CN108559813B - 一种含钛物料护炉经济性评价模型 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高炉长寿护炉技术领域，具体涉及一种含钛物料护炉经济性评价模型，所述含钛物料护炉经济性评价模型通过获取铁水中钛含量下限和钛分配比最大值计算得到炉渣中的钛含量，进而根据所述铁水钛含量下限和所述炉渣中的钛含量，由钛平衡计算护炉经济钛负荷；在基础原料用量不变的条件下，计算高炉护炉成本。所述含钛物料护炉经济性评价模型能够***评价含钛物料的经济性，为炼铁操作者选择经济高效的含钛物料提供指导。
Description
技术领域
本发明属于高炉长寿护炉技术领域，具体涉及一种含钛物料护炉经济性评价模型。
背景技术
高炉是用钢板作炉壳，壳内砌耐火砖内衬。高炉本体自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸5部分。由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大，劳动生产效率高，能耗低等优点，故这种方法生产的铁占世界铁总产量的绝大部分。
随着炼铁技术水平的不断提升，高炉高效化、长寿化逐渐成为现代化高炉的发展趋势，延长高炉寿命、增加单位炉容产铁量是炼铁领域未来追求的主要目标。影响高炉长寿的区域有两个：一是炉腰炉腹冷却壁的损坏；二是炉缸侧壁炭砖的侵蚀。其中炉缸侧壁炭砖的侵蚀是限制高炉长寿的关键因素，绝大多数高炉都因此而停炉大修。
高炉炉缸侧壁炭砖侵蚀后，热电偶温度升高、冷却壁热流强度升高，加入含钛物料使炭砖热面形成保护层是高炉护炉采取的普遍措施。但高炉护炉会增加铁水成本，如何选择经济高效的含钛物料是炼铁操作者关注的焦点。由于含钛物料成分、单价等因素存在差异，通过建立含钛物料护炉经济性评价模型为炼铁操作者选择经济高效的护炉原料提供指导，对于降低护炉成本意义重大。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种含钛物料护炉经济性评价模型，所述含钛物料护炉经济性评价模型能够***评价含钛物料的经济性，为炼铁操作者选择经济高效的含钛物料提供指导。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种含钛物料护炉经济性评价模型，所述含钛物料护炉经济性评价模型通过获取铁水中钛含量下限和钛分配比最大值计算得到炉渣中的钛含量，进而根据所述铁水钛含量下限和所述炉渣中的钛含量，由钛平衡计算护炉经济钛负荷；在基础原料用量不变的条件下，计算高炉护炉成本。
进一步地，所述含钛物料护炉经济性评价模型按如下步骤进行：
步骤1，获取铁水中钛含量下限：根据高炉护炉时热电偶温度与铁水钛含量的匹配关系，得到护炉时铁水中钛含量的范围，取铁水中钛含量的下限；
步骤2，获取钛分配比最大值：根据高炉的操作参数报表中的数据，计算并统计钛分配比，从而得到钛分配比的最大值，即钛元素由炉渣中最大程度进入铁水中时的情况；
步骤3，计算炉渣中的钛含量：根据所述铁水中钛含量的下限和所述钛分配比的最大值计算得到所述炉渣中的钛含量，计算式如下式(3-1)，
γ＝[Ti]/(TiO2)式(3-1)
其中：γ为钛分配比的最大值；[Ti]为铁水中钛含量的下限，％；(TiO2)为炉渣中的钛含量，％；
步骤4，计算护炉经济钛负荷：根据所述炉渣中的钛含量和所述铁水中钛含量的下限，由钛平衡计算所述护炉经济钛负荷，计算式如下：
吨铁炉渣钛负荷(kg/t)＝渣比×炉渣中的钛含量/100，(该式中，除以100 是百分号)
吨铁水钛负荷(kg/t)＝铁水中钛含量的下限/100×(二氧化钛分子量/钛分子量)×1000，(该式中，除以100是百分号，乘以1000是为了要换算成吨铁)
护炉经济钛负荷(kg/t)＝吨铁炉渣钛负荷+吨铁水钛负荷；
所述渣比为高炉冶炼每吨生铁的出渣量，单位kg/t。
步骤5，计算高炉护炉成本：由所述护炉经济钛负荷计算得到含钛物料的吨铁加入量，进而计算在基础原料的组成和用量不变的条件下，加入含钛物料后计算高炉护炉支出成本，将所述高炉护炉支出成本相加，得到高炉护炉支出总成本；
所述基础原料包括烧结矿、球团和块矿。
所述含钛物料包括承德钛球、进口钛矿和高品钛矿中的任意一种或任意两种或三种。
步骤6，比较经济性：将不同种类的含钛物料经步骤1～步骤5得到各含钛物料的高炉护炉支出总成本，比较不同含钛物料的经济性。
进一步地，步骤1所述匹配关系是由高炉热电偶数据与护炉时铁水钛含量的数据统计结果；即铁水钛含量控制在什么范围时，热电偶温度下降；所述匹配关系与高炉自身有关，每座高炉的情况不同。
进一步地，所述高炉护炉支出成本包括含钛物料原料成本、熔剂消耗成本、节约的铁水成本和焦炭消耗成本。
进一步地，所述含钛物料原料成本是由所述护炉经济钛负荷结合钛平衡计算得到的，所述含钛物料原料成本的计算如下式(5-1)所示：
P1＝m1×p1 式(5-1)
其中：P1为含钛物料原料成本，元/t；m1为含钛物料吨铁加入量，kg/t；p1为含钛物料单价，元/kg；
所述护炉经济钛负荷和所述含钛物料的吨铁加入量的关系如下式(5-1-1) 所示：
其中：mL为护炉经济钛负荷，kg/t；m1为含钛物料吨铁加入量，kg/t；TT 1 i为含钛物料中二氧化钛的含量，％；mi为单种基础原料吨铁加入量，kg/t；为基础原料中二氧化钛的含量，％。
进一步地，所述熔剂消耗成本在保证炉渣碱度不变的前提下，结合含钛物料成分、原料各自的吨铁加入量与炉渣碱度，计算加入含钛物料后导致CaO质量的变化量，进而计算所述熔剂消耗成本，所述熔剂消耗成本即CaO的成本，所述熔剂消耗成本的计算如下式(5-2)所示：
P2＝ΔmCaO×p2 式(5-2)
其中：ΔmCaO为加入含钛物料后CaO质量的变化量，kg/t；P2为熔剂消耗成本，元/t；p2为CaO的单价，元/kg；
式(5-2 )中ΔmCaO的计算式如下式(5-2-1)所示：
其中：mP-CaO为护炉时原料中CaO的总质量，kg/t；ΔmCaO为加入含钛物料后CaO质量的变化量，kg/t；为护炉时原料中SiO2的总质量，kg/t；R为炉渣碱度；
所述式(5-2-1)中，mP-CaO和的计算如下式(5-2-1.1)和式(5-2-1.2) 所示：
其中：mP-CaO为护炉时原料中CaO的总质量，kg/t；为护炉时原料中 SiO2的总质量，kg/t；为护炉时单种原料的吨铁加入量，kg/t；为护炉时单种原料中的CaO含量，％；为护炉时单种原料中的SiO2含量，％。
进一步地，所述单种原料包括基础原料和含钛物料。
进一步地，所述基础原料包括烧结矿、球团和块矿。
进一步地，所述含钛物料包括承德钛球、进口钛矿和高品钛矿中的任意一种或任意两种或三种。
进一步地，所述节约的铁水成本是含钛物料吨铁加入量结合含钛物料品位来计算产铁量，进而得到所述节约的铁水成本(由于含钛物料本身含铁，由含钛物料吨铁加入量及含钛物料品位，可以计算额外获得生铁质量，计算所述节约的铁水成本)，所述节约的铁水成本的计算如下式(5-3)和式(5-3-1)所示：
P3＝miron×p3 式(5-3)
m1×TFe/100＝miron 式(5-3-1)
其中：m1为含钛物料吨铁加入量，TFe为含钛物料含铁品位，％；miron为吨铁含钛物料加入后增加的铁产量，kg/t；P3为节约的铁水成本，元/t；p3为单位生铁成本，元/kg。
进一步地，所述焦炭消耗成本是结合加入所述含钛物料的成分及其吨铁加入量，计算由渣量及脱硫带来的焦炭消耗成本(所述含钛物料的加入带来的杂质会增加渣量，脱硫也会消耗热量，而消耗的热量由焦炭提供；由所述含钛物料的加入量计算消耗的热量，再根据得到的所述消耗的热量计算得到所述焦炭消耗成本)，所述焦炭消耗成本的计算如式(5-4)所示：
P4＝mCoke×p4 式(5-4)；
其中：P4为渣量增加后增加的成本，元/t；mCoke为渣量增加后多消耗焦炭的质量，kg/t；p4为焦炭的单价，元/kg；
所述含钛物料的加入带来的杂质会增加渣量，脱硫也会消耗热量，而消耗的热量由焦炭提供，因此，所述式(5-4)中，mCoke的计算由下式(5-4-1)所示：
其中：Q为增加的渣量消耗的热量，kJ；而消耗的热量由焦炭燃烧生成CO和 CO2提供，生成CO和CO2的比例按照0.47:0.53计算，焦炭的固定碳含量按经验值0.85计算，QCO为焦炭燃烧生成CO产生的热量，为焦炭燃烧生成CO2产生的热量；MC为碳的相对原子质量，一般取12；
所述式(5-4-1)中，增加的渣量消耗的热量由下式(5-4-1.1)所示：
Q＝∑CimiΔT+QS 式(5-4-1.1)；
其中：Q为增加的渣量消耗的热量，kJ；Ci为增加渣量中纯物质的比热容， kJ/(kg·K)；mi为增加渣量中氧化钙或氧化镁或氧化铝的质量，kg；ΔT为炉渣从室温被加热至冶炼温度时的温度差，K；QS为脱硫消耗热量，kJ。
进一步地，所述CO和CO2的比例为经验数值，是由焦炭在炉内参加直接还原和间接还原的比例确定的。
进一步地，步骤5中所述含钛物料的高炉护炉支出总成本是将所述含钛物料原料成本、所述熔剂消耗成本、所述节约的铁水成本和所述焦炭消耗成本相加得到的。
本发明具有如下有益技术效果：
(1)本发明所述含钛物料护炉经济性评价模型考虑因素全面，综合考虑了炉料结构、含钛物料的成分、含钛物料的单价、炉渣碱度、渣量以及护炉效果。
(2)本发明所述含钛物料护炉经济性评价模型是基于高炉实际操作的条件下建立的，考虑了钛分配比等操作因素的影响，贴近实际生产，实用性强。
(3)本发明所述含钛物料护炉经济性评价模型可以科学的评价含钛物料的经济性，方法简单，对炼铁操作者选择经济高效的含钛物料具有指导意义，以降低高炉护炉成本。
附图说明
图1为本发明实施例中的含钛物料护炉经济性评价模型使用过程示意图。
图2为本发明的钛平衡示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例及说明书附图，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
实施例1
本实施例涉及一种含钛物料护炉经济性评价模型，所述含钛物料护炉经济性评价模型按如下步骤进行：
步骤1，获取铁水中钛含量下限：根据高炉护炉时热电偶温度与铁水钛含量的匹配关系，得到护炉时铁水中钛含量的范围，取铁水中钛含量的下限；
步骤2，获取钛分配比最大值：根据高炉的操作参数报表中的数据，计算并统计钛分配比，从而得到钛分配比的最大值，即钛元素由炉渣中最大程度进入铁水中时的情况；
步骤3，计算炉渣中的钛含量：根据所述铁水中钛含量的下限和所述钛分配比的最大值计算得到所述炉渣中的钛含量，计算式如下式(3-1)，
γ＝[Ti]/(TiO2) 式(3-1)
其中：γ为钛分配比的最大值；[Ti]为铁水中钛含量的下限，％；(TiO2)为炉渣中的钛含量，％；
步骤4，计算护炉经济钛负荷：根据所述炉渣中的钛含量和所述铁水中钛含量的下限，由钛平衡计算所述护炉经济钛负荷，计算式如下：
吨铁炉渣钛负荷(kg/t)＝渣比×炉渣中的钛含量/100，
吨铁水钛负荷(kg/t)＝铁水中钛含量的下限/100×(二氧化钛分子量/钛分子量)×1000，
护炉经济钛负荷(kg/t)＝吨铁炉渣钛负荷+吨铁水钛负荷；
步骤5，计算高炉护炉成本：在基础原料组成和用量不变的条件下，加入含钛物料后计算高炉护炉支出成本，将所述高炉护炉支出成本相加，得到高炉护炉支出总成本；
所述基础原料包括烧结矿、球团和块矿。
步骤6，比较经济性：将不同种类的含钛物料经步骤1～步骤5得到各含钛物料的高炉护炉支出总成本，比较不同含钛物料的经济性。
所述高炉护炉支出成本包括含钛物料原料成本、熔剂消耗成本、节约的铁水成本和焦炭消耗成本。
所述含钛物料原料成本是由所述护炉经济钛负荷结合钛平衡计算得到的，所述含钛物料原料成本的计算如下式(5-1)所示：
P1＝m1×p1 式(5-1)
其中：P1为含钛物料原料成本，元/t；m1为含钛物料吨铁加入量，kg/t；p1为含钛物料单价，元/kg。
而含钛物料的吨铁加入量与护炉经济钛负荷之间的关系如下式(5-1-1)所示：
其中：mL为护炉经济钛负荷，kg/t；m1为含钛物料吨铁加入量，kg/t；为含钛物料中二氧化钛的含量，％；mi为单种基础原料吨铁加入量，kg/t；为基础原料中二氧化钛的含量，％。
所述熔剂消耗成本在保证炉渣碱度不变的前提下，结合含钛物料成分与炉渣碱度，计算加入含钛物料后导致CaO质量的变化量，进而计算所述熔剂消耗成本(即CaO的成本)，所述熔剂消耗成本的计算如下式(5-2)所示：
P2＝ΔmCaO×p2 式(5-2)
其中：ΔmCaO为加入含钛物料后CaO质量的变化量，kg/t；P2为熔剂消耗成本，元/t；p2为CaO的单价，元/kg；
式(5-2)中ΔmCaO的计算式如下式(5-2-1)所示：
其中：mP-CaO为护炉时原料中CaO的总质量，kg/t；ΔmCaO为加入含钛物料后CaO质量的变化量，kg/t；为护炉时原料中SiO2的总质量，kg/t；R为炉渣碱度；
所述式(5-2-1)中，mP-CaO和的计算如下式(5-2-1.1)和式(5-2-1.2) 所示：
其中：mP-CaO为护炉时原料中CaO的总质量，kg/t；为护炉时原料中SiO2的总质量，kg/t；为护炉时单种原料的吨铁加入量，kg/t；为护炉时单种原料中的CaO含量，％；为护炉时单种原料中的SiO2含量，％。
所述节约的铁水成本是结合含钛物料品位来计算产铁量可节约的铁水成本 (由于含钛物料本身含铁，由含钛物料的品位，可以计算额外获得生铁质量，计算所述节约的铁水成本)，所述节约的铁水成本的计算如下式(5-3)和式(5-3-1) 所示：
P3＝miron×p3 式(5-3)
m1×TFe/100＝miron 式(5-3-1)
其中：m1为含钛物料吨铁加入量，TFe为含钛物料含铁品位，％；miron为吨铁含钛物料加入后增加的铁产量，kg/t；P3为节约的铁水成本，元/t；p3为单位生铁成本，元/kg。
所述焦炭消耗成本是结合加入所述含钛物料的成分，计算由渣量及脱硫带来的焦炭消耗成本(所述含钛物料的加入带来的杂质会增加渣量，脱硫也会消耗热量，而消耗的热量由焦炭提供；由所述含钛物料的加入量计算消耗的热量，再根据得到的所述消耗的热量计算得到所述焦炭消耗成本)，所述焦炭消耗成本的计算如式(5-4)所示：
P4＝mCoke×p4 式(5-4)；
其中：P4为渣量增加后增加的成本，元/t；mCoke为渣量增加后多消耗焦炭的质量，kg/t；p4为焦炭的单价，元/kg；
所述含钛物料的加入带来的杂质会增加渣量，脱硫也会消耗热量，而消耗的热量由焦炭提供，因此，所述式(5-4)中，mCoke的计算由下式(5-4-1)所示：
其中：Q为增加的渣量消耗的热量，kJ；而消耗的热量由焦炭燃烧生成CO和 CO2提供，生成CO和CO2的比例按照0.47:0.53计算，焦炭的固定碳含量按经验值0.85计算，QCO为焦炭燃烧生成CO产生的热量，为焦炭燃烧生成CO2产生的热量；MC为碳的相对原子质量；
所述式(5-4-1)中，增加的渣量消耗的热量由下式(5-4-1.1)所示：
Q＝∑CimiΔT+QS 式(5-4-1.1)；
其中：Q为增加的渣量消耗的热量，kJ；Ci为增加渣量中纯物质的比热容， kJ/(kg·K)；mi为增加渣量中氧化钙或氧化镁或氧化铝的质量，kg；ΔT为炉渣从室温被加热至冶炼温度时的温度差，K；QS为脱硫消耗热量，kJ。
本实施例利用所述含钛物料护炉经济性评价模型，在同一高炉(该高炉的渣比为287kg/t)中分别分析烧结矿+球团+块矿+含钛物料(承德钛球、进口钛矿、高品钛矿)的总成本，如图1所示：
1.由所述高炉热电偶温度变化与铁水钛含量的匹配关系可知，铁水钛含量为0.10～0.15％时，护炉效果最好，选取护炉效果最好时，铁水中的钛含量的下限即0.10％。
2.统计所述高炉的护炉时期的钛分配比，得到钛分配比的最大值为0.05。
3.由钛分配比最大值，可计算铁水钛含量下限为0.10％时，炉渣中的钛含量为2％。
4.计算护炉经济钛负荷：
吨铁炉渣钛负荷＝渣比×炉渣中的钛含量/100
＝287×2％/100
＝5.74(kg/t)；
吨铁水钛负荷＝铁水中钛含量的下限/100×(80/48)×1000
＝0.10％/100×(80/48)×1000
＝1.67(kg/t)；
护炉经济钛负荷＝吨铁炉渣钛负荷+吨铁水钛负荷
＝5.74+1.67
＝7.41(kg/t)；
5.保证高炉炉料结构：烧结矿+球团+块矿；即保证基础原料的组成和用量不变，分别分析烧结矿+球团+块矿+含钛物料(含钛物料为承德钛球、进口钛矿或高品钛矿)的总成本：
(1)含钛物料原料成本
所有原料中的二氧化钛加入高炉后，在炉内被还原，最终得到含钛铁水和炉渣，如图2所示，由图可知，护炉时基础原料(烧结矿、球团矿、块矿)和含钛物料都要进入高炉，这些物料中含有的二氧化钛将作为钛的输入项进入高炉。二氧化钛在高炉内部进行先被还原成单质钛，随后生成Ti(C,N)留在炉缸侧壁薄弱处起护炉作用。其他的单质钛和二氧化钛将随铁水和炉渣作为钛的输出项排出高炉；即钛的输入项和输出项存在平衡关系。
如表1所示，为保证高炉炉料结构，基础原料为：烧结矿+球团矿+块矿，计算基础原料入炉钛负荷：
基础原料入炉钛负荷＝烧结矿吨铁入炉量*烧结矿二氧化钛含量/100+球团矿吨铁入炉量*球团矿二氧化钛含量/100+块矿吨铁入炉量*块矿二氧化钛含量/100；
含钛物料钛负荷＝护炉经济钛负荷-基础原料入炉钛负荷；
含钛物料吨铁加入量＝含钛物料钛负荷/含钛物料二氧化钛含量*100；
若采用烧结矿+球团+块矿+承德钛球(含钛物料)进行护炉，计算得到承德钛球吨铁加入量为39kg/t；
若采用烧结矿+球团+块矿+进口钛矿(含钛物料)进行护炉，计算得到进口钛矿吨铁加入量为28kg/t；
若采用烧结矿+球团+块矿+高品钛矿进行护炉，计算得到普通钛矿吨铁加入量为43kg/t；
由护炉经济钛负荷结合钛平衡，如图2所示，计算过程如下式(5-1-1)所示：
其中：mL为护炉经济钛负荷，kg/t；m1为含钛物料吨铁加入量，kg/t；为含钛物料二氧化钛含量，％；mi为单种基础原料吨铁加入量，kg/t；为基础原料二氧化钛含量，％。
计算使用不同含钛物料时的吨铁加入量(不同含钛物料的成分如下表1所示)，进一步得到含钛物料原料成本，如式(5-1)和表2所示：
P1＝m1×p1 式(5-1)
其中：P1为含钛物料原料成本，元/t；m1为含钛物料吨铁加入量，kg/t；p1为含钛物料单价，元/kg。
表1含钛物料原料的成分(％)
| 原料种类 | TFe | SiO<sub>2</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | CaO | MgO | S | TiO<sub>2</sub> | TFe+TiO<sub>2</sub> |
| 烧结矿 | 57.40 | 5.07 | 1.89 | 10.22 | 1.41 | 0.02 | 0.18 | 57.58 |
| 普通球团矿 | 65.47 | 3.24 | 0.61 | 0.69 | 1.59 | 0.01 | 0.08 | 65.55 |
| 块矿 | 61.95 | 3.24 | 1.81 | 0.07 | 0.00 | 0.01 | 0.08 | 62.03 |
| 进口钛矿 | 43.44 | 9.71 | 5.01 | 2.33 | 4.72 | 0.33 | 18.60 | 62.04 |
| 高品钛矿 | 48.00 | 6.93 | 5.71 | 1.37 | 2.80 | 0.32 | 12.00 | 60.00 |
| 承德钛球 | 51.40 | 6.32 | 2.37 | 1.68 | 1.75 | 0.02 | 13.15 | 64.55 |
表2含钛物料原料成本指数
| 含钛物料名称 | 吨铁加入量，kg/t | 单价，元/kg | 成本，元/t |
| 承德钛球 | 39 | 0.555 | 21.65 |
| 进口钛矿 | 28 | 0.673 | 18.84 |
| 高品钛矿 | 43 | 0.656 | 28.21 |
(2)计算熔剂消耗成本
结合含钛物料成分与炉渣碱度，计算需要加入的熔剂成本；在保证炉渣碱度为1.15的前提下，计算加入含钛物料后导致CaO质量的变化量，可以计算熔剂消耗成本(即CaO的成本)，所述熔剂消耗成本的计算如下式(5-2)和表3 所示：
P2＝ΔmCaO×p2 式(5-2)
其中：ΔmCaO为加入含钛物料后CaO质量的变化量，kg/t；P2为熔剂消耗成本，元/t；p2为CaO的单价，元/kg；
式(5-3)中ΔmCaO的计算式如下式(5-2-1)所示：
其中：mP-CaO为护炉时原料中CaO的总质量，kg/t；ΔmCaO为加入含钛物料后CaO质量的变化量，kg/t；mP-SiO2为护炉时原料中SiO2的总质量，kg/t；R为炉渣碱度；
所述式(5-2-1)中，mP-CaO和的计算如下式(5-2-1.1)和式(5-2-1.2) 所示：
其中：mP-CaO为护炉时原料中CaO的总质量，kg/t；为护炉时原料中SiO2的总质量，kg/t；为护炉时单种原料的吨铁加入量，kg/t；为护炉时单种原料中的CaO含量，％；为护炉时单种原料中的SiO2含量，％。
表3熔剂消耗成本
| 含钛物料 | 熔剂变化量，kg/t | 单价，元/kg | 成本，元/t |
| 承德钛球 | 2.18 | 0.277 | 0.60 |
| 进口钛矿 | 2.47 | 0.277 | 0.69 |
| 高品钛矿 | 2.84 | 0.277 | 0.79 |
(3)计算节约的铁水成本
含钛物料吨铁加入量结合含钛物料品位，计算产铁量，进而得到所述节约的铁水成本：由于含钛物料本身含铁，由含钛物料吨铁加入量及含钛物料品位，可以计算额外获得生铁质量，计算所述节约的铁水成本，所述节约的铁水成本的计算如下式(5-3)、式(5-3-1)和表4所示：
P3＝miron×p3 式(5-3)
m1×TFe/100＝miron 式(5-3-1)
其中：m1为含钛物料吨铁加入量，TFe为含钛物料含铁品位，％；miron为吨铁含钛物料加入后增加的铁产量，kg/t；P3为节约的铁水成本，元/t；p3为单位生铁成本，元/kg。
表4节约的铁水成本
| 含钛物料名称 | 获得生铁质量，kg/t | 单价，元/kg | 成本，元/t |
| 承德钛球 | 20.05 | 1.923 | -38.55 |
| 进口钛矿 | 12.16 | 1.923 | -23.39 |
| 高品钛矿 | 20.64 | 1.923 | -39.69 |
(4)计算焦炭消耗成本
含钛物料吨铁加入量结合加入含钛物料的成分，计算由渣量及脱硫带来的焦炭消耗成本。因为含钛物料的加入带来的杂质会增加渣量，脱硫也会消耗热量，而消耗的热量由焦炭提供，焦炭消耗产生热量的化学式如下
C(s)+O2(g)＝CO2(g) ΔG＝-396kJ/mol
C(s)+1/2O2(g)＝CO(g) ΔG＝-281kJ/mol
所述焦炭消耗成本是结合加入所述含钛物料的成分，计算由渣量及脱硫带来的焦炭消耗成本(所述含钛物料的加入带来的杂质会增加渣量，脱硫也会消耗热量，而消耗的热量由焦炭提供；由所述含钛物料的加入量计算消耗的热量，再根据得到的所述消耗的热量计算得到所述焦炭消耗成本)，所述焦炭消耗成本的计算如式(5-4)所示：
P4＝mCoke×p4 式(5-4)；
其中：P4为渣量增加后增加的成本，元/t；mCoke为渣量增加后多消耗焦炭的质量，kg/t；p4为焦炭的单价，元/kg；
所述含钛物料的加入带来的杂质会增加渣量，脱硫也会消耗热量，而消耗的热量由焦炭提供，因此，所述式(5-4)中，mCoke的计算由下式(5-4-1)所示：
mCoke＝Q/(0.47×QCO+0.53×QCO2)×MC/0.85 式(5-4-1)
进一步得到，
mCoke＝Q/(0.47×281+0.53×396)×12/0.85；
其中：Q为增加的渣量消耗的热量，kJ；而消耗的热量由焦炭燃烧生成CO和 CO2提供，生成CO和CO2的比例按照0.47:0.53计算，焦炭的固定碳含量按经验值0.85计算，QCO为焦炭燃烧生成CO产生的热量，QCO2为焦炭燃烧生成CO2产生的热量；MC为碳的相对原子质量；
所述式(5-4-1)中，增加的渣量消耗的热量由下式(5-4-1.1)所示：
Q＝∑CimiΔT+QS 式(5-4-1.1)；
其中：Q为增加的渣量消耗的热量，kJ；Ci为增加渣量中纯物质的比热容， kJ/(kg·K)；mi为增加渣量中氧化钙或氧化镁或氧化铝的质量，kg；ΔT为炉渣从室温被加热至冶炼温度时的温度差，K；QS为脱硫消耗热量，kJ。
表5焦炭消耗成本
| 含钛物料名称 | 消耗热量，kJ | 消耗焦炭，kg/t | 单价，元/kg | 成本，元/t |
| 承德钛球 | 755.90 | 26.95 | 1717 | 46.27 |
| 进口钛矿 | 1176.24 | 41.93 | 1717 | 72.00 |
| 高品钛矿 | 1471.72 | 52.47 | 1717 | 90.09 |
6.计算以上加入所述含钛物料后，所述含钛物料原料成本、所述熔剂消耗成本、所述节约的铁水成本和所述焦炭消耗成本的总成本，得到每种含钛物料的总成本，比较经济性，如式(6-1)表6所示；经过比较可知，三种含钛物料护炉经济性顺序为：承德钛球＞进口钛矿＞高品钛矿。
P＝P1+P2+P3+P4 式(6-1)
表6总成本比较
| 含钛物料名称 | 吨铁加入量，kg/t | 总成本，元/t |
| 承德钛球 | 39 | 29.97 |
| 进口钛矿 | 28 | 68.14 |
| 高品钛矿 | 43 | 79.40 |
本实施例的含钛物料护炉经济性评价模型可以科学的评价含钛物料的经济性，方法简单，对炼铁操作者选择经济高效的含钛物料具有指导意义，以降低高炉护炉成本。
Claims (9)
1.一种含钛物料护炉经济性评价模型，其特征在于，所述含钛物料护炉经济性评价模型通过获取铁水中钛含量下限和钛分配比最大值计算得到炉渣中的钛含量，进而根据所述铁水钛含量下限和所述炉渣中的钛含量，由钛平衡计算护炉经济钛负荷；在基础原料用量不变的条件下，计算高炉护炉成本；
所述含钛物料护炉经济性评价模型按如下步骤进行：
步骤1，获取铁水中钛含量下限：根据高炉护炉时热电偶温度与铁水钛含量的匹配关系，得到护炉时铁水中钛含量的范围，取铁水中钛含量的下限；
步骤2，获取钛分配比最大值：根据高炉的操作参数报表中的数据，计算并统计钛分配比，从而得到钛分配比的最大值；
步骤3，计算炉渣中的钛含量：根据所述铁水中钛含量的下限和所述钛分配比的最大值计算得到所述炉渣中的钛含量，计算式如下式(3-1)，
γ＝[Ti]/(TiO2) 式(3-1)
其中：γ为钛分配比的最大值；[Ti]为铁水中钛含量的下限，％；(TiO2)为炉渣中的钛含量，％；
步骤4，计算护炉经济钛负荷：根据所述炉渣中的钛含量和所述铁水中钛含量的下限，由钛平衡计算所述护炉经济钛负荷，计算式如下：
护炉经济钛负荷，kg/t＝吨铁炉渣钛负荷+吨铁水钛负荷，
吨铁炉渣钛负荷，kg/t＝渣比×炉渣中的钛含量/100，
吨铁水钛负荷，kg/t＝铁水中钛含量的下限/100×(二氧化钛分子量/钛分子量)×1000；
步骤5，计算高炉护炉成本：由所述护炉经济钛负荷计算得到含钛物料的吨铁加入量，进而计算在基础原料组成和用量不变的条件下，加入含钛物料后高炉护炉支出成本，将所述高炉护炉支出成本相加，得到高炉护炉支出总成本；
步骤6，比较经济性：将不同种类的含钛物料经步骤1～步骤5得到各含钛物料的高炉护炉支出总成本，比较不同种类含钛物料的经济性。
2.根据权利要求1所述的一种含钛物料护炉经济性评价模型，其特征在于，所述高炉护炉支出成本包括含钛物料原料成本、熔剂消耗成本、节约的铁水成本和焦炭消耗成本。
3.根据权利要求2所述的一种含钛物料护炉经济性评价模型，其特征在于，所述护炉经济钛负荷与所述含钛物料的吨铁加入量的关系如下式(5-1-1)所示：
其中：mL为护炉经济钛负荷，kg/t；m1为含钛物料吨铁加入量，kg/t；为含钛物料中二氧化钛的含量，％；mi为单种基础原料吨铁加入量，kg/t；为基础原料中二氧化钛的含量，％。
4.根据权利要求3所述的一种含钛物料护炉经济性评价模型，其特征在于，所述含钛物料原料成本是由所述护炉经济钛负荷结合钛平衡计算得到的，所述含钛物料原料成本的计算如下式(5-1)所示：
P1＝m1×p1 式(5-1)
其中：P1为含钛物料原料成本，元/t；m1为含钛物料吨铁加入量，kg/t；p1为含钛物料单价，元/kg。
5.根据权利要求3所述的一种含钛物料护炉经济性评价模型，其特征在于，所述熔剂消耗成本在保证炉渣碱度不变的前提下，结合含钛物料成分、原料各自的吨铁加入量与炉渣碱度，计算加入含钛物料后导致CaO质量的变化量，进而计算所述熔剂消耗成本，所述熔剂消耗成本即CaO的成本，所述熔剂消耗成本的计算如下式(5-2)所示：
P2＝ΔmCaO×p2 式(5-2)
其中：ΔmCaO为加入含钛物料后CaO质量的变化量，kg/t；P2为熔剂消耗成本，元/t；p2为CaO的单价，元/kg；
式(5-2)中ΔmCaO的计算式如下式(5-2-1)所示：
其中：mP-CaO为护炉时原料中CaO的总质量，kg/t；ΔmCaO为加入含钛物料后CaO质量的变化量，kg/t；为护炉时原料中SiO2的总质量，kg/t；R为炉渣碱度；
所述式(5-2-1)中，mP-CaO和的计算如下式(5-2-1.1)和式(5-2-1.2)所示：
其中：mP-CaO为护炉时原料中CaO的总质量，kg/t；为护炉时原料中SiO2的总质量，kg/t；为护炉时单种原料的吨铁加入量，kg/t；为护炉时单种原料中的CaO含量，％；为护炉时单种原料中的SiO2含量，％。
6.根据权利要求3所述的一种含钛物料护炉经济性评价模型，其特征在于，所述节约的铁水成本是结合含钛物料品位来计算产铁量，进而得到所述节约的铁水成本，所述节约的铁水成本的计算如下式(5-3)和式(5-3-1)所示：
P3＝miron×p3 式(5-3)
m1×TFe/100＝miron 式(5-3-1)
其中：m1为含钛物料吨铁加入量，TFe为含钛物料含铁品位，％；miron为吨铁含钛物料加入后增加的铁产量，kg/t；P3为节约的铁水成本，元/t；p3为单位生铁成本，元/kg。
7.根据权利要求3所述的一种含钛物料护炉经济性评价模型，其特征在于，所述焦炭消耗成本是结合加入所述含钛物料的成分及其吨铁加入量，计算由渣量及脱硫带来的焦炭消耗成本；所述焦炭消耗成本的计算如下式(5-4)所示：
P4＝mCoke×p4 式(5-4)；
其中：P4为渣量增加后增加的成本，元/t；mCoke为渣量增加后多消耗焦炭的质量，kg/t；p4为焦炭的单价，元/kg。
8.根据权利要求7所述的一种含钛物料护炉经济性评价模型，其特征在于，所述含钛物料的加入带来的杂质会增加渣量，脱硫也会消耗热量，而消耗的热量由焦炭提供，因此，所述式(5-4)中，mCoke的计算由下式(5-4-1)所示：
其中：Q为增加的渣量消耗的热量，kJ；而消耗的热量由焦炭燃烧生成CO和CO2提供，生成CO和CO2的比例按照0.47:0.53计算，焦炭的固定碳含量按经验值0.85计算，QCO为焦炭燃烧生成CO产生的热量，为焦炭燃烧生成CO2产生的热量；MC为碳的相对原子质量；
所述式(5-4-1)中，增加的渣量消耗的热量由下式(5-4-1.1)所示：
Q＝∑CimiΔT+QS 式(5-4-1.1)；
其中：Q为增加的渣量消耗的热量，kJ；Ci为增加渣量中纯物质的比热容，kJ/(kg·K)；mi为增加渣量中氧化钙或氧化镁或氧化铝的质量，kg；ΔT为炉渣从室温被加热至冶炼温度时的温度差，K；QS为脱硫消耗热量，kJ。
9.根据权利要求2所述的一种含钛物料护炉经济性评价模型，其特征在于，步骤5中所述含钛物料的高炉护炉支出总成本是将所述含钛物料原料成本、所述熔剂消耗成本、所述节约的铁水成本和所述焦炭消耗成本相加得到的。
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