性的复合材料。复合材料的质量损失率随着熔融-凝固循环次数的增加而增大,循环达到300次时,损失率为7.41%,使用水玻璃对复合材料进行封装,损失率降到1.12%。磷石膏经过添加造孔剂后作为基体材料制备相变复合储能材料,降低能源消耗,为磷石膏资源化利用提供了新的方向。