水合盐@硅藻土/尾矿相变再生砖及其制备方法

本发明涉及相变材料和建筑节能，具体涉及一种水合盐@硅藻土/尾矿相变再生砖及其制备方法。

背景技术：

1、据统计在建筑运行阶段的各项能耗中，采暖和空调制冷能耗所占的比重最大。一般而言，建筑的采暖能耗因使用时内外温差大、全天候、全地区连续4-6个月运行等因素远超空调制冷能耗，因此减少供暖能耗成为降低建筑运行能耗的主要研究方向。在自然条件下，建筑的能量获取在时间上有着不连续性，导致热能的供给与需求在时间和空间上不相匹配，而相变储能技术可将热量存储起来并在低温时对外释放，显著提高了能源利用率，因此在建筑节能方面有较大潜力。

2、现有技术中，常用封装定型等手段解决有机/无机相变材料的泄露问题，并将其与水泥砂浆结合起来制备节能相变墙面涂层、相变砖等绿色建材。例如中国专利“复合相变砖及其制备方法、墙体(cn115467463a)”中，利用膨胀石墨和多孔二氧化硅封装相变材料制备室内/外侧相变砖，并通过压制处理得到相互连接的复合相变砖，达到了明显的建筑节能效果。又比如中国专利“一种相变控温珊瑚砂饰面砖及其制备方法(cn114890725a)”中，利用当地丰富的珊瑚沙真空吸附相变材料，然后与水泥、河沙、水混合均匀制得相变混凝土，最后在模具中养护一周得到相变控温珊瑚砂饰面砖。

3、分析这些现有技术可知，相变材料已经用于建筑节能，但是昂贵的封装材料和复杂的制备工艺流程仍然限制着相变材料的大规模应用。此外相变材料的加入对相变砖抗压强度的破坏也限制着相变建材的应用，然而目前几乎没有文献针对这一问题提出解决或改善的方法。

技术实现思路

1、为解决现有技术普遍存在的上述技术问题，本发明提供一种水合盐@硅藻土/尾矿相变再生砖及其制备方法，具体如下：首先将无机盐、成核剂溶于溶剂中，再加入硅藻土吸附溶液，由此得到的固体与水泥、矿山尾矿混合均匀，经模压成型、养护处理得到水合盐@硅藻土/尾矿相变再生砖。

2、具体的，所述无机盐选自氯化钙或其水合物、氯化镁或其水合物、硫酸钠或其水合物中的至少一种。

3、具体的，所述成核剂选自氯化锶或其水合物、硼砂中的至少一种。

4、具体的，所述溶剂具体为水。

5、具体的，无机盐与溶剂的质量比为1-9:1-20。无机盐与溶剂的混合比例与所选盐的种类高度相关，其中氯化钙与水的质量比为1:1，氯化镁与水的质量比为9:20，硫酸钠与超纯水的质量比为4:9。

6、具体的，成核剂的加入量相当于无机盐和溶剂总质量的1％-5％。成核剂的主要作用是降低水合盐相变材料的过冷度，不同成核剂的用量也有区别，选用氯化锶或其水合物作为成核剂时添加量为1％-5％，选择硼砂作为成核剂时添加量为1％-3％。

7、具体的，所述水泥具体为p.o水泥，包括p.o42.5水泥、p.o42.5r水泥、p.o52.5水泥、p.o52.5r水泥等。

8、具体的，所述矿山尾矿选自铜尾矿、铝尾矿、铁尾矿中的至少一种。

9、具体的，上述制备方法的具体过程如下：将无机盐与溶剂混合，加热搅拌使其完全溶解，再加入成核剂并搅拌均匀得到复合溶液；将复合溶液与硅藻土混合并搅拌均匀，接着加热进行真空吸附处理，冷却后与水泥、矿山尾矿、水混合均匀，模压成型后喷雾养护，最终得到水合盐@硅藻土/尾矿相变再生砖。

10、更具体的，无机盐与溶剂混合时的加热方式为水浴加热，温度为50-75℃，加入成核剂后的搅拌速度为300-600rpm。

11、更具体的，复合溶液与硅藻土混合形成的混合物中，复合溶液的质量占比为30％-65％，搅拌速度为200-600rpm，真空吸附温度为50-60℃。

12、更具体的，模压成型的混合物中真空吸附所得物料的质量占比为10％-50％，矿山尾矿的质量占比为27.5％-67.5％，模压成型压力为8-14mpa。

13、本发明以氯化钙、氯化镁、硫酸钠等无机盐为原材料，加水重结晶后得到具有相变功能的无机水合盐，通过多孔粘土矿物硅藻土的吸附封装，再与矿山尾矿、水泥等材料以及水混合，经模压成型、喷雾养护处理，最终得到水合盐@硅藻土/尾矿相变再生砖。在这个过程中，通过改变无机盐的种类、含量就可以改变相变再生砖的相变温度，从而适应不同的需求，通过改变无机盐与硅藻土的混合用量比可以较大幅度的改变相变再生砖的潜热值。

14、本发明选用的硅藻土是一种易于获得的工业原料，是由古代硅藻的化石形成的天然多孔材料，可用于相变材料的封装定型，具有价格低廉、分布广阔等优点。硅藻土的颗粒微小，当其加入到水泥混合物中时，不仅可以填充孔隙提高砖块的密实度，而且增加了砖块的抗压强度和耐久性。硅藻土中还含有部分活性二氧化硅，其与水泥中的氢氧化钙反应生成额外的硅酸钙水合物，有助于减少砖块的脆性。硅藻土自身的吸水调湿性能也可优化相变再生砖的养护过程，减少细小裂缝的产生，最终提升砖块的强度。硅藻土在制备再生砖时起到了提升抗压强度的功能，换做其他材料难保证有相同或近似的效果。本发明还利用了硅藻土的填充效应、火山灰效应，成功提高了尾矿相变再生砖的抗压强度。

15、与现有技术相比，本发明的进步效果主要体现在以下几个方面：

16、(1)本发明的制备流程简便、生产成本低、环境负担小，有助于解决化工副产物(无机盐)、矿山尾矿堆积引起的环境问题，制得的相变再生砖相对于普通砖块具有更高的抗压强度，更重要的是具备自动控温的功能，大幅度提升了砖块的经济价值，该相变再生砖的相变温度在15-35℃之间，能够提升居住舒适度，减少建筑运行能耗。

17、(2)本发明以无机盐为相变原材料，硅藻土为封装材料，矿山尾矿为填充材料制备相变再生砖，不仅降低了相变建材的生产成本，而且实现了无机盐的高价值利用，还提升了再生砖的强度，补偿了相变材料的加入对砖块抗压强度的损害，通过改变无机水合盐的组成、硅藻土的用量比可获得不同相变温度的相变材料，由此满足不同环境要求。

18、(3)相比以往相变建材普遍存在的合成过程复杂等缺点和不足，本发明在制备相变再生砖的过程中采用了真空吸附、压缩定型等方法，具有步骤简单、反应条件温和、环境友好、可大规模生产等一系列优点。

19、(4)本发明还通过多种无机盐共用，可以根据应用环境的要求选用不同种类和比例的无机盐制备不同相变区间的共晶水合盐，以此满足更多差异化和多样化的需求，成功解决了现有相变材料普遍存在的相变温度固定单一、不符合实际环境需求等问题。

技术特征：

1.水合盐@硅藻土/尾矿相变再生砖的制备方法，其特征在于该方法包括：将无机盐、成核剂溶于溶剂中，再加入硅藻土进行吸附，所得固体与水泥、矿山尾矿混合均匀，经模压成型、养护处理得到水合盐@硅藻土/尾矿相变再生砖。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述无机盐选自氯化钙或其水合物、氯化镁或其水合物、硫酸钠或其水合物中的至少一种，所述成核剂选自氯化锶或其水合物、硼砂中的至少一种，所述溶剂具体为水，所述水泥具体为p.o水泥，所述矿山尾矿选自铜尾矿、铝尾矿、铁尾矿中的至少一种。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：无机盐与溶剂的质量比为1-9:1-20。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：成核剂的加入量相当于无机盐和溶剂总质量的1％-5％。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于该方法具体过程如下：将无机盐与溶剂混合，加热搅拌使其完全溶解，再加入成核剂并搅拌均匀得到复合溶液；将复合溶液与硅藻土混合并搅拌均匀，接着加热进行真空吸附，冷却后与水泥、矿山尾矿、水混合均匀，模压成型后喷雾养护，最终得到水合盐@硅藻土/尾矿相变再生砖。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：无机盐与溶剂混合时的加热方式为水浴加热，温度为50-75℃，加入成核剂后的搅拌速度为300-600rpm。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于：复合溶液与硅藻土混合形成的混合物中，复合溶液的质量占比为30％-65％。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于：每次搅拌时的搅拌速度为200-600rpm，真空吸附温度为50-60℃。

9.如权利要求5所述的方法，其特征在于：模压成型的混合物中真空吸附所得物料的质量占比为10％-50％，矿山尾矿的质量占比为27.5％-67.5％，模压成型压力为8-14mpa。

10.一种水合盐@硅藻土/尾矿相变再生砖，其特征在于：该水合盐@硅藻土/尾矿相变再生砖按照权利要求1-9中任意一项所述的方法制备得到。

技术总结本发明涉及一种水合盐@硅藻土/尾矿相变再生砖及其制备方法。首先将氯化钙、氯化镁、硫酸钠等无机盐与水混合，接着加热使其完全溶解，再加入一定量氯化锶或硼砂等成核剂并搅拌均匀，然后将配制好的溶液与硅藻土混合进行真空吸附，最后取出混合物料并与水泥、矿山尾矿、水等混合均匀，经压缩成型、养护得到性能优异的相变再生砖。本发明具有制备流程简单、生产成本低、对环境负担小等优点，有助于解决化工副产物、矿山尾矿堆积带来的环境问题，制得的相变再生砖的相变温度在15‑35℃之间并且灵活可调，大幅度提升了居住舒适度，减少了建筑运行能耗。技术研发人员：易浩,朱健汇,宋少先受保护的技术使用者：武汉理工大学技术研发日：技术公布日：2024/11/18