本发明涉及保温材料领域，具体而言，涉及一种耐火骨料及其制备方法以及耐火保温材料。
背景技术：
耐火骨料在耐火材料的粒度组成中起骨架作用的耐火颗粒料。它们是用各种耐火原料经煅烧、破碎加工或人工合成而制成的，粒度大于0.088mm的粒状材料。目前轻质耐火骨料普遍采用轻质耐火砖破碎筛分后得到，具有多孔、吸水率高、表面不规整、强度低等特点，不适合作为轻质耐火浇注料的原料。
技术实现要素：
本发明的第一个目的在于提供一种耐火骨料，以使得其具有强度高、体密轻、流动性好的特点。
本发明的第二个目的在于提供上述耐火骨料的制备方法，以通过简单的工艺制备得到耐火骨料，使其具有强度高、体密轻、流动性好的特点。
本发明的第三个目的在于提供一种耐火保温材料，以具备很好的骨架结构，更好地应用于炉窑不规则部位的轻质保温。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
一种耐火骨料，其包括：焦粒和耐火材料层，耐火材料层附着于焦粒的表面。
本发明还涉及一种耐火骨料的制备方法，其包括：在焦粒的表面附着一层耐火材料层。
本发明还涉及一种耐火保温材料，其包括上述耐火骨料。
通过本发明的制备方法能够制备得到耐火材料层附着于焦粒的表面形成的耐火骨料，使得其具有强度高、体密轻、流动性好的特点。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施方式或实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施方式的耐火骨料及其制备方法以及耐火保温材料进行具体说明。
本发明的实施方式涉及一种耐火骨料，其包括焦粒和耐火材料层，耐火材料层附着于焦粒的表面。
本发明实施方式涉及焦粒为常见的焦粒，由于焦粒具有强度高、体密轻、耐高温的特性，因此，将其作为主要原料，但是焦粒具有在高温下易被氧化的缺点。通过在焦粒的表面附着一层耐火材料层，进而相当于为焦粒穿了一件“衣服”，进而能够有效地放置在焦粒在高温下被氧化，同时也能够发挥其强度高、体密轻、耐高温的特性，因此，使得其能够很好的发挥作为轻质耐火骨料的作用。
根据一些实施方式，焦粒的粒径为1～10mm，优选1～8mm，更优选2～5mm。上述粒径范围大小的焦粒附着耐火材料层后，更适合作为轻质耐火浇注料的原料，更有利于应用于炉窖不规则部位的轻质保温。
根据一些实施方式，耐火材料层的成分主要包括耐火粉末材料和粘结剂。通过粘结剂可以很好地把耐火粉末材料附着在焦粒的表面，同时在高温的环境下，耐火粉末材料和粘结剂共同与焦粒结合在一起的结构也不容易发生破坏，使得其形成的耐火骨料的性能更加稳定。
在一些实施方式中，耐火粉末材料包括刚玉渣、铝矾土、石英粉以及耐火黏土中的至少一种。例如，耐火粉末材料可以是刚玉渣、铝矾土、石英粉、耐火黏土中的其中一种。耐火粉末材料也可以是上述物质中的其中两种的组合，例如，耐火粉末材料可以是刚玉渣和铝钒土的混合物，其混合比例可以根据需要任意配比，也可以是刚玉渣和石英粉的混合物，或刚玉渣和耐火黏土的混合物，或铝矾土和石英粉的混合物，或石英粉和耐火黏土的混合物。耐火粉末材料也可以是刚玉渣、铝矾土和石英粉混合物，或刚玉渣、石英粉以及耐火黏土的混合物，或铝矾土、石英粉以及耐火黏土的混合物。优选地，耐火粉末材料是刚玉渣，刚玉渣具有很好的耐高温性能，并且实现了刚玉渣的废物利用，解决了其造成的环境污染和多途径利用，降低了制备成本。
需要说明的是耐火粉末材料不限于上述的物质，只要其能够稳定地附着在焦粒的表面，并且具有能够耐高温的特性，均可作为耐火粉末材料。
根据一些实施方式，耐火材料层是由耐火粉末材料和粘结剂粘结形成，耐火材料和粘结剂进行接触混合后，能够很好地在焦粒的表面进行附着，在一些实施方式中，耐火粉末材料的粒径小于0.074mm，优选地，耐火粉末材料的粒径小于0.06mm，更优选地，耐火粉末材料的粒径小于0.05mm。
根据一些实施方式，粘结剂包括硅酸钠、硅酸钾以及磷酸盐中的至少一种的水溶液。例如，粘结剂可以是硅酸钠、硅酸钾以及磷酸盐中的一种的水溶液，也可以是粘结剂可以是硅酸钠、硅酸钾以及磷酸盐中的任意两种的混合水溶液，也可以是硅酸钠、硅酸钾以及磷酸盐的混合水溶液。优选地，粘结剂选择硅酸钠的水溶液。
根据一些实施方式，硅酸钠的水溶液的浓度为4～10％，例如，硅酸钠的水溶液的浓度为5％、6％、7％、8％或9％，以上浓度为质量浓度。
根据一些实施方式，磷酸盐包括磷酸氢二钠、磷酸铝、磷酸氢二钾、磷酸二氢钠以及磷酸二氢钾中至少一种。例如，磷酸盐可以为磷酸氢二钠、磷酸铝、磷酸氢二钾、磷酸二氢钠以及磷酸二氢钾中的一种，例如磷酸盐为磷酸氢二钠或磷酸氢二钾；磷酸盐也可以为磷酸氢二钠、磷酸铝、磷酸氢二钾、磷酸二氢钠以及磷酸二氢钾中的两种，例如磷酸盐为磷酸氢二钠、和磷酸铝的混合物。
本发明的一些实施方式还涉及一种耐火骨料的制备方法，其包括：在焦粒的表面附着一层耐火材料层。
本发明的一些实施方式还涉及一种耐火骨料的制备方法，其包括：通过粘结剂将耐火粉末材料粘结于焦粒的表面，形成耐火材料层。
本发明的一些实施方式还涉及一种耐火骨料的制备方法，其包括将焦粒放入圆盘造球机中，并在粘结剂的存在下与耐火粉末材料进行混合造球后，再进行养护。
圆盘造球机是球团生产工艺中的制造生球的设备。其结构组成为转动心轴结构，造球机圆盘支承在主轴上，主轴靠前端两支点铰接于设备底座的支承轴上，主轴箱的末端通过倾角调整器于底座相连。其工作原理是，机体上周边圆盘与水平成30-55度的倾斜角度，可在规定的范围内任意调节。电机通过齿轮减速机和一对圆锥齿轮来带动圆盘转动。盘上装有喷水管及刮料板等装置。粉料加进盘内被水湿润后，不断翻滚形成料粒-小料球-大料球，当小球偏向盘的中部继续滚大时，则滚向盘边排出。通过圆盘造球工艺可以很好地将耐火粉末材料通过粘结剂均匀地附着在焦粒的表面，并且形成粒径大小相近，球形度好的球状颗粒。
根据一些实施方式，对焦粒造球是将焦粒放入圆盘造球机中，开动圆盘造球机旋转，再采用雾化喷水装置将粘结剂喷射在焦粒的表面，使焦粒的表面湿润，进而使得其表面具有一定的粘结性；再将耐火粉末材料均匀撒在焦粒表面，耐火粉末材料能够通过焦粒表面的湿润的粘结剂粘连在焦粒的表面，使得焦粒滚动的过程中耐火粉末材料在焦粒的表面逐渐形成包覆层。再通过雾化喷水装置继续喷射粘结剂和添加耐火粉末材料，使包覆层变厚。
需要说明的是，本发明实施方式中的制备方法中的焦粒、粘结剂以及耐火粉末材料均参考上述耐火骨料结构中的原料以及成分的选择。例如，上述耐火骨料的制备方法中，耐火材料包括刚玉渣、铝矾土、石英粉以及耐火黏土中的至少一种，优选刚玉渣。粘结剂包括硅酸钠、硅酸钾以及磷酸盐中的至少一种的水溶液，优选硅酸钠的水溶液，更优选浓度为5％的硅酸钠水溶液。其中，磷酸盐包括磷酸氢二钠、磷酸铝、磷酸氢二钾、磷酸二氢钠以及磷酸二氢钾中至少一种。例如，焦粒的粒径为1～10mm，耐火材料的粒径小于0.074mm。
根据一些实施方式，耐火骨料的制备是先将焦粒、耐火粉末材料以及粘结剂按照一定重量份比进行配比后，通过圆盘造球机按照上述的圆盘造球工艺，进行统一造球操作，最终形成粒度大小合适的多个耐火骨料。按重量份计，焦粒的份数为80～100份，或85～95份，或88～92份；耐火粉末材料的份数为10～30份，或15～25份，或18～22份；粘结剂的份数为1～10份，或2～8份，或3～6份。
根据一些实施方式，按重量份数计，焦粒的份数为80～100份，耐火粉末材料的份数为10～30份，粘结剂的份数为1～10份。
本发明的实施方式中对附着有耐火材料层的焦粒形成的颗粒结构进行养护的目的是使得其结构更加稳定，根据一些实施方式，进行养护的湿度为88～92％，优选90％，温度为室温，养护时间为1.5～3天，优选2天。
根据本发明的一些实施方式，将养护后形成的耐火骨料再进行干燥，例如，干燥的温度选择100～150℃，优选地，110～140℃，更优选地，120～130℃。
本发明还涉及一种耐火保温材料，其包括上述耐火骨料。通过上述耐火骨料作为耐火保温材料的基本骨架，使得最终形成的耐火保温材料同样具有很好强度以及耐高温性能，同时其质量也比较轻。
综上所述，本发明实施方式涉及焦粒为常见的焦粒，由于焦粒具有强度高、体密轻、耐高温的特性，因此，将其作为主要原料，但是焦粒具有在高温下易被氧化的缺点。通过在焦粒的表面附着一层耐火材料层，进而相当于为焦粒穿了一件“衣服”，进而能够有效地放置在焦粒在高温下被氧化，同时也能够发挥其强度高、体密轻、耐高温的特性，因此，使得其能够很好的发挥作为轻质耐火骨料的作用。同时，该耐火骨料可以应用于炉窑不规则部位的轻质保温。特别是采用刚玉渣作为耐火粉末材料时，既能解决炉窑不规则部位(例如铁水罐球型底部)的保温隔热，降低温度损失，又能实现焦粒、刚玉渣资源的多途径综合利用，具有较好的推广应用前景。对钢铁公司产生的刚玉渣进行了废物利用，减少了刚玉渣对环境的污染，同时也降低了制作耐火骨料的成本。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本发明的实施例提供的一种耐火骨料，其包括焦粒和耐火材料层，耐火材料层附着于焦粒的表面。其中，焦粒的粒径为1～10mm，平均粒径为5mm，耐火材料层是由耐火粉末材料和粘结剂粘结形成。耐火粉末材料为刚玉渣，耐火粉末材料的粒径小于0.06mm。粘结剂为硅酸钠浓度为5％的水溶液。
上述耐火骨料的制备方法，其包括：按重量份数计进行配比，焦粒的份数为80份，耐火粉末材料的份数为10份，粘结剂的份数为1份。将焦粒放入圆盘造球机中，开动圆盘造球机旋转，再采用雾化喷水装置将粘结剂喷射在焦粒的表面，使焦粒的表面湿润，再将耐火粉末材料均匀撒在焦粒表面，使得焦粒滚动的过程中耐火粉末材料在焦粒的表面逐渐形成包覆层。再通过雾化喷水装置继续喷射粘结剂和添加耐火粉末材料，使包覆层变厚，形成复合的耐火骨料。再将耐火骨料在湿度90％、温度室温的养护条件下养护2天，然后在100℃条件下干燥。
实施例2
本发明的实施例提供的一种耐火骨料，其包括焦粒和耐火材料层，耐火材料层附着于焦粒的表面。其中，焦粒的粒径为1～8mm，平均粒径为4mm，耐火材料层是由耐火粉末材料和粘结剂粘结形成。耐火粉末材料为刚玉渣，耐火粉末材料的粒径小于0.074mm。粘结剂为硅酸钠浓度为4％的水溶液。
上述耐火骨料的制备方法，其包括：按重量份数计进行配比，焦粒的份数为100份，耐火粉末材料的份数为30份，粘结剂的份数为10份。将焦粒放入圆盘造球机中，开动圆盘造球机旋转，再采用雾化喷水装置将粘结剂喷射在焦粒的表面，使焦粒的表面湿润，再将耐火粉末材料均匀撒在焦粒表面，使得焦粒滚动的过程中耐火粉末材料在焦粒的表面逐渐形成包覆层。再通过雾化喷水装置继续喷射粘结剂和添加耐火粉末材料，使包覆层变厚，形成复合的耐火骨料。再将耐火骨料在湿度88％、温度室温的养护条件下养护1.5天，然后在110℃条件下干燥。
实施例3
本发明的实施例提供的一种耐火骨料，其包括焦粒和耐火材料层，耐火材料层附着于焦粒的表面。其中，焦粒的粒径为2～5mm，平均粒径为3mm，耐火材料层是由耐火粉末材料和粘结剂粘结形成。耐火粉末材料为刚玉渣，耐火粉末材料的粒径小于0.05mm。粘结剂为硅酸钠浓度为6％的水溶液。
上述耐火骨料的制备方法，其包括：按重量份数计进行配比，焦粒的份数为85份，耐火粉末材料的份数为15份，粘结剂的份数为5份。将焦粒放入圆盘造球机中，开动圆盘造球机旋转，再采用雾化喷水装置将粘结剂喷射在焦粒的表面，使焦粒的表面湿润，再将耐火粉末材料均匀撒在焦粒表面，使得焦粒滚动的过程中耐火粉末材料在焦粒的表面逐渐形成包覆层。再通过雾化喷水装置继续喷射粘结剂和添加耐火粉末材料，使包覆层变厚，形成复合的耐火骨料。再将耐火骨料在湿度92％、温度室温的养护条件下养护3天，然后在150℃条件下干燥。
实施例4
本发明的实施例提供的一种耐火骨料，其包括焦粒和耐火材料层，耐火材料层附着于焦粒的表面。其中，焦粒的粒径为1～8mm，平均粒径为5mm，耐火材料层是由耐火粉末材料和粘结剂粘结形成。耐火粉末材料为刚玉渣，耐火粉末材料的粒径小于0.074mm。粘结剂为硅酸钠浓度为8％的水溶液。
上述耐火骨料的制备方法，其包括：按重量份数计进行配比，焦粒的份数为95份，耐火粉末材料的份数为25份，粘结剂的份数为8份。将焦粒放入圆盘造球机中，开动圆盘造球机旋转，再采用雾化喷水装置将粘结剂喷射在焦粒的表面，使焦粒的表面湿润，再将耐火粉末材料均匀撒在焦粒表面，使得焦粒滚动的过程中耐火粉末材料在焦粒的表面逐渐形成包覆层。再通过雾化喷水装置继续喷射粘结剂和添加耐火粉末材料，使包覆层变厚，形成复合的耐火骨料。再将耐火骨料在湿度91％、温度室温的养护条件下养护2天，然后在130℃条件下干燥。
实施例5-10
与实施例1相比，区别在于，耐火粉末材料依次为铝矾土、石英粉、耐火黏土、刚玉渣和铝矾土的混合物、刚玉渣和石英粉的混合物、刚玉渣和耐火黏土的混合物，其中，刚玉渣和铝矾土的混合物中，刚玉渣和铝矾土的质量比为1：1；刚玉渣和石英粉的混合物中，刚玉渣和石英粉的质量比为2：1；刚玉渣和耐火黏土的混合物中，刚玉渣和耐火黏土的质量比为3：1。
实施例11-16
与实施例3相比，区别在于，耐火粉末材料依次为铝矾土、石英粉、耐火黏土、刚玉渣和铝矾土的混合物、刚玉渣和石英粉的混合物、刚玉渣和耐火黏土的混合物，其中，刚玉渣和铝矾土的混合物中，刚玉渣和铝矾土的质量比为1：1；刚玉渣和石英粉的混合物中，刚玉渣和石英粉的质量比为2：1；刚玉渣和耐火黏土的混合物中，刚玉渣和耐火黏土的质量比为3：1。
实施例17-21
与实施例1相比，区别在于，粘结剂为依次为硅酸钾、磷酸氢二钠、磷酸铝、硅酸钠和硅酸钾的混合物、硅酸钠和磷酸氢二钠的混合物的水溶液，水溶液的浓度均为5％。
实施例22
与实施例1相比，区别仅在于，按重量份数计，焦粒的份数为88份，耐火粉末材料的份数为18份，粘结剂的份数为3份。
实施例23
与实施例3相比，区别仅在于，按重量份数计，焦粒的份数为92份，耐火粉末材料的份数为22份，粘结剂的份数为6份。
对比例1-3
将轻质耐火砖进行破碎后筛选依次得到粒度为1～10mm，平均粒度5mm；粒度为1～8mm，平均粒度为4mm；粒度为2～5mm，平均粒度为3mm的耐火骨料。
性能测试
将实施例1-23以及对比例1-3的耐火骨料分别通过常规的容积升测定仪得到每种耐火骨料的体积密度，再将分别实施例1-23以及对比例1-3的耐火骨料采用jgj52-2006的检测标准进行检测得到表征每种耐火骨料的骨料强度的压碎值，再将分别实施例1-23以及对比例1-3的耐火骨料采用国标gb/t2419-2005的检测标准测定每种骨料的流动度。所得测试结果如表1所示。
表1
由表1中的数据分析，本发明的实施例中的耐火骨料与对比例中耐火骨料相比，明显具有强度高、体密轻、流动性好的特点，可以应用于炉窑不规则部位的轻质保温。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。