专利名称：：一种碳氮化钛高炉护炉剂及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种高炉护炉材料，特别是涉及一种碳氮化钛高炉护炉剂及其制备方法。
背景技术：
：用含钛物料护炉，是由于在高温条件下还原生成TiC、TiN或Ti(C、N)等高熔点化合物，沉积在炉缸炉底，对其形成保护层。我国高炉已成功应用了含钛物料护炉技术，钒钛矿、含钛球团等护炉剂在高炉长寿实践中都取得了很好的效果。应该指出，高炉炉役末期，采用含钛物料护炉是延长高炉寿命的主要技术措施。目前，用高品位钛铁矿及水玻璃粘结粗钛精矿压制的冷固球团进行护炉操作已被高炉操作者接受并广泛使用。然而这种方式存在如下缺点1)二氧化钛只有部分形成碳氮化钛(Ti(C，N))起到护炉作用，剩余部分进入渣中造成了二氧化钛的浪费。2)渣量的加大，必然消耗相应的焦炭能源，为了平衡这部分焦炭中的灰分还要消耗熔剂，而且是一种恶性循环。
发明内容本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种碳氮化钛高炉护炉剂及其制备方法，所要解决的技术问题是合理确定护炉剂的成分及含量，使护炉剂中的碳氮化钛充分起到护炉作用，同时合理确定护炉剂的制备方法，以确保钛的碳氮化率，本发明所采取的技术方案如下一种碳氮化钛高炉护炉剂，其特征在于由以下成分按重量配比组成碳氮化钙Ti(C、N)5074%，组合物Ca0+Mg0+Si02+AL2031740%，游离碳大于1%，全铁Tfe大于3%，氧化物Ti小于6%。一种碳氮化钛高炉护炉剂的制备方法，其特征在于(1)根据行业标准选择低硅、低硫、低磷、低钙镁、高二氧化钛的钛精矿，平均粒度150微米；(2)配炭选择高炭、低灰、低硫磷、低挥的炭黑或焦粉或白煤，首先将钛精矿进行化验，根据Ti02、Fe2O3^FeO的含量，即质量百分数，分别换算出Ti02、Fe2O3^FeO氧的原子摩尔数，配炭量的氧的原子摩尔数为Ti02、Fe203、Fe0氧的原子摩尔数的1.3倍以上，将配炭总摩尔数转化为配炭质量百分数，此数由于是纯炭质量百分数，所以此数必须除以焦粉或白煤含炭质量分数，得出最终配入炭黑、焦粉或白煤的质量百分数，炭黑或焦粉或白煤要经过细磨，平均粒度小于31微米；(3)混料使用超细球磨机进行研磨，选用1020毫米钢球，根据球磨机大小制定装球量，将混合好的钛精矿与炭黑或钛精矿与焦粉或钛精矿与白煤加入球磨机，研磨时间大于10个小时，其粒度越小越好；(4)成型、煅烧、还原、钛的碳氮化将球磨机出来的粉料，经模具压制成型，放入高温设备进行加热，对于厢式电炉和等离子熔炼炉，加热到大于140(TC并保证透烧后，在该温度下保持2.5小时，采用微波加热窑炉，需送入氮气或适量空气，加热到大于140(TC并保证透烧后，在该温度下保持50分钟，之后，在温度低于800°C时出炉，然后破碎后进行磁选，分离出珠铁或块铁，对以碳氮化钛为主的剩余部分进行X光衍射分析，钛的碳氮化率大于85%即合格，如果钛的碳氮化率不足85%，可通过增加配炭量、延长恒温时间、控制空气给入量进行调整。本发明加入高炉方式将本发明护炉剂掺入高炉喷吹煤中，随高炉喷煤的煤粉送入高炉，喷入时间选择出铁后的几分钟内，时间越短越好，这是由于碳氮化钛(Ti(C，N))比重大，可以使碳氮化钛(Ti(C，N))有足够时间与其它渣分离、凝聚、下落后渗入铁水。根据高炉操作者对铁水中Ti(C，N)含量要求多少进行高含量碳氮化钛(Ti(C，N))的高炉护炉剂加入量调节，直至铁水化验结果符合高炉操作者要求为止。本发明的护炉原理如果炉缸某一区域由于侵蚀使得炉壁减薄，这一点向外散热比其他部位快，从而使得这一区域温度比其他区域温度要低，那么这一区域与其他区域就要形成一定的温度梯度，在这一温度梯度的作用下，铁水内形成的Ti(C，N)向侵蚀区域移动并聚合，Ti(C，N)及其附着物将在侵蚀区域不断积累并粘结直至温度梯度相对消失。与现有技术相比，本发明克服了现有技术的不足，使碳氮化钛Ti(C，N)在炉缸铁水内形成并沉积于炉缸受侵蚀部位的工作面或砖缝之中，修补侵蚀区域起到保护炉缸的作用。具体实施例方式一种碳氮化钛高炉护炉剂，由以下成分按重量配比组成碳氮化钙Ti(C、N)5074%，组合物Ca0+Mg0+Si02+AL2031740%，游离碳大于1%，全铁Tfe大于3%，氧化物Ti小于6%。游离碳大于1%，无上线要求，是根据客户的要求进行确定，全铁含量Tfe大于3%，也无上线要求，是根据客户的要求进行确定，钛氧化物小于6%，无下线，根据客户的要求进行确定。一种碳氮化钛高炉护炉剂的制备方法(1)、根据行业标准选择低硅、低硫、低磷、低钙镁、高二氧化钛的钛精矿，平均粒度150微米；行业标准如下<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>(2)、配炭选择高炭、低灰、低硫磷、低挥的炭黑或焦粉或白煤，首先将钛精矿进行化验，根据Ti02、Fe2O3^FeO的含量，即质量百分数，分别换算出Ti02、Fe2O3^FeO氧的原子摩尔数，配炭量的氧的原子摩尔数为Ti02、Fe203>FeO氧的原子摩尔数的1.3倍以上，将配炭总摩尔数转化为配炭质量百分数，此数由于是纯炭质量百分数，所以此数必须除以焦粉或白煤含炭质量分数，得出最终配入炭黑、焦粉或白煤的质量百分数，炭黑或焦粉或白煤要经过细磨，平均粒度小于31微米；例如某钛精矿TiO2含量50%、Fe2O3含量16%、FeO含量24%，以上含量均为质量百分数，那么需要配入固定碳85%的焦粉质量百分数是多少？第一步计算Ti02、Fe203、FeO氧原子总摩尔数氧的质量分数为50%X(2X氧的原子量+TiO2原子量)+16%X(3X氧的原子量+Fe2O3原子量)+24%X(IX氧的原子量+FeO)=50%X32+80+16%X48^-160+24%X16+72=20%+4.8%+5.33%=30.13%氧原子总摩尔数30·13%+16=1.88%；第二步配炭(C)量为Ti02、Fe203、Fe0氧的原子摩尔数的1.3倍，那么配炭为1.88%XI.3=2.444%；第三步配炭总摩尔数转化为配炭质量百分数2.444%X碳原子量=2.444%X12=29.3%；第四步焦粉用量29·3%+85%=34.5%。也就是说用1000公斤这样的钛精矿去生产护炉剂需焦粉1000X34.5%=345公斤。(3)混料使用超细球磨机进行研磨，选用1020毫米钢球，根据球磨机大小制定装球量，将混合好的钛精矿与炭黑或钛精矿与焦粉或钛精矿与白煤加入球磨机，研磨时间大于10个小时，其粒度越小越好；为保证反应更加充分，最好使用超细磨机，一般讲超细磨机有两种一种是多辊磨，另外一种是水平圆盘式气流粉碎机，这种设备可完全达到粒度只有几个微米。(4)成型、煅烧、还原、钛的碳氮化将球磨机出来的粉料，经模具压制成型，放入高温设备进行加热，对于厢式电炉和等离子熔炼炉，加热到大于140(TC并保证透烧后，在该温度下保持2.5小时，采用微波加热窑炉，需送入氮气或适量空气，加热到大于140(TC并保证透烧后，在该温度下保持50分钟，之后，在温度低于800°C时出炉，然后破碎后进行磁选，分离出珠铁或块铁，对以碳氮化钛为主的剩余部分进行X光衍射分析，钛的碳氮化率大于85%即合格，如果钛的碳氮化率不足85%，可通过增加配炭量、延长恒温时间、控制空气给入量进行调整，直到生产出以Ti(C，N)为主的高含量碳氮化钛(Ti(C，N))的高炉护炉剂为准。权利要求一种碳氮化钛高炉护炉剂，其特征在于由以下成分按重量配比组成碳氮化钙Ti(C、N)50～74％，组合物CaO+MgO+SiO2+AL2O317～40％，游离碳大于1％，全铁Tfe大于3％，氧化物Ti小于6％。2.一种碳氮化钛高炉护炉剂的制备方法，其特征在于(1)根据行业标准选择低硅、低硫、低磷、低钙镁、高二氧化钛的钛精矿，平均粒度150微米；(2)配炭选择高炭、低灰、低硫磷、低挥的炭黑或焦粉或白煤，首先将钛精矿进行化验，根据Ti02、Fe2O,FeO的含量，即质量百分数，分别换算出Ti02、Fe2O3>FeO氧的原子摩尔数，配炭量的氧的原子摩尔数为Ti02、Fe203、Fe0氧的原子摩尔数的1.3倍以上，将配炭总摩尔数转化为配炭质量百分数，此数由于是纯炭质量百分数，所以此数必须除以焦粉或白煤含炭质量分数，得出最终配入炭黑、焦粉或白煤的质量百分数，炭黑或焦粉或白煤要经过细磨，平均粒度小于31微米；(3)混料使用超细球磨机进行研磨，选用1020毫米钢球，根据球磨机大小制定装球量，将混合好的钛精矿与炭黑或钛精矿与焦粉或钛精矿与白煤加入球磨机，研磨时间大于10个小时，其粒度越小越好；(4)成型、煅烧、还原、钛的碳氮化将球磨机出来的粉料，经模具压制成型，放入高温设备进行加热，对于厢式电炉和等离子熔炼炉，加热到大于140(TC并保证透烧后，在该温度下保持2.5小时，采用微波加热窑炉，需送入氮气或适量空气，加热到大于140(TC并保证透烧后，在该温度下保持50分钟，之后，在温度低于800°C时出炉，然后破碎后进行磁选，分离出珠铁或块铁，对以碳氮化钛为主的剩余部分进行X光衍射分析，钛的碳氮化率大于85%即合格，如果钛的碳氮化率不足85%，可通过增加配炭量、延长恒温时间、控制空气给入量进行调整。全文摘要本发明公开了一种碳氮化钛高炉护炉剂及其制备方法，护炉剂由以下成分按重量配比组成碳氮化钙Ti(C、N)50～74％、组合物CaO+MgO+SiO2+AL2O317～40％、游离碳大于1％、全铁TFe大于3％、钛氧化物小于6％，其制备方法包括选择钛精矿、配炭、混料、成型、煅烧、还原、钛的碳氮化，钛的碳氮化率大于85％，炉缸受侵蚀处炉壁减薄，温度比其他区域要低，形成温度梯度，在该温度梯度的作用下，Ti(C，N)及其附着物将在侵蚀区域不断积累并粘结直至温度梯度相对消失，本发明克服了现有技术钛含量不稳定、杂质含量高从而能耗大、钛的有效利用率不足30％的弊端，直接使有效成分碳氮化钛Ti(C，N)在炉缸铁水内形成并沉积于炉缸受侵蚀部位的工作面或砖缝之中，修补侵蚀区域起到保护炉缸的作用。文档编号C21B7/06GK101798234SQ20101011139公开日2010年8月11日申请日期2010年2月12日优先权日2010年2月12日发明者闫晓峰申请人:闫晓峰