本发明属于高炉护炉技术领域，具体涉及一种利用炼铁高炉喷吹护炉时所用含钛护炉料及其制备方法，生产出一种适合高炉喷吹护炉用含钛护炉料。
背景技术：
高炉炉缸、炉底侵蚀是威胁高炉生产安全的重大隐患，同时是决定一代高炉寿命的主要因素。炉缸异常侵蚀在国内外高炉普遍存在，而有效控制高炉炉缸的异常侵蚀已成为世界炼铁工业的重要技术攻关目标。
目前常规使用高炉加钛护炉的方法主要有两种，一种是从炉顶加入钛矿或含钛球团，一种是从风口喂线。这两种方法虽然都可以实现加钛护炉的目的，但都存在一定的缺陷。从炉顶加钛矿或含钛球团时，造成高炉生产指标下降，不利于高炉顺行。而从风口喂线护炉则需要专用的喂线设备，增加生产成本，同时喂线的过程也存在一定的安全隐患。
中国专利cn102115798a提供了一种高喷煤配加钒钛矿粉喷吹护炉的方法，该方法将粉状钒钛物料连续、均匀的配加到原煤中，利用喷煤设施制粉及喷吹系统，通过煤粉输送管道，经煤粉分配器分配后，将粉状钒钛物料从高炉风口直吹管插入的喷煤枪喷入高炉炉缸。该方法部分地解决了由炉顶加钛矿和风口喂线护炉的缺陷，但也存在如下的问题：(1)二氧化钛的硬度较大，在磨煤机无法研磨钒钛矿粉，且会对磨煤机造成损伤；(2)由于钒钛矿粉的堆密度(大约为2.5t/m3)与煤粉的堆密度(大约为0.5t/m3)相差较大，如果钒钛矿粉的粒度较大，在磨煤机中与煤粉混合过程中极易造成磨煤机吐粉，而且在随后的钒钛矿粉与煤粉混合后输送过程中也会造成混合料的成分偏析无法保证混合粉成分的稳定，因此需要计算出适合与煤粉颗粒质量相近的钛精粉粒度。
有文献曾提出用粒度为-200目的钛精粉进行喷吹护炉，但我们经过工业实验证明，此粒度的钛精粉与煤粉混合后进行喷吹时，混合料的成分偏析严重。当喷吹结束后的相当一段时间里，经检测，煤粉中仍然含有一定量的钛精粉，残留钛精粉量达到加入钛精粉总量的30％。而且在使用-200目的钛精粉进行喷吹护炉时，在喷吹管路的转弯处，特别是分配器后支管弯头处有管道被磨漏的现象。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种利用炼铁高炉喷吹护炉时所用含钛护炉料及其制备方法，该含钛护炉料在经高炉喷钛护炉过程中可实现与煤粉均匀混合，流化速度一致，与煤粉混合后在通过气体传输过程中无偏析现象，极大节省了高炉喷吹护炉的成本，具有可观的经济效益和价值。
为了达到上述目的，本发明的具体技术方案如下：
一种高炉喷吹用含钛护炉料，所述含钛护炉料的粒度级配为：90％≤-325目≤100％，0≤-400目≤10％；
包括以下组分：以质量百分含量计,包括52％～55％的tio2、30％～32％的tfe和少量杂质；所述杂质中,包括质量百分含量<2.0％的sio2、质量百分含量<0.03％的s、质量百分含量<0.004％的p，余量为其它杂质。
进一步地,包括以下组分：以质量百分含量计,包括53％～54％的tio2、31％～32％的tfe和少量杂质；所述杂质中,包括质量百分含量≤1.8％的sio2、质量百分含量≤0.02％的s、质量百分含量≤0.035％的p。
进一步地，所述含钛护炉料的粒度级配为-325目。
本发明还提供了制备所述高炉喷吹用含钛护炉料的方法，包括以下步骤:
a.将70％～80％的钛精矿与20％～30％的ptz74钛渣按比例混合均匀；
b.将混合均匀的钛精矿和ptz74钛渣加入欧版的雷蒙磨粉机中,调节好参数进行研磨，研磨后过筛，收集筛下粒度为-325目的细粉，筛上的粗颗粒继续进入磨粉机进行研磨，最终的所述含钛护炉料为90％≤-325目的细粉含量≤100％，0≤-400目的粗粉含量≤10％。
进一步地，步骤a中,所述钛精矿中tio2含量≥47％，tfe含量为34％-36％。
进一步地，步骤a中,所述ptz74钛渣中tio2含量≥74％。
进一步地，步骤a中,将所述钛精矿与所述ptz74钛渣混合时,使用混料筒混合,混合时间为25-30分钟,控制混料筒的转速为15r/min。
本发明提供的一种高炉喷吹用含钛护炉料及其制备方法所公开的含钛护炉料，其粒度级配为100％≥-325目≥90％，0≤-400目≤10％。煤粉在磨煤机中被研磨的最终粒度一般在-200目左右，而本含钛护炉料由于较高的细度在与煤粉混合后在磨煤机不会被研磨，也就是不会对磨煤机造成研磨负担，而只是利用磨煤机内的高温将含钛护炉料中所含的水分烘干，并与煤粉混匀混合，不会对磨煤机造成损害。
根据本领域技术人员的常规思维和手段，高炉喷吹煤粉的粒度最小为-200目，而且本领域技术人员通常会根据煤粉在磨煤机中的研磨粒度而制定含钛护炉料的粒度，所以，通常含钛护炉料的粒度也会小于-200目。通常，因为钛精矿在研磨过程中，每提高一个粒度级配，所需要的研磨时间和研磨成本均会增加40％，所以，为了避免提高含钛护炉料的制备成本，通常会制备含钛护炉料的粒度级配大于-200目。
而根据本发明人的实践研究发现，经过计算，即使当含钛护炉料的粒度级配达到-325目，其研磨成本仅增加295元/吨，而即使使用粒度为-200目的钛精粉进行喷吹护炉，经过工业实验证明，此粒度的钛精粉与煤粉混合后进行喷吹时，即使比正常喷吹煤粉时提高了大约15％的磨机热烟气流量、10％的喷吹风流量、喷吹压力增加了大约5％，混合料的成分偏析依然严重。当喷吹结束后的相当一段时间里，经检测，煤粉中仍然含有一定量的钛精粉，残留钛精粉量达到加入钛精粉总量的30％。而且在使用-200目的钛精粉进行喷吹护炉时，在喷吹管路的转弯处，特别是分配器后支管弯头处有管道被磨漏的现象。这样不仅这些原料利用率较低，而且如果长期喷吹-200目的钛精粉则会造成喷煤管道的堵塞，影响高炉正常生产，按现在利润来计算，每减产一吨铁水，则会造成1000元左右的损失。
相比较而言，本发明提供的含钛护炉料将其研磨至粒度级配达到-325目后，不仅在和煤粉混合在喷吹的过程中不会产生沉积和偏析现象，同时更不会对于高炉喷吹设备造成损害.
因为粒度级配达到-325目后，高炉炉口喷吹的喷吹风流量、风速及喷吹压力与正常喷吹煤粉时相比无需增加，就能够将该粒度级配的含钛护炉料完全喷吹至扬起，并被充分燃烧反应，在高炉风口及下部渣铁层内与碳、氮发生还原反应，生成高熔点化合物ti(c,n)溶于铁水中，使铁水粘度增大，流动性降低。在炉缸侵蚀处ti(c,n)以固溶体的形式结晶析出，形成沉淀层，进而达到保护炉缸的目的。
对应于喷吹用煤粉颗粒质量相一致时的含钛护炉料的粒度应为-325目左右，而当含钛护炉料粒度小于-400目时，则会使得磨机台时产量降低，制备钛粉的电耗升高，无谓增加制粉成本，而且过细的粒度会使得护炉料在高炉内易随高炉煤气上升，附着于炉料表面，对高炉顺产不利。
喷钛护炉过程中，对于喷煤系统设备磨损程度与高炉正常生产喷吹煤粉时一致。在进入高炉后，本含钛护炉料对煤粉的着火特性、燃烧速率特性、燃尽率，风口理论燃烧温度均无影响。并按高炉护炉所需的钛负荷要求，有针对性的，及时、安全的将本含钛护炉料随煤粉由高炉风口经喷煤枪喷入高炉，达到护炉的目的。
具体实施方式
下面对本发明的实施方式进行说明。
一种高炉喷吹用含钛护炉料，所述含钛护炉料的粒度级配为：所述含钛护炉料的粒度级配为：90％≤-325目≤100％，0≤-400目≤10％；
包括以下组分：以质量百分含量计,包括52％～55％的tio2、30％～32％的tfe以及少量杂质；所述杂质中,包括质量百分含量<2.0％的sio2、质量百分含量<0.03％的s、质量百分含量<0.004％的p，余量为其它杂质。
含钛护炉料的组分还可以由以下构成：以质量百分含量计,包括53％～54％的tio2、31％～32％的tfe和少量杂质；所述杂质中,包括质量百分含量≤1.8％的sio2、质量百分含量≤0.02％的s、质量百分含量≤0.035％的p，余量为其它杂质。
为了达到最佳效果，优选本发明中使用的含钛护炉料的粒度级配为100％的-325目细粉。
本发明还提供了制备所述高炉喷吹用含钛护炉料的方法，包括以下步骤:
a.将70％～80％的钛精矿与20％～30％的ptz74钛渣按比例混合均匀；，其中，所述ptz74钛渣中tio2含量≥74％。将所述钛精矿与所述ptz74钛渣混合时,使用混料筒混合,混合时间为25-30分钟,控制混料筒的转速为15r/min。
b.将混合均匀的钛精矿和ptz74钛渣加入欧版的雷蒙磨粉机中,调节好参数进行研磨，研磨后过筛，收集筛下粒度为-325目的细粉，筛上的粗颗粒继续进入磨粉机进行研磨，最终的所述含钛护炉料为90％≤-325目的细粉含量≤100％，0≤-400目的粗粉含量≤10％。
本发明是针对高炉喷吹护炉而开发的含钛护炉料，本含钛护炉料具有如下优势：精细的粒度级配对设备磨损小，流化速度与高炉喷吹用煤粉基本一致，适宜高炉远距离气体输送；比表面积增加一倍可更充分的发生化学反应；高效的ti(c，n)化合物生成机理使得喷吹量用钛量比炉顶加钛量减少60％～70％，进入炉渣中的tio2减少28.6％～34.8％，降低燃料比2.2％～2.3％、提高煤气利用率3.5％～5.6％、减少由炉顶加钛护炉而进入高炉内碱金属量60％～70％。
目前我国许多高炉已实行常态化护炉操作，经初步效益核算，以当前生产原材料价格计算，高炉护炉期间采用喷钛护炉要比炉顶加钛矿或钛球护炉吨铁成本降低15.8元-16.2元。目前我国生铁年产量为7亿吨，其中大约1亿吨的生铁是在高炉炉顶加钛矿或钛球护炉的情况下生产出来的，如改为采用本发明提供的粒度级配达到-325目的细粉护炉料进行喷钛护炉的方法，一年生产成本降低至少15～16亿元。
利用高炉喷煤系统实现由风口喷钛快速护炉的方法，在一座2500m3级高炉上，达到护炉效果时，需由炉顶加钛矿时的钛负荷为10kg/t。停止由高炉炉顶加钛矿24小时后，由高炉风口按不同钛负荷喷入钛精粉检查实施效果。
实施例1
将含钛护炉料的粒度为-325目≥90％，-400目≤10％；tio2的质量百分含量为52％；tfe的质量百分含量为32％；sio2的质量百分含量为<2.0％，s的质量百分含量为<0.03％，p的质量百分含量为<0.003％，吊运至专用的配煤仓；
将已经通过高炉炉顶加钛矿进行护炉操作一周后，停加钛矿24小时，24小时后将本含钛护炉料由仓底的给煤机将含钛护炉料按钛负荷由1kg/t开始，每天增加1kg，直至加到4kg/t的配比，加到上煤皮带上，与原煤一起进入磨煤机原煤仓；
含钛护炉料由原煤仓进入磨煤系统，钛精粉中的水分在磨煤机中利用磨煤机中的温度被烘干，同时钛精粉随着磨煤机的转动实现与煤粉的均匀混合，最终随煤粉进入煤粉仓；
利用喷吹系统将钛精粉随煤粉经风口喷入高炉；喷吹过程中无需改变高炉现有的喷吹系统参数，并随时检查各喷吹管道有无异常的情况。
在利用高炉喷煤系统实现由风口喷钛快速护炉的6天时间里，高炉各项设备工作正常，管道及喷煤枪均无损坏现象，在停止喷吹的12小时后，在高炉风口平台喷煤管道处取煤粉样化验，化验结果显示，煤粉中没有额外添加的高炉喷吹用含钛护炉料存在，证明了实施例1提供的高炉喷吹用含钛护炉料已全部随同之前的煤粉喷吹进高炉，没有在高炉喷吹管道中沉积。
风口前理论燃烧温度与炉顶加钛矿相比均为2100度左右，没有降低。铁水中的[ti]由停止炉顶加钛矿24小时后的0.06％开始逐渐增加，当由风口喷钛的钛负荷达到3kg/t时，铁水中[ti]稳定在0.10％以上，且大部分已经超过0.12％；而当风口喷钛的钛负荷达到4kg/t时，铁水中[ti]稳定在0.15％以上，最大值达到0.17％，已经与炉顶加钛矿钛负荷为10kg/t时的结果相同。在风口喷钛的6天时间里，钛还原量明显增加，炉渣平均含钛量由炉顶加钛矿护炉时的2.31％下降到1.50％，炉缸局部水温差控制在0.6℃以内，热电偶温度控制在400℃以内，达到了高炉护炉的效果。同时在喷钛护炉与炉顶加钛矿护炉对比，高炉煤气平均利用率提高了4.9％，平均日产铁量增加217.5t/d，焦比降低14.4kg/t，煤比升高2.80kg/t，燃料比降低11.5kg/t。
实施例2
将含钛护炉料的粒度为-325目≥90％，-400目≤10％；tio2的质量百分含量为55％；tfe的质量百分含量为30％；sio2的质量百分含量为<2.0％，s的质量百分含量为<0.03％，p的质量百分含量为<0.003％，吊运至专用的配煤仓；
在实施例1后，停止喷钛24小时，24小时后将本配比的含钛护炉料由仓底的给煤机直接按钛负荷4kg/t开始，加到上煤皮带上，与原煤一起进入磨煤机原煤仓；
含钛护炉料由原煤仓进入磨煤系统，钛精粉中的水分在磨煤机中利用磨煤机中的温度被烘干，同时钛精粉随着磨煤机的转动实现与煤粉的均匀混合，最终随煤粉进入煤粉仓；
利用喷吹系统将钛精粉随煤粉经风口喷入高炉；
喷吹过程中无需改变高炉现有的喷吹系统参数，并随时检查各喷吹管道有无异常的情况。
在利用高炉喷煤系统实现由风口喷吹实施例2配比的含钛护炉料进行快速护炉的6天时间里，高炉各项设备工作正常，管道及喷煤枪均无损坏现象，在停止喷吹的12小时后，在高炉风口平台喷煤管道处取煤粉样化验，化验结果显示，煤粉中没有额外添加的高炉喷吹用含钛护炉料存在，证明了实施例2提供的高炉喷吹用含钛护炉料已全部随同之前的煤粉喷吹进高炉，没有在高炉喷吹管道中沉积。
而在风口喷吹实施例2提供的含钛护炉料护炉的6天里，风口前理论燃烧温度与炉顶加钛矿相比均维持在2100度左右，没有明显降低，铁水中[ti]及炉渣中(tio2)相对于实施例1均略有增加，其中铁水中[ti]稳定在0.15％以上，最大值达到0.18％，已经达到炉顶加钛矿钛负荷为10kg/t时的结果。在风口喷钛的这段时间里，钛还原量明显增加，炉渣含钛量由炉顶加钛矿护炉时的2.31％下降到1.51％，炉缸局部水温差控制在0.6℃以内，热电偶温度控制在400℃以内，达到了高炉护炉的效果。同时在喷钛护炉与炉顶加钛矿护炉对比，高炉煤气平均利用率提高了4.2％，平均日产铁量增加217.1t/d，焦比降低14.2kg/t，煤比升高2.91kg/t，燃料比降低11.2kg/t。
以上，虽然说明了本发明的几个实施方式，但是这些实施方式只是作为例子提出的，并非用于限定本发明的范围。对于这些新的实施方式，能够以其他各种方式进行实施，在不脱离本发明的要旨的范围内，能够进行各种省略、置换、及变更。这些实施方式和其变形，包含于本发明的范围和要旨中的同时，也包含于权利要求书中记载的发明及其均等范围内。