專利名稱：純鐵的冶煉工藝及設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及黑色金屬的冶煉方法，具體涉及純鐵的冶煉工藝及設備。
背景技術：
純鐵是指鐵中的含碳量《0.025%—下，且鐵中的錳、硅、硫、磷等其它有害元素和氧化 物夾雜物的含量及低的一種鐵。純鐵不僅具有一定的強度，還具有較高的韌性及很高的軟磁 性能，而且其導電和耐腐蝕下性能也比普通的鐵和鋼好的多，因而是電工合金及一些高級合 金鋼的基本原料，主要用于生產電工用鋼、電磁鐵芯、釹鐵硼磁性材料、電工硅鋼片、高溫 合金和超低碳不銹鋼等要求含碳量、鋼質的夾雜物含量極低的冶金產品的原料。
為不斷滿足現代工業技術和科技發展的需要，人們在不斷的開發出新的特殊鋼和特種合 金，而制造上述材料需要大量的優質金屬材料。鑒于搞純鐵的重要應用及可能的潛在應用價 值，純鐵特別是超純鐵的制備與研究成為當前純金屬研究中的一個熱點，受到日本、法國、 德國、美國等國家的高度重視，在世界范圍內正在不惜以高的代價從視著高純鐵的研究。目 前閨內外已經研究開發出多種制備純鐵的工藝和相關設備，其中采用電解法生產高純鐵的工 藝在日本得到了發展，它是以鐵做陽極，把適當的鐵水溶液作為電解液，陽極上就可以得到 相當純的鐵，該鐵稱為電解鐵。但是，電解鐵成本高，價格昂貴，限制了它的應用。為降低 純鐵的成本，近幾十年來國內外開展了低成本制備純鐵工藝的研究開發，如電爐或轉爐冶煉 純鐵工藝，但由于純鐵要求碳、硫、磷等雜質元素含量低，因此冶煉難度大于一般的煉鋼， 且冶煉過程中是在無保護渣條件下進行，去除上述有害元素的能力有限，所冶煉的純鐵質量 難以滿足要求。近年來，隨著真空冶金和爐外精煉技術的發展，為純鐵的生產提供了新的工 藝和設備，中國專利申請號200720023829. 3號公開了以廢鋼為原料冶煉原料純鐵的工藝，該 工藝將廢鐵先在中頻爐中熔化成母液，然后倒入VOD真空精煉爐中再加入相應的石灰、螢石、 鋁塊、硅鈣塊等渣料和脫氧劑，經抽真空后進行底吹氧脫碳后再吹氬攪拌脫硫精煉；使工業 純鐵的生產也逐步采用電弧爐+真空感應爐+VOD真空精煉的三聯工藝進行生產。該工藝所冶 煉的純鐵雖然質量好，但設備投資大，冶煉工藝流程復雜，技術難度大、輔助材料多，生產 成本高，對廢鋼原料的質量要求高，環境污染嚴重。中國專利申請號01108775. 7號公開了純
鐵的冶煉方法，該方法以轉爐煉鋼煙塵和廢鋼的混合物或轉爐煉鋼煙塵為原料，首先將上述 原料加入感應爐中，升溫至物料開始熔化時加入造渣材料NaHC03、 CaO或CaO、 MgO，至物料 全部熔化并出渣然后在依次講行以下步驟，(D再加入上沐原料，②物料開始熔化時加入上述造渣材料，至物料全部熔化并出渣，③進行雜質成份及含量分析，上述①②③步驟循環進 行至少一次；達到純鐵標準后，將鐵水注入鋼包，加入脫氧劑鋁脫氧，澆注，凝固后得純鐵。 該方法雖然較專利申請號200720023829. 3號工藝簡單，成本低廉，但該方法仍然存在著對原 料的要求高，且冶煉過程中是在無保護渣條件下進行，同時由于中頻爐本身所存在的冶煉中 無精煉過程，使其去除硫、磷等有害元素的能力有限，表面易氧化等缺陷，所冶煉的純鐵質 量穩定性差，難以滿足要求。
海綿鐵是在鐵的熔點溫度以下，采用非高爐工藝，通過還原固態氧化鐵粉(通常是赤鐵礦) 或其他含鐵氧化物，經還原或脫氧獲得的金屬化的產品，通常叫做直接還原鐵(DRI)。鐵礦 石還原過程中，由丁失氧在內部形成大量孔洞，保留了鐵礦石的外形和礦石中的脈石，其重 量比鐵礦石減少30%，比重約為4.4g/cm3。由于海綿鐵的原料主要是采用鐵精礦粉，不含其 它合金元素，生產成本低，是廢鋼和生鐵的替代品，其特點是碳含量較低(<2%)，全鐵在90% 以上，不僅磷、硫含量低，與廢鋼相比不含銅、鋅等雜質，成份穩定，是電爐煉鋼較為理想 的爐料，為煉鋼用廢鋼的一種補充，特別有利于電爐冶煉優質特鋼。
由于海綿鐵所具有的上述特性，近年來國內外丌展了來用海綿鐵做原料冶煉純鐵的研究， 如中國專利申請號200810005027. 4號公開了用海綿鐵冶煉純鐵的工藝，該工藝以海綿鐵為原 料，釆用造氧化渣和還原渣雙渣工藝冶煉，氧化渣造渣的材料為氧化鐵皮和石灰或鐵精礦粉 和石灰或氧氣和石灰，還原渣造渣的材料為鋁粉和石灰或鋁塊和石灰，冶煉時首先將占總氧 化渣量為5 — 10 %的氧化渣料放入中頻感應電爐，然后加入占海綿鐵總量為20 — 50 % 的海綿鐵進行冶煉，當海綿鐵溶化后，隨著溫度的升高，逐步加入余下的海綿鐵和余下的氧 化渣；當海綿鐵和氧化渣料全部加完，繼續熔煉20 — 30分鐘后扒除氧化渣，逐步加入還 原渣材料造還原渣，升高熔池溫度，達到澆注溫度L550 °C _ 1680 °C ，鑄造成型。該工 藝由于用海綿鐵做原料，使所冶煉制成的純鐵的殘留元素和雜質元素含量極低，化學成分能 夠達到國家純鐵標準，且具有設備投資少等優點。但該工藝由于在冶煉中要分別配制二次熔 渣，并且中間還需要換渣，因而生產工序多，電耗大，且在換渣過程中存在著金屬液的二次 氧化等缺陷。該工藝與上述的01108775. 7專利申請號均使用中頻爐進行冶煉，而中頻爐在冶 煉過程中存在著爐渣不能因感應而加熱，只能靠鋼液加熱，因此爐渣溫度低，不利于鋼渣的 反應，冶煉中無氧化期和還原期，無精煉過程，使其去除硫、磷等有害元素的能力有限，使 所冶煉的純鐵氣體含量高，雜質物含量高，尤其是氧化物夾雜的含量，使所冶煉的純鐵的質 量無法得到保證。而且制備純鐵所用的海綿鐵是在冷態下入爐冶煉，造成—次能源消耗，增 加了生產工序和成本。目前國內外制備海綿鐵的工藝主要有氣基還原法和煤基還原法二種。
氣基法一般采用天然氣進行還原，而天然氣以CH4等碳氫化物為主，在還原時，需將天
然氣通過裂解轉化成以CO和H2為主的還原性氣氛，完成對鐵礦石或人造塊礦的還原而生成
還原鐵D該氣基法具有還原速度塊，產品質量好等優點，但氣基法生產海綿鐵工藝的主導條 件要有豐富的天然氣，在天然氣匱乏的地區不能采用，且本身的價格和轉化成本較高，而我 國的天然氣儲備量還比較少，因此，該工藝目前尚不適合我國海綿鐵的生產。
煤基法是用煤為還原劑直接對氧化鐵進行還原，目前煤基法比較成熟的直接還原工藝主 要有回轉窯法、隧道窯法、轉底爐法和豎爐法。
回轉窯法，該法機械化程度高，建設周期短，產量高，適合大型化生產。但由于爐型較 大，內外設施較多，次性投資較大，維護費用高，對原料的要求苛刻，還容易發生結圈事 故須停爐處理，固體爐料和氣體各行其道，熱效率低，還原鐵出窯的溫度較高，所生產的海 綿鐵易被氧化而影響金屬化率，且操作控制困難，不適合中小型企業。
隧道窯法也稱為罐裝外熱還原法(Hoganas)，它是將礦粉和還原劑按照一定的比例和裝料 方法一起裝入還原罐中，然后把罐裝在罐車上，推入隧道窯中，料罐經加熱后在1150°C 1200 。C加熱焙燒數十小時，使精礦粉還原，經冷卻后得到海綿鐵。此方法可以生產出滿足電爐煉 鋼需要的海綿鐵，隧道窯可以就地砌筑，投資比回轉窯法節省，操作也比較簡單方便，但是 單位產量低，占地面積大，且由于隧道窯需要大量的耐火材料的反應罐，這些反應罐需要反 復的加熱和冷卻，既大量的浪費了能源，也延長了反應時間，降低了反應罐的壽命，增加了 消耗，并需專門設置裝罐和出罐的地方，導致占地面積大，勞動強度大，成木高，機械化程 度低，熱效率低，影響了經濟效益，制約了海綿鐵的發展。
轉底爐法，它是將含鐵粉料、還原劑和脫硫劑混合均勻后造球，然后經烘千并預熱后加 入轉底爐中，隨著爐底的旋轉，爐料依次經過預熱區，還原區，中性區反應完畢后卸入有耐 火材料的熱運輸罐內或快速冷卻。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，且同時存在海綿鐵的再氧化問題，降低了產品的金屬化率。
豎爐法，它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 還原帶下部加入并向上移動，并與爐料形成對流，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(還 原)與熱交換，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除。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采用外部加熱還原，由于料層高，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，由于采用外部加熱，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 充分氧化而形成低熔點混合物，造成爐膛結瘤和大塊造致使停爐，影響生產的進行。
在上述各種海綿鐵的生產工藝中，采用原料均為精礦粉，受原料的制約和由于設備投資 大及其工藝的復雜性，目前在我國仍難以取得迅速發展。
鐵磷和鐵紅是軋鋼廠和鍛造廠在軋制和鍛造過程中，鋼材經高溫加熱后在空氣中冷卻過 程中與氧接觸，在鋼材的表面產生的含鐵氧化物。是鋼鐵廠固體廢棄物的重要來源，它占所 處理鋼材總量的3% 5%之間，任意排放將造成環境公害。鐵碟和鐵紅的W(Fe)含量高達80% 90%，其它雜質含量較少，較之用礦石所生產的海綿鐵不含脈石雜質。是生產海綿鐵的優質原 料，可作為直接還原生產煉鋼用的海綿鐵的二次冶金資源。
赤泥是氧化鋁廠生產過程中所產生的一種固體廢棄物，我國每生產1噸氧化鋁約產出 1. 0 L 7噸赤泥，由于赤泥中含有較高的堿，所以每年大量的赤泥堆積在地上會使土地堿化，
而且逐漸污染地下水及浪費資源，赤泥中含有239& 359fc以上的Fe203及其他金屬，是又一冶 金資源。
硫酸渣是用黃鐵礦或磁黃鐵礦生產硫酸過程中產生的含鐵廢渣。硫酸渣中主要成分為鐵 氧化物(Fe203、 Fe304)， Fe含量一般為30% 55%;另外含有Si02，殘留硫分(一般為0.5% 2%)、金屬(如Cu、 Pb、 Zn)的硫酸鹽和氧化物等。硫酸渣屬人造礦渣，其物化特性及結構 構造與同名自然礦物相異；由于硫酸渣鐵含量較低，且其中含有不適合冶煉的化學成分，必須 經過選別后才可以造球原料。針對硫酸渣的特性，選用適宜的設備和工藝對硫酸渣進行分選 提純，使其成為制造海綿鐵的含鐵原料，既可以增加含鐵原料來源又可以解決資源的浪費和 環境的污染。
高爐塵、轉爐塵、平爐塵、軋鋼皮、平爐渣均是是鋼鐵廠固體廢棄物的重要來源。它含 鐵量高，粒度細(一325目大于90%)，利用其可做燒結原料，配加部分軋鋼鐵磷經磨混后， 加水潤濕造球，可獲得性能良好的生球可以回收資源，并可以代替部分石灰，從而減少資源 浪費，減輕環境污染。
對上述各種冶金廢棄物資源進行綜合利用，即可以節約礦石資源，有可以能解決資源的
浪費和環境的污染。
目前國內用鐵磷和鐵紅生產海綿鐵的工藝和設備主要是采用隧道窯——還原罐法和反射 窯(倒焰窯)——還原罐法。所用原料均為200目以上的鐵磷(或加入部分高純度鐵精礦粉)， 采用木炭、焦粉或煤粉作還原劑，CaO作脫硫劑，將其分別裝在同一還原罐內。經過在隧道窯或反射窯內進行加熱、還原、冷卻后制成海綿鐵。這二種方法制造海綿鐵，生產周期長達40 小時以上同。由于采用還原罐，需進行預先裝罐，還原后的海綿鐵需從罐內倒出，因而勞動 強度大，操作現場粉塵大，污染環境，為此，我國專利申請號87101175. 1號中公開了一種鐵 磷在豎爐中用焦粉還原生產潔凈海綿鐵的丄藝，該工藝中的還原爐的中心受料部分由受料漏 斗i、中心部下料管2、周邊受料斗3、反應管4、豎爐爐體5、冷卻套6、旋轉刮刀7、焦盤 8等部分組成。其工藝方法為將鐵磷或其他含鐵粉料從中心部受料漏斗1加入到中心部下 料管2，焦粉及適量的石灰石從周邊受料斗3加入到反應管4，反應管4安裝在豎爐爐體5中， 靠燃燒煤氣或煤粉供熱。鐵磷或其他含鐵粉料在下降過程中與焦粉相遇，在髙溫作用下發生 結晶還原、固結，鐵磷或其它含鐵粉料及還原出的海綿鐵下降到冷卻套6內冷卻后，靠自身 的重力和對輥力的拉拔卜'脫出豎爐。該工藝與隧道窯和反射窯相比，雖然工藝簡單，縮短了 還遠周期，生產效率卨，勞動強度小，但由于鐵磷和含鐵粉料與焦粉和石灰石是從不同的下 料管屮加入到豎爐內，易使爐料和還原劑的分布不均勻，所還原出的產品質量均勻性差，且 易出現結瘤現象，從而影響生產的進行。同時由于在還原罐外面加熱，因而熱效率低，還原 反應速度慢，在還原中使用焦粉做還原劑，生產成本高，由于釆用單體爐生產且受豎爐結構 的限制，僅適用小批量生產。
我國ZL恥205053. 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 爐底基礎上砌筑爐體、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、水平交錯排列的并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。反應罐位于爐體內部的部分是由耐火材料砌筑的， 位于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。
其生產工藝為將鐵精粉與一定量還原劑、脫硫劑，混合或制成球團，由進料器間歇或 連續加入反應罐，反應罐由環繞它的若千組的火道加熱，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，然后在80(TC 105(TC內還原一定時間后成為海 綿鐵，繼續下移，先后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，然后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，但由于仍然采用罐外加熱T-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。
我國ZL200720032603. 5號專利中公布了一種內置式煤基海綿鐵豎爐，該爐采用在豎爐內 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跳進料槽道，該進料槽道成嫘旋形，由于該工藝采用內置爐膽加熱，比外部加熱的豎爐熱效率有所提高，但仍然達不到高效率加熱的目的。同時該爐由于采用多 條螺旋形進料結構，影響了爐內生產空間的利用率，并對氣流的上升產生阻礙，且螺旋狀的 幾何形狀復雜，龐大的螺旋體加工起來非常困難，由于螺旋體長期處于高溫工況下，對材料 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。
在上述各文獻中用于生產海綿鐵的鐵礦粉和還原劑、脫硫劑的粒度均為200目以上的粗 顆粒，由于粒度粗，致使脫氣還原反應需在高溫下進行，且還原反應速度慢，效率低，能耗咼。
目前，國內外用于海綿鐵生產的氧化鐵粉和碳粉的粒度均為200目以上，由于所用原料 的顆粒較粗，使還原反應需在115(TC 130(TC的高溫下進行的，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，環境污染嚴重。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》雜志(2007年第8期第23—28頁)中報道了 "微納米氧 化鐵粉低溫還原特性的研究"，報導中公開了--種用微納米氧化鐵粉(粒度為6lum 16um)
在280。C 40(TC內在氫氣氣氛下經3 20mm對鐵粉進行還原的研究成果。但是，H2的制備成
本昂貴，且地的一次利用率為2596左右，噸鐵能耗較高，而且目前工業上大批量制備微納米
粉體尚有難度，且制備成本高。該成果在目前條件下尚還不具備工業化應用。
高純鐵是一種鋼鐵極品，開發高純鐵的制備技術，不僅可提卨鐵的純度及其產品性能， 增加產品技術含量及附加值，而且對高性能電工材料、高溫合金、不銹鋼和導磁材料等多種 材料的制備也具有推廣意義和經濟效益。而采用海綿鐵作原料制備高純鐵，不但可以優化鐵 水質量，而且可以降低成本，還可以代替廢鋼從而緩解廢鋼不足的矛盾，為生產優質高純凈 度的純鐵提供了優質的原料保證。
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、冶煉熱效率高、工 藝簡牟、生產效率髙、生產成本低、設備投資小，機械化程度高，環境污染小，所制造的純 鐵材質純凈度高的純鐵的冶煉工藝及設備。
本發明解決其技術問題的設備方案是
該設備由還原設備和冶煉設備兩套系統組成。其中還原設備采用豎爐爐體結構，還原設 備包括有爐底座(12)、上爐體、下爐體、上爐罩、供干床爐箅子(25)、密封下料裝置(1)、 凈化裝置和和余熱循環裝置，在爐底座的h方連接有卜.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，烘干床爐箅子位于上爐體內上端，凈化裝置通過管道與上爐體和下爐體連接，余熱循環裝置與下爐體連接。
冶煉設備由電渣爐、電渣爐供電系統、電極升降裝置、氣體吹入系統、電極和密封罩組 成，電渣爐根據冶煉要求不同，采用有襯電渣爐、半有襯電渣爐進行冶煉。
所述的還原設備中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)、還原爐外売(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，還原爐外殼位于 最外層，內加熱罐位于最內層，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，燃氣噴嘴位于 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，還原爐外殼位于最外層，內加熱罐位于最內 層，燃煤燃燒室(33)、出渣室(34)位于上爐體的下端，內加熱火道(38)位于內加熱罐 (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；
所述的上爐體為宇孔一通道爐體結構，或者上爐體為多孔一通道爐休結構；爐休的布置 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鏟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 料制成，或者采用二種材料共同制造。
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)，冷卻過渡段位于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，爐體支撐位于外側，內外加熱罐支撐位于中心， 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),煙囪位于爐罩的上端，除塵器連接在煙囪上。
所述的凈化裝置包括余熱輸送管(19)、中余熱回收管(22)、上余熱回收管(26)、軸流 風機(30)、右冷卻風管(36)、右冷卻風機(41)，在凈化裝置的上端通過上余熱回收管與上 爐罩連接，在凈化裝置的中間部位通過中余熱回收管連接在上爐體上端，上余熱回收管(26) 和中余熱回收管均通入至焙燒還原區，在凈化裝置的底部通過余熱輸送管通入至下爐體的燃 煤燃燒室內，在余熱輸送管上連接有軸流風機，在軸流風機下方的余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。
所述的余熱循環裝置包括左余熱輸送管(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n， 左余熱輸送管通入至下爐體的燃煤燃燒室內，在左余熱輸送管上連接有左軸流風機，在左軸 流風機下方的左余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)。
所述的冶煉設備中的電渣爐根據冶煉方式的不同，分為有襯電渣爐、半有襯電渣爐兩種 爐體。其中有襯電渣爐由有襯電渣爐爐體(54)、密封罩(49)、電極升降系統(47)和供電電源部 分、氣體吹入系統組成，有襯電渣爐爐體(54)座落在有襯電渣爐爐體傾翻機構(53)上，在有 襯電渣爐爐體(54)的底部連接有底電極(57)，通過電極升降裝置(47)將電極(46)插入有襯電渣 爐內，在電極(46)上連接有電源(48)、電源開關(50)、底電源(51)，底電源(51)連接在底電極(57) 上與電極(46)組成供電回路，在有襯電渣爐爐體(54)的底部底電極(57)的一側安裝有氧氣透氣 磚(55)，在氧氣透氣磚(55)上連接有氧氣管(56)，在底部底電極(57)的另一側安裝有氬氣透氣 磚(59)，在氬氣透氣磚(59)上連接有氬氣管(58)，有襯電渣爐內有液態熔渣(52)和金屬熔液(60)， 在有襯電渣爐的上部連接有導流槽(61)和球團輸送機(63)，在有襯電渣爐的外部安裝有密封罩 (49)，在密封罩(49)的上部連接有氣體回收管(45)，氣體回收管(45)與連接在豎爐冷卻過渡段 (13)下部的余熱循環系統管道相連接，有襯電渣爐爐體傾翻機構(53)安裝在爐體支架(64) 上。
所述的半有襯電渣爐爐體根據電源的連接方式不同而分為電極加熱和導電環加熱兩種設 備結構。其中電極加熱半有襯電渣爐由耐火材料爐體(65)、水冷結晶器(70)、抽定裝置(68) 和電源系統、電極升降裝置、吹氣系統、密封罩組成，耐火材料爐體(65)連接在水冷結晶 器(70)的上面，在水冷結晶器(70) —側的底部連接有進水管69，在水冷結晶器(70)另 一側的上部連接有進水管74，在耐火材料爐體(65)下面的一側安裝有氧氣透氣磚(55)，在 氧氣透氣磚(55)上連接有氧氣管(56)，在底部底電極(57)的另一側安裝有氬氣透氣磚(59)，在 氬氣透氣磚(59)上連接有氬氣管(58)，水冷結晶器(70)的下面連接有底水箱(71)，抽定裝 置(68)連接在底水箱(71)的下面，電極(46)通過電極升降裝置(47)插入半有襯電渣 爐的耐火材料爐體(65)內，在電極(46)上連接有電源(48)、電源開關(50)、底電源(51)， 底電源(51)連接在底水箱(71)上與電極(48)組成供電回路，半有襯電渣爐內有液態熔 渣(52)和金屬熔液(60)，在半有襯電渣爐的上部連接有導流槽(61)和球團輸送機(63)， 在有襯電渣爐的外部安裝有密封罩(49)，在密封罩(49)的上部連接有氣體回收管(45)，氣體回收管(45)與連接在豎爐冷卻過渡段(13)下部的余熱循環系統管道相連接，半有襯 電渣爐爐體安裝在爐體支架(64)上；
所述的導電環加熱半有襯電渣爐由耐火材料爐體(65)、水冷結晶器(70)、抽定裝置(68) 和電源系統、電極升降裝置、吹氣系統、密封罩組成，耐火材料爐體(65)的下面安裝有導 電環(73)，在導電環底部(73) —側的底部連接有進水管72，在導電環底部(73)另一側 的上部連接有進水管74，在導電環(73)下面的一側安裝有氧氣透氣磚(55)，在氧氣透氣磚(55) 上連接有氧氣管(56)，在導電環(73)的另一側安裝有氬氣透氣磚(59)，在氬氣透氣磚(59)上 連接有氬氣管(58)，在氧氣透氣磚(55)和氬氣透氣磚(59)的下面連接有水冷結晶器(70)，在水 冷結晶器(70) —側的底部連接有進水管69，在水冷結晶器(70)另一側的上部連接有進水 管74，在水冷結晶器(70)的下面連接有底水箱71，抽定裝置(68)連接在底水箱(71)的 下面，電源(48)連接在導電環(73)上，與電源開關(50)、底電源(51)和底水箱(71) 組成供電回路。
其余設備和結構于電極加熱半有襯電渣爐相同，略。
所述的有襯電渣爐中的有襯爐爐體(54)是由耐高溫、耐渣蝕的耐火材料搗打或由耐火 磚砌鑄而成，其幾何形狀為即可為橢圓，亦可以為圓形、矩形、方形。
所述的有襯電渣爐、半有襯電渣爐的電源(48)為三相低電壓、大電流電源，亦可以為單 相低電壓、大電流電源，優選三相電源。
所述的有襯電渣爐、半有襯電渣爐的電極(46)材料為石墨電極，亦可以為金屬材料自耗 電極或耐高溫的導電陶瓷材料。
所述的有襯電渣爐、半有襯電渣爐的電極升降裝置(47)具有電極夾持、電極上下升降、 電極旋轉機構。
所述的導電環(72)為循環水冷結構，材質為導電的銅材、無磁鋼、不銹鋼或低碳鋼，在 導電環(72)的底部連接有導電環進水管(71)，在導電環的上部連接有導電環出水管(73)。 解決其技術問題的工藝方案是
將含鐵原料與還原劑、熔劑、催化添加劑混合，經混合后粉碎到200目以下，制成混合 料；然后將混合料加入到球磨機內進行球磨，制備成超細粉，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，混合均勻后造成球團 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，均勻松散地排布到烘干床爐箅子上，對球團物料進行烘干，球團物料經過干燥
后進行焙燒，在焙燒區內與燃氣中的<:0、112和揮發分中的碳氫化合物反應，球團物料在500°(:-
UO(TC的還原溫度下和催化劑的共同作用下，經15-180分鐘的還原反應后，得到金屬化率達 到90-95%的金屬化球團(海綿鐵)，金屬化球團進入冷卻過渡段；余熱回收裝置將反應后上 升的熱氣作為助燃風與冷卻風混合后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，剩余的廢氣經除塵后由煙囪排入大氣，預冷卻后的金屬化球團在冷卻過渡段的下方進入冷卻筒內，通過調節水冷強度和冷卻段冷卻風量來調節出爐金屬化球的冷卻溫度，使其在 500 90(TC范圍內通過螺旋出料機排出冷卻筒，將排出冷卻筒的高溫金屬化球團直接通過輸 送機輸送到導流槽內導入有襯電渣爐或半有襯電渣爐內進行熔化冶煉，打開有襯電渣爐電源 開關，啟動電極升降裝置，將電極送入有襯電渣爐內，將已加入到爐內的固態電渣料通電熔 化成液態熔渣，或將固態熔渣在爐外熔化后倒入有襯電渣爐內，啟動電極或導電環對所熔化 的液態熔渣進行加熱到所需的165(TC 1800'C范圍內，金屬化球團中的A1203、 MgO、 Si02、 CaO可以作為電渣爐渣料，然后根據冶煉產品質量要求，配入適量的CaF2 、 A1203、 CaO、 Ti02
、MnO、 Si02、 RE、 RexOy、 Na2B407、 Na20、 SiCa、 K20、 Al中的一種或多種物質，以 對球團中的脈石成分進行調整，使其達到電渣冶金所需渣料成分要求，球團中未燃燒完的煤 炭進入高溫渣池內繼續燃燒，既可以起到節約電能的作用，又可以起到脫氧的作用，同時， 煤炭燃燒后所產生的CO氣體還可以進一步促進球團的還原，在熔化過程中，根據冶煉產品 的質量要求，通過氧氣管和透氣磚吹入適量的氧氣對所熔化的純鐵金屬液進行脫碳，使所冶 煉的純鐵鐵水達到所需含碳量，通過氬氣管和透氣磚吹入適量的氬氣對金屬熔池進行攪拌， 使所冶煉的純鐵鐵水達到所需純凈度要求，制造出所需質量要求的純鐵鐵水，所冶煉好的純 鐵鐵水可以通過安裝在爐體支架上的有襯爐傾翻裝置倒入鐵水包進行模鑄，制造成所需尺寸 的純鐵產品，或通過水冷結晶器結晶后通過抽定裝置從水冷結晶器內抽出后切斷成所需長度
的產品。冶煉過程中所產生的co氣體在密封罩內通過氣體回收管與從豎爐中回收的余熱和 冷卻風混合后一同進入冷卻過渡段的下部對金屬化球團進行冷卻和還原。
對經過豎爐還原好的金屬化球團，也可根據需要通過調整冷卻筒冷卻水流量，使金屬化
球團在冷卻筒內快速冷卻到IO(TC以下通過嫘旋出料機排出冷卻筒，經破碎和振動篩分后進 行磁選，與殘煤和脈石分離后進行壓塊，得到高品位的海綿鐵產品直接進行銷售。
所述的純鐵原料為鐵精礦粉、鐵磷、鐵紅、含鐵粉塵、硫酸渣、赤泥，使用其中任意 一種；或者二種、或者二種以上的含鐵原料混合使用，混合比例不限；或者在10%-90%的鐵 磷、鐵紅、含鐵粉塵中的一種、或者多種含鐵原料內加入10%-90%的鐵精礦粉，或者在10%-90%的鐵精礦粉內加入10%-90%的鐵磷、鐵紅、含鐵粉塵中的一種、或者多種含鐵原料；
所述的超細粉為粒度為75um-5um，其中顆粒度為10um-35um的粉體占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5-10% 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(NaB4(V10H2O) 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于65wt。/。，灰分小于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、白云石、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。
所述的球團物料成分配比(重量％)為含鐵粉體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的粒度占球團所用 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。
所述的燃料為煤氣、或者為煙煤、或者為無煙煤。
所述的電渣爐的渣茅斗為CaF2 、Al203、CaO、Ti02 、MnO、Si02、RE、RexOy、Na2B 407、K2 a Na20、 SiCa、 Al中的二種或三種以上物質所組成的多元渣系，堿度為1.2 1.8的高堿度渣； 所述的透氣磚透氣率為26 30%，吹氧氣、吹氬氣壓力為6 8Kg/cm2。 所述的脫碳工藝為包括通過透氣磚向熔池和渣池中吹入氧氣脫碳、吹入氬氣攪拌，或吹 入氬氣和氧氣的混合氣體進行脫碳，或通過在熔渣中加入20%的赤鐵礦，20%的鐵磷配制成 氧化性熔渣進行脫碳。
所述的有襯電渣爐的精煉工藝還包括通過透氣磚向熔池和渣池中吹入采用吹氬進行攪拌 精煉。
所述的有襯電渣爐也可以不使用密封罩進行冶煉。
采用本發明工藝制備金屬化球團，所用設備并不限于僅用本發明的內外加熱豎式還原爐 生產，尚可采用隧道窯、回轉窯、轉爐、管式爐、豎爐、倒焰爐。
有益效果，由于采用了上述方案，在本發明中采用超細粉體還原金屬化球團，由于超細 粉在細化過程中發生畸變位錯，產生一定的晶格畸變能，當晶粒尺寸小于100nm后，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^M，. 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280。C的還原率可達51.3y。，在40(TC， 20分鐘條件下還原率可 達97.1%，幾乎完全還原。所以采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，極大她降低反應過程中的能耗、物耗，節約了人力、物力和還原成本。由于納米粉體制備成本較高，生產效率低，考慮到納米粉體制備技術、生產效率和制備成本，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范圍內， 其中10um-35um粒度的占90。/。，該粒度的粉體既可以充分利用現有粉體制備技術實現大規模 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 的制備成本昂貴，生產效率低，本發明將催化劑技術應用于本發明的制備工藝，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。
采用內外加熱豎式還原爐，由于采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。
采用了豎爐法制備金屬化球團的物料自上而下的連接運行方式，但不同于豎爐的加熱和 還原方式，采用了隧道窯法的隔焰加熱方式，但不同于隧道窯中反應罐的單體外部加熱方式 和罐體反復加熱、冷卻的運行方式。本發明取其所長，避其所短，采用罐內和罐外同時加熱 的新型豎式爐結構，球團采用爐體上部連續自上加入，還原后的金屬化球團自爐底流出，可 使反應罐始終處于工作溫度狀態，不必反復加熱冷卻。解決了隧道窯還原法還原時間長，還 原時還原罐需反復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金 屬化球團。
采用一組或者幾組相對獨立的反應罐生產，對于多組反應罐，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，燃料適應范圍廣，即可適用煤氣、天然氣、也可使用煤炭直接加熱。
采用煤基還原工藝，還原中采用煙煤、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污染，由于采用低溫快速還原工藝，并在還原生產中采用余熱回收 二次使用，從而減少了煤的用量，降低了煙塵排放量，有利于環境保護。
采用資源相對豐富的鐵精礦粉作為海綿鐵的原料，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鐵精礦粉原料；采用鋼鐵工業廢棄物作為主要含鐵原料生產 優質海綿鐵，即減少了環境污染，又增加了含鐵原料的資源，節省了礦石資源消耗，降低了 原料成本。
本發明生產海綿鐵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，降低了廢氣屮有害氣體的排放，減輕對環 境的污染。
本發明的還原工藝和設備使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。
采用有襯電渣爐冶煉純鐵，是把電渣冶金原理和電弧爐結構統一起來的特種設備，它是 將電能通過電極導入熔渣層并在熔渣層中形成電回路。當電流通過熔渣層時由于熔渣層具有
一定的電阻而產生焦耳熱，從而將電能轉換為熱能。這種焦耳熱使熔渣加熱可達到iso(TC的 高溫，具有比電弧爐溫度高的高溫熔渣和比電弧爐大上百倍的鋼渣界面比兩個特點，熔渣的 溫度高于鐵水溫度，冶煉的熱量來自熔渣，是高溫熔渣把熱量傳遞給鐵水以維持鐵水溫度， 它不同于電弧爐依靠電弧放出的熱量加熱鐵水。這個特點為爐渣內進行的物理化學反應創造 了有利條件，為精煉和脫碳創造/良好的有利條件，金屬通過高溫渣池熔化，鐵水以熔滴的 形式進入渣層，在熔滴通過渣層時被高溫活潑的熔渣所精煉。本發明采用改進的有襯電渣爐 對還原后高溫金屬化球團直接進行電渣冶煉和精煉，金屬化球團中的脈石直接用作電渣渣料， 減少了電渣渣料用量，節約了非金屬礦物的消耗，減少了生產工序，減少了環境污染，又降 低了電耗。利用有襯電渣爐獨特的冶金特性，減少了合金燒損量，通過高溫渣池提高了鐵水
溫度，增加了鐵水的流動性，使純鐵鐵水純度高質量好，S、 P含量低，生產效率高，適應性
強，靈活性高，設備投資少，設備和生產工藝簡單，可控參數少，合金回收率高，可以冶煉
含碳量^).01%的高純凈度的純鐵，可以連續生產，亦可以間斷性生產，開爐與停爐都比較方便。
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，確保了金屬化球團質量的均勻性。4、工藝流程短、操作 工藝簡單，設各投資少，機械化程度高，產量大。5、減少燃料消耗，降低環境污染。6、原 料適用性強、燃料來源廣泛，鐵的回收率高。7、廢棄資源循環利用，節約了資源消耗。8、 產品S、 P含量低，非金屬夾雜物含量少，金屬材質內的純凈度高質量好，冶煉金屬損耗小， 能耗低，生產效率a，生產成本低，適應性強，靈活性高。
圖1為本發明第一實施例的工藝流程圖
圖2為本發明第二實施例的第一設備結構圖 圖3為本發明第三實施例的第二設備結構圖 圖4為本發明第四實施例的第三設備結構圖 圖5為本發明第五實施例的第四設備結構圖 圖6為本發明第六實施例的第五設備結構圖 圖7為本發明第七實施例的第六設備結構8為本發明第八實施例的第一設備布置圖 圖9為木發明第九實施例的第二設備布置圖 圖IO為本發明第十實施例的第三設備布置圖 圖11為本發明第十一實施例的第四設備布置圖
具體實施例方式
下面結合具體實施例對本發明進一步的解釋說明，下列實施例并不限制本發明的保護范 圍，所有基于本發明的思想做的修改和調整都屬于本發明保護的范圍。
實施例1:圖1為木發明的工藝流程圖，在圖1中，解決其技術問題的工藝方案是 將含鐵原料與還原劑、熔劑、催化添加劑混合，經混合后粉碎到200目以下，制成混合 料；然后將混合料加入到球磨機內進行球磨，制備成超細粉，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，混合均勻后造成球團 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，均勻松散地排布到烘干床爐箅子上，對球團物料進行烘干，球團物料經過干燥 后進行焙燒，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°C-IIO(TC的還原溫度下和催化劑的共同作用下，經15-180分鐘的還原反應后，得到金屬化率達 到90-95%的金屬化球團(海綿鐵)，金屬化球團進入冷卻過渡段；余熱回收裝置將反應后上 升的熱氣作為助燃風與冷卻風混合后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，剩余的廢氣經除塵后由煙囪排入大氣，預冷卻后的金屬化球團在冷卻過渡段的下方進 入冷卻筒內，通過調節水冷強度和冷卻段冷卻風量來調節出爐金屬化球的冷卻溫度，使其在 500 90(TC范圍內通過螺旋出料機排出冷卻筒，將排出冷卻筒的高溫金屬化球閉直接通過輸 送機輸送到導流槽內導入有襯電渣爐或半有襯電渣爐內進行熔化冶煉，打開有襯電渣爐電源 開關，啟動電極升降裝置，將電極送入有襯電渣爐內，將已加入到爐內的固態電渣料通電熔 化成液態熔渣，或將固態熔渣在爐外熔化后倒入有襯電渣爐內，啟動電極或導電環對所熔化 的液態熔渣進行加熱到所需的1650T: 180(TC范圍內，金屬化球團中的^203、 MgO、 Si02 CaO可以作為電渣爐渣料，然后根據冶煉產品質量要求，配入適量的CaF2 、 A1203、 CaO、 TiO: 、MnO、 Si02、 RE、 RexOy、 Na2B407、 Na20、 SiCa、 K20、 Al巾的一種或多種物質，以 對球團中的脈石成分進行調整，使其達到電渣冶金所需渣料成分要求，球團中未燃燒完的煤 炭進入高溫渣池內繼續燃燒，既可以起到節約電能的作用，又可以起到脫氧的作用，同時， 煤炭燃燒后所產生的CO氣體還可以進一步促進球團的還原，在熔化過程中，根據冶煉產品 的質量要求，通過氧氣管和透氣磚吹入適量的氧氣對所熔化的金屬液進行脫碳，使所冶煉的 純鐵鐵水達到所需含碳量，通過氬氣管和透氣磚吹入適量的氬氣對金屬熔池進行攪拌，使所 冶煉的純鐵鐵水達到所需純凈度要求，制造出所需質量要求的高質量純鐵鐵水，所冶煉好的 純鐵鐵水可以通過安裝在爐體支架上的有襯爐傾翻裝置倒入鐵水包迸行模鑄，制造成所需尺 寸的純鐵或通過水冷結晶器結晶后通過抽定裝置從水冷結晶器內抽出后切斷成所需長度的純鐵產品。冶煉過程中所產生的CO氣體在密封罩內通過氣體回收管與從豎爐中回收的余熱和 冷卻風混合后一同進入冷卻過渡段的下部對金屬化球團進行冷卻和還原。
所述的純鐵原料為鐵精礦粉、鐵磷、鐵紅、含鐵粉塵、硫酸渣、赤泥，使用其中任意 一種；或者二種、或者二種以上的含鐵原料混合使用，混合比例不限；或者在10%-90%的鐵 磷、鐵紅、含鐵粉塵中的一種、或者多種含鐵原料內加入10%-90%的鐵精礦粉，或者在10%-90%的鐵精礦粉內加入10%-90%的鐵磷、鐵紅、含鐵粉塵中的一種、或者多種含鐵原料；
所述的超細粉為粒度為75um-5um，其中顆粒度為10um-35um的粉體占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5-10% 所組成；其屮(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。
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，減輕對環境的污染。
所述還原劑為固定碳大于65wty。，灰分小于15wt。/n，揮發分為20 30wty。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、白云石、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。
所述的金屬化球團物料成分配比(重量％)為含鐵粉體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的粒度占球團所用物料總量的85%，還原反應溫度為500。C-1100°C，還原反應時間為15-190分鐘。
所述的燃料為煤氣、或者為煙煤、或者為無煙煤。
所述的電渣爐的渣料為CaF2 、Al203、CaO、Ti02 、MnO、Si02、RE、RexOy、Na2B407、K2 a Na20、 SiCa、 Al中的二種或三種以上物質所組成的多元渣系，堿度為1.2 1.8的ft堿度渣； 所述的透氣磚透氣率為26 30%，吹氧氣、吹氬氣壓力為6 8Kg/cm2。 所述的脫碳T藝為包括通過透氣磚向熔池和渣池中吹入氧氣脫碳、吹入氬氣攪拌，或吹 入氬氣和氧氣的混合氣體進行脫碳，通過在熔渣中加入20%的赤鐵礦，20%的鐵磷配制成氧 化性熔渣進行脫碳。
所述的有襯電渣爐的精煉工藝還包括通過透氣磚向熔池和渣池中吹入采用吹氬進行攪拌 精煉。
實施例2:圖2為本發明的第一設備結構圖，在圖2中，本發明解決其技術問題的設備 方案是
本設備由還原設備和冶煉設備兩套系統組成。其中還原設備采用豎爐爐體結構，還原設 備包括有爐底座(12)、上爐體、下爐體、上爐罩、烘T床爐箅7 (25)、密封下料裝置(1)、 凈化裝置和和余熱循環裝置，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，烘干床爐箅子位于上爐體內上端，凈化裝置通過管道與上爐 體和下爐體連接，余熱循環裝置與下爐體連接。
冶煉設備由有襯電渣爐、電渣爐供電系統、電極升降裝置、氣體吹入系統、電極和密封 罩組成。
所述的還原設備中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，還原爐外殼位于 最外層，內加熱罐位于最內層，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，燃氣噴嘴位于 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，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休 內分布有1-50個，在外加熱還原罐和內加熱罐的罐體的屮下部開有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 料制成，或者采用二種材料共同制造。
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)，冷卻過渡段位于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，爐體支撐位于外側，內外加熱罐支撐位于中心， 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)，煙囪位于爐罩的h端，除塵器 連接在煙囪上。
所述的凈化裝置包括余熱輸送管(19)、中余熱回收管(22)、上余熱回收管(26)、軸流 風機(30)、右冷卻風管(36)、右冷卻風機(41)，在凈化裝置的上端通過上余熱回收管與上 爐罩連接，在凈化裝置的中間部位通過中余熱回收管連接在上爐體上端，上余熱回收管(26) 和中余熱回收管均通入至焙燒還原區，在凈化裝置的底部通過余熱輸送管通入至下爐體的燃 煤燃燒室內，在余熱輸送管上連接有軸流風機，在軸流風機下方的余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。
所述的余熱循環裝置包括左余熱輸送管(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， 左余熱輸送管通入至下爐體的燃煤燃燒室內，在左余熱輸送管上連接有左軸流風機，在左軸 流風機下方的左余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)。
所述的冶煉設備由有襯電渣爐爐體(54)、密封罩(49)、電極升降系統(47)和供電電源部分、 氣體吹入系統組成，有襯電渣爐爐體(54)座落在有襯電渣爐爐體傾翻機構(53)上，在有襯電 渣爐爐體(54)的底部連接有底電極(57)，通過電極升降裝置(47)將電極(46)插入有襯電渣爐內， 在電極(46)上連接有電源(48)、電源開關(50)、底電源(51)，底電源(51)連接在底電極(57)上與 電極(46)組成供電回路，在有襯電渣爐爐體(54)的底部底電極(57)的一側安裝有氧氣透氣磚 (55)，在氧氣透氣磚(55)上連接有氧氣管(56)，在底電極(57)的另一側安裝有氬氣透氣磚(59)， 在氬氣透氣磚(59)上連接有氬氣管(58),有襯電渣爐內有液態熔渣(52)和金屬熔液(60)，在有 襯電渣爐的上部連接有導流槽(61)和球團輸送機(63)，在有襯電渣爐的外部安裝有密封罩(49)， 在密封罩(49)的上部連接有氣體回收管(45)，氣體回收管(45)與連接在豎爐冷卻過渡段(13) H部的余熱循環系統管道相連接，有襯電渣爐爐體傾翻機構(53)安裝在爐體支架(64)上。
所述的有襯電渣爐中的有襯爐爐體(54)是由耐高溫、耐渣蝕的耐火材料搗打或由耐火 磚砌鑄而成，其幾何形狀為即可為橢圓，亦可以為圓形、矩形、方形。
所述的有襯電渣爐的電源(48)為三相低電壓、大電流電源，亦可以為單相低電壓、大電 流電源，優選三相電源。
所述的有襯電渣爐的電極(46)材料為石墨電極、金屬材料自耗電極或耐高溫的導電陶瓷 材料。
所述的有襯電渣爐的電極升降裝置(47)具有電極夾持、電極上下升降、電極旋轉機構。解決其技術問題的工藝方案是 將鐵精礦粉或鐵磷、煙道灰、層泥中的任意一種，與還原劑、熔劑和催化添加劑混合， 經混合后粉碎到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，制備 成具有高活化性能的75um-5um的超細粉，其中顆粒度為10um-35um的粉體占85%以上，將 制備好的上述粒度的超細粉進行鈍化，在催化添加劑中按照所需的劑量加入適量的水溶化， 將所熔化后的水溶液和所需劑量的粘結劑共同加入鈍化后的超細粉中混合均勻后制造球團； 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。將所制好的球閉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 勻松散的排布到位于豎式還原爐體上部的烘干床爐箅子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自下面上升到供干床爐箅子25上對 球團40進行烘干，球團40經過干燥后自上往下運動4上升的熱氣流發生熱交換并進入焙燒 區43與燃煤氣中的CO、 H2和揮發分中的碳氫化合物反應，燃燒放熱進一步加熱球團40，使 球團40發生失氧還原反應，球團40在IIO(TC的還原溫度和催化劑的共同作用卜'，經90分 鐘的還原反應后，得到金屬化率達90%-95%的金屬化球團37，金屬化球團37繼續下降，進 入冷卻過渡段13，金屬化球團37繼續完成最后的少量反應，逐步下降進入到冷卻過渡段13 下方，余熱回收管22、 26將反應后上升的廢熱氣吸入到凈化裝置24內，經凈化處理后通過 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后一同進入冷卻過渡段13 的下部對金屬化球團37進行冷卻，冷卻風逐步上升并吸收金屬化球團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IO內的燃氣進行助燃。如此依次循環，剩余的廢 氣經除塵器44除塵后由煙囪28排入大氣，預冷卻后的金屬化球團37在冷卻過渡段13的下 方進入冷卻筒16內，通過調節水冷強度和冷卻段冷卻風量來調節出爐金屬化球的冷卻溫度， 使其在500 900"C范圍內通過螺旋出料機18排出冷卻筒16，將排出冷卻筒16的高溫金屬化 球團62通過輸送機63輸送到導流槽61內直接導入有襯電渣爐爐體54內進行熔化冶煉，打 開有襯電渣爐電源開關50，啟動電極升降裝置47，將電極46送入有襯電渣爐爐體54內，將 已加入到爐內的固態電渣料通電熔化成液態熔渣52，或將固態熔渣在爐外熔化后倒入有襯電 渣爐內，啟動電極46對所熔化的液態熔渣52進行加熱到所需的165(TC 1800t:范圍內，金 屬化球團62中的A1203、 MgO、 Si02、 CaO可以作為電渣爐渣料，然后根據冶煉產品質量要 求，配入適量的CaF2 、 A1203、 CaO、 Ti02 、 MnO、 Si02、 RE、 RexOy、 Na2B407、 Na20、 SiCa、 K20、 Al中的一種或多種物質，以對球團中的脈石成分進行調整，使其達到電渣冶金 所需渣料成分要求，球團中未燃燒完的煤炭進入高溫渣池內繼續燃燒，既可以起到節約電能
的作用，又可以起到脫氧的作用，同時，煤炭燃燒后所產生的co氣體還可以進一步促進球
團的還原，在熔化過程中，根據冶煉產品的質量要求，通過吹氧管56和透氣磚55吹入適量 的氧氣對所熔化的金屬液60進行脫碳，使所冶煉的純鐵鐵水達到所需含碳量，通過吹氬管58 和透氣磚59吹入適量的氬氣對金屬熔池進行攪拌，使所冶煉的金屬液60達到所需純凈度要 求，制造出所需質量要求的純鐵鐵水，所冶煉好的純鐵鐵水可以通過安裝在爐體支架上的有襯爐傾翻裝置53倒入鐵水包進行模鑄，制造成所需尺寸的純鐵產品。冶煉過程中所產生的CO氣體在密封罩49內通過氣體回收管45與從豎爐中回收的余熱和冷卻風混合后一同進入冷卻過渡段的下部對金屬化球團進行冷卻和還原。
工藝的其它部分與實施例1中的工藝過程同，略。
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后，由于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，易于其它原子相結合時穩定卜來，表現出很高的化學活性，并且物質達到超細化后，其表面原了或分了排列及電了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。由于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，由于還原溫度低，使C02、 SO、 NO等有害氣體量大幅度下降，從而減少了環境污染，有利于環境保護。
實施例3:圖3為本發明的第二設備結構圖，在圖3中，所述的還原設備中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IO、內外加熱罐進氣孔ll、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，還原爐外殼位于最外層，內加熱罐位于最內層，燃煤燃燒室33、出渣室34位于上爐體的下端，內加熱火道38位于內加熱罐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；
采用燃煤加熱，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2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鐵原料；為鐵精礦粉。
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
引發劑為垸氧基胺；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。所述的球團物料成分配比(重量％)為含鐵粉體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的粒度占球團所用
物料總量的90%，還原反應溫度為900。C，還原反應時間為30分鐘。
所述的燃料為煙煤、或者為無煙煤。將燃燒煤氣改為采用煤炭直接加熱，將實施例2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和2中的工藝過程同，略。
實施例4:圖4為本發明的第三設備結構圖，在圖4中，所述的冶煉設備為電極加勢半有襯電渣爐，該爐由耐火材料爐體(65)、水冷結晶器(70)、抽定裝置(68)和電源系統、電極升降裝置、吹氣系統、密封罩組成，耐火材料爐體(65)連接在水冷結晶器(70)的上面，在水冷結晶器(70) —側的底部連接有進水管69，在水冷結晶器(70)另一側的上部連接有進水管74，在耐火材料爐體(65)下面的一側安裝有氧氣透氣磚(55)，在氧氣透氣磚(55)上連接有氧氣管(56)，在底部底電極(57)的另一側安裝有氬氣透氣磚(59)，在氬氣透氣磚(59)上連接有氬氣管(58),水冷結晶器(70)的下面連接有底水箱(71)，抽定裝置(68)連接在底水箱(71)的下面，電極(46)通過電極升降裝置(47)插入半有襯電渣爐的耐火材料爐體(65)內，在電極(46)上連接有屯源(48)、電源開關(50)、底電源(51)，底電源(51)連接在底水箱(71)上與電極(48)組成供電回路，半有襯電渣爐內有液態熔渣(52)和金屬熔液(60)，在半有襯電渣爐的上部連接有導流槽(61)和球團輸送機(63)，在有襯電渣爐的外部安裝有密封罩(49)，在密封罩(49)的上部連接有氣體回收管(45)，氣體回收管(45)與連接在豎爐冷卻過渡段(13)下部的余熱循環系統管道相連接，半有襯電渣爐爐體安裝在爐體支架(64)上。
設備的其它部分與實施例2中所述的設備同，略。
解決其技術問題的工藝方案是
首先將含鐵原料與還原劑、熔劑和催化添加劑混合，經混合后粉碎到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，制備成具有高活化性能的75um-5um的超細粉，其中顆粒度為10um-35um的粉體占85%以上，將制備好的上述粒度的超細粉進行鈍化，在催化添加劑中加入適量的水溶化，得到水溶液，將所熔化后的水溶液和所需劑量的粘結劑共同加入鈍化后的超細粉中混合均勻后制造球團；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。將所制好的球團40經過嫘旋下料器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，均勻松散的排布到位于豎式還原爐體上部的烘干床爐箅子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自下面上升到烘干床爐箅子25上對球團40進行烘千，球團40經過千燥后自上往下運動與上升的熱氣流發生熱交換并進入焙燒區43與燃煤氣中的CO、 ^和揮發分中的碳氫化合物反應，燃燒放熱進一歩加熱球團40，使球團40發生失氧還原反應，球團40在還原溫度和催化劑的共同作用下，經還原反應后，得到金屬化率達90%-95%的金屬化球團37，金屬化球團37繼續下降，進入冷卻過渡段13，金屬化球團37繼續完成最后的少量反應，逐步下降進入到冷卻過渡段13下方，余熱回收管22、 26將反應后上升的廢熱氣吸入到凈化裝置24內，經凈化處理后通過軸流風機30吸出作為助燃風，與冷卻風機42所吹入的冷卻風混合后一同進入冷卻過渡段B的下部對金屬化球團37進行冷卻，冷卻風逐步上升并吸收金屬化球團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，剩余的廢氣經除塵器44除塵后由煙囪28排入大氣，預冷卻后的金屬化球團37在冷卻過渡段13的下方進入冷卻筒16內，通過調節水冷強度和冷卻段冷卻風量來調節出爐金屬化球的冷卻溫度，使其在500 90(TC范圍內通過螺旋出料機18排出冷卻筒16，將排出冷卻筒16的高溫金屬化球團62通過輸送機63輸送到導流槽61內直接導入有襯電渣爐爐體54內進行熔化冶煉，打開半有襯電渣爐電源開關50，啟動電極升降裝置47，將電極46送入半有襯電渣爐耐火材料爐體65內，將已加入到爐內的固態電渣料通電熔化成液態熔渣52，或將固態熔渣在爐外熔化后倒入有襯電渣爐內，啟動電極46對所熔化的液態熔渣52進行加熱到所需的1650。C 180(TC范圍內，金屬化球團62中的A1203、 MgO、 Si02、 CaO可以作為電渣爐渣料，然后根據冶煉產品質量要求，配入適量的CaF2 、 A1203、 CaO、 Ti02 、 MnO、Si02、 RE、 RexOy、 Na2B407、 Na20、 SiCa、 K20、 Al中的一種或多種物質，以對球團中的脈石成分進行調整，使其達到電渣冶金所需渣料成分要求，在熔化過程中，根據冶煉產品的質量要求，通過吹氧管56和透氣磚55吹入適量的氧氣對所熔化的金屬液60進行脫碳，使所冶煉的純鐵達到所需含碳量，通過吹氬管58和透氣磚59吹入適量的氬氣對金屬熔池進行攪拌，使所冶煉的金屬液60達到所需純凈度要求，制造出所需質量要求的高質量純鐵鐵水，所冶煉好的純鐵鐵水通過水冷結晶器70結晶后通過抽定裝置68從水冷結晶器70內抽出后切斷成所需長度的純鐵產品67。冶煉過程中所產生的CO氣體在密封罩49內通過氣體回收管45與從豎爐中回收的余熱和冷卻風混合后一同進入冷卻過渡段的下部對金屬化球團進行冷卻和還原。
所述的含鐵原料為軋鋼鐵磷。
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(NaB4Oy10H2O) 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(KC1);所述的助熔劑為螢石(CaF2)50M、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；所述的熔劑為白云石；所述的粘接劑為粘土。
所述的球團物料成分配比(重量％)為含鐵粉體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的粒度占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。
工藝的其它部分與實施例1中的工藝同，略。
實施例5:圖5為本發明的第四設備結構圖，在圖5中，所述的還原設備中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IO、內外加熱罐進氣孔ll、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，還原爐外殼位于最外層，內加熱罐位于最內層，燃煤燃燒室33、出渣室34位于上爐體的下端，內加熱火道38位于內加熱罐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；
采用燃煤加熱，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。冶煉設備為實施例4所述的電極加熱半有襯電渣爐。設備的其它部分與實施例2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鐵原料為含鐵的煙道灰、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(NaB4O7.10H2O) 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(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。所述的球團物料成分配比(重量％)為含鐵粉體70%、還原劑20%、熔劑8.9%、粘結齊!|1%、催化添加劑0.1%;球團粉體的顆粒粒度為5um-75um，其中10-35um的粒度占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。
所述的燃料為煙煤、或者為無煙煤。將燃燒煤氣改為采用煤炭直接加熱，將實施例2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、
28出渣窯34、內加熱火道38。
工藝的其它部分與實施例1和4中的工藝過程同，略。
實施例6:圖6為本發明的第五設備結構圖，在圖6屮，所述的冶煉設備為導電環加熱半有襯電渣爐，該爐由耐火材料爐體(65)、水冷結晶器(70)、抽定裝置(68)和電源系統、電極升降裝置、吹氣系統、密封罩組成，耐火材料爐體(65)的下面安裝有導電環(73)，在導電環底部(73) —側的底部連接有進水管72，在導電環底部(73)另一側的上部連接有進水管74，在導電環(73)下面的側安裝有氧氣透氣磚(55)，在氧氣透氣磚(55)卜.連接有氧氣管(56)，在導電環(73)的另一側安裝有氬氣透氣磚(59)，在氬氣透氣磚(59)上連接有氬氣管(58)，在氧氣透氣磚(55)和氬氣透氣磚(59)的下面連接有水冷結晶器(70)，在水冷結晶器(70)一側的底部連接有進水管69，在水冷結晶器(70)另一側的上部連接有進水管74，在水冷結晶器(70)的下面連接有底水箱71，抽定裝置(68)連接在底水箱(71)的下面，電源(48)連接在導電環(73)上，與電源開關(50)、底電源(51)和底水箱(71)組成供電回路，導電環加熱半有襯電渣爐內有液態熔渣(52)和金屬熔液(60)，在半有襯電渣爐的上部連接有導流槽(61)和球團輸送機(63)，在有襯電渣爐的外部安裝有密封罩(49)，在密封罩(49)的上部連接有氣體回收管(45，氣體回收管(45)與連接在豎爐冷卻過渡段(13)下部的余熱循環系統管道相連接，半有襯電渣爐爐體安裝在爐體支架(64)上。
設備的其它部分與實施例2中所述的設備同，略。
解決其技術問題的工藝方案是
首先將含鐵原料與還原劑、熔劑和催化添加劑混合，經混合后粉碎到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，制備成具有高活化性能的75um-5um的超細粉，其中顆粒度為10um-35um的粉體占85。/。以上，將制備好的上述粒度的超細粉進行鈍化，在催化添加劑中加入適量的水溶化，得到水溶液，將所熔化后的水溶液和所需劑量的粘結劑共同加入鈍化后的超細粉中混合均勻后制造球團；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，均勻松散的排布到位于豎式還原爐體上部的烘干床爐箅子25上，加熱室39的熱氣通過外加熱還原罐4和內加熱罐2的罐休上所開設的氣流通道3和5自下面上升到烘干床爐箅子25上對球團40進行烘干，球團40經過干燥后自上往下運動與上升的熱氣流發生熱交換并進入焙燒區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球團40，使球團40發生失氧還原反應，球團40在80(TC的還原溫度和催化劑的共同作用下，經150分鐘的還原反應后，得到金屬化率達90%-95%的金屬化球團37，金屬化球團37繼續下降，進入冷卻過渡段13，金屬化球團37繼續完成最后的少量反應，逐步下降進入到冷卻過渡段13下方，余熱回收管22、 26將反應后上升的廢熱氣吸入到凈化裝置24內，經凈化處理后通過軸流風機30吸出作為助燃風，與冷卻風機42所吹入的冷卻風混合后一同進入冷卻過渡段13的下部對金屬化球團37進行冷卻，冷卻風逐步上升并吸收金屬化球團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，剩余的廢氣經除塵器44除塵后由煙囪28排入大氣，預冷卻后的金屬化球團37在冷卻過渡段13的下方進入冷卻筒16內，通過調節水冷強度和冷卻段冷卻風量來調節出爐金屬化球的冷卻溫度，使其在500 900"C范圍內通過螺旋出料機18排出冷卻筒16,將排出冷卻筒16的高溫金屬化球團62通過輸送機63輸送到導流槽61內直接導入導電環加熱半有襯電渣爐耐火材料爐體65內進行熔化冶煉，打開導電環加熱半有襯電渣爐電源開關50，接通連接在導電環73上的電源(48)、底電源(51)和底水箱(71)組成供電回路，將己加入到爐內的固態電渣料通過導電環73通電加熱熔化成液態熔浴52，或將固態熔渣在爐外熔化后倒入有襯電渣爐內，通過導電環73對所熔化的液態熔渣52進行加熱到所需的1650"C 180(TC范圍內，金屬化球團62中的A1203、 MgO、 Si02、 CaO可以作為電渣爐渣料，然后根據冶煉產品質量要求，配入適量的CaF2 、AJ203、CaO、Ti02 、MnO、Si02、RE、RexOy、 Na2B407、 Na20、 SiCa、 K20、 Al中的一種或多種物質，以對球團中的脈石成分進行調整，使其達到電渣冶金所需渣料成分要求，球團中未燃燒完的煤炭進入高溫渣池內繼續燃燒，既可以起到節約電能的作用，又可以起到脫氧的作用，同時，煤炭燃燒后所產生的CO氣體還可以進一步促進球團的還原，在熔化過程中，根據冶煉產品的質量要求，通過吹氧管56和透氣磚55吹入適量的氧氣對所熔化的金屬液60進行脫碳，使所冶煉的純鐵達到所需含碳量，通過吹氬管58和透氣磚59吹入適量的氬氣對金屬熔池進行攪拌，使所冶煉的金屬液60達到所需純凈度要求，制造出所需質量要求的純鐵鐵水，所冶煉好的純鐵鐵水通過水冷結晶器70結晶后通過抽定裝置68從水冷結晶器70內抽出后切斷成所需長度的純鐵產品67。冶煉過程中所產生的CO氣體在密封罩49內通過氣體回收管45與從豎爐中回收的余熱和冷卻風混合后一同進入冷卻過渡段的下部對金屬化球團進行冷卻和還原。所述的含鐵原料為含鐵硫酸渣、赤泥。
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70T。、四硼酸鈉(NaB4O7-10H2O) 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(KC1);所述的助熔劑為螢石(CaF2)50c/。、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；所述的熔劑為白云石；所述的粘接劑為粘土。
所述的球團物料成分配比(重量％)為含鐵粉體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的粒度占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150分鐘。
工藝的其它部分與實施例1中的工藝同，略。
實施例7，圖7為本發明的第六設備結構圖，在圖7中，所述的還原設備中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IO、內外加熱罐進氣孔U、燃煤燃燒室33、出渣室34、內加熱火道3S、加熱室39、
30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，還原爐外殼位于最外層，內加熱罐位于最內層，燃煤燃燒室33、出渣室34位于上爐體的下端，內加熱火道38位于內加熱罐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；
采用燃煤加熱，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2、 3和6中所述的設備同，略。解決其技術問題的工藝方案是
解決其技術問題的工藝方案是所述的含鐵原料為在10%-90%的鐵精礦粉中加入90%-10%的鐵磷；
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(NaB4(V10H2O) 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(CaF2)50y。、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；所述的粘接劑為紙漿廢液。
所述的球團物料成分配比(重量％)為含鐵粉體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的粒度占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6中的工藝同，略。
實施例8，圖8為實施例2、'3、 4、 5、 6、 7的內外加熱豎式還原爐設備布置圖。在圖8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制成。
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為夕卜爐體、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。
設備的其它部分與實施例2中所述的設備同，略。
31解決其技術問題的工藝方案是所述的含鐵原料為為在10%-90%的含鐵的煙道灰、層 泥中的 一種中加入90%-10%的鐵精礦粉；
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(NaB4O7-10H2O) 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(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。
所述的球團物料成分配比(重量％)為含鐵粉體70%、還原劑20%、熔劑8.9%、粘結 齊1」1%、催化添加劑0.1%;球團粉體的顆粒粒度為5um-75um，其中10-35um的粒度占球團 所用物料總量的90%，還原反應溫度為1050°C，還原反應時間為95分鐘。
當生產時，釆用實施例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2中的T藝同，略。
實施例9:圖8為實施例2、 3、 4、 5、 6、 7、 8的內外加熱豎式還原爐設備布置圖。在 圖9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 上部開有與罐休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制造。
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鐵原料為含鐵的鐵磷、煙道灰、層泥中的任 意一種或將其中的二種含鐵原料按照一定的比例配比后的混合物，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5%、晶核 強化劑20%、助焙劑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(NaB4O7-10H2O) 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 劑為垸氧基胺；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。
所述的球團物料成分配比(重量％〉為含鐵粉體70%、還原劑20%、熔劑8.9%、粘結 齊1」1%、催化添加劑0.1%;球團粉體的顆粒粒度為5um-75um，其中10-35um的粒度占球團
32所用物料總量的卯％，還原反應溫度為IOOO'C，還原反應時間為110分鐘。
當生產時，采用實施例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10:圖8為實施例2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9的內外加熱豎式還原爐設備布置圖。 在圖10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
10_50個與罐體垂直線呈斜形進出氣孔，在罐體的中上部丌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 材料制成。各爐休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鐵原料為在10%-90%的鐵精礦粉中加入90%-10%的鐵磷； 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(KCIV.所述的助熔劑為螢石(CaF》5(P/。、 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；所述的粘接劑為紙漿廢液。 所述的球團物料成分配比(重量％)為含鐵粉體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的粒度占球團所用 物料總量的90%，還原反應溫度為98(TC，還原反應時間為80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-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U:圖8為實施例2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10的內外加熱豎式還原爐設備布 置圖。在圖11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屮下 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 為耐火磚材料制成。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鐵原料為在10%-90%的鐵精礦粉中加入90%-
10%的含含鐵煙道灰、層泥屮的任意一種或二種配比后的混合物含鐵原料；
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。
33所述的熔化劑由含硼鐵精礦粉58%、四硼酸鈉(NaB4(V10H2O) 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(CaF2)50。/。、 三氧化—釔(Y203) 50%組成；所述的品核強化劑為硝酸(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；所述的粘接劑為紙漿廢液。
所述的球團物料成分配比(重量％)為含鐵粉體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的粒度占球閉所用 物料總量的90%，還原反應溫度為950。C，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1中的工藝同，略。
3權利要求
1、一種純鐵的冶煉工藝，其特征是將含鐵原料與還原劑、熔劑、催化添加劑混合，經混合后粉碎到200目以下，制成混合料；然后將混合料加入到球磨機內進行球磨，制備成超細粉，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，混合均勻后造成球團物料；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，均勻松散地排布到烘干床爐箅子上，對球團物料進行烘干，球團物料經過干燥后進行焙燒，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分鐘的還原反應后，得到金屬化率達到90-95％的金屬化球團，金屬化球團進入冷卻過渡段；余熱回收裝置將反應后上升的熱氣作為助燃風與冷卻風混合后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，剩余的廢氣經除塵后由煙囪排入大氣，預冷卻后的金屬化球團在冷卻過渡段的下方進入冷卻筒內，通過調節水冷強度和冷卻段冷卻風量來調節出爐金屬化球的冷卻溫度，使其在500～900℃范圍內通過螺旋出料機排出冷卻筒，將排出冷卻筒的高溫金屬化球團通過輸送機輸送到導流槽內直接導入有襯電渣爐或半有襯電渣爐內直接進行熔化冶煉，打開有襯電渣爐電源開關，啟動電極升降裝置，將電極送入有襯電渣爐內，將已加入到爐內的固態電渣料通電熔化成液態熔渣，或將固態熔渣在爐外熔化后倒入有襯電渣爐內，啟動電極或導電環對所熔化的液態熔渣進行加熱到所需的1650℃～1800℃范圍內，金屬化球團中的Al2O3、MgO、SiO2、CaO可以作為電渣爐渣料，然后根據冶煉產品質量要求，配入適量的CaF2、Al2O3、CaO、TiO2、MnO、SiO2、RE、RexOy、Na2B4O7、Na2O、SiCa、K2O、Al中的一種或多種物質，以對球團中的脈石成分進行調整，使其達到電渣冶金所需渣料成分要求，在熔化過程中，根據冶煉產品的質量要求，通過氧氣管和透氣磚吹入適量的氧氣對所熔化的金屬液進行脫碳，使所冶煉的純鐵達到所需含碳量，通過氬氣管和透氣磚吹入適量的氬氣對金屬熔池進行攪拌，使所冶煉的純鐵達到所需純凈度要求，制造出所需質量要求的純鐵鐵水，所冶煉好的純鐵鐵水可以通過安裝在爐體支架上的有襯爐傾翻裝置倒入鐵水包進行模鑄，制造成所需尺寸的純鐵產品，或通過水冷結晶器結晶后通過抽定裝置從水冷結晶器內抽出后切斷成所需長度的產品。
2、 根據權力要求1所述的純鐵的冶煉工藝，其特征是所述的純鐵原料為鐵精礦粉、 鐵磷、鐵紅、含鐵粉塵、硫酸渣、赤泥，使用其中任意一種；或者二種、或者二種以上的含 鐵原料混合使用，混合比例不限；或者在10%-90%的鐵磷、鐵紅、含鐵粉塵中的一種、或者 多種含鐵原料內加入10%-90%的鐵精礦粉，或者在10%-90%的鐵精礦粉內加入10%-90%的 鐵磷、鐵紅、含鐵粉塵中的一種、或者多種含鐵原料；所述的超細粉為粒度為75um-5um，其中顆粒度為10um-35咖的粉體占85%以上。
3、 根據權力要求1所述的純鐵的冶煉工藝，其特征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(NaB40" 10H20) 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1所述的純鐵的冶煉工藝，其特征是所述還原劑為固定碳大于65wt9i， 灰分小于15 wt%，揮發分為20 30wt9fc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、白云石、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；所述的球團物料成分配比(重量％)為含鐵粉體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的粒度占球團所用 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;所述的燃料為煤氣、或者為煙煤、或者為無煙煤；所述的電渣爐的渣料為CaF2 、Al203、CaO、Ti02 、Mn0、Si02、RE、Rex0y、Na2B 407、K2 0、Na 0、 SiCa、 Al中的二種或三種以上物質所組成的多元渣系，堿度為1.2 1.8的高堿度渣；所述的脫碳工藝為包括通過透氣磚向熔池和渣池中吹入氧氣脫碳、吹入氬氣攪拌，或吹 入氬氣和氧氣的混合氣體進行脫碳，或通過在熔渣中加入20%的赤鐵礦，20%的鐵磷配制成氧 化性熔諮進行脫碳；所述的有襯電渣爐的精煉工藝還包括通過透氣磚向熔池和渣池中吹入采用吹氬進行攪拌 精煉；所述的有襯電渣爐也可以不使用密封罩進行冶煉。
5、 一種實現純鐵的冶煉工藝的設備，其特征是該設備由還原設備和冶煉設備兩套系統 組成，其中還原設備釆用豎爐爐體結構，該還原設備包括有爐底座(12)、上爐體、下爐體、 上爐罩、烘干床爐箅子(25)、密封下料裝置(1)、凈化裝置和和余熱循環裝置，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，烘干床爐箅子位于上爐體內上端，凈化裝置通過管道與丄爐體和下爐體連接，余熱循環裝置與下爐 體連接；冶煉設備由有襯電渣爐、電渣爐供電系統、電極升降裝置、氣體吹入系統、電極和密封 罩組成，有襯電渣爐根據冶煉要求不同，采用有襯電渣爐、半有襯電渣爐進行冶煉。
6、根據權力要求5所述的純鐵的冶煉工藝的設備，其特征是所述的還原設備中的上爐 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，還原爐外殼位于最外層，內加熱罐位于最內 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，燃氣噴嘴位于加熱室內，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迸氣 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；或者所述的上爐休包括內加熱罐(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，還原爐外殼位于最外層，內加熱罐位于最內 層，燃煤燃燒室(33)、出渣室(34)位于上爐體的下端，內加熱火道(38)位于內加熱罐 (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 n、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，在兩個罐體屮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 料制成，或者采用二種材料共同制造；所述的下爐體包括冷卻過渡段(13)、嫘旋出料機(18)、出料口 (29)、爐體支撐(31)、 內外加熱罐支撐(32)，冷卻過渡段位于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，爐體支撐位于外側，內外加熱罐支撐位于中心，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)，煙囪位于爐罩的上端，除塵器連接在煙囪上。
7、 根據權力要求5所述的純鐵的冶煉工藝的設備，其特征是所述的凈化裝置包括余熱 輸送管(19)、中余熱回收管(22)、上余熱回收管(26)、軸流風機(30)、右冷卻風管(36)、 右冷卻風機(41)，在凈化裝置的上端通過上余熱回收管與上爐罩連接，在凈化裝置的中間部 位通過中余熱回收管連接在卜.爐體卜端，h余熱回收管(26)和中余熱回收管均通入至焙燒 還原區，在凈化裝置的底部通過余熱輸送管通入至下爐體的燃煤燃燒室內，在余熱輸送管上 連接有軸流風機，在軸流風機下方的余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；所述的余熱循環裝置包括左余熱輸送管(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U和出水UI，左余熱輸送管通入至下爐體的燃煤燃燒室內，在左余熱輸送管上連接有左軸 流風機，在左軸流風機卜方的左余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)。
8、 根據權力要求5所述的純鐵的冶煉工藝的設備，其特征是所述的冶煉設備中的電渣 爐根據冶煉方式的不同，分為有襯電渣爐、半有襯電渣爐兩種爐體；所述的有襯電渣爐爐體(54)座落在有襯電渣爐爐體傾翻機構(53)上，在有襯電渣爐爐 體(54)的底部連接有底電極(57)，通過電極升降裝置(47)將電極(46)插入有襯電渣爐內， 在電極(46)上連接有電源"8)、電源開關(50)、底電源(51)，底電源(51)連接在底電極(57) 上與電極(46)組成供電回路，在有襯電渣爐爐體(54)的底部底電極(57)的一側安裝有氧氣透 氣磚(55)，在氧氣透氣磚(55)上連接有氧氣管(56)，在底部底電極(57)的另一側安裝有氬氣 透氣磚(59),在氬氣透氣磚(59)上連接有氬氣管(58)，有襯電渣爐內有液態熔渣(52)和金屬 熔液(60)，在有襯電渣爐的上部連接有導流槽(61)和球團輸送機(63)，在有襯電渣爐的外部 安裝有密封罩(49)，在密封罩(49)的上部連接有氣體回收管(45)，氣體回收管(45)與連接在 豎爐冷卻過渡段(13)下部的余熱循環系統管道相連接，有襯電渣爐爐體傾翻機構(53)安裝 在爐體支架(64)上；所述的電極加熱半有襯電渣爐由耐火材料爐體(65)、水冷結晶器(70)、抽定裝置(68) 和電源系統、電極升降裝置、吹氣系統、密封罩組成，耐火材料爐體(65)連接在水冷結晶 器(70)的上面，在水冷結晶器(70) —惻的底部連接有進水管69，在水冷結晶器(70)另 一側的上部連接有進水管74，在耐火材料爐體(65)下面的一側安裝有氧氣透氣磚(55)，在 氧氣透氣磚(55)上連接有氧氣管(56)，在底部底電極(57)的另一側安裝有氬氣透氣磚(59)， 在氬氣透氣磚(59)上連接有氬氣管(58)，水冷結晶器(70)的下面連接有底水箱(71)，抽定 裝置(68)連接在底水箱(71)的下面，電極(46)通過電極升降裝置(47)插入半有襯電 渣爐的耐火材料爐體(65)內，在電極(46)上連接有電源(48)、電源開關(50)、底電源 (51),底電源(51)連接在底水箱(71)上與電極(48)組成供電回路，半有襯電渣爐內有液態熔渣(52)和金屬熔液(60)，在半有襯電渣爐的上部連接有導流槽(61)和球團輸送機 (63),在有襯電渣爐的外部安裝有密封罩(49)，在密封罩(49)的上部連接有氣體回收管 (45)，氣體回收管(45)與連接在豎爐冷卻過渡段(13)下部的余熱循環系統管道相連接， 半有襯電渣爐爐體安裝在爐體支架(64)上；所述的導電環加熱半有襯電渣爐由耐火材料爐體(65)的卜面安裝有導電環(73)，在導 電環底部(73) —側的底部連接有進水管72，在導電環底部(73)另一側的上部連接有進水 管74，在導電環(73)下面的側安裝有氧氣透氣磚(55)，在氧氣透氣磚(55)上連接有氧氣 管(56)，在導電環(73)的另一側安裝有氬氣透氣磚(59)，在氬氣透氣磚(59)上連接有氬氣 管(5S)，在氧氣透氣磚(55)和fi氣透氣磚(59)的下面連接有水冷結晶器(70)，在水冷結晶器 (70) —側的底部連接有進水管69，在水冷結晶器(70)另一側的上部連接有進水管74，在 水冷結晶器(70)的下面連接有底水箱71，抽定裝置(68)連接在底水箱(71)的下面，電 源(48)連接在導電環(73)上，與電源開關(50)、底電源(51)和底水箱(71)組成供電 回路。
9、 根據權力要求5所述的純鐵的冶煉工藝的設備，其特征是所述的有襯電渣爐半有襯 電渣爐中的有襯爐爐體(54)是由耐高溫、耐渣蝕的耐火材料搗打或由耐火磚砌鑄而成，其 幾何形狀為即可為橢圓，亦可以為圓形、矩形、方形；所述的有襯電渣爐、半有襯電渣爐的電源(48)為三相低電壓、大電流電源，亦可以為單 相低電壓、大電流電源，優選三相電源；所述的有襯電渣爐、f有襯電渣爐的電極(46)材料為石墨電極，亦可以為金屬材料自耗 電極或耐高溫的導電陶瓷材料；所述的有襯電渣爐、半有襯電渣爐的電極升降裝置(47)具有電極夾持、電極上下升降、 電極旋轉機構；所述的半有襯電渣爐中的導電環(72)為循環水冷結構，材質為導電的銅材、無磁鋼、不 銹鋼或低碳鋼，在導電環(72)的底部連接有導電環進水管(71)，在導電環的上部連接有導電 環出水管(73)。
10、 根據權力要求5所述的純鐵的冶煉工藝的設備，其特征是；所述的透氣磚透氣率為 26 30%，吹氧氣、吹氬氣壓力為6 8Kg/cm2。
全文摘要
本發明涉及一種純鐵的冶煉工藝及設備，屬于冶金工業煉鋼原料。將含鐵原料與還原劑、熔劑、催化添加劑混合，制備成超細粉，混合造成球團物料，送入到還原爐內，經還原反應后，得到金屬化球團，將還原后的球團直接加入有襯電渣爐中冶煉成純鐵；該設備由內外加熱豎爐式還原爐、有襯電渣爐和余熱回收系統組成。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.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，降低環境污染。4.采用鐵精礦粉和含鐵冶金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。6.采用有襯電渣爐直接冶煉高溫球團，熱效率高，能耗低，材質純凈度高質量好，設備簡單投資少。
文檔編號C21C3/00GK101538634SQ20091002826
公開日2009年9月23日 申請日期2009年2月5日 優先權日2009年2月5日
發明者剛 丁, 丁家偉 申請人:丁家偉;丁 剛