利用冶炼工业废弃物镍渣研制混凝土储热材料

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发布时间：2021-10-07

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摘要：利用冶炼废弃物镍渣研制储热混凝土。研究表明，利用镍渣高密度的特性可以配置表现密度大、热容值
高以及传热性能良好的混凝土储热材料。
关键词：镍渣：储热混凝土；表观密度；比热
Abstract：The heat storage concrete is developed by using nickel slag which is a kind of smelting waste slag．1’he
studies show that the high density of the slag makes it possible to prepare heat storage concrete with high apparent densi—
ty， gh[~eat capacit~and髫o0d I~eat trar~sfer performance．
Key words：Nickel slag；Heat storage concrete；Apparent density；Specific heat
中图分类号：TQ178 文献标识码：A 文章编号：1000—4637(2015)02—93—03
0 前言
近年来，随着对可再生清洁能源开发利用的逐
步兴起．太阳能产业的发展规模迅速扩大。但是，由
于太阳能受天气阴晴、昼夜更替和季节变化等自然
规律的影响而具有时效性和不稳定性，制约着太阳
能产业的发展。因此，太阳能储热技术成为国内外
学者研究的热点课题。常见的储热材料有显热储热
材料、潜热储热材料和化学反应储热材料三大类。
其中．显热储热体由于取材方便、成本低廉使用维
护简单等特点而被广泛应用。显热储热体的储热量
可以用下式计算：
一 T1
Q J cpdT (1)
式中：Q为储热量，W ；T为温度，K；c为储热体
比热，kJ／(kg·qC)；p为储热体表观密度，kg／m 。
从式 (1)可以看出，储热量与储热体表观密度和
比热容有关，储热体的表观密度和比热容越高，则储
热效率越高。混凝土导热系数提高，有利于提高储热
放热速率。因此，高密度、高比热容、高导热性能等技
术指标是显热储热材料的追求目标。一些科学家在
这个领域展开了研究，并取得了一些研究成果，德国、
的 Doerte Laing得到了表观密度 2750kg／m ，比热
0．916kJ／(kg·oC)，导热系数 1．0W／(m·K)的储热混凝
土 I】1；朱教群等人制备出了导热系数 2．34W／(m·K)
的储热混凝土。
本研究采用正交试验，选用镍渣代替建筑用砂，
基金项目：甘肃省科技创新团队建设计划支撑项目(1207
TrCAO07)；甘肃省科技支撑计划项目(1104JKCA110)。
设计不同的混凝土配合比，对所研制混凝土的表观
密度、比热容值和强度等主要指标进行了测试。利用
镍渣堆积密度大的特点，并通过添加钢纤维等措施
对储热混凝土的力学性能和传热性能进行了优化改
进『31，配制出了性能指标稳定，成本低廉，应用广泛
的混凝土储热材料。
1 研究过程
1．1 原材料
水泥：P·O 42．5级普通硅酸盐水泥，符合 GB
175—20o7<<通用硅酸盐水泥》规定的技术指标要求。
细骨料：冶炼镍渣和建筑用砂，镍渣经筛选使其
颗粒级配符合 GB／T 14684—201 1《建设用砂》的规
定。
粗骨料：建设用石，5～31．5mm 连续级配，符合
GB／T 14685—2011《建设用卵石、碎石》规定的技术指
标要求。
1．2 研究方案
(1)试验设计
为了提高效率、缩短试验周期、减少试验次数。
采用正交方法设计试验方案凹。本项目研究依据原
材料的组分设计 4因素 3水平无交互的正交试验
L9(3 )，采用极差分析方法对各因素的作用效果进
行分析，试验因子及其水平如表 1所示。