含鎳和鎳鉻的鐵合金製備工藝及設備的製作方法

2023-07-19 11:36:41

專利名稱：含鎳和鎳鉻的鐵合金製備工藝及設備的製作方法
技術領域：
本發明屬於有色金屬冶金領域，特備是涉及一種含有鎳和鎳鉻的鐵合金製備工藝，以及實 現這種工藝的設備。
背景技術：
鎳是一種重要的戰略金屬，是優良的耐腐蝕材料，鎳不僅是製造鎳合金的基礎材料，更 是其它合金(鐵、銅、鋁基等合金)中的合金元素。鎳主要用於冶金行業，是生產不鏽鋼，特 種鋼，高溫合金、精密合金和耐熱合金等的重要合金元素。鎳在電鍍、磁性材料、電子、電 器及電磁和傳感器、儲氧合金、形態記憶合金及國防和航空、航天、火箭技術等領域中也有 著廣泛的應用，如將超級的鎳或鎳合金用作高溫結構材料，鎳及其合金用於特殊用途的零部 件、儀器製造、機器製造，火箭技術裝備，原子反應堆中；鎳在化學工業中也有著特殊的價 值，用於生產鹼性蓄電池，多孔過濾器，催化劑，顏料，染料等；大型工廠經常使用鎳包復 鋼，此鎳包復層由熱軋或焊接而成；鎳用於製作腐蝕性化工產品的生產部件。目前，全世界鎳 的消費量僅次於銅、鋁、鉛、鋅而居有色金屬第五位，被視為國民經濟建設的重要戰略物質， 其資源的有效開發和綜合利用一直為各國所重視。
目前全球約2/3的鎳用於不鏽鋼的生產。我國將是一個極具發展潛力的鎳及不鏽鋼消費 市場，鎳行業發展蘊藏著巨大潛力。據統計，我國2007年不鏽鋼的產量約為720餘萬噸，佔 全世界不鏽鋼產量的25%，已成為世界第一不鏽鋼生產大國，但2007年我國不鏽鋼的進口量 仍然達到169萬噸，按照我國的不鏽鋼消費量和現有的生產能力，預計2 3年內我國不鏽鋼 行業仍會快速發展，年產量有望突破1000萬噸，國內有限的鎳資源己無法滿足，已成為影響 不鏽鋼產業的發展瓶頸。
隨著不鏽鋼產量的大幅度增長，以及鎳基耐熱合金的大規模發展和應用，對金屬鎳的需 求也與日俱增。但是，就鎳礦資源現狀而言，我國的含鎳物資主要集中在金川的硫化物共生 礦，其產量已遠遠不能滿足國內經濟快速發展的需要。我國鎳產量與鎳消耗量之間存在著極 大的差距，為此，我國年都要消耗巨額外匯從菲律賓、巴西、哥倫比亞、澳大利亞、加拿大 等國大量進口鎳鐵合金或者進口紅土鎳礦、蛇紋石鎳礦來生產冶煉鎳鐵，而進口的紅土鎳礦 和蛇紋石鎳礦都是以氧化鎳為主的含鎳礦物，它是含鎳橄欖巖在熱帶或亞熱帶地區經過大規 模的長期風化淋濾變質而成的，是由鐵、鋁、矽等含水氧化物組成的疏鬆的粘土狀礦石，由 於鐵的氧化，巖石呈紅色，所以被稱為紅土鎳礦，其鎳的含量根據所開採的層次而不同，褐 鐵礦層Ni的含量約為0.8 1.5%，過渡層M的含量約為1.5 1.8%，腐植土層M的含量約 為1.8 3.0%，由於含鎳量較低使其提取鎳的工藝成本高、工藝複雜、產量低、汙染嚴重，因 而致使該礦藏長期以來沒有得到大規模的開發利用。針對這種低品位鎳物料，目前我國生產 鎳鐵的工藝主要有二種 一為高爐冶煉鎳鐵，該工藝的特點是產量大，但耗資巨大，(128立方米高爐需耗資3000萬左右)，生產成本高(焦比高，約為還原法的一倍)，且對高爐損壞嚴 重，如我國專利申請號200510102985.X和200510102984.5均為將紅土鎳礦破碎篩分後與焦 粉、生石灰石混合配料進行燒結後得到燒結塊，然後將燒結塊再與焦炭、石灰/生石灰、白雲 石和螢石混合配比後進行高爐冶煉得到鎳鐵。該工藝是在鎳價格較高的情況下，國內部分地 區提出的採用紅土鎳礦作原料，利用高爐(大部分為國家已要求淘汰的小高爐)冶煉製造含 鎳鐵水的方法，經生產實踐表明，該方法具有明顯的不足(l)渣量較大(大於1120Kg/t);(2) 爐渣鹼度低，不利於脫硫；(3)焦炭比高，大於1000Kg/t; (4)需配加螢石調整爐渣粘度； (5)高爐利用係數低，產量低；(6)所生產的鎳鐵質量差，含硫、磷量較高，含矽量較高， 不利於爐外脫磷；(7)該工藝為傳統高爐流程，該工藝所生產的鎳鐵存在加工成本高，環境 汙染大，工序多等缺陷；二為電爐冶煉鎳鐵(也稱熔融法冶煉)，其工藝同上，所不同點僅是 將高爐改成礦熱爐或電弧爐，該工藝耗能高，生產成本高。為降低成本，提高質量，我國開 展了利用紅土礦生產鎳鐵的製備工藝和設備研究，如我國專利申請號200610163832.0號公開 了一種採用轉底爐生產含鎳鐵精礦球團的工藝，該工藝雖然與傳流溼法浸出方法相比，具有 工藝流程短，操作簡單，溫度可控，反應速度快，還原時間短，生產效率高等優點，但該工 藝中普遍存在產品的含硫量高，不能滿足電爐煉鋼的要求，且同時存在著海綿鐵的再氧化問 題，降低了產品的金屬化率，且設備結構複雜，造價高，操作技術難度大；我國專利申請號 200710072147.1號公開了一種以紅土鎳礦為原料用隧道窯直接還原鎳鐵的方法，該工藝可以 解決採用高爐冶煉鎳鐵及採用電爐冶煉鎳鐵所存在的投資大，生產成本高，生產出的鎳鐵含 碳高的問題，但由於採用隧道窯工藝，其單位產量低，佔地面積大，且由於隧道窯需要大量 的耐火材料製造的反應罐，這些反應罐需反覆加熱和冷卻，即大量的消耗能源，也增加了反 應時間，降低了反應罐的壽命，增加了消耗，並需專門設置裝、出罐的場地，導致佔地面積 大，勞動強度大，成本高，機械化程度低，熱效率低，影響了經濟效益。
在含鎳原料中，除紅土鎳礦和蛇紋石鎳礦外，在不鏽鋼生產時產生的煙道灰、層泥、鐵 磷等廢棄物內，均含有大約1 4%的0203、 NiO、 FeO及Ti、 Mn、 Mo、 Cu、 Nb等貴重金 屬和金屬氧化物，由於受回收工藝的限制而大量堆積拋棄。據測算，我國冶煉1噸不鏽鋼平 均產生除塵灰約為36.4公斤，其中含有40 60%的金屬和貴重金屬，這些廢棄物不但佔用大 量的場地，而且會帶來嚴重的環境汙染，同時造成資源的巨大浪費。為此，國內除開展採用 含鎳鐵礦生產鎳鐵的研究外，近幾年同時開展了採用不鏽鋼鐵磷，不鏽鋼冶煉中的煙道灰， 層泥、粉塵等含鎳的合金廢棄物生產鎳鐵的工藝研究，其生產工藝大多採用隧道法還原，如 中國專利申請號200410092402.5號，該工藝雖然解決了鎳資源的回收利用，但由於採用隧道 窯工藝，其優缺點同上所述。因此，研究開發一種新型低成本、高效率、可以廣泛使用各種 廉價資源生產含鎳鐵合金的製備工藝和設備對促進我國鎳鐵發展具有一定的實際意義。
在還原設備上，除以上所述的各種還原設備外，國內外還大量使用豎爐法進行還原，豎 爐法還原是以對流的方式工作，礦石從爐頂加入，固態爐料自上向下移動，還原氣自還原帶 下部加入並向上移動，並與爐料形成對流，爐料鐵礦石與還原氣體都是逆向運動和移動的反應過程，其反應過程與高爐上部間接還原帶相似，是一個不出現熔化現象的還原冶煉過程。 入爐料與還原氣分布均勻，豎爐內固體爐料向下運動時與上升的還原氣體間的傳質進行熱交 換(還原)，是個接近理想狀態的氣-固逆流反應過程，還原完畢的海綿鐵從爐底排出。該設 備結構簡單，自動化程度高，產量大，但目前國內外的豎爐均採用外部加熱還原，由於料層 高，阻力大，爐料中心和邊緣氣流不均勻，溫差大，造成能耗高，產量和質量均不穩定。同 時，由於採用外部加熱，使爐體結構和風量配置不夠理想，使得球團中心氧化亞鐵未得到充 分還原而形成低熔點混合物，造成爐膛結瘤和大塊導致使停爐，影響生產的進行。
為消除上述豎爐的弊端，我國ZL96205053.9號專利中公布了一種直接還原生產海綿鐵的 罐式爐裝置。該裝置是在爐底基礎上砌築爐體、燃燒室、火道、空氣道、煙道、反應罐、爐 架及檢測、控制裝置。火道是分組、分層、水平交錯排列的並且環繞在反應罐的周圍；反應 罐可以是結構相同的若干組；火道、燃燒室與反應罐的組數相對應。反應罐位於爐體內部的 部分是由耐火材料砌築的，位於爐體外部的部分是金屬結構的水套，該水套下部安裝有排料 器。由於採用了結構緊湊的爐體結構，使得該設備佔地面積小，是同等產量隧道窯的1/10以 下，由於火道採用多層水平、交錯排列結構，使得火道裡的熱效率提高，燃耗降低，使用該 裝置生產海綿鐵，可使反應罐始終處於工作溫度狀態，不必反覆加熱冷卻，所以與隧道窯相 比降低30%的能耗，成本也相應的降低，同時，該裝置採甩的是若干組相對獨立的反應罐， 每個反應罐可根據還原工況隨時單獨調整爐料配比、還原冷卻時間等參數，可使產品質量穩 定可靠。其生產工藝為將鐵精粉與一定量還原劑、脫硫劑混合或製成球團，由進料器間歇 或連續加入反應罐，反應罐由環繞它的若干組的火道加熱，熱量由燃燒室提供，罐內爐料靠 自重緩慢下移，先在預熱段升溫至80(TC左右，然後在80(TC 115(TC內還原一定時間後成為 海綿鐵，繼續下移，先後進入空冷段與水冷段、海綿鐵溫度降至IO(TC左右，由排料器控制， 間歇或連續排出，然後通過磁選裝置將海綿鐵與殘渣分離。該裝置雖然具有生產效率高，適 合大批量生產，但由於仍然採用罐外加熱工藝，因而熱效率低，還原速度慢，煤耗大，成本 高，使生產應用得到限制。
為改變外加熱式豎爐的不足，我國ZL200720032603.5號專利中公布了另一種內置式煤基 海綿鐵豎爐，該爐採用在豎爐內部設置有內置爐膽，爐膽壁上設有氣體流通孔，爐膽下部與 氣化爐上端形成調溫室，繞爐膽外周自上而下設有2 10條進料槽道，該進料槽道成螺旋形， 由於該爐體設有內置式爐膽及螺旋槽道，能夠對還原爐內各部分的溫度加以控制，同時也使 爐內的鐵礦石與煤同時自上向下緩緩地圍繞內置式爐膽運動，並與爐體內的上升溫度及還原 氣逆向充分接觸，提高熱效率和還原率。由於該工藝採用內置爐膽加熱，比外部加熱的豎爐 熱效率有所提高，但由於採用單面加熱，仍然達不到高效率加熱的目的。同時該爐由於採用 多條螺旋形進料結構，影響了爐內生產空間的利用率，並對氣流的上升產生阻礙，且螺旋狀 的幾何形狀複雜，龐大的螺旋體加工起來非常困難，由於螺旋體長期處於高溫工況下，對螺 旋體材料的要求較高，所用金屬材料造價高，壽命短。在爐料下移過程中，還存在很大的問 題， 一旦礦石燒結成塊，堵塞住螺旋槽道，將會造成停工通爐的事故。由上述可見，我國目前主要的生產工藝仍然是採用傳統的火法冶煉工藝進行生產鎳鐵， 所生產的鎳鐵的含鎳量可達6 15%,可直接將其用於製造不鏽鋼和低含鎳量的合金等產品， 可以降低生產成本，而含鎳海綿鐵(也稱直接還原鎳鐵)可以直接代替不鏽鋼廢鋼使用，並 已成為不鏽鋼及含鎳合金鋼生產的主要原料。上述研究一定程度上提高了低含鎳氧化鎳礦的 使用量和低含鎳冶金廢棄物的開發利用，降低了生產成本，但仍沒有能夠從根本上解決紅土 鎳礦的使用，且存在冶金強度低，不易還原，生產成本高，環境汙染大，電耗高，還原溫度 高，能耗大，生產效率低，技術複雜等不足，限制了上述各種鎳鐵生產工藝的推廣應用，使 其至今未能走向工業化生產。
因此，開發研究還原溫度低，速度快，成本低，能耗少，質量好，環境汙染少，可以廣 泛使用各種廉價資源的低含鎳氧化物礦、含鎳粉塵、煙道灰、層泥、鐵磷冶金廢棄物生產鎳 鐵合金的工藝和設備，減少對硫化物鎳礦資源和純鎳的依賴，從而為不鏽鋼生產和鎳鐵合金 應用行業提高優質低價原料，是降低鎳鐵合金和不鏽鋼冶煉成本，提高鋼鐵產品和鎳鐵合金 競爭能力的一個重要發展方向，具有良好的社會效益和經濟效益。
在上述各文獻中用於生產含鎳和鎳鉻的海綿鐵的礦粉和還原劑、脫硫劑的粒度均為200 目以上的顆粒，由於所用原料的顆粒較粗，使還原反應需在115(TC 130(TC的高溫下進行， 能源消耗量大，還原速度慢，還原反應時間長，能量利用效率低，環境汙染嚴重。為此，國 內外近年來開展了氧化鐵粉低溫還原的研究。文獻《中國冶金》雜誌(2007年第8期第23—28 頁)屮報導了"微納米氧化鐵粉低溫還原特性的研究"，報導中公開了一種用微納米氧化鐵粉 (粒度為61um 16um)在28(TC 400'C內在氫氣氣氛下經3 20min對鐵粉進行還原的研究 成果。但是，H2的製備成本昂貴，且H2的一次利用率僅為25n/。左右，噸鐵能耗較卨，而且 目前工業上大批量製備微納米粉體尚有難度，且製備成本高，該成果在目前條件下尚還不具 備丁-業化應用，且該成果僅用於鐵的還原，尚未有用於鎳鐵的還原。

發明內容
本發明的目的是要提供一種還原溫度低、還原速度快、能源消耗少、生產效率高、生產 成本低、機械化程度高，環境汙染小的使用低品位的氧化鎳礦、氧化鎳鉻礦或含鎳、含鎳鉻 的冶金廢棄物或其混合物直接還原製備高品位的含鎳或鎳鉻的鎳鐵合金的製備工藝及設備。
本發明解決其技術問題的設備方案是
該還原設備包括有爐底座(12)、上爐體、下爐體、上爐罩、烘乾床爐箅子(25)、密封 下料裝置(1)、淨化裝置和和餘熱循環裝置，在爐底座的上方連接有上爐體，在爐底座的下 方連接有下爐體，在上爐體的上端連接有上爐罩，烘乾床爐箅子位於上爐體內上端，淨化裝 置通過管道與上爐體和下爐體連接，餘熱循環裝置與下爐休連接。
所述的上爐體包括內加熱罐(2)、還原氣出口 (3)、外加熱還原罐(4)、加熱進氣孔(5)、 煤氣管(6)、耐火磚(7)、燃氣噴嘴(8)、耐火纖維(9)、還原爐外殼(10)、內外加熱罐進 氣孔(11)、內加熱煤氣管(20)、內加熱燃氣噴嘴(21)、加熱室(39)、焙燒還原區(43)， 還原爐外殼、耐火磚層、外加熱還原罐和內加熱罐依次套裝，還原爐外殼位於最外層，內加
8內加熱煤氣管，內加熱煤氣管的端部連接有內加熱燃氣 噴嘴，在還原爐外殼與耐火磚層之間有耐火纖維，在耐火磚層內為加熱室，有煤氣管穿過還 原爐外殼、耐火纖維和耐火磚層，煤氣管端部連接有燃氣噴嘴，燃氣噴嘴位於加熱室內，內 加熱罐與外加熱還原罐之間為焙燒還原區，在內加熱罐上的上段有還原氣出口、在下段有內 外加熱罐進氣孔，在外加熱還原罐上有加熱進氣孔；上爐體伸入保護罩的部分為V字型結構， 外加熱還原罐和內加熱罐體的中部向下設有多條斜形氣流通道，兩個罐體的斜形氣流通道呈 V字型布置，在兩個罐體中部向上均開有多個與罐體平行的氣流孔。
或者所述的上爐體包括內加熱罐(2)、還原氣出口 (3)、外加熱還原罐(4)、加熱進氣 孔(5)、耐火磚(7)、耐火纖維(9)、還原爐外殼(10)、內外加熱罐進氣孔(11)、燃煤燃 燒室(33)、出渣室(34)、內加熱火道(38)、加熱室(39)、焙燒還原區(43〉，還原爐外殼、 耐火磚層、外加熱還原罐和內加熱罐依次套裝，還原爐外殼位於最外層，內加熱罐位於最內 層，燃煤燃燒室(33)、出渣室(34)位於上爐體的下端，內加熱火道(38)位於內加熱罐 (2)和外加熱還原罐(4)的下端，在還原爐外殼與耐火磚層之間有耐火纖維，在耐火磚層 內為加熱室，內加熱罐與外加熱還原罐之間為焙燒還原區，在內加熱罐上的上段有還原氣出 口、在下段有內外加熱罐進氣孔，在外加熱還原罐上有加熱進氣孔；上爐體伸入保護罩的部 分為V字型結構，外加熱還原罐和內加熱罐體的中部向下設有多條斜形氣流通道，兩個罐體 的斜形氣流通道呈V字型布置，在兩個罐體中部向上均開有多個與罐體平行的氣流孔；
所述的上爐體為單孔一通道爐體結構，或者上爐體為多孔一通道爐體結構；爐體的布置 形式為單排一通道，或者爐體的布置形式為多排一通道；外加熱還原罐和內加熱罐在上爐體 內分布有1-50個，在外加熱還原罐和內加熱罐的罐體的中下部開有10-50個與罐體垂直線呈 斜形進出氣孔，在罐體的中上部開有與罐體平行布置的進出氣孔，其進出氣孔在罐體上均勻 分布；外加熱還原罐的形狀為圓形或者為矩形；外加熱還原罐使用材質為SiC或者耐火磚材 料製成，或者採用二種材料共同製造。
所述的下爐體包括冷卻過渡段(13)、螺旋出料機(18)、出料口 (29)、爐體支撐(31)、 內外加熱罐支撐(32)，燃煤燃燒室(33)，冷卻過渡段位於內加熱罐和外加熱還原罐的下部， 燃煤燃燒室與上爐體的焙燒還原區相連通，爐體支撐位於外側，內外加熱罐支撐位於中心， 在冷卻過渡段的底部連接有嫘旋出料機，在嫘旋出料機的一端有出料口。
所述的上爐罩包括爐罩(27)、煙囪(28)、除塵器(44)，煙囪位於爐罩的上端，除塵器 連接在煙囪上。
所述的淨化裝置包括餘熱輸送管(19)、中餘熱回收管(22)、上餘熱回收管(26)、軸流 風機(30)、右冷卻風管(36)、右冷卻風機(41)，在淨化裝置的上端通過上餘熱回收管與上 爐罩連接，在淨化裝置的中間部位通過中餘熱回收管連接在上爐體上端，上餘熱回收管(26) 和中餘熱回收管均通入至焙燒還原區，在淨化裝置的底部通過餘熱輸送管通入至下爐體的燃 煤燃燒室內，在餘熱輸送管上連接有軸流風機，在軸流風機下方的餘熱輸送管上連接有右冷 卻風管，在右冷卻風管上連接有右冷卻風機。所述的餘熱循環裝置包括左餘熱輸送管(14)、出水口 (15)、冷卻筒(16)、進水口 (17)、 左冷卻風管(35)、左冷卻風機(42)，在下爐體外有冷卻筒，在冷卻筒上有進水口和出水口， 左餘熱輸送管通入至下爐體的燃煤燃燒室內，在左餘熱輸送管上連接有左軸流風機，在左軸 流風機下方的左餘熱輸送管上連接有左冷卻風管(35)，左冷卻風管上連接有左冷卻風機(42)。
解決其技術問題的工藝方案是
將含鎳鐵原料與還原劑、熔劑、催化添加劑混合，經混合後粉碎到200目以下，製成混 合料；然後將混合料加入到球磨機內進行球磨，製備成超細粉，對超細粉進行鈍化；在催化 添加劑中加水溶化，得到水溶液，將超細粉、水溶液和粘結劑共同混合，混合均勻後造成球 團物料；點燃豎式還原爐中的內外加熱器中的燃料，將所制好的球團物料經過螺旋送料器送 入到還原爐內，均勻鬆散地排布到烘乾床爐箅子上，對球團物料進行烘乾，球團物料經過幹 燥後進行焙燒，在焙燒區內與燃氣中的CO、 H2和揮發分中的碳氫化合物反應，球團物料在 50(TC-110(TC的還原溫度下和催化劑的共同作用下，經15-180分鐘的還原反應後，得到金屬 化率達到90-95%的鎳鐵金屬化球團(海綿鐵)、鎳鉻鐵金屬化球團(海綿鐵)，鎳鐵金屬化球 團或鎳鉻鐵金屬化球團進入冷卻過渡段；餘熱回收裝置將反應後上升的熱氣作為助燃風與冷 卻風混合後一同對金屬化球團進行冷卻，吹入的冷卻風吸收金屬化球團的熱量，在到達焙燒 區時形成含氧的高溫氣體，對還原爐內的燃氣進行助燃，如此依次循環，剩餘的廢氣經除塵 後由煙囪排入大氣，冷卻後的鎳鐵金屬化球團或鎳鉻鐵金屬化球團通過螺旋出料機排出冷卻 筒，經破碎、振動篩分後進行磁選，與殘煤和脈石分離後進行壓塊，得到高品位的含鎳的鎳 鐵合金或含鎳鉻的鎳鉻鐵合金。
所述的鎳鐵原料為氧化鎳礦、氧化鎳鉻礦或含鎳的鐵磷、含鎳鉻的鐵磷、煙道灰、層 泥中的任意一種或將其中的二種或二種以上的含鎳鐵原料按照一定的比例配比後的混合物；
所述的超細粉為粒度為75um-5um，其中顆粒度為10um-35um的粉體佔85%以上。
所述的催化添加劑的物料配比(重量百分比)是由熔化劑10-50%、氧化劑10-30%、催 化助燃劑10-30%、成孔劑5-15%、晶核強化劑5-20%、助熔劑15-30%、自由基引發劑5-l(FA 所組成；其中(以下均為重量百分比)；
所述的熔化劑由含硼鐵精礦粉50-70%、四硼酸鈉(NaB4O7*10H2O) 10-30%、皂土 10-20% 組成，或者為其中的任意一種；
所述的氧化劑由硝酸鈉(NaN03) 50%、硝酸鉀(KN03) 50%組成，或者為硝酸鈉、硝 酸鉀中的任意一種；
所述的催化助燃劑為氯化鈉(NaCl)、氯化鉀(KC1)的任意一種，或者為其混合物，混 合比例不限；
所述的助熔劑為螢石(CaF2) 50%、三氧化二釔(Y203) 50%組成； 所述的晶核強化劑為二氧化鈰(Ce02)、硝酸(NaN03)的任意一種；或者為其混合物， 混合比例不限；
所述的自由基引發劑為烷氧基胺或芳基碳金屬鹽的任意一種；或者自由基引發劑為其混合物，混合比例不限；
所述的成孔劑為聚氯乙烯、蛭石、珍珠巖、碳酸鈣的任意一種，或者為其混合物，混合 比例不限。
所述還原劑為固定碳大於65wtn/。，灰分小於15wt。/。，揮發分為20 30wt。/。的無煙煤、低 硫低灰分煙煤、焦煤、焦粉中的任意一種，或二種以上的混合物； 所述的熔劑為石灰、消石灰、白雲石、石灰石中的任意一種。
所述的粘接劑為膨潤土、水玻璃、粘土、皂土、紙漿廢液中的任意一種；或者為二種以 上的混合物，混合比例不限。
所述的鎳鐵金屬化球團物料成分配比(重量％)為含鎳鐵粉體70-90%、還原劑3-10%、 熔劑3-10%、粘結劑1-10%、催化添加劑0.1-5%組成，球團粉體的顆粒粒度為5um-75um，其 中10-35um的粒度佔球團所用物料總量的85y。，還原反應溫度為500°C-110(TC，還原反應時 間為15-190分鐘。
所述的磁選工藝為先將鎳鐵金屬化球團破碎後進入弱磁選機分離金屬化球團中的煤灰、 添加劑和部分脈石，然後將經過磁選後的粉體進行溼法球磨到-200目後，採用搖床進行重選， 重選後得到的鎳鐵精礦粉釆用2800-5500高斯的磁選機進行磁選，得到含Ni量3 10%的高 品位的鎳鐵粉，鎳收率為90 95%，將所得的鎳鐵粉進行壓塊後製成鎳鐵合金或鎳鉻鐵合金。
所述的燃料為煤氣、或者為煙煤、或者為無煙煤。
採用本發明工藝製備鎳鐵金屬化球團，所用設備並不限於僅用本發明的內外加熱豎式還 原爐生產，尚可採用隧道窯、迴轉窯、轉爐、管式爐、豎爐、倒焰爐。
有益效果，由於採用了上述方案，在本發明中採用超細粉體還原鎳鐵金屬化球團，由於 超細粉在細化過程中發生畸變位錯，產生一定的晶格畸變能，當晶粒尺寸小於100nm後，產 生大量位錯，從而形成許多活化中心，具有較高的活性，尺寸越小，比表面積越大，活性越 高，可以顯著降低反應活化能，可在比普通鐵粉低得多的溫度下進行還原，且氧化鐵粉體越 細，還原溫度越低，反應速率越快，還原率越高。現代材料學研究證明在氫氣氣氛下，當 平均粒度為0.35um的氧化鐵粉在28(TC的還原率可達51.3%，在40(TC， 20分鐘條件下還原 率可達97.1%，幾乎完全還原。所以採用超細鐵粉進行還原既縮短了反應時間，又降低了還 原溫度，極大地降低反應過程中的能耗、物耗，節約了人力、物力和還原成本。由於納米粉 體製備成本較高，生產效率低，考慮到納米粉體製備技術、生產效率和製備成本，在目前的 技術狀態下實現大批量生產尚有一定難度的現實。本發明將粉體粒度限定在10um-75um範圍 內，其中10um-35um粒度的佔90r。，該粒度的粉體既可以充分利用現有粉體製備技術實現大 規模超細粉體生產，實現低成本，高效率生產優質鎳鐵金屬化球團。
現代材料學研究證明，晶粒納米化程度越高，氧化鐵粉的反應速度越快，但是納米粉體 的製備成本昂貴，生產效率低，本發明將催化劑技術應用於本發明的製備工藝，在催化劑的 作用下，極大的改善了反應動力學條件，能夠更大幅度降低活化能，降低還原反應溫度，提 高還原反應速度，實現低溫快速反應，提高生產效率。採用內外加熱豎式還原爐，由於採用罐外加熱和罐內中心加熱的雙向加熱技術，克服了 傳統豎爐的不足，使爐料在爐內受內外加熱，且反應氣體在爐內二次燃燒助熱節能，熱效率 高，能耗低，火焰穿透力強，溫度分布均勻，可控，設備結構簡單可靠，可一爐多孔同一通 道，提高熱效率，操作方便，提高了還原速度，實現快速還原，產量高，質量穩定，可以大 型化生產。
採用了豎爐法製備鎳鐵金屬化球團的物料自上而下的連接運行方式，但不同於豎爐的加 熱和還原方式，釆用了隧道窯法的隔焰加熱方式，但不同於隧道窯中反應罐的單體外部加熱 方式和罐體反覆加熱、冷卻的運行方式。本發明取其所長，避其所短，採用罐內和罐外同時 加熱的新型豎式爐結構，球團採用爐體上部連續自上加入，還原後的鎳鐵金屬化球團自爐底 流出，可使反應罐始終處於工作溫度狀態，不必反覆加熱冷卻。解決了隧道窯還原法還原時 間長，還原時還原罐需反覆加熱和冷卻而造成的大量能源浪費，耐火材料浪費大，能耗高， 自動化程度低的弊端，簡化了生產工序，提高了生產效率，降低了能源消耗，生產過程中無 耐火材料消耗，實現了機械化裝出料，改善了勞動環境，降低了勞動強度，無粘結、懸料、 結瘤、大塊故障，設備運行可靠，與隧道窯相比降低能耗40%左右，實現了高度機械化生產 高質量鎳鐵金屬化球團。
採用一組或者幾組相對獨立的反應罐生產，對於多組反應罐，每個反應罐可根據還原工 況隨時單獨調整爐料配比，還原冷卻時間等參數，實現一爐多品種生產，可使產品質量穩定 可靠，燃料適應範圍廣，即可適用煤氣、天然氣、也可使用煤炭直接加熱。
採用煤基還原工藝，還原中釆用煙煤、無煙煤作為直接還原劑，不使用焦碳，消除了焦 碳生產過程所造成的環境汙染，由於採用低溫快速還原工藝，並在還原生產中採用餘熱回收 二次使用，從而減少了煤的用量，降低了煙塵排放量，有利於環境保護。
採用資源相對豐富的低品位的氧化鎳礦、氧化鎳鉻礦作為鎳鐵的原料，其原料來源相對 廣泛，對原料的成分沒有要求，可以使用各種成分的含鎳或含鎳鉻原料，採用本發明的新型 內外加熱式豎爐直接還原得到高品位的還原鎳鐵合金，原料適用性強，燃料來源廣泛，鎳和 鎳鉻的回收率高，生產成本低，由於還原反應溫度在脈石的軟熔溫度以下固態還原，還原過 程中不產生熔化反應，還原料中的有害元素P、 S等主要保留在渣相中，從而使所生產出的還 原鎳鐵合金的P、 S含量低、質量好。同時，由於還原溫度低，使C02、 SO、 NO等有害氣 體量大幅度下降，環境友好。本製備工藝和設備可以代替傳統的礦熱爐和高爐冶煉方法，與 其它工藝相比生產成本降低50%，所製備的還原鎳鐵可以直接用於冶煉不鏽鋼，為不鏽鋼的 冶煉生產提供了低成本的鎳鐵合金或鎳鉻鐵合金，減少了鎳鐵合金生產時對大量電能和塊礦 資源的依賴，完全可以替代廢不鏽鋼，成為不鏽鋼的主要原料，從而降低不鏽鋼的生產成本。
採用鋼鐵工業廢棄物作為含鎳鐵或鎳鉻鐵原料生產優質鎳鐵合金或鎳鉻鐵合金，即減少 了環境汙染，又增加了鎳鐵原料的資源，節省了礦石資源消耗，降低了原料成本。
本發明生產鎳鐵合金的工藝和設備提高了產品的金屬化率，降低了產品的熔點，改善了 料層透氣性能，具有催化助燃，抑制燒結過程中的不良晶型轉變，促進燒結過程SFEA形成
12和抑制低溫還原粉化，強化燒結工藝過程，降低了產品的熔點和還原溫度，加快了還原速度， 縮短了還原時間，減弱了高溫還原過程中的二次氧化，可降低燃料消耗和電耗10%以上，改 善了鎳鐵合金的冶金性能，提高了產品的金屬化率，降低了廢氣中有害氣體的排放，減輕對 環境的汙染。
本發明的還原工藝和設備使鎳鐵金屬化球團的生產還原溫度低、還原速度快、能源消耗 少、生產效率高、生產成本低、機械化程度高，達到本發明的目的。
本發明具有如下優點1、還原溫度低、能耗低。2、反應速度快，生產效率高。3、先 進的內外加熱設備，提高了加熱效率，確保了海綿鐵質量的均勻性。4、工藝流程短、操作工 藝簡單，設備投資少，機械化程度高，產量大。5、減少燃料消耗，降低環境汙染。6、原料 適用性強、燃料來源廣泛，鎳和鎳鉻的回收率高，生產成本低。7、廢棄資源循環利用，節約 了資源消耗。
因而，本發明為處理各種不同類型的氧化鎳礦和含鎳冶金廢棄物作為主要含鎳鐵原料， 生產優質鎳鐵合金提供了一種新的工藝和設備，可以有效緩解我國不鏽鋼行業鎳資源嚴重短 缺的困境，經濟效益璜社會效益、環境效益顯著，具有良好的應用和推廣前景。


圖i為本發明第一實施例的n ;流程圖 圖2為本發明第二:實施例自飢殳備結構圖
圖3^j本發明第三實施例的設備鄉吉構圖
圖4為本發明第四實湣例的設備布置圖
圖5為本發明第五実施例的設備布置圖 圖6為本發明第六實施例的設備布置圖 圖7為本發明第七實施例的設備布置圖
具體實施例方式
實施例l:本發明解決其技術問題的設備方案是
該還原設備包拼有爐底座12、上爐體、下爐體口上爐罩、烘乾床爐箅子25、密封下料裝 置1、淨化裝置和和餘熱循環裝置，在爐底座的上方連接有上爐體，在爐底座的下方連接有 下爐體，在上爐體的上端連接有爐罩，烘乾床爐箅子位於上爐體內上端，淨化裝置通過管道 與上爐體和下爐體連接，餘熱循環裝置與下爐體連接。
所述的上爐體包括內加熱罐2、還原氣出口 3、外加熱還原罐4、加熱進氣孔5、煤氣管6、 耐火磚7、燃氣噴嘴8、耐火纖維9、還原爐外殼10、內外加熱罐進氣孔11、內加熱煤氣管20、 內加熱燃氣噴嘴21、加熱室39、焙燒還原區43，還原爐外殼、耐火磚層、外加熱還原罐和 內加熱罐依次套裝，還原爐外殼位於最外層，內加熱罐位於最內層，在內加熱罐中心有內加 熱煤氣管，內加熱煤氣管的端問連接有內加熱燃氣噴嘴，在還原爐外殼與耐火磚層之間有耐火纖維，在耐火磚層內為加熱室，有煤氣管穿過還原爐外殼、耐火纖維和耐火磚層，煤氣管 端部連接有燃氣噴嘴，燃氣噴嘴位於加熱室內，內加熱罐與外加熱還原罐之間為焙燒還原區， 在內加熱罐上的上段有還原氣出口、在下段有內外加熱罐進氣孔，在外加熱還原罐上有加熱 進氣孔；上爐體伸入保護罩的部分為V字型結構，外加熱還原罐和內加熱罐體的中部向下設 有多條斜形氣流通道，兩個罐體的斜形氣流通道呈V字型布置，在兩個罐體中部向上均開有 多個與罐體平行的氣流孔。
所述的上爐體為單孔一通道爐體結構，外加熱還原罐和內加熱罐在上爐體內分布有1個， 在外加熱還原罐和內加熱罐的罐體的中下部開有IO個與罐體垂直線呈斜形進出氣孔，在罐體 的中上部開有與罐體平行布置的進出氣孔，其進出氣孔在罐體上均勻分布；外加熱還原罐的 形狀為圓形；外加熱還原罐使用材質為SiC材料製成。
所述的下爐體包括冷卻過渡段13、螺旋出料機18、出料口29、爐體支撐31、內外加熱 罐支撐32，冷卻過渡段位於內加熱罐和外加熱還原罐的下部，冷卻過渡段內為燃煤燃燒室， 燃煤燃燒室與上爐體的焙燒還原區相連通，爐體支撐位於外側，內外加熱罐支撐位於中心， 在冷卻過渡段的底部連接有螺旋出料機，在螺旋出料機的一端有出料口。
所述的上爐罩包括爐罩27、煙囪28、除塵器44，煙囪位於爐罩的上端，除塵器連接在 煙囪上。
所述的淨化裝置包括餘熱輸送管19、中餘熱回收管22、上餘熱回收管26、軸流風機30、 右冷卻風管36、右冷卻風機41，在淨化裝置的上端通過上餘熱回收管與上爐罩連接，在淨化 裝置的中間部位通過中餘熱回收管連接在上爐體上端，上餘熱回收管26和中餘熱回收管均通 入至焙燒還原區，在淨化裝置的底部通過餘熱輸送管通入至下爐體的燃煤燃燒室內，在餘熱 輸送管上連接有軸流風機，在軸流風機下方的餘熱輸送管上連接有右冷卻風管，在右冷卻風 管上連接有右冷卻風機。
所述的餘熱循環裝置包括左餘熱輸送管14、出水口 15、冷卻筒16、進水口 17、左冷卻 風管35、左冷卻風機42，在下爐體外有冷卻筒，在冷卻筒上有進水口和出水口，左餘熱輸送 管通入至下爐體的燃煤燃燒室內，在左餘熱輸送管上連接有左軸流風機，在左軸流風機下方 的左餘熱輸送管上連接有左冷卻風管35，左冷卻風管上連接有左冷卻風機42。
該設備採用豎爐爐體冶煉，該爐體安裝在爐底座上，在豎爐內有外加熱還原反應罐、內 加熱罐，在內加熱罐的上部設有上爐罩，在上爐罩內設有球團烘乾系統爐箅子，該爐箅子設 在豎爐內外加熱還原罐的上部，在爐罩的一側分別設有密封下料裝置和煙囪，在煙囪的上部 設有除塵器，在外加熱還原罐的外部設有燃氣或燃煤加熱系統設施，在內加熱罐體的內部設 有內加熱設施，在還原反應罐的下部設有爐體支撐和內外加熱罐支撐，在還原反應罐的下面 連接有冷卻過渡段和冷卻筒，在冷卻筒的下部連接有螺旋出料機；餘熱回收系統由余熱回收 管道、淨化器和軸流風機組成，餘熱回收管道分別接在保護罩的上部和上爐體的下面，並與 淨化裝置和軸流風機相連接，餘熱回收管道出口與冷卻風管和風機相連後，連接在緩冷段上； 在冷卻過渡段的下部組成餘熱循環系統。
14在冷卻筒的下部連接有進水管，上部連接有出水管，外加熱還原罐和內加熱罐體的中部 向下設有多條斜形氣流隧道，兩個罐體的斜形氣流呈V字型布置，兩個罐體中部向上均開有 多個與罐體平行的氣流孔。
上爐體伸入保護罩的部分為V字型結構，以起到球團的導流作用。
當採用燃氣加熱時，採用燃氣噴嘴進行加熱，當採用燃煤加熱時，在豎爐還原罐底部沿 爐體垂直線的左右對稱設置有二個燃煤的燃燒室。該燃燒室的火道連接在外加熱還原罐的外 部和內加熱罐底部的中心。
解決其技術問題的工藝方案是
將含鎳鐵原料與還原劑、熔劑、催化添加劑混合，經混合後粉碎到200目以下，製成混 合料；然後將混合料加入到球磨機內進行球磨，製備成超細粉，對超細粉進行鈍化；在催化 添加劑中加水溶化，得到水溶液，將超細粉、水溶液和粘結劑共同混合，混合均勻後造成球 團物料；點燃豎式還原爐中的內外加熱器中的燃料，將所制好的球團物料經過螺旋送料器送 入到還原爐內，均勻鬆散地排布到烘乾床爐箅子上，對球團物料進行烘乾，球團物料經過千 燥後進行焙燒，在焙燒區內與燃氣中的CO、 H2和揮發分中的碳氫化合物反應，球團物料在 IIO(TC的還原溫度下和催化劑的共同作用下，經90分鐘的還原反應後，得到金屬化率達到90-95%的鎳鐵金屬化球團，球團進入冷卻過渡段；餘熱回收裝置將反應後上升的熱氣作為助燃 風與冷卻風混合後一同對球團進行冷卻，吹入的冷卻風吸收球團的熱量，在到達焙燒區時形 成含氧的高溫氣體，對還原爐內的燃氣進行助燃，如此依次循環，剰餘的廢氣經除塵後由煙 囪排入大氣，冷卻後的鐵鎳金屬化球團或鎳鉻鐵金屬化球團通過螺旋出料機排出冷卻筒，經 破碎、振動篩分後進行磁選，與殘煤和脈石分離後進行壓塊，得到高品位的鎳鐵合金或鎳鉻 鐵合金。
所述的鎳鐵原料為氧化鎳礦、氧化鎳鉻礦或含鎳的鐵磷、含鎳鉻的鐵磷、煙道灰、層 泥中的任意一種或將其中的二種或二種以上的含鎳鐵原料按照一定的比例配比後的混合物；
所述的超細粉為粒度為75um-5um，其中顆粒度為10um-35um的粉體佔85%以上。
所述的催化添加劑是由熔化劑50%、氧化劑10%、催化助燃劑10%、成孔劑5%、晶核 強化劑5%、助熔劑15%、自由基引發劑5%所組成；其中，所涉及的比例均為重量百分比。
所述的熔化劑由含硼鐵精礦粉70%、四硼酸鈉(NaB4CV10H2O) 10%、皂土 20%組成， 其作用為含硼鐵精礦粉是硼鐵礦開發利用的一種副產品，將其作為熔化劑添加到海綿鐵中
可以利用含硼鐵精礦和四硼酸鈉中的B203可以使海綿鐵晶粒細化，降低燒結礦粘結相熔點和
燒結溫度，減少燒結時間和燒結燃料消耗，提高燒結礦強度和成品率，並可以充分利用資源； 所述的氧化劑由硝酸鈉(NaN03 ) 50%、硝酸鉀(KN03) 50%組成；其作用為，使混合 料內升溫達到一定值後開始分解釋放出氧，由此調節混合料的燃燒條件，促進球團的燃燒速 度和"燒透"效果，增加料球團內的氧含量，煤碳充分燃燒，釋放更多的熱量，避免化學不完 全燃燒；
所述的催化助燃劑為氯化鈉(NaCl)、氯化鉀(KC1)的的混合物，混合比例不限；其作用為催化活化燃料的燃燒，氣化碳的過程；
所述的助熔劑為螢石(CaF2) 50%、三氧化二釔(Y203) 50%組成；其作用在於降低混 合料液相生成溫度和海綿鐵的燒結溫度；
所述的晶核強化劑為二氧化鈰(Ce02)、硝酸(NaN03)的混合物，混合比例不限；其作 用為利用稀土的離子所具有的優良的催化劑特性，使其在燒結過程中促進固液相之間的結合 與結晶，抑制晶核長大，提高燒結礦的轉鼓強度，同時稀土的加入可以改變燃煤的燃燒反應 歷程，大大降低燃燒反應活化能，加速反應速率，提高反應程度，達到改善燃燒性能，提高 燃燒效率和降低汙染的效果；
所述的自由基引發劑為烷氧基胺或芳基碳金屬鹽的混合物，混合比例不限；其作用是 在催化添加劑中加入自由基引發劑可使混合料水分與有機質的共溶體在高溫下分解成更多的 自由基，並加速這些自由基鏈燃燒反應中電子和光子的傳遞速度，改善料層透氣性，提高燒 結速度；
所述的成孔劑為聚氯乙烯、蛭石、珍珠巖、碳酸鈣的混合物，混合比例不限；其作用為 增加球團的透氣性，充當氧的活性載體增加還原氣體向球團內的傳遞速度，促進氧的擴散速 度，提高還原速度。
本發明中的催化添加劑提高了產品的金屬化率，降低了產品的熔點，改善了料層透氣性 能，具有催化助燃，抑制燒結過程中的不良晶型轉變，促進燒結過程SFEA形成和抑制低溫 還原粉化，強化燒結工藝過程，降低了產品的熔點和還原溫度，加快了還原速度，縮短了還 原時間，減弱了高溫還原過程中的二次氧化，可降低燃料消耗和電耗10%以上，改善了海綿 鐵的冶金性能，提高了產品的金屬化率，可降低廢氣中有害氣體的排放，減輕對環境的汙染。
所述還原劑為固定碳大於65城％,灰分小於15wty。，揮發分為20 30wt。/。的無煙煤、低 硫低灰分煙煤、焦煤、焦粉中的任意一種，或二種以上的混合物；
所述的熔劑為石灰；所述的粘接劑為膨潤土。
所述的球團物料成分配比(重量％)為含鎳鐵粉體75%、還原劑20%、熔劑3%、粘結 劑1%、催化添加劑1%;球團粉體的顆粒粒度為5um-75um，其中10-35um的粒度佔球團所 用物料總量的90%，還原反應溫度為IIO(TC，還原反應時間為90分鐘。
所述的磁選工藝為先將鎳鐵金屬化球團破碎後進入弱磁選機分離金屬化球團中的煤灰、 添加劑和部分脈石，然後將經過磁選後的粉體進行溼法球磨到-200目後，採用搖床進行重選， 重選後得到的鎳鐵精礦粉採用2800-5500高斯的磁選機進行磁選，得到含Ni量3 10%的高 品位的鎳鐵粉，鎳收率為90 95%，將所得的鎳鐵粉進行壓塊後製成鎳鐵合金或鎳鉻鐵合金；
所述的燃料為煤氣。
在圖l、圖2中，具體工藝過程首先將氧化鎳礦、氧化鎳鉻礦或含鎳、含鎳鉻的鐵磷、 煙道灰、層泥中的任意一種，與還原劑、熔劑和不溶於水的催化添加劑硼鐵精礦粉混合，經 混合後粉碎到200目以下，將粉碎到200目以下的混合料加入到球磨機內進行球磨，製備成 具有高活化性能的75um-5um的超細粉，其中顆粒度為10um-35um的粉體佔85%以上，將製備好的上述粒度的超細粉進行鈍化，將水溶性還原反應助燃、催化、強化添加劑按照所需的 劑量加入適量的水進行熔化，將所熔化後的水溶液和所需劑量的粘結劑共同加入鈍化後的超 細粉中混合均勻後製造鎳鐵球團；點燃豎式還原爐的外加熱和內加熱燃燒噴嘴8和21，對爐 體進行加熱。將所制好的鎳鐵球團40經過螺旋下料器1在密封狀態下以均勻的速度送入密封 的內外加熱豎式還原爐爐罩27內，均勻鬆散的排布到位於豎式還原爐體上部的烘乾床爐箅子 25上，加熱室39的熱氣通過外加熱還原罐4和內加熱罐2的罐體上所開設的氣流通道3和5 自下面上升到烘乾床爐箅子25上對球團40進行烘乾，鎳鐵球團40經過乾燥後自上往下運動 與上升的熱氣流發生熱交換並進入焙燒區43與燃煤氣中的CO、 112和揮發分中的碳氫化合物 反應，燃燒放熱進一步加熱鎳鐵球團40，使鎳鐵球團40發生失氧還原反應，鎳鐵球團40在 IIO(TC的還原溫度和催化劑的共同作用下，經90分鐘的還原反應後，得到金屬化率達90%-95%的鎳鐵金屬化球團37，鎳鐵金屬化球團37繼續下降，進入冷卻過渡段13，鎳鐵金屬化 球團37繼續完成最後的少量反應，逐步下降進入到冷卻過渡段13下方，餘熱回收管22、 26 將反應後上升的廢熱氣吸入到淨化裝置24內，經淨化處理後通過軸流風機30吸出作為助燃 風，與冷卻風機42所吹入的冷卻風混合後一同進入冷卻過渡段13的下部對鎳鐵金屬化球團37 進行冷卻，冷卻風逐步上升並吸收鎳鐵金屬化球團37的熱量，在到達焙燒區43時形成含氧 的高溫氣體，對還原爐10內的燃氣進行助燃。如此依次循環，剩餘的廢氣經除塵器44除塵 後由煙囪28排入大氣，冷卻後的鎳鐵金屬化球團37在冷卻過渡段13的下方進入冷卻筒16 內快速冷卻到10(TC以下，並通過螺旋出料機18排出冷卻筒16，通過用小時排料速度來控制 鎳鐵金屬化球團40在反應罐4內的停留時間和生產量，通過調節冷卻水強度和冷卻段冷卻量 來調節出爐鎳鐵金屬化球團37的質量。
排出冷卻筒16的鎳鐵金屬化球團37經破碎、振動篩分後進行磁選，與殘煤和脈石分離 後進行壓塊，製備成高品位的鎳鐵合金或鎳鉻鐵合金，或將排出冷卻筒16的鎳鐵金屬化球團 37直接導入熔化爐中進行熔化冶煉。
本發明的技術原理現代材料學研究證明，當顆粒達到納米級或微米級後，由於表面原 子周圍缺少相鄰的原子，有許多懸空鍵，具有不飽和性，易於其它原子相結合而穩定下來， 表現出很高的化學活性，並且物質達到超細化後，其表面原子或分子排列及電子分布結構和 晶體結構均發生變化，產生了塊(粒)狀材料所不具備的奇特表面效應、小尺寸效應、量子 效應和宏觀量子隧道效應。另一方面，當粉體體積減小到納米級時，物質本身的性質也發生 了變化，因為納米粒子是由無限個原子或者分子組成，改變了原來由無數個原子或分子組成 的基體屬性。當納米材料的尺寸與傳導電子的德布羅意波長相當或更小時，周期性的邊界條 件被破壞，磁性、內壓、光吸收、熱阻、化學活性、催化性及熔點等與普通晶粒相比，具有 一系列優異的物理、化學及表面與界面性質。因而超細鐵粉具有很大的比表面積，表面性能 和高的表面活性，存在著表面效應和體積效應，將賦予與大塊金屬完全不同的特性，具有化 學反應速度快，溶解和溶化速度快，熔點低，還原溫度低，還原率高，燒結特性強等特性。 由於還原反應溫度在脈石的軟熔溫度以下固態還原，還原過程中不產生熔化反應，還原料中的有害元素P、 S等主要保留在渣相中，從而使所生產出的還原鐵的P、 S含量低、質量好。 同時，由於還原溫度低，使(:02、 SO、 NO等有害氣體量大幅度下降，從而減少了環境汙染， 有利於環境保護。
實施例2:本發明解決其技術問題的設備方案是
在圖3中，所述的上爐體包括內加熱罐2、還原氣出口3、外加熱還原罐4、加熱進氣孔 5、耐火磚7、耐火纖維9、還原爐外殼10、內外加熱罐進氣孔11、燃煤燃燒室33、出渣室34、 內加熱火道38、加熱室39、焙燒還原區43，還原爐外殼、耐火磚層、外加熱還原罐和內加 熱罐依次套裝，還原爐外殼位於最外層，內加熱罐位於最內層，燃煤燃燒室33、出渣室34 位於上爐體的下端，內加熱火道38位於內加熱罐2和外加熱還原罐4的下端，在還原爐外殼 與耐火磚層之間有耐火纖維，在耐火磚層內為加熱室，內加熱罐與外加熱還原罐之間為焙燒 還原區，在內加熱罐上的上段有還原氣出口、在下段有內外加熱罐進氣孔，在外加熱還原罐 上有加熱進氣孔；上爐體伸入保護罩的部分為V字型結構，外加熱還原罐和內加熱罐體的中 部向下設有多條斜形氣流通道，兩個罐體的斜形氣流通道呈V字型布置，在兩個罐體中部向 上均開有多個與罐體平行的氣流孔；
在圖4中，所述的上爐體為多孔一通道爐體結構，爐體的布置形式為單排一通道；外加 熱還原罐和內加熱罐在上爐體內分布有4個，在外加熱還原罐和內加熱罐的罐體的中下部開 有20個與罐體垂直線呈斜形進出氣孔，在罐體的中上部開有與罐體平行布置的進出氣孔，其 進出氣孔在罐體上均勻分布；外加熱還原罐的形狀為圓形；外加熱還原罐使用材質為耐火磚 材料製成。
該設備內外加熱還原罐為圓形，呈爐體單排縱向排列布置，圖中l-l為加熱器、1-2為外 爐體、l-3為內外加熱還原罐、l-4為加熱室，各爐體共同使用同一加熱通道。生產時，在各 個內加熱罐和外加熱還原罐中共同實施或單獨實施。
採用燃煤加熱，在外加熱還原罐的底部，沿爐體垂直線的左右對稱設置有二個燃煤的燃 燒室，該燃燒室的火道連接在外加熱還原罐的外部和內加熱罐底部的中心。
設備的其它部分與實施例1中所述的設備同，略。
解決其技術問題的工藝方案是所述的含鎳鐵原料；為氧化鎳礦、氧化鎳鉻礦中的任意 一種含鎳鐵原料。
所述的催化添加劑是由熔化劑15%、氧化劑10%、催化助燃劑30%、成孔劑5%、晶核 強化劑5%、助熔劑30%、自由基引發劑5%所組成；其中，所涉及和比例均為重量百分比。
所述的熔化劑由含硼鐵精礦粉55%、四硼酸鈉(NaB4(V10H2O) 30%、皂土 15%組成； 所述的氧化劑為硝酸鈉；所述的催化助燃劑為氯化鈉(NaCl);所述的助熔劑為螢石(CaF2) 50%、三氧化二釔(Y203) 50%組成；所述的晶核強化劑為二氧化鈰(Ce02);所述的自由基 引發劑為烷氧基胺；所述的成孔劑為聚氯乙烯。
所述還原劑為低硫低灰分煙煤；所述的熔劑為消石灰；所述的粘接劑為水玻璃。
所述的錄鐵球團物料成分配比(重量％)為含鎳鐵粉體60%、還原劑20%、熔劑5%、粘結劑10%、催化添加劑5%;球團粉體的顆粒粒度為5um-75um，其中10-35um的粒度佔球 團所用物料總量的90%，還原反應溫度為90(TC，還原反應時間為30分鐘。
所述的燃料為煙煤、或者為無煙煤。
工藝的其它部分與實施例1中的工藝過程同，略。
實施例3:本發明解決其技術問題的設備方案是
在圖4中，所述的上爐體為多孔一通道爐體結構，爐體的布置形式為單排一通道，圖中l-l 為加熱器、l-2為外爐體、l-3為內外加熱還原罐、l-4為加熱室，各爐體共同使用同一加熱 通道；外加熱還原罐和內加熱罐在上爐體內分布有4個，在外加熱還原罐和內加熱罐的罐體 的中下部開有18個與罐體垂直線呈斜形進出氣孔，在罐體的中上部開有與罐體平行布置的進 出氣孔，其進出氣孔在罐體上均勻分布；外加熱還原罐的形狀為矩形；外加熱還原罐使用材 質為SiC材料製成。
設備的其它部分與實施例1中所述的設備同，略。
解決其技術問題的工藝方案是所述的含鎳鐵原料為含鎳的鐵磷、含鎳鉻的鐵磷中的
一種含鎳鐵原料。
所述的催化添加劑是由熔化劑10%、氧化劑25%、催化助燃劑25%、成孔劑15%、晶核 強化劑10%、助熔劑10%、自由基引發劑5%所組成；其中，所涉及和比例均為重量百分比。
所述的熔化劑由含硼鐵精礦粉70%、四硼酸鈉(NaB4(V10H2O) 15%、皂土 15%組成； 所述的氧化劑由硝酸鉀；所述的催化助燃劑為氯化鉀(KCl);所述的助熔劑為螢石(CaF2)50"/n、 三氧化二釔(Y203) 50%組成；所述的晶核強化劑為硝酸(NaN03);所述的自由基引發劑為 芳基碳金屬鹽；所述的成孔劑為蛭石。
所述還原劑為焦煤；所述的熔劑為白雲石；所述的粘接劑為粘土。
所述的鎳鐵球團物料成分配比(重量％)為含鎳鐵粉體65%、還原劑25%、熔劑3%、 粘結劑5%、催化添加劑2%;球團粉體的顆粒粒度為5um-75um，其中10-35um的粒度佔球 團所用物料總量的90%，還原反應溫度為500°C，還原反應時間為180分鐘。
將燃燒煤氣改為採用煤炭直接加熱，將實施例1中的煤氣管5，燃燒噴嘴8和內加熱煤 氣管20、內加熱燃燒噴嘴21去掉，改換成燃煤燃燒窯33、出渣窯34、內加熱火道38。
工藝的其它部分與實施例1中的工藝同，略。
實施例4:本發明解決其技術問題的設備方案是
在圖5中，所述的上爐體為多孔一通道爐體結構，爐體的布置形式為二排一通道縱向排 列，內外加熱還原罐為圓形，圖中l-l為加熱器、l-2為外爐體、l-3為內外加熱還原罐、1-4 為加熱室，各爐體共同使用同一加熱通道；外加熱還原罐和內加熱罐在上爐體內分布有8個， 在外加熱還原罐和內加熱罐的罐體的中下部開有20個與罐體垂直線呈斜形進出氣孔，在罐體 的中上部開有與罐體平行布置的進出氣孔，其進出氣孔在罐體上均勻分布；外加熱還原罐的 形狀為圓形；外加熱還原罐使用材質為SiC和耐火磚材料二種混合材料製造。
設備的其它部分與實施例1中所述的設備同，略。解決其技術問題的工藝方案是所述的含鎳鐵原料為含鎳的煙道灰、層泥中的一種。
所述的催化添加劑是由熔化劑20%、氧化劑10%、催化助燃劑20%、成孔劑5%、晶核 強化劑20%、助熔劑15%、自由基引發劑10%所組成；其中，所涉及和比例均為重量百分比。
所述的熔化劑由含硼鐵精礦粉60%、四硼酸鈉(NaB4CV10H2O) 30%、皂土 10%組成 所述的氧化劑由硝酸鈉(NaN03) 50%、硝酸鉀(KN03) 50%組成；所述的催化助燃劑為氯 化鈉(NaCl)、氯化鉀(KCO的混合物，混合比例不限；所述的助熔劑為螢石(CaF2) 50%、 三氧化二釔(Y203) 50%組成；所述的晶核強化劑為二氧化鈰(Ce02);所述的自由基引發 劑為烷氧基胺；所述的成孔劑為珍珠巖。
所述還原劑為無煙煤；所述的熔劑為石灰石；所述的粘接劑為皂土。
所述的鎳鐵球團物料成分配比(重量％)為含鎳鐵粉體70%、還原劑20%、熔劑8.9%、 粘結劑1%、催化添加劑0.1%;球團粉體的顆粒粒度為5um-75um，其中10-35um的粒度佔 球團所用物料總量的90%，還原反應溫度為IOO(TC，還原反應時間為100分鐘。
當生產時，採用實施例1的工藝可在各個內外加熱還原罐1-3中共同實施或單獨實施。
工藝的其它部分與實施例1中的工藝同，略。
實施例5:本發明解決其技術問題的設備方案是
在圖5中，所述的上爐體為為多孔一通道爐體結構，爐體的布置形式為雙排一通道；外 加熱還原罐和內加熱罐在上爐體內分布有8個，在外加熱還原罐和內加熱罐的罐體的中下部 開有10-50個與罐體垂直線呈斜形進出氣孔，在罐體的中上部開有與罐體平行布置的進出氣 孔，其進出氣孔在罐體上均勻分布；外加熱還原罐的形狀為矩形；外加熱還原罐使用材質為 耐火磚材料製成。各爐體共同使用同一加熱通道。
設備的其它部分與實施例1中所述的設備同，略。
解決其技術問題的工藝方案是所述的含鎳鐵原料為在10%-90%的氧化鎳礦中加入 90%-10%的含鎳鐵磷；
所述的催化添加劑是由熔化劑35%、氧化劑10%、催化助燃劑10%、成孔劑5%、晶核 強化劑5%、助熔劑30%、自由基引發劑5%所組成；其中，所涉及和比例均為重量百分比。
所述的熔化劑由含硼鐵精礦粉58%、四硼酸鈉(NaB4CV10H2O) 22%、皂土 20%組成； 所述的氧化劑為硝酸鈉；所述的催化助燃劑為氯化鉀(KC1);所述的助熔劑為螢石(CaF》50yo、 三氧化二釔(Y203) 50%組成；所述的晶核強化劑為硝酸(NaN03);所述的自由基引發劑為 芳基碳金屬鹽；所述的成孔劑為蛭石。
所述還原劑為焦粉；所述的熔劑為消石灰；所述的粘接劑為紙槳廢液。
所述的鎳鐵球團物料成分配比(重量％)為含鎳鐵粉體60%、還原劑20%、熔劑5%、 粘結劑10%、催化添加劑5%;球團粉體的顆粒粒度為5um-75um，其中10-35um的粒度佔球 團所用物料總量的90%，還原反應溫度為95(TC，還原反應時間為85分鐘。
將圓形內外加熱還原罐3呈雙排縱向排列布置，各爐體共同使用同一加熱通道。
工藝的其它部分與實施例l中的工藝同，略。實施例6:本發明解決其技術問題的設備方案是
所述的上爐體為多孔一通道爐體結構，爐體的布置形式為五排一通道；外加熱還原罐和 內加熱罐在上爐體內分布有50個，在外加熱還原罐和內加熱罐的罐體的中下部開有50個與
罐體垂直線呈斜形進出氣孔，在罐體的中上部開有與罐體平行布置的進出氣孔，其進出氣孔 在罐體上均勻分布；外加熱還原罐的形狀為圓形；外加熱還原罐使用材質為SiC和耐火磚材 料混合材料製成。
設備的其它部分與實施例1中所述的設備同，略。
解決其技術問題的工藝方案是所述的含鎳鐵原料為在10%-90%的氧化鎳礦中加入 90%-10%的含鎳煙道灰、層泥中的任意一種或二種配比後的混合物鎳鐵原料；
所述的催化添加劑是由熔化劑10%、氧化劑10%、催化助燃劑15%、成孔劑15%、晶核 強化劑25%、助熔劑15%、自由基引發劑10%所組成；其中，所涉及和比例均為重量百分比。
所述的熔化劑由含硼鐵精礦粉65%、四硼酸鈉(NaB4(V10H2O) 25%、皂土 10%組成； 所述的氧化劑由硝酸鉀；所述的催化助燃劑為氯化鉀(KC1);所述的助熔劑為螢石(CaF2)50y。、 三氧化二釔(Y203) 50%組成；所述的晶核強化劑為二氧化鈰(Ce02);所述的自由基引發劑 為烷氧基胺或芳基碳金屬鹽的混合物，混合比例不限；所述的成孔劑為聚氯乙烯、蛭石、珍 珠巖的、混合物，混合比例不限。
所述還原劑為低硫低灰分煙煤；所述的熔劑為石灰；所述的粘接劑為膨潤土和水玻璃的 混合物，混合比例不限。
所述的球團物料成分配比(重量％)為含鎳鐵粉體61%、還原劑24%、熔劑3%、粘結 劑10%、催化添加劑2%;球團粉體的顆粒粒度為5um-75um，其中10-35um的粒度佔球團所 用物料總量的90%，還原反應溫度為70(TC，還原反應時間為130分鐘。
在圖6中，內外加熱還原罐為矩形，呈單排縱向排列布置，圖中l-l為加熱器、1-2為外 爐體、1-3為矩形內外加熱還原罐、14為加熱室，各爐體共同使用同一加熱通道。
工藝的其它部分與實施例1中的工藝同，略。
實施例7:本發明解決其技術問題的設備方案是
所述的上爐體為多孔一通道爐體結構，爐體的布置形式為四排一通道；外加熱還原罐和 內加熱罐在上爐體內分布有20個，在外加熱還原罐和內加熱罐的罐體的中下部開有40個與 罐體垂直線呈斜形進出氣孔，在罐體的中上部開有與罐體平行布置的進出氣孔，其進出氣孔 在罐體上均勻分布；外加熱還原罐的形狀為矩形；外加熱還原罐使用材質為SiC和耐火磚材 料的混合材料製成。
設備的其它部分與實施例1中所述的設備同，略。
解決其技術問題的工藝方案是所述的含鎳鐵原料為含鎳鉻的鐵磷、煙道灰、層泥中 的任意一種或將其中的二種含鎳鐵原料按照一定的比例配比後的混合物，混合比例不限；
所述的催化添加劑是由熔化劑20%、氧化劑10%、催化助燃劑20%、成孔劑10%、晶核 強化劑13%、助熔劑20%、自由基引發劑7%所組成；其中，所涉及和比例均為重量百分比。
21所述的熔化劑由含硼鐵精礦粉55%、四硼酸鈉(NaB4O7-10H2O) 25%、皂土 20°/。組成； 所述的氧化劑由硝酸鈉(NaN03) 50%、硝酸鉀(KN03) 50%組成；所述的催化助燃劑為氯 化鈉(NaCl)、氯化鉀(KC1)的混合物，混合比例不限；所述的助熔劑為螢石(CaF2) 50%、 三氧化二銘(Y203) 50%組成；所述的晶核強化劑為硝酸(NaN03);所述的自由基引發劑為 芳基碳金屬鹽；所述的成孔劑為聚氯乙烯。
所述還原劑為低硫低灰分煙煤；所述的熔劑為石灰；所述的粘接劑為粘土、皂土和紙槳 廢液的混合物，混合比例不限。
所述的球團物料成分配比(重量％)為含鎳鐵粉體64%、還原劑21%、熔劑<9%、粘 結劑1%、催化添加劑5%;球團粉體的顆粒粒度為5um-75um，其中10-35um的粒度佔球團 所用物料總量的90%，還原反應溫度為80(TC，還原反應時間為170分鐘。
在圖7中，內外加熱還原罐為矩形，呈雙排縱向排列布置，圖中l-l為加熱器、1-2為外 爐體、1-3為矩形內外加熱還原罐、l-4為加熱室，各爐體共同使用同一加熱通道。
工藝的其它部分與實施例1中的工藝同，略。
實施例8:本發明解決其技術問題的設備方案是採用隧道窯。
解決其技術問題的工藝方案是所述的含鎳鐵原料為氧化鎳礦、氧化鎳鉻礦中的任意 一種含鎳鐵原料；
所述的催化添加劑是由熔化劑10%、氧化劑30%、催化助燃劑20%、成孔劑15%、晶核 強化劑5%、助熔劑15%、自由基引發劑5%所組成；其中，所涉及和比例均為重量百分比。
所述的熔化劑為含硼鐵精礦粉；所述的氧化劑為硝酸鈉；所述的催化助燃劑為氯化鈉 (NaCl)、氯化鉀(KC1)的混合物，混合比例不限；所述的助熔劑為螢石(CaF2) 50%、三 氧化二釔(Y203) 50%組成；所述的晶核強化劑為二氧化鈰(Ce02);所述的自由基引發劑為 烷氧基胺；所述的成孔劑為聚氯乙烯、蛭石的混合物，混合比例不限。
所述還原劑為低硫低灰分煙煤；所述的熔劑為消石灰；所述的粘接劑為膨潤土、水玻璃、 粘土、皂土和紙漿廢液的混合物，混合比例不限。
所述的鎳鐵金屬化球團物料成分配比(重量％)為含鎳鐵粉體61%、還原劑28%、熔 劑10%、催化添加劑1%;粉體的顆粒粒度為5um-75um，其中10-35um的粒度佔球團所用物 料總量的90%，將其裝罐後送入隧道窯還原，還原反應溫度為105(TC，還原反應時間為180 分鐘。
工藝的其它部分與實施例l中的工藝同，略。
實施例9:本發明解決其技術問題的設備方案是採用迴轉窯。 解決其技術問題的工藝方案是所述的含鎳鐵原料為含鎳的鐵磷鎳鐵原料。 所述的催化添加劑是由熔化劑35%、氧化劑25%、催化助燃劑10%、成孔劑5%、晶核
強化劑5%、助熔劑15%、自由基引發劑5%所組成；其中，所涉及和比例均為重量百分比。 所述的熔化劑為四硼酸鈉(NaB4(V10H2O);所述的氧化劑為硝酸鉀；所述的催化助燃
劑為氯化鈉(NaCl);所述的助熔劑為螢石(CaF2) 50%、三氧化二釔(Y203) 50%組成；所述的晶核強化劑為二氧化鈰(Ce02)、硝酸(NaN03)的混合物，混合比例不限；所述的自由 基引發劑為垸氧基胺；所述的成孔劑為聚氯乙烯、珍珠巖的其混合物，混合比例不限。
所述還原劑為焦煤；所述的熔劑為石灰；所述的粘接劑為膨潤土、粘土和紙漿廢液的混 合物，混合比例不限。
所述的球團物料成分配比(重量％)為含鎳鐵粉體74%、還原劑20%、熔劑3%、粘結 劑2.5%、催化添加劑O. 5%;球團粉體的顆粒粒度為5um-75um，其中10-35um的粒度佔球 團所用物料總量的90%，還原反應溫度為H5(TC，還原反應時間為90分鐘。
工藝的其它部分與實施例l中的工藝同，略。
實施例10:本發明解決其技術問題的設備方案是採用轉爐。
解決其技術問題的工藝方案是所述的含鎳鐵原料為含鎳的煙道灰、層泥中的任意一 種或將二種含鎳鐵原料按照一定的比例配比後的混合物，混合比例不限。
所述的催化添加劑是由熔化劑10%、氧化劑30%、催化助燃劑10%、成孔劑15%、晶核
強化劑10%、助熔劑15%、自由基引發劑10%所組成；其中，所涉及和比例均為重量百分比。
所述的熔化劑為皂土；所述的氧化劑由硝酸鉀中的任意一種；所述的催化助燃劑為氯化 鈉(NaCl);所述的助熔劑為螢石(CaF2) 50%、三氧化二釔(Y203) 50%組成；所述的晶核 強化劑為二氧化鈰(Ce02)、硝酸(NaN03)的混合物，混合比例不限；所述的自由基引發劑 為垸氧基胺或芳基碳金屬鹽的混合物，混合比例不限；所述的成孔劑為聚氯乙烯。
所述還原劑為焦粉；所述的熔劑為白雲石；所述的粘接劑為水玻璃、粘土、皂土和紙漿 廢液的混合物，混合比例不限。
所述的球團物料成分配比(重量％)為含鎳鐵粉體70%、還原劑25%、熔劑3%、粘結 齊!|1.9%、催化添加劑0.1%;球團粉體的顆粒粒度為5um-75um，其中10-35um的粒度佔球團 所用物料總量的90%，還原反應溫度為98(TC，還原反應時間為130分鐘。
工藝的其它部分與實施例1中的工藝同，略。
實施例ll:本發明解決其技術問題的設備方案是採用管式爐。
解決其技術問題的工藝方案是所述的含鎳鐵原料為在10%-90%的氧化鎳礦中加入 90%-10%的*鎳煙道灰、層泥中的任意一種或二種配比成製備鎳鐵海綿鐵的含鎳鐵原料。
工藝的其它部分與實施例1中的工藝過程及各種催化添加劑相同，略。
實施例12:本發明解決其技術問題的設備方案是採用豎爐。
解決其技術問題的工藝方案是所述的含鎳鐵原料為90%含鎳鐵磷、煙道灰、層泥中 的任意一種與10%的氧化鎳礦、氧化鎳鉻礦中的任意一種配比成製備鎳鐵金屬化球團的含鐵 原料。
工藝的其它部分與實施例1中的工藝過程及各種催化添加劑相同，略。
2權利要求
1、一種含鎳和鎳鉻的鐵合金製備工藝，其特徵是將含鎳鐵原料與還原劑、熔劑、催化添加劑混合，經混合後粉碎到200目以下，製成混合料；然後將混合料加入到球磨機內進行球磨，製備成超細粉，對超細粉進行鈍化；在催化添加劑中加水溶化，得到水溶液，將超細粉、水溶液和粘結劑共同混合，混合均勻後造成球團物料；點燃豎式還原爐中的內外加熱器中的燃料，將所制好的球團物料經過螺旋送料器送入到還原爐內，均勻鬆散地排布到烘乾床爐箅子上，對球團物料進行烘乾，球團物料經過乾燥後進行焙燒，在焙燒區內與燃氣中的CO、H2和揮發分中的碳氫化合物反應，球團物料在500℃-1100℃的還原溫度下和催化劑的共同作用下，經15-180分鐘的還原反應後，得到金屬化率達到90-95％的鎳鐵金屬化球團，鎳鐵金屬化球團進入冷卻過渡段；餘熱回收裝置將反應後上升的熱氣作為助燃風與冷卻風混合後一同對鎳鐵金屬化球團進行冷卻，吹入的冷卻風吸收鎳鐵金屬化球團的熱量，在到達焙燒區時形成含氧的高溫氣體，對還原爐內的燃氣進行助燃，如此依次循環，剩餘的廢氣經除塵後由煙囪排入大氣，冷卻後的鎳鐵金屬化球團通過螺旋出料機排出冷卻筒，經破碎、振動篩分後進行磁選，與殘煤和脈石分離後進行壓塊，得到高品位的鎳鐵合金或鎳鉻鐵合金。
2、 根據權力要求1所述的含鎳和鎳鉻的鐵合金製備工藝，其特徵是所述的含鎳鐵原料 為將氧化鎳礦、氧化鎳鉻礦或含鎳、含鎳鉻的鐵磷、煙道灰、層泥中的任意一種或將其中的 二種或二種以上的含鎳鐵原料按照一定的比例配比後的超細粉體混合體，混合比例不限；所述的超細粉為粒度為75um-5um，其中顆粒度為10um-35um的粉體佔85%以上。
3、 根據權力要求1所述的含鎳和鎳鉻的鐵合金的製備工藝，其特徵是所述的催化添加 劑的物料配比(重量百分比)是由熔化劑10-50%、氧化劑10-30%、催化助燃劑10-30%、成 孔劑5-15%、晶核強化劑5-20%、助熔劑15-30%、自由基引發劑5-10%所組成；其中(均為 重量百分比)所述的熔化劑由含硼鐵精礦粉50-70%、四硼酸鈉(NaB4O7-10H2O) 10-30°/。、皂土 10-20%組成，或者為其中的任意一種；所述的氧化劑由硝酸鈉(NaN03) 50%、硝酸鉀(KN03) 50%組成，或者為硝酸鈉、硝 酸鉀中的任意一種；所述的催化助燃劑為氯化鈉(NaCl)、氯化鉀(KC1)的任意一種，或者為其混合物，混 合比例不限；所述的助熔劑為螢石(CaF2) 50%、三氧化二釔(Y203) 50%組成； 所述的晶核強化劑為二氧化鈰(Ce02)、硝酸(NaN03)的任意一種；或者為其混合物， 混合比例不限；所述的自由基引發劑為烷氧基胺或芳基碳金屬鹽的任意一種；或者自由基引發劑為其混 合物，混合比例不限；所述的成孔劑為聚氯乙烯、蛭石、珍珠巖、碳酸鈣的任意一種，或者為其混合物，混合 比例不限。
4、 根據權力要求l所述的含鎳和鎳鉻的鐵合金的製備工藝，其特徵是所述還原劑為固 定碳大於65wt。/。，灰分小丁' 15wt%，揮發分為20 30wiy。的無煙煤、低硫低灰分煙煤、焦煤、 焦粉中的任意一種，或二種以上的混合物；所述的熔劑為石灰、消石灰、白雲石、石灰石中的任意一種；所述的粘接劑為膨潤土、水玻璃、粘土、皂土、紙漿廢液中的任意一種；或者為二種以 上的混合物，混合比例不限；所述的鎳鐵金屬化球團物料成分配比(重量％)為氧化鎳礦、氧化鎳鉻礦或含鎳、含鎳鉻的鐵磷、煙道灰、層泥中的任意一種或將其中的二種或二種以上的含鎳鐵原料按照一定 的比例配比後的超細粉體混合體70-90%、還原劑3-10%、熔劑3-10%、粘結劑1-10%、催化 添加劑01-5%組成，球團物料為超細粉體，超細粉體的顆粒粒度為5um-75um，其中10-35um 的粒度佔球團所用物料總量的85%，還原反應溫度為500。C-ll(XrC; 所述的燃料為煤氣、或者為煙煤、或者為無煙煤；所述的磁選工藝為將金屬化球團破碎後進入弱磁選機先分離球團中的煤灰、添加劑和 部分脈石，然後將經過磁選後的粉體進行溼法球磨到-200目後，採用搖床進行重選，重選後 得到的鎳精礦粉採用2800-5500高斯的磁選機進行磁選，得到含Ni量3 10%的高品位的鎳 精礦粉。
5、 一種實現含鎳和鎳鉻的鐵合金製備工藝的設備，其特徵是該還原設備包括有爐底座 (12)、上爐體、下爐體、上爐罩、烘乾床爐箅子(25)、密封下料裝置(1)、淨化裝置和和餘熱循環裝置，在爐底座的上方連接有上爐體，在爐底座的下方連接有下爐體，在上爐體的 上端連接有上爐罩，烘乾床爐箅子位於上爐體內上端，淨化裝置通過管道與上爐體和下爐體 連接，餘熱循環裝置與下爐體連接。
6、 根據權力要求5所述的含鎳和鎳鉻的鐵合金製備工藝的設備，其特徵是所述的上爐體包括內加熱罐(2)、還原氣出口 (3)、外加熱還原罐(4)、加熱進氣孔(5)、煤氣管(6)、 耐火磚(7)、燃氣噴嘴(8)、耐火纖維(9)、還原爐外殼(10)、內外加熱罐進氣孔(11)、 內加熱煤氣管(20)、內加熱燃氣噴嘴(21)、加熱室(39)、焙燒還原區(43)，還原爐外殼、 耐火磚層、外加熱還原罐和內加熱罐依次套裝，還原爐外殼位於最外層，內加熱罐位於最內 層，在內加熱罐中心有內加熱煤氣管，內加熱煤氣管的端部連接有內加熱燃氣噴嘴，在還原 爐外殼與耐火磚層之間有耐火纖維，在耐火磚層內為加熱室，有煤氣管穿過還原爐外殼、耐 火纖維和耐火磚層，煤氣管端部連接有燃氣噴嘴，燃氣噴嘴位於加熱室內，內加熱罐與外加 熱還原罐之間為焙燒還原區，在內加熱罐上的上段有還原氣出口、在下段有內外加熱罐進氣 孔，在外加熱還原罐上有加熱進氣孔；上爐體伸入保護罩的部分為V字型結構，外加熱還原 罐和內加熱罐體的中部向下設有多條斜形氣流通道，兩個罐體的斜形氣流通道呈V字型布置， 在兩個罐體中部向上均開有多個與罐體平行的氣流孔-,或者所述的上爐體包括內加熱罐(2)、還原氣出口 (3)、外加熱還原罐(4)、加熱進氣孔(5)、耐火磚(7)、耐火纖維(9)、還原爐外殼(10)、內外加熱罐進氣孔(11)、燃煤燃 燒室(33)、出渣室(34)、內加熱火道(38)、加熱室(39)、焙燒還原區(43)，還原爐外殼、 耐火磚層、外加熱還原罐和內加熱罐依次套裝，還原爐外殼位於最外層，內加熱罐位於最內 層，燃煤燃燒室(33)、出渣室(34)位於上爐體的下端，內加熱火道(38)位於內加熱罐 (2)和外加熱還原罐(4)的下端，在還原爐外殼與耐火磚層之間有耐火纖維，在耐火磚層 內為加熱窯，內加熱罐與外加熱還原罐之間為焙燒還原區，在內加熱罐上的上段有還原氣出 口、在下段有內外加熱罐進氣孔，在外加熱還原罐上有加熱進氣孔；上爐體伸入保護罩的部 分為V字型結構，外加熱還原罐和內加熱罐體的中部向下設有多條斜形氣流通道，兩個罐體 的斜形氣流通道呈V字型布置，在兩個罐體中部向上均開有多個與罐體平行的氣流孔；所述的上爐體為單孔一通道爐體結構，或者上爐體為多孔一通道爐體結構；爐體的布置 形式為單排一通道，或者爐體的布置形式為多排一通道；外加熱還原罐和內加熱罐在上爐體 內分布有1-50個，在外加熱還原罐和內加熱罐的罐體的中下部開有10-50個與罐體垂直線呈 斜形進出氣孔，在罐體的中上部開有與罐體平行布置的進出氣孔，其進出氣孔在罐體上均勻 分布；外加熱還原罐的形狀為圓形或者為矩形；外加熱還原罐使用材質為SiC或者耐火磚材 料製成，或者釆用二種材料共同製造。
7、 根據權力要求5所述的含鎳和鎳鉻的鐵合金製備工藝的設備，其特徵是所述的下爐 體包括冷卻過渡段(13)、螺旋出料機(18)、出料口 (29)、爐體支撐(31)、內外加熱罐支 撐(32)，冷卻過渡段位於內加熱罐和外加熱還原罐的下部，冷卻過渡段內為燃煤燃燒室，燃 煤燃燒室與上爐體的焙燒還原區相連通，爐體支撐位於外惻，內外加熱罐支撐位於中心，在 冷卻過渡段的底部連接有螺旋出料機，在螺旋出料機的一端有出料口。
8、 根據權力要求5所述的含鎳和鎳鉻的鐵合金製備工藝的設備，其特徵是所述的上爐 罩包括爐罩(27)、煙囪(28)、除塵器(44)，煙囪位於爐罩的上端，除塵器連接在煙囪上。
9、 根據權力要求5所述的含鎳和鎳鉻的鐵合金製備工藝的設備，其特徵是所述的淨化 裝置包括餘熱輸送管(19)、中餘熱回收管(22)、上餘熱回收管(26)、軸流風機(30)、右 冷卻風管(36)、右冷卻風機(41)，在淨化裝置的上端通過上餘熱回收管與上爐罩連接，在 淨化裝置的中間部位通過中餘熱回收管連接在上爐體上端，上餘熱回收管(26)和中餘熱回 收管均通入至焙燒還原區，在淨化裝置的底部通過餘熱輸送管通入至下爐體的燃煤燃燒室內， 在餘熱輸送管上連接有軸流風機，在軸流風機下方的餘熱輸送管上連接有右冷卻風管，在右 冷卻風管上連接有右冷卻風機。
10、 根據權力要求5所述的含鎳和鎳鉻的鐵合金製備工藝的設備，其特徵是；所述的餘 熱循環裝置包括左餘熱輸送管(14)、出水口 (15)、冷卻筒(16)、進水口 (17)、左冷卻風 管(35)、左冷卻風機(42)，在下爐體外有冷卻筒，在冷卻筒上有進水口和出水口，左餘熱 輸送管通入至下爐體的燃煤燃燒室內，在左餘熱輸送管上連接有左軸流風機，在左軸流風機 下方的左餘熱輸送管上連接有左冷卻風管(35)，左冷卻風管上連接有左冷卻風機(42)。
全文摘要
本發明涉及一種含鎳和鎳鉻的鐵合金製備工藝及其還原設備，屬於冶金工業煉鋼原料。將含鎳鐵原料與還原劑、熔劑、催化添加劑混合，製備成超細粉，混合造成球團物料，送入到還原爐內，烘乾、焙燒，經還原反應後，得到鎳鐵合金；該還原設備在爐底座的上方連接有上爐體，在爐底座的下方連接有下爐體，在上爐體的上端連接有上爐罩，烘乾床爐箅子位於上爐體內上端，淨化裝置通過管道與上爐體和下爐體連接，餘熱循環裝置與下爐體連接。優點1.還原溫度低，速度快，減少了能源消耗，降低生產成本，生產效率高，質量的均勻性好。2.設備簡單投資少，機械化程度高，工序簡單，產量大，可規模化生產。3.減少原料浪費，降低環境汙染。4.採用氧化鎳礦或含鎳廢棄物為原料來源廣泛，成本低。5.廢棄資源循環利用，節約了資源消耗。
文檔編號C21B13/00GK101575654SQ200910028259
公開日2009年11月11日 申請日期2009年2月5日 優先權日2009年2月5日
發明者丁家偉 申請人:丁家偉