專利名稱：純鐵的冶煉工藝及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(shè)備。
背景技術(shù)：
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(qiáng)度，還具有較高的韌性及很高的軟磁 性能，而且其導(dǎo)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(jí)合 金鋼的基本原料，主要用于生產(chǎn)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(zhì)的夾雜物含量極低的冶金產(chǎn)品的原料。
為不斷滿足現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)和科技發(fā)展的需要，人們?cè)诓粩嗟拈_發(fā)出新的特殊鋼和特種合 金，而制造上述材料需要大量的優(yōu)質(zhì)金屬材料。鑒于搞純鐵的重要應(yīng)用及可能的潛在應(yīng)用價(jià) 值，純鐵特別是超純鐵的制備與研究成為當(dāng)前純金屬研究中的一個(gè)熱點(diǎn)，受到日本、法國(guó)、 德國(guó)、美國(guó)等國(guó)家的高度重視，在世界范圍內(nèi)正在不惜以高的代價(jià)從視著高純鐵的研究。目 前閨內(nèi)外已經(jīng)研究開發(fā)出多種制備純鐵的工藝和相關(guān)設(shè)備，其中采用電解法生產(chǎn)高純鐵的工 藝在日本得到了發(fā)展，它是以鐵做陽(yáng)極，把適當(dāng)?shù)蔫F水溶液作為電解液，陽(yáng)極上就可以得到 相當(dāng)純的鐵，該鐵稱為電解鐵。但是，電解鐵成本高，價(jià)格昂貴，限制了它的應(yīng)用。為降低 純鐵的成本，近幾十年來(lái)國(guó)內(nèi)外開展了低成本制備純鐵工藝的研究開發(fā)，如電爐或轉(zhuǎn)爐冶煉 純鐵工藝，但由于純鐵要求碳、硫、磷等雜質(zhì)元素含量低，因此冶煉難度大于一般的煉鋼， 且冶煉過(guò)程中是在無(wú)保護(hù)渣條件下進(jìn)行，去除上述有害元素的能力有限，所冶煉的純鐵質(zhì)量 難以滿足要求。近年來(lái)，隨著真空冶金和爐外精煉技術(shù)的發(fā)展，為純鐵的生產(chǎn)提供了新的工 藝和設(shè)備，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00720023829. 3號(hào)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(yīng)的石灰、螢石、 鋁塊、硅鈣塊等渣料和脫氧劑，經(jīng)抽真空后進(jìn)行底吹氧脫碳后再吹氬攪拌脫硫精煉；使工業(yè) 純鐵的生產(chǎn)也逐步采用電弧爐+真空感應(yīng)爐+VOD真空精煉的三聯(lián)工藝進(jìn)行生產(chǎn)。該工藝所冶 煉的純鐵雖然質(zhì)量好，但設(shè)備投資大，冶煉工藝流程復(fù)雜，技術(shù)難度大、輔助材料多，生產(chǎn) 成本高，對(duì)廢鋼原料的質(zhì)量要求高，環(huán)境污染嚴(yán)重。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?1108775. 7號(hào)公開了純
鐵的冶煉方法，該方法以轉(zhuǎn)爐煉鋼煙塵和廢鋼的混合物或轉(zhuǎn)爐煉鋼煙塵為原料，首先將上述 原料加入感應(yīng)爐中，升溫至物料開始熔化時(shí)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(shí)加入上述造渣材料，至物料全部熔化并出渣，③進(jìn)行雜質(zhì)成份及含量分析，上述①②③步驟循環(huán)進(jìn) 行至少一次；達(dá)到純鐵標(biāo)準(zhǔn)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(qǐng)?zhí)?00720023829. 3號(hào)工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，但該方法仍然存在著對(duì)原 料的要求高，且冶煉過(guò)程中是在無(wú)保護(hù)渣條件下進(jìn)行，同時(shí)由于中頻爐本身所存在的冶煉中 無(wú)精煉過(guò)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(zhì) 量穩(wěn)定性差，難以滿足要求。
海綿鐵是在鐵的熔點(diǎn)溫度以下，采用非高爐工藝，通過(guò)還原固態(tài)氧化鐵粉(通常是赤鐵礦) 或其他含鐵氧化物，經(jīng)還原或脫氧獲得的金屬化的產(chǎn)品，通常叫做直接還原鐵(DRI)。鐵礦 石還原過(guò)程中，由丁失氧在內(nèi)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(chǎn)成本低，是廢鋼和生鐵的替代品，其特點(diǎn)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(zhì)，成份穩(wěn)定，是電爐煉鋼較為理想 的爐料，為煉鋼用廢鋼的一種補(bǔ)充，特別有利于電爐冶煉優(yōu)質(zhì)特鋼。
由于海綿鐵所具有的上述特性，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外丌展了來(lái)用海綿鐵做原料冶煉純鐵的研究， 如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00810005027. 4號(hào)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(shí)首先將占總氧 化渣量為5 — 10 %的氧化渣料放入中頻感應(yīng)電爐，然后加入占海綿鐵總量為20 — 50 % 的海綿鐵進(jìn)行冶煉，當(dāng)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(dāng)海綿鐵和氧化渣料全部加完，繼續(xù)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(dá)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(zhì)元素含量極低，化學(xué)成分能 夠達(dá)到國(guó)家純鐵標(biāo)準(zhǔn)，且具有設(shè)備投資少等優(yōu)點(diǎn)。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(chǎn)工序多，電耗大，且在換渣過(guò)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(qǐng)?zhí)柧褂弥蓄l爐進(jìn)行冶煉，而中頻爐在冶 煉過(guò)程中存在著爐渣不能因感應(yīng)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(yīng)，冶煉中無(wú)氧化期和還原期，無(wú)精煉過(guò)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(zhì)物含量高，尤其是氧化物夾雜的含量，使所冶煉的純鐵的質(zhì) 量無(wú)法得到保證。而且制備純鐵所用的海綿鐵是在冷態(tài)下入爐冶煉，造成—次能源消耗，增 加了生產(chǎn)工序和成本。目前國(guó)內(nèi)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(jìn)行還原，而天然氣以CH4等碳?xì)浠餅橹?，在還原時(shí)，需將天
然氣通過(guò)裂解轉(zhuǎn)化成以CO和H2為主的還原性氣氛，完成對(duì)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(chǎn)品質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，但氣基法生產(chǎn)海綿鐵工藝的主導(dǎo)條 件要有豐富的天然氣，在天然氣匱乏的地區(qū)不能采用，且本身的價(jià)格和轉(zhuǎn)化成本較高，而我 國(guó)的天然氣儲(chǔ)備量還比較少，因此，該工藝目前尚不適合我國(guó)海綿鐵的生產(chǎn)。
煤基法是用煤為還原劑直接對(duì)氧化鐵進(jìn)行還原，目前煤基法比較成熟的直接還原工藝主 要有回轉(zhuǎn)窯法、隧道窯法、轉(zhuǎn)底爐法和豎爐法。
回轉(zhuǎn)窯法，該法機(jī)械化程度高，建設(shè)周期短，產(chǎn)量高，適合大型化生產(chǎn)。但由于爐型較 大，內(nèi)外設(shè)施較多，次性投資較大，維護(hù)費(fèi)用高，對(duì)原料的要求苛刻，還容易發(fā)生結(jié)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(chǎn)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(yè)。
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(jīng)加熱后在1150°C 1200 。C加熱焙燒數(shù)十小時(shí)，使精礦粉還原，經(jīng)冷卻后得到海綿鐵。此方法可以生產(chǎn)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(zhuǎn)窯法節(jié)省，操作也比較簡(jiǎn)單方便，但是 單位產(chǎn)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(yīng)罐，這些反應(yīng)罐需要反 復(fù)的加熱和冷卻，既大量的浪費(fèi)了能源，也延長(zhǎng)了反應(yīng)時(shí)間，降低了反應(yīng)罐的壽命，增加了 消耗，并需專門設(shè)置裝罐和出罐的地方，導(dǎo)致占地面積大，勞動(dòng)強(qiáng)度大，成木高，機(jī)械化程 度低，熱效率低，影響了經(jīng)濟(jì)效益，制約了海綿鐵的發(fā)展。
轉(zhuǎn)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(jīng)烘千并預(yù)熱后加 入轉(zhuǎn)底爐中，隨著爐底的旋轉(zhuǎn)，爐料依次經(jīng)過(guò)預(yù)熱區(qū)，還原區(qū)，中性區(qū)反應(yīng)完畢后卸入有耐 火材料的熱運(yùn)輸罐內(nèi)或快速冷卻。該工藝中普遍存在產(chǎn)品的含硫量高不能滿足電爐煉鋼的要 求，且同時(shí)存在海綿鐵的再氧化問題，降低了產(chǎn)品的金屬化率。
豎爐法，它是以對(duì)流的方式工作，礦石從爐頂加入，固態(tài)爐料自上向下移動(dòng)，還原氣自 還原帶下部加入并向上移動(dòng)，并與爐料形成對(duì)流，爐料鐵礦石與還原氣體都是逆向運(yùn)動(dòng)和移 動(dòng)的反應(yīng)過(guò)程，其反應(yīng)過(guò)程與高爐上部間接還原帶相似，是一個(gè)不出現(xiàn)熔化現(xiàn)象的還原冶煉 過(guò)程。入爐料與還原氣分布均勻，豎爐內(nèi)固體爐料向下運(yùn)動(dòng)時(shí)與上升的還原氣體間的傳質(zhì)(還 原)與熱交換，是個(gè)接近理想狀態(tài)的氣-固逆流反應(yīng)過(guò)程，還原完畢的海綿鐵從爐底排除。該 設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高，產(chǎn)量大，但目前國(guó)內(nèi)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(chǎn)量和質(zhì)量均不穩(wěn)定。 同時(shí)，由于采用外部加熱，使?fàn)t體結(jié)構(gòu)和風(fēng)量配置不夠理想，使得球團(tuán)中心氧化亞鐵未得到 充分氧化而形成低熔點(diǎn)混合物，造成爐膛結(jié)瘤和大塊造致使停爐，影響生產(chǎn)的進(jìn)行。
在上述各種海綿鐵的生產(chǎn)工藝中，采用原料均為精礦粉，受原料的制約和由于設(shè)備投資 大及其工藝的復(fù)雜性，目前在我國(guó)仍難以取得迅速發(fā)展。
鐵磷和鐵紅是軋鋼廠和鍛造廠在軋制和鍛造過(guò)程中，鋼材經(jīng)高溫加熱后在空氣中冷卻過(guò) 程中與氧接觸，在鋼材的表面產(chǎn)生的含鐵氧化物。是鋼鐵廠固體廢棄物的重要來(lái)源，它占所 處理鋼材總量的3% 5%之間，任意排放將造成環(huán)境公害。鐵碟和鐵紅的W(Fe)含量高達(dá)80% 90%，其它雜質(zhì)含量較少，較之用礦石所生產(chǎn)的海綿鐵不含脈石雜質(zhì)。是生產(chǎn)海綿鐵的優(yōu)質(zhì)原 料，可作為直接還原生產(chǎn)煉鋼用的海綿鐵的二次冶金資源。
赤泥是氧化鋁廠生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的一種固體廢棄物，我國(guó)每生產(chǎn)1噸氧化鋁約產(chǎn)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(huì)使土地堿化，
而且逐漸污染地下水及浪費(fèi)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(chǎn)硫酸過(guò)程中產(chǎn)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(jié)構(gòu) 構(gòu)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(xué)成分，必須 經(jīng)過(guò)選別后才可以造球原料。針對(duì)硫酸渣的特性，選用適宜的設(shè)備和工藝對(duì)硫酸渣進(jìn)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(lái)源又可以解決資源的浪費(fèi)和 環(huán)境的污染。
高爐塵、轉(zhuǎn)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(lái)源。它含 鐵量高，粒度細(xì)(一325目大于90%)，利用其可做燒結(jié)原料，配加部分軋鋼鐵磷經(jīng)磨混后， 加水潤(rùn)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(fèi)，減輕環(huán)境污染。
對(duì)上述各種冶金廢棄物資源進(jìn)行綜合利用，即可以節(jié)約礦石資源，有可以能解決資源的
浪費(fèi)和環(huán)境的污染。
目前國(guó)內(nèi)用鐵磷和鐵紅生產(chǎn)海綿鐵的工藝和設(shè)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(nèi)。經(jīng)過(guò)在隧道窯或反射窯內(nèi)進(jìn)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(chǎn)周期長(zhǎng)達(dá)40 小時(shí)以上同。由于采用還原罐，需進(jìn)行預(yù)先裝罐，還原后的海綿鐵需從罐內(nèi)倒出，因而勞動(dòng) 強(qiáng)度大，操作現(xiàn)場(chǎng)粉塵大，污染環(huán)境，為此，我國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?7101175. 1號(hào)中公開了一種鐵 磷在豎爐中用焦粉還原生產(chǎn)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(yīng)管4、豎爐爐體5、冷卻套6、旋轉(zhuǎn)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(yīng)管4，反應(yīng)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(guò)程中與焦粉相遇，在髙溫作用下發(fā)生 結(jié)晶還原、固結(jié)，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(nèi)冷卻后，靠自身 的重力和對(duì)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(jiǎn)單，縮短了 還遠(yuǎn)周期，生產(chǎn)效率卨，勞動(dòng)強(qiáng)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(nèi)，易使?fàn)t料和還原劑的分布不均勻，所還原出的產(chǎn)品質(zhì)量均勻性差，且 易出現(xiàn)結(jié)瘤現(xiàn)象，從而影響生產(chǎn)的進(jìn)行。同時(shí)由于在還原罐外面加熱，因而熱效率低，還原 反應(yīng)速度慢，在還原中使用焦粉做還原劑，生產(chǎn)成本高，由于釆用單體爐生產(chǎn)且受豎爐結(jié)構(gòu) 的限制，僅適用小批量生產(chǎn)。
我國(guó)ZL恥205053. 9號(hào)專利中公布了一種直接還原生產(chǎn)海綿鐵的罐式爐裝置。該裝置是在 爐底基礎(chǔ)上砌筑爐體、燃燒室、火道、空氣道、煙道、反應(yīng)罐、爐架及檢測(cè)、控制裝置?；?道是分組、分層、水平交錯(cuò)排列的并且環(huán)繞在反應(yīng)罐的周圍；反應(yīng)罐可以是結(jié)構(gòu)相同的若干 組；火道、燃燒室與反應(yīng)罐的組數(shù)相對(duì)應(yīng)。反應(yīng)罐位于爐體內(nèi)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(jié)構(gòu)的水套，該水套下部安裝有排料器。
其生產(chǎn)工藝為將鐵精粉與一定量還原劑、脫硫劑，混合或制成球團(tuán)，由進(jìn)料器間歇或 連續(xù)加入反應(yīng)罐，反應(yīng)罐由環(huán)繞它的若千組的火道加熱，熱量由燃燒室提供，罐內(nèi)爐料靠自 重緩慢下移，先在預(yù)熱段升溫至80(TC左右，然后在80(TC 105(TC內(nèi)還原一定時(shí)間后成為海 綿鐵，繼續(xù)下移，先后進(jìn)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(xù)排出，然后通過(guò)磁選裝置將海綿鐵與殘?jiān)蛛x。該裝置雖然具有生產(chǎn)效率高，適 合大批量生產(chǎn)，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(chǎn)應(yīng)用得到限制。
我國(guó)ZL200720032603. 5號(hào)專利中公布了一種內(nèi)置式煤基海綿鐵豎爐，該爐采用在豎爐內(nèi) 部設(shè)置有內(nèi)置爐膽，爐膽壁上設(shè)有氣體流通孔，爐膽下部與氣化爐上端形成調(diào)溫室，繞爐膽 外周自上而下設(shè)有2 10跳進(jìn)料槽道，該進(jìn)料槽道成嫘旋形，由于該工藝采用內(nèi)置爐膽加熱，比外部加熱的豎爐熱效率有所提高，但仍然達(dá)不到高效率加熱的目的。同時(shí)該爐由于采用多 條螺旋形進(jìn)料結(jié)構(gòu)，影響了爐內(nèi)生產(chǎn)空間的利用率，并對(duì)氣流的上升產(chǎn)生阻礙，且螺旋狀的 幾何形狀復(fù)雜，龐大的螺旋體加工起來(lái)非常困難，由于螺旋體長(zhǎng)期處于高溫工況下，對(duì)材料 的要求較高，所用金屬材料造價(jià)高，壽命短。在爐料下移過(guò)程中，還存在很大的問題， 一旦 礦石燒結(jié)成塊，堵塞住螺旋槽道，將會(huì)造成停工通爐的事故。
在上述各文獻(xiàn)中用于生產(chǎn)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(yīng)需在高溫下進(jìn)行，且還原反應(yīng)速度慢，效率低，能耗咼。
目前，國(guó)內(nèi)外用于海綿鐵生產(chǎn)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(yīng)需在115(TC 130(TC的高溫下進(jìn)行的，能源消耗量大，還原速度慢， 還原反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，能量利用效率低，環(huán)境污染嚴(yán)重。為此，國(guó)內(nèi)外近年來(lái)開展了氧化鐵粉低 溫還原的研究。文獻(xiàn)《中國(guó)冶金》雜志(2007年第8期第23—28頁(yè))中報(bào)道了 "微納米氧 化鐵粉低溫還原特性的研究"，報(bào)導(dǎo)中公開了--種用微納米氧化鐵粉(粒度為6lum 16um)
在280。C 40(TC內(nèi)在氫氣氣氛下經(jīng)3 20mm對(duì)鐵粉進(jìn)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(yè)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(yè)化應(yīng)用。
高純鐵是一種鋼鐵極品，開發(fā)高純鐵的制備技術(shù)，不僅可提卨鐵的純度及其產(chǎn)品性能， 增加產(chǎn)品技術(shù)含量及附加值，而且對(duì)高性能電工材料、高溫合金、不銹鋼和導(dǎo)磁材料等多種 材料的制備也具有推廣意義和經(jīng)濟(jì)效益。而采用海綿鐵作原料制備高純鐵，不但可以優(yōu)化鐵 水質(zhì)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(chǎn)優(yōu)質(zhì)高純凈 度的純鐵提供了優(yōu)質(zhì)的原料保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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(jiǎn)牟、生產(chǎn)效率髙、生產(chǎn)成本低、設(shè)備投資小，機(jī)械化程度高，環(huán)境污染小，所制造的純 鐵材質(zhì)純凈度高的純鐵的冶煉工藝及設(shè)備。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題的設(shè)備方案是
該設(shè)備由還原設(shè)備和冶煉設(shè)備兩套系統(tǒng)組成。其中還原設(shè)備采用豎爐爐體結(jié)構(gòu)，還原設(shè) 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(huán)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(nèi)上端，凈化裝置通過(guò)管道與上爐體和下爐體連接，余熱循環(huán)裝置與下爐體連接。
冶煉設(shè)備由電渣爐、電渣爐供電系統(tǒng)、電極升降裝置、氣體吹入系統(tǒng)、電極和密封罩組 成，電渣爐根據(jù)冶煉要求不同，采用有襯電渣爐、半有襯電渣爐進(jìn)行冶煉。
所述的還原設(shè)備中的上爐體包括內(nèi)加熱罐(2)、還原氣出口 (3)、外加熱還原罐(4)、 加熱進(jìn)氣孔(5)、煤氣管(6)、耐火磚(7)、燃?xì)鈬娮?8)、耐火纖維(9)、還原爐外売(10)、 內(nèi)外加熱罐進(jìn)氣孔(11)、內(nèi)加熱煤氣管(20)、內(nèi)加熱燃?xì)鈬娮?21)、加熱室(39)、焙燒 還原區(qū)(43)，還原爐外殼、耐火磚層、外加熱還原罐和內(nèi)加熱罐依次套裝，還原爐外殼位于 最外層，內(nèi)加熱罐位于最內(nèi)層，在內(nèi)加熱罐中心有內(nèi)加熱煤氣管，內(nèi)加熱煤氣管的端部連接 有內(nèi)加熱燃?xì)鈬娮?，在還原爐外殼與耐火磚層之間有耐火纖維，在耐火磚層內(nèi)為加熱室，有 煤氣管穿過(guò)還原爐外殼、耐火纖維和耐火磚層，煤氣管端部連接有燃?xì)鈬娮?，燃?xì)鈬娮煳挥?加熱室內(nèi)，內(nèi)加熱罐與外加熱還原罐之間為焙燒還原區(qū)，在內(nèi)加熱罐上的上段有還原氣出口、 在下段有內(nèi)外加熱罐進(jìn)氣孔，在外加熱還原罐上有加熱進(jìn)氣孔；上爐體伸入保護(hù)罩的部分為 V字型結(jié)構(gòu)，外加熱還原罐和內(nèi)加熱罐體的中部向下設(shè)有多條斜形氣流通道，兩個(gè)罐體的斜 形氣流通道呈v字型布置，在兩個(gè)罐體中部向上均開有多個(gè)與罐體平行的氣流孔。
或者所述的上爐體包括內(nèi)加熱罐(2)、還原氣出口 (3)、外加熱還原罐(4)、加熱進(jìn)氣 孔(5)、耐火磚(7)、耐火纖維(9)、還原爐外殼(10)、內(nèi)外加熱罐進(jìn)氣孔(11)、燃煤燃 燒室(33)、出渣室(34)、內(nèi)加熱火道(38)、加熱室(39)、焙燒還原區(qū)(43)，還原爐外殼、 耐火磚層、外加熱還原罐和內(nèi)加熱罐依次套裝，還原爐外殼位于最外層，內(nèi)加熱罐位于最內(nèi) 層，燃煤燃燒室(33)、出渣室(34)位于上爐體的下端，內(nèi)加熱火道(38)位于內(nèi)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(nèi)為加熱室，內(nèi)加熱罐與外加熱還原罐之間為焙燒還原區(qū)，在內(nèi)加熱罐上的上段有還原氣出 口、在下段有內(nèi)外加熱罐進(jìn)氣孔，在外加熱還原罐上有加熱進(jìn)氣孔；上爐體伸入保護(hù)罩的部 分為V字型結(jié)構(gòu)，外加熱還原罐和內(nèi)加熱罐體的中部向下設(shè)有多條斜形氣流通道，兩個(gè)罐體 的斜形氣流通道呈V字型布置，在兩個(gè)罐體中部向上均開有多個(gè)與罐體平行的氣流孔；
所述的上爐體為宇孔一通道爐體結(jié)構(gòu)，或者上爐體為多孔一通道爐休結(jié)構(gòu)；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(nèi)加熱罐在上爐體 內(nèi)分布有1-50個(gè)，在外加熱還原罐和內(nèi)加熱罐的罐體的中下部開有10-50個(gè)與罐體垂直線呈 斜形進(jìn)出氣孔，在罐體的中上部開有與鏟體平行布置的進(jìn)出氣孔，其進(jìn)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(zhì)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(guò)渡段(13)、螺旋出料機(jī)(18)、出料口 (29)、爐體支撐(31)、 內(nèi)外加熱罐支撐(32)，燃煤燃燒室(33)，冷卻過(guò)渡段位于內(nèi)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(qū)相連通，爐體支撐位于外側(cè)，內(nèi)外加熱罐支撐位于中心， 在冷卻過(guò)渡段的底部連接有螺旋出料機(jī)，在螺旋出料機(jī)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(fēng)機(jī)(30)、右冷卻風(fēng)管(36)、右冷卻風(fēng)機(jī)(41)，在凈化裝置的上端通過(guò)上余熱回收管與上 爐罩連接，在凈化裝置的中間部位通過(guò)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(qū)，在凈化裝置的底部通過(guò)余熱輸送管通入至下爐體的燃 煤燃燒室內(nèi)，在余熱輸送管上連接有軸流風(fēng)機(jī)，在軸流風(fēng)機(jī)下方的余熱輸送管上連接有右冷 卻風(fēng)管，在右冷卻風(fēng)管上連接有右冷卻風(fēng)機(jī)。
所述的余熱循環(huán)裝置包括左余熱輸送管(14)、出水口 (15)、冷卻筒(16)、進(jìn)水口 (17)、 左冷卻風(fēng)管(35)、左冷卻風(fēng)機(jī)(42)，在下爐體外有冷卻筒，在冷卻筒上有進(jìn)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(nèi)，在左余熱輸送管上連接有左軸流風(fēng)機(jī)，在左軸 流風(fēng)機(jī)下方的左余熱輸送管上連接有左冷卻風(fēng)管(35)，左冷卻風(fēng)管上連接有左冷卻風(fēng)機(jī)(42)。
所述的冶煉設(shè)備中的電渣爐根據(jù)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(tǒng)(47)和供電電源部 分、氣體吹入系統(tǒng)組成，有襯電渣爐爐體(54)座落在有襯電渣爐爐體傾翻機(jī)構(gòu)(53)上，在有 襯電渣爐爐體(54)的底部連接有底電極(57)，通過(guò)電極升降裝置(47)將電極(46)插入有襯電渣 爐內(nèi)，在電極(46)上連接有電源(48)、電源開關(guān)(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(cè)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(cè)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(nèi)有液態(tài)熔渣(52)和金屬熔液(60)， 在有襯電渣爐的上部連接有導(dǎo)流槽(61)和球團(tuán)輸送機(jī)(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(guò)渡段 (13)下部的余熱循環(huán)系統(tǒng)管道相連接，有襯電渣爐爐體傾翻機(jī)構(gòu)(53)安裝在爐體支架(64) 上。
所述的半有襯電渣爐爐體根據(jù)電源的連接方式不同而分為電極加熱和導(dǎo)電環(huán)加熱兩種設(shè) 備結(jié)構(gòu)。其中電極加熱半有襯電渣爐由耐火材料爐體(65)、水冷結(jié)晶器(70)、抽定裝置(68) 和電源系統(tǒng)、電極升降裝置、吹氣系統(tǒng)、密封罩組成，耐火材料爐體(65)連接在水冷結(jié)晶 器(70)的上面，在水冷結(jié)晶器(70) —側(cè)的底部連接有進(jìn)水管69，在水冷結(jié)晶器(70)另 一側(cè)的上部連接有進(jìn)水管74，在耐火材料爐體(65)下面的一側(cè)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(cè)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(jié)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(guò)電極升降裝置(47)插入半有襯電渣 爐的耐火材料爐體(65)內(nèi)，在電極(46)上連接有電源(48)、電源開關(guān)(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(nèi)有液態(tài)熔 渣(52)和金屬熔液(60)，在半有襯電渣爐的上部連接有導(dǎo)流槽(61)和球團(tuán)輸送機(jī)(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(guò)渡段(13)下部的余熱循環(huán)系統(tǒng)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(dǎo)電環(huán)加熱半有襯電渣爐由耐火材料爐體(65)、水冷結(jié)晶器(70)、抽定裝置(68) 和電源系統(tǒng)、電極升降裝置、吹氣系統(tǒng)、密封罩組成，耐火材料爐體(65)的下面安裝有導(dǎo) 電環(huán)(73)，在導(dǎo)電環(huán)底部(73) —側(cè)的底部連接有進(jìn)水管72，在導(dǎo)電環(huán)底部(73)另一側(cè) 的上部連接有進(jìn)水管74，在導(dǎo)電環(huán)(73)下面的一側(cè)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(dǎo)電環(huán)(73)的另一側(cè)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(jié)晶器(70)，在水 冷結(jié)晶器(70) —側(cè)的底部連接有進(jìn)水管69，在水冷結(jié)晶器(70)另一側(cè)的上部連接有進(jìn)水 管74，在水冷結(jié)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(dǎo)電環(huán)(73)上，與電源開關(guān)(50)、底電源(51)和底水箱(71) 組成供電回路。
其余設(shè)備和結(jié)構(gòu)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(yōu)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(dǎo)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(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
所述的導(dǎo)電環(huán)(72)為循環(huán)水冷結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為導(dǎo)電的銅材、無(wú)磁鋼、不銹鋼或低碳鋼，在 導(dǎo)電環(huán)(72)的底部連接有導(dǎo)電環(huán)進(jìn)水管(71)，在導(dǎo)電環(huán)的上部連接有導(dǎo)電環(huán)出水管(73)。 解決其技術(shù)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(jīng)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(jī)內(nèi)進(jìn)行球磨，制備成超細(xì)粉，對(duì)超細(xì)粉進(jìn)行鈍化；在催化添 加劑中加水溶化，得到水溶液，將超細(xì)粉、水溶液和粘結(jié)劑共同混合，混合均勻后造成球團(tuán) 物料；點(diǎn)燃豎式還原爐中的內(nèi)外加熱器中的燃料，將所制好的球團(tuán)物料經(jīng)過(guò)螺旋送料器送入 到還原爐內(nèi)，均勻松散地排布到烘干床爐箅子上，對(duì)球團(tuán)物料進(jìn)行烘干，球團(tuán)物料經(jīng)過(guò)干燥
后進(jìn)行焙燒，在焙燒區(qū)內(nèi)與燃?xì)庵械?lt;:0、112和揮發(fā)分中的碳?xì)浠衔锓磻?yīng)，球團(tuán)物料在500°(:-
UO(TC的還原溫度下和催化劑的共同作用下，經(jīng)15-180分鐘的還原反應(yīng)后，得到金屬化率達(dá) 到90-95%的金屬化球團(tuán)(海綿鐵)，金屬化球團(tuán)進(jìn)入冷卻過(guò)渡段；余熱回收裝置將反應(yīng)后上 升的熱氣作為助燃風(fēng)與冷卻風(fēng)混合后一同對(duì)金屬化球團(tuán)進(jìn)行冷卻，吹入的冷卻風(fēng)吸收金屬化 球團(tuán)的熱量，在到達(dá)焙燒區(qū)時(shí)形成含氧的高溫氣體，對(duì)還原爐內(nèi)的燃?xì)膺M(jìn)行助燃，如此依次 循環(huán)，剩余的廢氣經(jīng)除塵后由煙囪排入大氣，預(yù)冷卻后的金屬化球團(tuán)在冷卻過(guò)渡段的下方進(jìn)入冷卻筒內(nèi)，通過(guò)調(diào)節(jié)水冷強(qiáng)度和冷卻段冷卻風(fēng)量來(lái)調(diào)節(jié)出爐金屬化球的冷卻溫度，使其在 500 90(TC范圍內(nèi)通過(guò)螺旋出料機(jī)排出冷卻筒，將排出冷卻筒的高溫金屬化球團(tuán)直接通過(guò)輸 送機(jī)輸送到導(dǎo)流槽內(nèi)導(dǎo)入有襯電渣爐或半有襯電渣爐內(nèi)進(jìn)行熔化冶煉，打開有襯電渣爐電源 開關(guān)，啟動(dòng)電極升降裝置，將電極送入有襯電渣爐內(nèi)，將已加入到爐內(nèi)的固態(tài)電渣料通電熔 化成液態(tài)熔渣，或?qū)⒐虘B(tài)熔渣在爐外熔化后倒入有襯電渣爐內(nèi)，啟動(dòng)電極或?qū)щ姯h(huán)對(duì)所熔化 的液態(tài)熔渣進(jìn)行加熱到所需的165(TC 1800'C范圍內(nèi)，金屬化球團(tuán)中的A1203、 MgO、 Si02、 CaO可以作為電渣爐渣料，然后根據(jù)冶煉產(chǎn)品質(zhì)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(zhì)，以 對(duì)球團(tuán)中的脈石成分進(jìn)行調(diào)整，使其達(dá)到電渣冶金所需渣料成分要求，球團(tuán)中未燃燒完的煤 炭進(jìn)入高溫渣池內(nèi)繼續(xù)燃燒，既可以起到節(jié)約電能的作用，又可以起到脫氧的作用，同時(shí)， 煤炭燃燒后所產(chǎn)生的CO氣體還可以進(jìn)一步促進(jìn)球團(tuán)的還原，在熔化過(guò)程中，根據(jù)冶煉產(chǎn)品 的質(zhì)量要求，通過(guò)氧氣管和透氣磚吹入適量的氧氣對(duì)所熔化的純鐵金屬液進(jìn)行脫碳，使所冶 煉的純鐵鐵水達(dá)到所需含碳量，通過(guò)氬氣管和透氣磚吹入適量的氬氣對(duì)金屬熔池進(jìn)行攪拌， 使所冶煉的純鐵鐵水達(dá)到所需純凈度要求，制造出所需質(zhì)量要求的純鐵鐵水，所冶煉好的純 鐵鐵水可以通過(guò)安裝在爐體支架上的有襯爐傾翻裝置倒入鐵水包進(jìn)行模鑄，制造成所需尺寸 的純鐵產(chǎn)品，或通過(guò)水冷結(jié)晶器結(jié)晶后通過(guò)抽定裝置從水冷結(jié)晶器內(nèi)抽出后切斷成所需長(zhǎng)度
的產(chǎn)品。冶煉過(guò)程中所產(chǎn)生的co氣體在密封罩內(nèi)通過(guò)氣體回收管與從豎爐中回收的余熱和 冷卻風(fēng)混合后一同進(jìn)入冷卻過(guò)渡段的下部對(duì)金屬化球團(tuán)進(jìn)行冷卻和還原。
對(duì)經(jīng)過(guò)豎爐還原好的金屬化球團(tuán)，也可根據(jù)需要通過(guò)調(diào)整冷卻筒冷卻水流量，使金屬化
球團(tuán)在冷卻筒內(nèi)快速冷卻到IO(TC以下通過(guò)嫘旋出料機(jī)排出冷卻筒，經(jīng)破碎和振動(dòng)篩分后進(jìn) 行磁選，與殘煤和脈石分離后進(jìn)行壓塊，得到高品位的海綿鐵產(chǎn)品直接進(jìn)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(nèi)加入10%-90%的鐵精礦粉，或者在10%-90%的鐵精礦粉內(nèi)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(xì)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(qiáng)化劑5-20%、助熔劑15-30%、自由基引發(fā)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(qiáng)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(fā)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(fā)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(fā)分為20 30wt。/。的無(wú)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(rùn)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(tuán)物料成分配比(重量％)為含鐵粉體75%、還原劑20%、熔劑3%、粘結(jié)劑 1%、催化添加劑1%;球團(tuán)粉體的顆粒粒度為5um-75um，其中10-35um的粒度占球團(tuán)所用 物料總量的90%，還原反應(yīng)溫度為IIO(TC，還原反應(yīng)時(shí)間為90分鐘。
所述的燃料為煤氣、或者為煙煤、或者為無(wú)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(zhì)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(guò)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(jìn)行脫碳，或通過(guò)在熔渣中加入20%的赤鐵礦，20%的鐵磷配制成 氧化性熔渣進(jìn)行脫碳。
所述的有襯電渣爐的精煉工藝還包括通過(guò)透氣磚向熔池和渣池中吹入采用吹氬進(jìn)行攪拌 精煉。
所述的有襯電渣爐也可以不使用密封罩進(jìn)行冶煉。
采用本發(fā)明工藝制備金屬化球團(tuán)，所用設(shè)備并不限于僅用本發(fā)明的內(nèi)外加熱豎式還原爐 生產(chǎn)，尚可采用隧道窯、回轉(zhuǎn)窯、轉(zhuǎn)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(fā)明中采用超細(xì)粉體還原金屬化球團(tuán)，由于超細(xì) 粉在細(xì)化過(guò)程中發(fā)生畸變位錯(cuò)，產(chǎn)生一定的晶格畸變能，當(dāng)晶粒尺寸小于100nm后，產(chǎn)生大 量位錯(cuò)，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(yīng)活化能，可在比普通鐵粉低得多的溫度下進(jìn)行還原，且氧化鐵粉體越細(xì)， 還原溫度越低，反應(yīng)速率越快，還原率越高?，F(xiàn)代材料學(xué)研究證明在氫氣氣氛下，當(dāng)平均 粒度為0.35um的氧化鐵粉在280。C的還原率可達(dá)51.3y。，在40(TC， 20分鐘條件下還原率可 達(dá)97.1%，幾乎完全還原。所以采用超細(xì)鐵粉進(jìn)行還原既縮短了反應(yīng)時(shí)間，又降低了還原溫 度，極大她降低反應(yīng)過(guò)程中的能耗、物耗，節(jié)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(chǎn)效率低，考慮到納米粉體制備技術(shù)、生產(chǎn)效率和制備成本，在目前的技術(shù) 狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)尚有一定難度的現(xiàn)實(shí)。本發(fā)明將粉體粒度限定在10um-75um范圍內(nèi)， 其中10um-35um粒度的占90。/。，該粒度的粉體既可以充分利用現(xiàn)有粉體制備技術(shù)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模 超細(xì)粉體生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)低成本，高效率生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)金屬化球團(tuán)。
現(xiàn)代材料學(xué)研究證明，晶粒納米化程度越高，氧化鐵粉的反應(yīng)速度越快，但是納米粉體 的制備成本昂貴，生產(chǎn)效率低，本發(fā)明將催化劑技術(shù)應(yīng)用于本發(fā)明的制備工藝，在催化劑的 作用下，極大的改善了反應(yīng)動(dòng)力學(xué)條件，能夠更大幅度降低活化能，降低還原反應(yīng)溫度，提 高還原反應(yīng)速度，實(shí)現(xiàn)低溫快速反應(yīng)，提高生產(chǎn)效率。
采用內(nèi)外加熱豎式還原爐，由于采用罐外加熱和罐內(nèi)中心加熱的雙向加熱技術(shù)，克服了 傳統(tǒng)豎爐的不足，使?fàn)t料在爐內(nèi)受內(nèi)外加熱，且反應(yīng)氣體在爐內(nèi)二次燃燒助熱節(jié)能，熱效率 高，能耗低，火焰穿透力強(qiáng)，溫度分布均勻，可控，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)快速還原，產(chǎn)量高，質(zhì)量穩(wěn)定，可以大 型化生產(chǎn)。
采用了豎爐法制備金屬化球團(tuán)的物料自上而下的連接運(yùn)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(yīng)罐的單體外部加熱方式 和罐體反復(fù)加熱、冷卻的運(yùn)行方式。本發(fā)明取其所長(zhǎng)，避其所短，采用罐內(nèi)和罐外同時(shí)加熱 的新型豎式爐結(jié)構(gòu)，球團(tuán)采用爐體上部連續(xù)自上加入，還原后的金屬化球團(tuán)自爐底流出，可 使反應(yīng)罐始終處于工作溫度狀態(tài)，不必反復(fù)加熱冷卻。解決了隧道窯還原法還原時(shí)間長(zhǎng)，還 原時(shí)還原罐需反復(fù)加熱和冷卻而造成的大量能源浪費(fèi)，耐火材料浪費(fèi)大，能耗高，自動(dòng)化程 度低的弊端，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工序，提高了生產(chǎn)效率，降低了能源消耗，生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)耐火材料 消耗，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化裝出料，改善了勞動(dòng)環(huán)境，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，無(wú)粘結(jié)、懸料、結(jié)瘤、大 塊故障，設(shè)備運(yùn)行可靠，與隧道窯相比降低能耗40%左右，實(shí)現(xiàn)了高度機(jī)械化生產(chǎn)高質(zhì)量金 屬化球團(tuán)。
采用一組或者幾組相對(duì)獨(dú)立的反應(yīng)罐生產(chǎn)，對(duì)于多組反應(yīng)罐，每個(gè)反應(yīng)罐可根據(jù)還原工 況隨時(shí)單獨(dú)調(diào)整爐料配比，還原冷卻時(shí)間等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)一爐多品種生產(chǎn)，可使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定 可靠，燃料適應(yīng)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(wú)煙煤作為直接還原劑，不使用焦碳，消除了焦 碳生產(chǎn)過(guò)程所造成的環(huán)境污染，由于采用低溫快速還原工藝，并在還原生產(chǎn)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(huán)境保護(hù)。
采用資源相對(duì)豐富的鐵精礦粉作為海綿鐵的原料，其原料來(lái)源相對(duì)廣泛，對(duì)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(yè)廢棄物作為主要含鐵原料生產(chǎn) 優(yōu)質(zhì)海綿鐵，即減少了環(huán)境污染，又增加了含鐵原料的資源，節(jié)省了礦石資源消耗，降低了 原料成本。
本發(fā)明生產(chǎn)海綿鐵的工藝和設(shè)備提高了產(chǎn)品的金屬化率，降低了產(chǎn)品的熔點(diǎn)，改善了料 層透氣性能，具有催化助燃，抑制燒結(jié)過(guò)程中的不良晶型轉(zhuǎn)變，促進(jìn)燒結(jié)過(guò)程SFEA形成和抑制低溫還原粉化，強(qiáng)化燒結(jié)工藝過(guò)程，降低了產(chǎn)品的熔點(diǎn)和還原溫度，加快了還原速度， 縮短了還原時(shí)間，減弱了高溫還原過(guò)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(chǎn)品的金屬化率，降低了廢氣屮有害氣體的排放，減輕對(duì)環(huán) 境的污染。
本發(fā)明的還原工藝和設(shè)備使金屬化球團(tuán)的生產(chǎn)還原溫度低、還原速度快、能源消耗少、 生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低、機(jī)械化程度高，達(dá)到本發(fā)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(jié)構(gòu)統(tǒng)一起來(lái)的特種設(shè)備，它是 將電能通過(guò)電極導(dǎo)入熔渣層并在熔渣層中形成電回路。當(dāng)電流通過(guò)熔渣層時(shí)由于熔渣層具有
一定的電阻而產(chǎn)生焦耳熱，從而將電能轉(zhuǎn)換為熱能。這種焦耳熱使熔渣加熱可達(dá)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(gè)特點(diǎn)，熔渣的 溫度高于鐵水溫度，冶煉的熱量來(lái)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(gè)特點(diǎn)為爐渣內(nèi)進(jìn)行的物理化學(xué)反應(yīng)創(chuàng)造 了有利條件，為精煉和脫碳創(chuàng)造/良好的有利條件，金屬通過(guò)高溫渣池熔化，鐵水以熔滴的 形式進(jìn)入渣層，在熔滴通過(guò)渣層時(shí)被高溫活潑的熔渣所精煉。本發(fā)明采用改進(jìn)的有襯電渣爐 對(duì)還原后高溫金屬化球團(tuán)直接進(jìn)行電渣冶煉和精煉，金屬化球團(tuán)中的脈石直接用作電渣渣料， 減少了電渣渣料用量，節(jié)約了非金屬礦物的消耗，減少了生產(chǎn)工序，減少了環(huán)境污染，又降 低了電耗。利用有襯電渣爐獨(dú)特的冶金特性，減少了合金燒損量，通過(guò)高溫渣池提高了鐵水
溫度，增加了鐵水的流動(dòng)性，使純鐵鐵水純度高質(zhì)量好，S、 P含量低，生產(chǎn)效率高，適應(yīng)性
強(qiáng)，靈活性高，設(shè)備投資少，設(shè)備和生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，可控參數(shù)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(xù)生產(chǎn)，亦可以間斷性生產(chǎn)，開爐與停爐都比較方便。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1、還原溫度低、能耗低。2、反應(yīng)速度快，生產(chǎn)效率高。3、先進(jìn) 的內(nèi)外加熱設(shè)備，提高了加熱效率，確保了金屬化球團(tuán)質(zhì)量的均勻性。4、工藝流程短、操作 工藝簡(jiǎn)單，設(shè)各投資少，機(jī)械化程度高，產(chǎn)量大。5、減少燃料消耗，降低環(huán)境污染。6、原 料適用性強(qiáng)、燃料來(lái)源廣泛，鐵的回收率高。7、廢棄資源循環(huán)利用，節(jié)約了資源消耗。8、 產(chǎn)品S、 P含量低，非金屬夾雜物含量少，金屬材質(zhì)內(nèi)的純凈度高質(zhì)量好，冶煉金屬損耗小， 能耗低，生產(chǎn)效率a，生產(chǎn)成本低，適應(yīng)性強(qiáng)，靈活性高。


圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的工藝流程圖
圖2為本發(fā)明第二實(shí)施例的第一設(shè)備結(jié)構(gòu)圖 圖3為本發(fā)明第三實(shí)施例的第二設(shè)備結(jié)構(gòu)圖 圖4為本發(fā)明第四實(shí)施例的第三設(shè)備結(jié)構(gòu)圖 圖5為本發(fā)明第五實(shí)施例的第四設(shè)備結(jié)構(gòu)圖 圖6為本發(fā)明第六實(shí)施例的第五設(shè)備結(jié)構(gòu)圖 圖7為本發(fā)明第七實(shí)施例的第六設(shè)備結(jié)構(gòu)8為本發(fā)明第八實(shí)施例的第一設(shè)備布置圖 圖9為木發(fā)明第九實(shí)施例的第二設(shè)備布置圖 圖IO為本發(fā)明第十實(shí)施例的第三設(shè)備布置圖 圖11為本發(fā)明第十一實(shí)施例的第四設(shè)備布置圖
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步的解釋說(shuō)明，下列實(shí)施例并不限制本發(fā)明的保護(hù)范 圍，所有基于本發(fā)明的思想做的修改和調(diào)整都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
實(shí)施例1:圖1為木發(fā)明的工藝流程圖，在圖1中，解決其技術(shù)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(jīng)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(jī)內(nèi)進(jìn)行球磨，制備成超細(xì)粉，對(duì)超細(xì)粉進(jìn)行鈍化；在催化添 加劑中加水溶化，得到水溶液，將超細(xì)粉、水溶液和粘結(jié)劑共同混合，混合均勻后造成球團(tuán) 物料；點(diǎn)燃豎式還原爐中的內(nèi)外加熱器中的燃料，將所制好的球團(tuán)物料經(jīng)過(guò)螺旋送料器送入 到還原爐內(nèi)，均勻松散地排布到烘干床爐箅子上，對(duì)球團(tuán)物料進(jìn)行烘干，球團(tuán)物料經(jīng)過(guò)干燥 后進(jìn)行焙燒，在焙燒區(qū)內(nèi)與燃?xì)庵械腃O、H2和揮發(fā)分中的碳?xì)浠衔锓磻?yīng)，球團(tuán)物料在500°C-IIO(TC的還原溫度下和催化劑的共同作用下，經(jīng)15-180分鐘的還原反應(yīng)后，得到金屬化率達(dá) 到90-95%的金屬化球團(tuán)(海綿鐵)，金屬化球團(tuán)進(jìn)入冷卻過(guò)渡段；余熱回收裝置將反應(yīng)后上 升的熱氣作為助燃風(fēng)與冷卻風(fēng)混合后一同對(duì)金屬化球團(tuán)進(jìn)行冷卻，吹入的冷卻風(fēng)吸收金屬化 球團(tuán)的熱量，在到達(dá)焙燒區(qū)時(shí)形成含氧的高溫氣體，對(duì)還原爐內(nèi)的燃?xì)膺M(jìn)行助燃，如此依次 循環(huán)，剩余的廢氣經(jīng)除塵后由煙囪排入大氣，預(yù)冷卻后的金屬化球團(tuán)在冷卻過(guò)渡段的下方進(jìn) 入冷卻筒內(nèi)，通過(guò)調(diào)節(jié)水冷強(qiáng)度和冷卻段冷卻風(fēng)量來(lái)調(diào)節(jié)出爐金屬化球的冷卻溫度，使其在 500 90(TC范圍內(nèi)通過(guò)螺旋出料機(jī)排出冷卻筒，將排出冷卻筒的高溫金屬化球閉直接通過(guò)輸 送機(jī)輸送到導(dǎo)流槽內(nèi)導(dǎo)入有襯電渣爐或半有襯電渣爐內(nèi)進(jìn)行熔化冶煉，打開有襯電渣爐電源 開關(guān)，啟動(dòng)電極升降裝置，將電極送入有襯電渣爐內(nèi)，將已加入到爐內(nèi)的固態(tài)電渣料通電熔 化成液態(tài)熔渣，或?qū)⒐虘B(tài)熔渣在爐外熔化后倒入有襯電渣爐內(nèi)，啟動(dòng)電極或?qū)щ姯h(huán)對(duì)所熔化 的液態(tài)熔渣進(jìn)行加熱到所需的1650T: 180(TC范圍內(nèi)，金屬化球團(tuán)中的^203、 MgO、 Si02 CaO可以作為電渣爐渣料，然后根據(jù)冶煉產(chǎn)品質(zhì)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(zhì)，以 對(duì)球團(tuán)中的脈石成分進(jìn)行調(diào)整，使其達(dá)到電渣冶金所需渣料成分要求，球團(tuán)中未燃燒完的煤 炭進(jìn)入高溫渣池內(nèi)繼續(xù)燃燒，既可以起到節(jié)約電能的作用，又可以起到脫氧的作用，同時(shí)， 煤炭燃燒后所產(chǎn)生的CO氣體還可以進(jìn)一步促進(jìn)球團(tuán)的還原，在熔化過(guò)程中，根據(jù)冶煉產(chǎn)品 的質(zhì)量要求，通過(guò)氧氣管和透氣磚吹入適量的氧氣對(duì)所熔化的金屬液進(jìn)行脫碳，使所冶煉的 純鐵鐵水達(dá)到所需含碳量，通過(guò)氬氣管和透氣磚吹入適量的氬氣對(duì)金屬熔池進(jìn)行攪拌，使所 冶煉的純鐵鐵水達(dá)到所需純凈度要求，制造出所需質(zhì)量要求的高質(zhì)量純鐵鐵水，所冶煉好的 純鐵鐵水可以通過(guò)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(guò)水冷結(jié)晶器結(jié)晶后通過(guò)抽定裝置從水冷結(jié)晶器內(nèi)抽出后切斷成所需長(zhǎng)度的純鐵產(chǎn)品。冶煉過(guò)程中所產(chǎn)生的CO氣體在密封罩內(nèi)通過(guò)氣體回收管與從豎爐中回收的余熱和 冷卻風(fēng)混合后一同進(jìn)入冷卻過(guò)渡段的下部對(duì)金屬化球團(tuán)進(jìn)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(nèi)加入10%-90%的鐵精礦粉，或者在10%-90%的鐵精礦粉內(nèi)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(xì)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(qiáng)化劑5-20%、助熔劑15-30%、自由基引發(fā)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(qiáng)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(fā)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(fā)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(fā)明中的催化添加劑提高了產(chǎn)品的金屬化率，降低了產(chǎn)品的熔點(diǎn)，改善了料層透氣性 能，具有催化助燃，抑制燒結(jié)過(guò)程中的不良晶型轉(zhuǎn)變，促進(jìn)燒結(jié)過(guò)程SFEA形成和抑制低溫 還原粉化，強(qiáng)化燒結(jié)工藝過(guò)程，降低了產(chǎn)品的熔點(diǎn)和還原溫度，加快了還原速度，縮短了還 原時(shí)間，減弱了高溫還原過(guò)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(chǎn)品的金屬化率，可降低廢氣中有害氣體的排放，減輕對(duì)環(huán)境的污染。
所述還原劑為固定碳大于65wty。，灰分小于15wt。/n，揮發(fā)分為20 30wty。的無(wú)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(rùn)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(tuán)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(jié)劑1-10%、催化添加劑0.1-5%組成，球團(tuán)粉體的顆粒粒度為5um-75um，其中10-35um的粒度占球團(tuán)所用物料總量的85%，還原反應(yīng)溫度為500。C-1100°C，還原反應(yīng)時(shí)間為15-190分鐘。
所述的燃料為煤氣、或者為煙煤、或者為無(wú)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(zhì)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(guò)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(jìn)行脫碳，通過(guò)在熔渣中加入20%的赤鐵礦，20%的鐵磷配制成氧 化性熔渣進(jìn)行脫碳。
所述的有襯電渣爐的精煉工藝還包括通過(guò)透氣磚向熔池和渣池中吹入采用吹氬進(jìn)行攪拌 精煉。
實(shí)施例2:圖2為本發(fā)明的第一設(shè)備結(jié)構(gòu)圖，在圖2中，本發(fā)明解決其技術(shù)問題的設(shè)備 方案是
本設(shè)備由還原設(shè)備和冶煉設(shè)備兩套系統(tǒng)組成。其中還原設(shè)備采用豎爐爐體結(jié)構(gòu)，還原設(shè) 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(huán)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(nèi)上端，凈化裝置通過(guò)管道與上爐 體和下爐體連接，余熱循環(huán)裝置與下爐體連接。
冶煉設(shè)備由有襯電渣爐、電渣爐供電系統(tǒng)、電極升降裝置、氣體吹入系統(tǒng)、電極和密封 罩組成。
所述的還原設(shè)備中的上爐體包括內(nèi)加熱罐(2)、還原氣出口 (3)、外加熱還原罐(4)、 加熱進(jìn)氣孔(5)、煤氣管(6)、耐火磚(7)、燃?xì)鈬娮?8)、耐火纖維(9)、還原爐外殼(10)、 內(nèi)外加熱罐進(jìn)氣孔(11)、內(nèi)加熱煤氣管(20)、內(nèi)加熱燃?xì)鈬娮?21)、加熱室(39)、焙燒 還原區(qū)(43),還原爐外殼、耐火磚層、外加熱還原罐和內(nèi)加熱罐依次套裝，還原爐外殼位于 最外層，內(nèi)加熱罐位于最內(nèi)層，在內(nèi)加熱罐中心有內(nèi)加熱煤氣管，內(nèi)加熱煤氣管的端部連接 有內(nèi)加熱燃?xì)鈬娮欤谶€原爐外殼與耐火磚層之間有耐火纖維，在耐火磚層內(nèi)為加熱室，有 煤氣管穿過(guò)還原爐外殼、耐火纖維和耐火磚層，煤氣管端部連接有燃?xì)鈬娮?，燃?xì)鈬娮煳挥?加熱室內(nèi)，內(nèi)加熱罐與外加熱還原罐之間為焙燒還原區(qū)，在內(nèi)加熱罐上的上段有還原氣出口、 在下段有內(nèi)外加熱罐進(jìn)氣孔，在外加熱還原罐上有加熱進(jìn)氣孔；上爐體伸入保護(hù)罩的部分為 V字型結(jié)構(gòu)，外加熱還原罐和內(nèi)加熱罐體的中部向下設(shè)有多條斜形氣流通道，兩個(gè)罐體的斜 形氣流通道呈V字型布置，在兩個(gè)罐體中部向上均開有多個(gè)與罐體平行的氣流孔。
所述的上爐體為單孔一通道爐體結(jié)構(gòu)，或者上爐體為多孔一通道爐體結(jié)構(gòu)；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(nèi)加熱罐在上爐休 內(nèi)分布有1-50個(gè)，在外加熱還原罐和內(nèi)加熱罐的罐體的屮下部開有10-50個(gè)與罐體垂直線呈 斜形進(jìn)出氣孔，在罐體的中上部開有與罐體平行布置的進(jìn)出氣孔，其進(jìn)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(zhì)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(guò)渡段(13)、螺旋出料機(jī)(18)、出料口 (29)、爐體支撐(31)、 內(nèi)外加熱罐支撐(32)，燃煤燃燒室(33)，冷卻過(guò)渡段位于內(nèi)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(qū)相連通，爐體支撐位于外側(cè)，內(nèi)外加熱罐支撐位于中心， 在冷卻過(guò)渡段的底部連接有螺旋出料機(jī)，在螺旋出料機(jī)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(fēng)機(jī)(30)、右冷卻風(fēng)管(36)、右冷卻風(fēng)機(jī)(41)，在凈化裝置的上端通過(guò)上余熱回收管與上 爐罩連接，在凈化裝置的中間部位通過(guò)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(qū)，在凈化裝置的底部通過(guò)余熱輸送管通入至下爐體的燃 煤燃燒室內(nèi)，在余熱輸送管上連接有軸流風(fēng)機(jī)，在軸流風(fēng)機(jī)下方的余熱輸送管上連接有右冷 卻風(fēng)管，在右冷卻風(fēng)管上連接有右冷卻風(fēng)機(jī)。
所述的余熱循環(huán)裝置包括左余熱輸送管(14)、出水口 (15)、冷卻筒(16)、進(jìn)水口 (17)、 左冷卻風(fēng)管(35)、左冷卻風(fēng)機(jī)(42)，在下爐體外有冷卻筒，在冷卻筒上有進(jìn)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(nèi)，在左余熱輸送管上連接有左軸流風(fēng)機(jī)，在左軸 流風(fēng)機(jī)下方的左余熱輸送管上連接有左冷卻風(fēng)管(35)，左冷卻風(fēng)管上連接有左冷卻風(fēng)機(jī)(42)。
所述的冶煉設(shè)備由有襯電渣爐爐體(54)、密封罩(49)、電極升降系統(tǒng)(47)和供電電源部分、 氣體吹入系統(tǒng)組成，有襯電渣爐爐體(54)座落在有襯電渣爐爐體傾翻機(jī)構(gòu)(53)上，在有襯電 渣爐爐體(54)的底部連接有底電極(57)，通過(guò)電極升降裝置(47)將電極(46)插入有襯電渣爐內(nèi)， 在電極(46)上連接有電源(48)、電源開關(guān)(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(cè)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(cè)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(nèi)有液態(tài)熔渣(52)和金屬熔液(60)，在有 襯電渣爐的上部連接有導(dǎo)流槽(61)和球團(tuán)輸送機(jī)(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(guò)渡段(13) H部的余熱循環(huán)系統(tǒng)管道相連接，有襯電渣爐爐體傾翻機(jī)構(gòu)(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(yōu)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(dǎo)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(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。解決其技術(shù)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(jīng)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(jī)內(nèi)進(jìn)行球磨，制備 成具有高活化性能的75um-5um的超細(xì)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(xì)粉進(jìn)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(jié)劑共同加入鈍化后的超細(xì)粉中混合均勻后制造球團(tuán)； 點(diǎn)燃豎式還原爐的外加熱和內(nèi)加熱燃燒噴嘴8和21，對(duì)爐體進(jìn)行加熱。將所制好的球閉40 經(jīng)過(guò)螺旋下料器1在密封狀態(tài)下以均勻的速度送入密封的內(nèi)外加熱豎式還原爐爐罩27內(nèi)，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(guò)外加熱 還原罐4和內(nèi)加熱罐2的罐體上所開設(shè)的氣流通道3和5自下面上升到供干床爐箅子25上對(duì) 球團(tuán)40進(jìn)行烘干，球團(tuán)40經(jīng)過(guò)干燥后自上往下運(yùn)動(dòng)4上升的熱氣流發(fā)生熱交換并進(jìn)入焙燒 區(qū)43與燃煤氣中的CO、 H2和揮發(fā)分中的碳?xì)浠衔锓磻?yīng)，燃燒放熱進(jìn)一步加熱球團(tuán)40，使 球團(tuán)40發(fā)生失氧還原反應(yīng)，球團(tuán)40在IIO(TC的還原溫度和催化劑的共同作用卜'，經(jīng)90分 鐘的還原反應(yīng)后，得到金屬化率達(dá)90%-95%的金屬化球團(tuán)37，金屬化球團(tuán)37繼續(xù)下降，進(jìn) 入冷卻過(guò)渡段13，金屬化球團(tuán)37繼續(xù)完成最后的少量反應(yīng)，逐步下降進(jìn)入到冷卻過(guò)渡段13 下方，余熱回收管22、 26將反應(yīng)后上升的廢熱氣吸入到凈化裝置24內(nèi)，經(jīng)凈化處理后通過(guò) 軸流風(fēng)機(jī)30吸出作為助燃風(fēng)，與冷卻風(fēng)機(jī)42所吹入的冷卻風(fēng)混合后一同進(jìn)入冷卻過(guò)渡段13 的下部對(duì)金屬化球團(tuán)37進(jìn)行冷卻，冷卻風(fēng)逐步上升并吸收金屬化球團(tuán)37的熱量，在到達(dá)焙 燒區(qū)43時(shí)形成含氧的高溫氣體，對(duì)還原爐IO內(nèi)的燃?xì)膺M(jìn)行助燃。如此依次循環(huán)，剩余的廢 氣經(jīng)除塵器44除塵后由煙囪28排入大氣，預(yù)冷卻后的金屬化球團(tuán)37在冷卻過(guò)渡段13的下 方進(jìn)入冷卻筒16內(nèi)，通過(guò)調(diào)節(jié)水冷強(qiáng)度和冷卻段冷卻風(fēng)量來(lái)調(diào)節(jié)出爐金屬化球的冷卻溫度， 使其在500 900"C范圍內(nèi)通過(guò)螺旋出料機(jī)18排出冷卻筒16，將排出冷卻筒16的高溫金屬化 球團(tuán)62通過(guò)輸送機(jī)63輸送到導(dǎo)流槽61內(nèi)直接導(dǎo)入有襯電渣爐爐體54內(nèi)進(jìn)行熔化冶煉，打 開有襯電渣爐電源開關(guān)50，啟動(dòng)電極升降裝置47，將電極46送入有襯電渣爐爐體54內(nèi)，將 已加入到爐內(nèi)的固態(tài)電渣料通電熔化成液態(tài)熔渣52，或?qū)⒐虘B(tài)熔渣在爐外熔化后倒入有襯電 渣爐內(nèi)，啟動(dòng)電極46對(duì)所熔化的液態(tài)熔渣52進(jìn)行加熱到所需的165(TC 1800t:范圍內(nèi)，金 屬化球團(tuán)62中的A1203、 MgO、 Si02、 CaO可以作為電渣爐渣料，然后根據(jù)冶煉產(chǎn)品質(zhì)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(zhì)，以對(duì)球團(tuán)中的脈石成分進(jìn)行調(diào)整，使其達(dá)到電渣冶金 所需渣料成分要求，球團(tuán)中未燃燒完的煤炭進(jìn)入高溫渣池內(nèi)繼續(xù)燃燒，既可以起到節(jié)約電能
的作用，又可以起到脫氧的作用，同時(shí)，煤炭燃燒后所產(chǎn)生的co氣體還可以進(jìn)一步促進(jìn)球
團(tuán)的還原，在熔化過(guò)程中，根據(jù)冶煉產(chǎn)品的質(zhì)量要求，通過(guò)吹氧管56和透氣磚55吹入適量 的氧氣對(duì)所熔化的金屬液60進(jìn)行脫碳，使所冶煉的純鐵鐵水達(dá)到所需含碳量，通過(guò)吹氬管58 和透氣磚59吹入適量的氬氣對(duì)金屬熔池進(jìn)行攪拌，使所冶煉的金屬液60達(dá)到所需純凈度要 求，制造出所需質(zhì)量要求的純鐵鐵水，所冶煉好的純鐵鐵水可以通過(guò)安裝在爐體支架上的有襯爐傾翻裝置53倒入鐵水包進(jìn)行模鑄，制造成所需尺寸的純鐵產(chǎn)品。冶煉過(guò)程中所產(chǎn)生的CO氣體在密封罩49內(nèi)通過(guò)氣體回收管45與從豎爐中回收的余熱和冷卻風(fēng)混合后一同進(jìn)入冷卻過(guò)渡段的下部對(duì)金屬化球團(tuán)進(jìn)行冷卻和還原。
工藝的其它部分與實(shí)施例1中的工藝過(guò)程同，略。
本發(fā)明的技術(shù)原理現(xiàn)代材料學(xué)研究證明，當(dāng)顆粒達(dá)到納米級(jí)或微米級(jí)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(jié)合時(shí)穩(wěn)定卜來(lái)，表現(xiàn)出很高的化學(xué)活性，并且物質(zhì)達(dá)到超細(xì)化后，其表面原了或分了排列及電了分布結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)均發(fā)生變化，產(chǎn)生了塊(粒)狀材料所不具備的奇特表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)。另一方面，當(dāng)粉體體積減小到納米級(jí)時(shí)，物質(zhì)本身的性質(zhì)也發(fā)生了變化，因?yàn)榧{米粒子是由無(wú)限個(gè)原子或者分子組成，改變了原來(lái)由無(wú)數(shù)個(gè)原子或分子組成的基體屬性。當(dāng)納米材料的尺寸與傳導(dǎo)電子的德布羅意波長(zhǎng)相當(dāng)或更小時(shí)，周期性的邊界條件被破壞，磁性、內(nèi)壓、光吸收、熱阻、化學(xué)活性、催化性及熔點(diǎn)等與普通晶粒相比，具有一系列優(yōu)異的物理、化學(xué)及表面與界面性質(zhì)。因而超細(xì)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(yīng)和體積效應(yīng)，將賦予與大塊金屬完全不同的特性，具有化學(xué)反應(yīng)速度快，溶解和溶化速度快，熔點(diǎn)低，還原溫度低，還原率高，燒結(jié)特性強(qiáng)等特性。由于還原反應(yīng)溫度在脈石的軟熔溫度以下固態(tài)還原，還原過(guò)程中不產(chǎn)生熔化反應(yīng)，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(chǎn)出的還原鐵的P、 s含量低、質(zhì)量好。同時(shí)，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(huán)境污染，有利于環(huán)境保護(hù)。
實(shí)施例3:圖3為本發(fā)明的第二設(shè)備結(jié)構(gòu)圖，在圖3中，所述的還原設(shè)備中的上爐體包括內(nèi)加熱罐2、還原氣出口3、外加熱還原罐4、加熱進(jìn)氣孔5、耐火磚7、耐火纖維9、還原爐外殼IO、內(nèi)外加熱罐進(jìn)氣孔ll、燃煤燃燒室33、出渣室34、內(nèi)加熱火道38、加熱室39、焙燒還原區(qū)43，還原爐外殼、耐火磚層、外加熱還原罐和內(nèi)加熱罐依次套裝，還原爐外殼位于最外層，內(nèi)加熱罐位于最內(nèi)層，燃煤燃燒室33、出渣室34位于上爐體的下端，內(nèi)加熱火道38位于內(nèi)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(nèi)為加熱室，內(nèi)加熱罐與外加熱還原罐之間為焙燒還原區(qū)，在內(nèi)加熱罐上的上段有還原氣出口、在下段有內(nèi)外加熱罐進(jìn)氣孔，在外加熱還原罐上有加熱進(jìn)氣孔；上爐體伸入保護(hù)罩的部分為V字型結(jié)構(gòu)，外加熱還原罐和內(nèi)加熱罐體的中部向下設(shè)有多條斜形氣流通道，兩個(gè)罐體的斜形氣流通道呈V字型布置，在兩個(gè)罐體中部向上均開有多個(gè)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(duì)稱設(shè)置有二個(gè)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(nèi)加熱罐底部的中心。設(shè)備的其它部分與實(shí)施例2中所述的設(shè)備同，略。解決其技術(shù)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(qiáng)化劑5%、助熔劑30%、自由基引發(fā)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(qiáng)化劑為二氧化鈰(Ce02);所述的自由基
引發(fā)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(tuán)物料成分配比(重量％)為含鐵粉體60%、還原劑20%、熔劑5%、粘結(jié)劑
10%、催化添加劑5%;球團(tuán)粉體的顆粒粒度為5um-75um,其中10-35um的粒度占球團(tuán)所用
物料總量的90%，還原反應(yīng)溫度為900。C，還原反應(yīng)時(shí)間為30分鐘。
所述的燃料為煙煤、或者為無(wú)煙煤。將燃燒煤氣改為采用煤炭直接加熱，將實(shí)施例2中
的煤氣管5，燃燒噴嘴8和內(nèi)加熱煤氣管20、內(nèi)加熱燃燒噴嘴21去掉，改換成燃煤燃燒窯33、
出渣窯34、內(nèi)加熱火道38。
工藝的其它部分與實(shí)施例1和2中的工藝過(guò)程同，略。
實(shí)施例4:圖4為本發(fā)明的第三設(shè)備結(jié)構(gòu)圖，在圖4中，所述的冶煉設(shè)備為電極加勢(shì)半有襯電渣爐，該爐由耐火材料爐體(65)、水冷結(jié)晶器(70)、抽定裝置(68)和電源系統(tǒng)、電極升降裝置、吹氣系統(tǒng)、密封罩組成，耐火材料爐體(65)連接在水冷結(jié)晶器(70)的上面，在水冷結(jié)晶器(70) —側(cè)的底部連接有進(jìn)水管69，在水冷結(jié)晶器(70)另一側(cè)的上部連接有進(jìn)水管74，在耐火材料爐體(65)下面的一側(cè)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(cè)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(jié)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(guò)電極升降裝置(47)插入半有襯電渣爐的耐火材料爐體(65)內(nèi)，在電極(46)上連接有屯源(48)、電源開關(guān)(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(nèi)有液態(tài)熔渣(52)和金屬熔液(60)，在半有襯電渣爐的上部連接有導(dǎo)流槽(61)和球團(tuán)輸送機(jī)(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(guò)渡段(13)下部的余熱循環(huán)系統(tǒng)管道相連接，半有襯電渣爐爐體安裝在爐體支架(64)上。
設(shè)備的其它部分與實(shí)施例2中所述的設(shè)備同，略。
解決其技術(shù)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(jīng)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(jī)內(nèi)進(jìn)行球磨，制備成具有高活化性能的75um-5um的超細(xì)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(xì)粉進(jìn)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(jié)劑共同加入鈍化后的超細(xì)粉中混合均勻后制造球團(tuán)；點(diǎn)燃豎式還原爐的外加熱和內(nèi)加熱燃燒噴嘴8和21,對(duì)爐體進(jìn)行加熱。將所制好的球團(tuán)40經(jīng)過(guò)嫘旋下料器1在密封狀態(tài)下以均勻的速度送入密封的內(nèi)外加熱豎式還原爐爐罩27內(nèi)，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(guò)外加熱還原罐4和內(nèi)加熱罐2的罐體上所開設(shè)的氣流通道3和5自下面上升到烘干床爐箅子25上對(duì)球團(tuán)40進(jìn)行烘千，球團(tuán)40經(jīng)過(guò)千燥后自上往下運(yùn)動(dòng)與上升的熱氣流發(fā)生熱交換并進(jìn)入焙燒區(qū)43與燃煤氣中的CO、 ^和揮發(fā)分中的碳?xì)浠衔锓磻?yīng)，燃燒放熱進(jìn)一歩加熱球團(tuán)40，使球團(tuán)40發(fā)生失氧還原反應(yīng)，球團(tuán)40在還原溫度和催化劑的共同作用下，經(jīng)還原反應(yīng)后，得到金屬化率達(dá)90%-95%的金屬化球團(tuán)37，金屬化球團(tuán)37繼續(xù)下降，進(jìn)入冷卻過(guò)渡段13，金屬化球團(tuán)37繼續(xù)完成最后的少量反應(yīng)，逐步下降進(jìn)入到冷卻過(guò)渡段13下方，余熱回收管22、 26將反應(yīng)后上升的廢熱氣吸入到凈化裝置24內(nèi)，經(jīng)凈化處理后通過(guò)軸流風(fēng)機(jī)30吸出作為助燃風(fēng)，與冷卻風(fēng)機(jī)42所吹入的冷卻風(fēng)混合后一同進(jìn)入冷卻過(guò)渡段B的下部對(duì)金屬化球團(tuán)37進(jìn)行冷卻，冷卻風(fēng)逐步上升并吸收金屬化球團(tuán)37的熱量，在到達(dá)焙燒區(qū)43時(shí)形成含氧的高溫氣體，對(duì)還原爐10內(nèi)的燃?xì)膺M(jìn)行助燃。如此依次循環(huán)，剩余的廢氣經(jīng)除塵器44除塵后由煙囪28排入大氣，預(yù)冷卻后的金屬化球團(tuán)37在冷卻過(guò)渡段13的下方進(jìn)入冷卻筒16內(nèi)，通過(guò)調(diào)節(jié)水冷強(qiáng)度和冷卻段冷卻風(fēng)量來(lái)調(diào)節(jié)出爐金屬化球的冷卻溫度，使其在500 90(TC范圍內(nèi)通過(guò)螺旋出料機(jī)18排出冷卻筒16，將排出冷卻筒16的高溫金屬化球團(tuán)62通過(guò)輸送機(jī)63輸送到導(dǎo)流槽61內(nèi)直接導(dǎo)入有襯電渣爐爐體54內(nèi)進(jìn)行熔化冶煉，打開半有襯電渣爐電源開關(guān)50，啟動(dòng)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(nèi)，將已加入到爐內(nèi)的固態(tài)電渣料通電熔化成液態(tài)熔渣52，或?qū)⒐虘B(tài)熔渣在爐外熔化后倒入有襯電渣爐內(nèi)，啟動(dòng)電極46對(duì)所熔化的液態(tài)熔渣52進(jìn)行加熱到所需的1650。C 180(TC范圍內(nèi)，金屬化球團(tuán)62中的A1203、 MgO、 Si02、 CaO可以作為電渣爐渣料，然后根據(jù)冶煉產(chǎn)品質(zhì)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(zhì)，以對(duì)球團(tuán)中的脈石成分進(jìn)行調(diào)整，使其達(dá)到電渣冶金所需渣料成分要求，在熔化過(guò)程中，根據(jù)冶煉產(chǎn)品的質(zhì)量要求，通過(guò)吹氧管56和透氣磚55吹入適量的氧氣對(duì)所熔化的金屬液60進(jìn)行脫碳，使所冶煉的純鐵達(dá)到所需含碳量，通過(guò)吹氬管58和透氣磚59吹入適量的氬氣對(duì)金屬熔池進(jìn)行攪拌，使所冶煉的金屬液60達(dá)到所需純凈度要求，制造出所需質(zhì)量要求的高質(zhì)量純鐵鐵水，所冶煉好的純鐵鐵水通過(guò)水冷結(jié)晶器70結(jié)晶后通過(guò)抽定裝置68從水冷結(jié)晶器70內(nèi)抽出后切斷成所需長(zhǎng)度的純鐵產(chǎn)品67。冶煉過(guò)程中所產(chǎn)生的CO氣體在密封罩49內(nèi)通過(guò)氣體回收管45與從豎爐中回收的余熱和冷卻風(fēng)混合后一同進(jìn)入冷卻過(guò)渡段的下部對(duì)金屬化球團(tuán)進(jìn)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(qiáng)化劑10%、助熔劑10%、自由基引發(fā)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(qiáng)化劑為硝酸(NaN03);所述的自由基引發(fā)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(tuán)物料成分配比(重量％)為含鐵粉體65%、還原劑25%、熔劑3%、粘結(jié)劑5%、催化添加劑2%;球團(tuán)粉體的顆粒粒度為5um-75um，其中10-35um的粒度占球團(tuán)所用物料總量的90%，還原反應(yīng)溫度為500°C，還原反應(yīng)時(shí)間為180分鐘。
工藝的其它部分與實(shí)施例1中的工藝同，略。
實(shí)施例5:圖5為本發(fā)明的第四設(shè)備結(jié)構(gòu)圖，在圖5中，所述的還原設(shè)備中的上爐體包括內(nèi)加熱罐2、還原氣出口3、外加熱還原罐4、加熱進(jìn)氣孔5、耐火磚7、耐火纖維9、還原爐外殼IO、內(nèi)外加熱罐進(jìn)氣孔ll、燃煤燃燒室33、出渣室34、內(nèi)加熱火道38、加熱室39、焙燒還原區(qū)43，還原爐外殼、耐火磚層、外加熱還原罐和內(nèi)加熱罐依次套裝，還原爐外殼位于最外層，內(nèi)加熱罐位于最內(nèi)層，燃煤燃燒室33、出渣室34位于上爐體的下端，內(nèi)加熱火道38位于內(nèi)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(nèi)為加熱室，內(nèi)加熱罐與外加熱還原罐之間為焙燒還原區(qū)，在內(nèi)加熱罐上的上段有還原氣出口、在下段有內(nèi)外加熱罐進(jìn)氣孔，在外加熱還原罐上有加熱進(jìn)氣孔；上爐體伸入保護(hù)罩的部分為V字型結(jié)構(gòu)，外加熱還原罐和內(nèi)加熱罐體的中部向下設(shè)有多條斜形氣流通道，兩個(gè)罐體的斜形氣流通道呈V字型布置，在兩個(gè)罐體中部向上均開有多個(gè)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(duì)稱設(shè)置有二個(gè)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(nèi)加熱罐底部的中心。冶煉設(shè)備為實(shí)施例4所述的電極加熱半有襯電渣爐。設(shè)備的其它部分與實(shí)施例2中所述的設(shè)備同，略。
解決其技術(shù)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(qiáng)化劑20%、助熔劑15%、自由基引發(fā)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(qiáng)化劑為二氧化鈰(Ce02);所述的自由基引發(fā)劑為烷氧基胺；所述的成孔劑為珍珠巖。
所述還原劑為無(wú)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(tuán)物料成分配比(重量％)為含鐵粉體70%、還原劑20%、熔劑8.9%、粘結(jié)齊!|1%、催化添加劑0.1%;球團(tuán)粉體的顆粒粒度為5um-75um，其中10-35um的粒度占球團(tuán)所用物料總量的90%，還原反應(yīng)溫度為IOO(TC，還原反應(yīng)時(shí)間為100分鐘。
所述的燃料為煙煤、或者為無(wú)煙煤。將燃燒煤氣改為采用煤炭直接加熱，將實(shí)施例2中的煤氣管5，燃燒噴嘴8和內(nèi)加熱煤氣管20、內(nèi)加熱燃燒噴嘴21去掉，改換成燃煤燃燒窯33、
28出渣窯34、內(nèi)加熱火道38。
工藝的其它部分與實(shí)施例1和4中的工藝過(guò)程同，略。
實(shí)施例6:圖6為本發(fā)明的第五設(shè)備結(jié)構(gòu)圖，在圖6屮，所述的冶煉設(shè)備為導(dǎo)電環(huán)加熱半有襯電渣爐，該爐由耐火材料爐體(65)、水冷結(jié)晶器(70)、抽定裝置(68)和電源系統(tǒng)、電極升降裝置、吹氣系統(tǒng)、密封罩組成，耐火材料爐體(65)的下面安裝有導(dǎo)電環(huán)(73)，在導(dǎo)電環(huán)底部(73) —側(cè)的底部連接有進(jìn)水管72，在導(dǎo)電環(huán)底部(73)另一側(cè)的上部連接有進(jìn)水管74，在導(dǎo)電環(huán)(73)下面的側(cè)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(dǎo)電環(huán)(73)的另一側(cè)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(jié)晶器(70)，在水冷結(jié)晶器(70)一側(cè)的底部連接有進(jìn)水管69，在水冷結(jié)晶器(70)另一側(cè)的上部連接有進(jìn)水管74，在水冷結(jié)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(dǎo)電環(huán)(73)上，與電源開關(guān)(50)、底電源(51)和底水箱(71)組成供電回路，導(dǎo)電環(huán)加熱半有襯電渣爐內(nèi)有液態(tài)熔渣(52)和金屬熔液(60)，在半有襯電渣爐的上部連接有導(dǎo)流槽(61)和球團(tuán)輸送機(jī)(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(guò)渡段(13)下部的余熱循環(huán)系統(tǒng)管道相連接，半有襯電渣爐爐體安裝在爐體支架(64)上。
設(shè)備的其它部分與實(shí)施例2中所述的設(shè)備同，略。
解決其技術(shù)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(jīng)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(jī)內(nèi)進(jìn)行球磨，制備成具有高活化性能的75um-5um的超細(xì)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(xì)粉進(jìn)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(jié)劑共同加入鈍化后的超細(xì)粉中混合均勻后制造球團(tuán)；點(diǎn)燃豎式還原爐的外加熱和內(nèi)加熱燃燒噴嘴8和21，對(duì)爐體進(jìn)行加熱。將所制好的球團(tuán)40經(jīng)過(guò)螺旋下料器1在密封狀態(tài)下以均勻的速度送入密封的內(nèi)外加熱豎式還原爐爐罩27內(nèi)，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(guò)外加熱還原罐4和內(nèi)加熱罐2的罐休上所開設(shè)的氣流通道3和5自下面上升到烘干床爐箅子25上對(duì)球團(tuán)40進(jìn)行烘干，球團(tuán)40經(jīng)過(guò)干燥后自上往下運(yùn)動(dòng)與上升的熱氣流發(fā)生熱交換并進(jìn)入焙燒區(qū)43與燃煤氣中的CO、 112和揮發(fā)分中的碳?xì)浠衔锓磻?yīng)，燃燒放熱進(jìn)一步加熱球團(tuán)40，使球團(tuán)40發(fā)生失氧還原反應(yīng)，球團(tuán)40在80(TC的還原溫度和催化劑的共同作用下，經(jīng)150分鐘的還原反應(yīng)后，得到金屬化率達(dá)90%-95%的金屬化球團(tuán)37，金屬化球團(tuán)37繼續(xù)下降，進(jìn)入冷卻過(guò)渡段13，金屬化球團(tuán)37繼續(xù)完成最后的少量反應(yīng)，逐步下降進(jìn)入到冷卻過(guò)渡段13下方，余熱回收管22、 26將反應(yīng)后上升的廢熱氣吸入到凈化裝置24內(nèi)，經(jīng)凈化處理后通過(guò)軸流風(fēng)機(jī)30吸出作為助燃風(fēng)，與冷卻風(fēng)機(jī)42所吹入的冷卻風(fēng)混合后一同進(jìn)入冷卻過(guò)渡段13的下部對(duì)金屬化球團(tuán)37進(jìn)行冷卻，冷卻風(fēng)逐步上升并吸收金屬化球團(tuán)37的熱量，在到達(dá)焙燒區(qū)43時(shí)形成含氧的高溫氣體，對(duì)還原爐10內(nèi)的燃?xì)膺M(jìn)行助燃。如此依次循環(huán)，剩余的廢氣經(jīng)除塵器44除塵后由煙囪28排入大氣，預(yù)冷卻后的金屬化球團(tuán)37在冷卻過(guò)渡段13的下方進(jìn)入冷卻筒16內(nèi)，通過(guò)調(diào)節(jié)水冷強(qiáng)度和冷卻段冷卻風(fēng)量來(lái)調(diào)節(jié)出爐金屬化球的冷卻溫度，使其在500 900"C范圍內(nèi)通過(guò)螺旋出料機(jī)18排出冷卻筒16,將排出冷卻筒16的高溫金屬化球團(tuán)62通過(guò)輸送機(jī)63輸送到導(dǎo)流槽61內(nèi)直接導(dǎo)入導(dǎo)電環(huán)加熱半有襯電渣爐耐火材料爐體65內(nèi)進(jìn)行熔化冶煉，打開導(dǎo)電環(huán)加熱半有襯電渣爐電源開關(guān)50，接通連接在導(dǎo)電環(huán)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(nèi)的固態(tài)電渣料通過(guò)導(dǎo)電環(huán)73通電加熱熔化成液態(tài)熔浴52，或?qū)⒐虘B(tài)熔渣在爐外熔化后倒入有襯電渣爐內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)電環(huán)73對(duì)所熔化的液態(tài)熔渣52進(jìn)行加熱到所需的1650"C 180(TC范圍內(nèi)，金屬化球團(tuán)62中的A1203、 MgO、 Si02、 CaO可以作為電渣爐渣料，然后根據(jù)冶煉產(chǎn)品質(zhì)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(zhì)，以對(duì)球團(tuán)中的脈石成分進(jìn)行調(diào)整，使其達(dá)到電渣冶金所需渣料成分要求，球團(tuán)中未燃燒完的煤炭進(jìn)入高溫渣池內(nèi)繼續(xù)燃燒，既可以起到節(jié)約電能的作用，又可以起到脫氧的作用，同時(shí)，煤炭燃燒后所產(chǎn)生的CO氣體還可以進(jìn)一步促進(jìn)球團(tuán)的還原，在熔化過(guò)程中，根據(jù)冶煉產(chǎn)品的質(zhì)量要求，通過(guò)吹氧管56和透氣磚55吹入適量的氧氣對(duì)所熔化的金屬液60進(jìn)行脫碳，使所冶煉的純鐵達(dá)到所需含碳量，通過(guò)吹氬管58和透氣磚59吹入適量的氬氣對(duì)金屬熔池進(jìn)行攪拌，使所冶煉的金屬液60達(dá)到所需純凈度要求，制造出所需質(zhì)量要求的純鐵鐵水，所冶煉好的純鐵鐵水通過(guò)水冷結(jié)晶器70結(jié)晶后通過(guò)抽定裝置68從水冷結(jié)晶器70內(nèi)抽出后切斷成所需長(zhǎng)度的純鐵產(chǎn)品67。冶煉過(guò)程中所產(chǎn)生的CO氣體在密封罩49內(nèi)通過(guò)氣體回收管45與從豎爐中回收的余熱和冷卻風(fēng)混合后一同進(jìn)入冷卻過(guò)渡段的下部對(duì)金屬化球團(tuán)進(jìn)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(qiáng)化劑10%、助熔劑10%、自由基引發(fā)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(qiáng)化劑為硝酸(NaN03);所述的自由基引發(fā)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(tuán)物料成分配比(重量％)為含鐵粉體65%、還原劑25。/。、熔劑3%、粘結(jié)劑5%、催化添加劑2%;球團(tuán)粉體的顆粒粒度為5um-75um，其中10-35um的粒度占球團(tuán)所用物料總量的90%，還原反應(yīng)溫度為80(TC，還原反應(yīng)時(shí)間為150分鐘。
工藝的其它部分與實(shí)施例1中的工藝同，略。
實(shí)施例7，圖7為本發(fā)明的第六設(shè)備結(jié)構(gòu)圖，在圖7中，所述的還原設(shè)備中的上爐體包括內(nèi)加熱罐2、還原氣出口3、外加熱還原罐4、加熱進(jìn)氣孔5、耐火磚7、耐火纖維9、還原爐外殼IO、內(nèi)外加熱罐進(jìn)氣孔U、燃煤燃燒室33、出渣室34、內(nèi)加熱火道3S、加熱室39、
30焙燒還原區(qū)43，還原爐外殼、耐火磚層、外加熱還原罐和內(nèi)加熱罐依次套裝，還原爐外殼位于最外層，內(nèi)加熱罐位于最內(nèi)層，燃煤燃燒室33、出渣室34位于上爐體的下端，內(nèi)加熱火道38位于內(nèi)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(nèi)為加熱室，內(nèi)加熱罐與外加熱還原罐之間為焙燒還原區(qū)，在內(nèi)加熱罐上的上段有還原氣出口、在下段有內(nèi)外加熱罐進(jìn)氣孔，在外加熱還原罐上有加熱進(jìn)氣孔；上爐體伸入保護(hù)罩的部分為V字型結(jié)構(gòu)，外加熱還原罐和內(nèi)加熱罐體的中部向下設(shè)有多條斜形氣流通道，兩個(gè)罐體的斜形氣流通道呈V字型布置，在兩個(gè)罐體中部向上均開有多個(gè)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(duì)稱設(shè)置有二個(gè)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(nèi)加熱罐底部的中心。設(shè)備的其它部分與實(shí)施例2、 3和6中所述的設(shè)備同，略。解決其技術(shù)問題的工藝方案是
解決其技術(shù)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(qiáng)化劑5%、助熔劑30%、自由基引發(fā)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(qiáng)化劑為硝酸(NaN03);所述的自由基引發(fā)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(tuán)物料成分配比(重量％)為含鐵粉體60%、還原劑20%、熔劑5%、粘結(jié)劑10%、催化添加劑5%;球團(tuán)粉體的顆粒粒度為5um-75um,其中10-35um的粒度占球團(tuán)所用物料總量的90%，還原反應(yīng)溫度為95(TC，還原反應(yīng)時(shí)間為85分鐘。
將圓形內(nèi)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(shí)施例6中的工藝同，略。
實(shí)施例8，圖8為實(shí)施例2、'3、 4、 5、 6、 7的內(nèi)外加熱豎式還原爐設(shè)備布置圖。在圖8中，所述的上爐體為多孔一通道爐體結(jié)構(gòu)，爐體的布置形式為單排一通道；外加熱還原罐和內(nèi)加熱罐在上爐體內(nèi)分布有4個(gè)，在外加熱還原罐和內(nèi)加熱罐的罐體的中下部開有20個(gè)與罐體垂直線呈斜形進(jìn)出氣孔，在罐體的中上部開有與罐體平行布置的進(jìn)出氣孔，其進(jìn)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(zhì)為耐火磚材料制成。
該設(shè)備內(nèi)外加熱還原罐為圓形，呈爐體單排縱向排列布置，圖中l(wèi)-l為加熱器、1-2為夕卜爐體、l-3為內(nèi)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(chǎn)時(shí)，在各個(gè)內(nèi)加熱罐和外加熱還原罐中共同實(shí)施或單獨(dú)實(shí)施。
設(shè)備的其它部分與實(shí)施例2中所述的設(shè)備同，略。
31解決其技術(shù)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(qiáng)化劑20%、助熔劑15%、自由基引發(fā)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(qiáng)化劑為二氧化鈰(Ce02);所述的自由基引發(fā) 劑為烷氧基胺；所述的成孔劑為珍珠巖。
所述還原劑為無(wú)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(tuán)物料成分配比(重量％)為含鐵粉體70%、還原劑20%、熔劑8.9%、粘結(jié) 齊1」1%、催化添加劑0.1%;球團(tuán)粉體的顆粒粒度為5um-75um，其中10-35um的粒度占球團(tuán) 所用物料總量的90%，還原反應(yīng)溫度為1050°C，還原反應(yīng)時(shí)間為95分鐘。
當(dāng)生產(chǎn)時(shí)，釆用實(shí)施例1的工藝可在各個(gè)內(nèi)外加熱還原罐1-3中共同實(shí)施或單獨(dú)實(shí)施。 工藝的其它部分與實(shí)施例2中的T藝同，略。
實(shí)施例9:圖8為實(shí)施例2、 3、 4、 5、 6、 7、 8的內(nèi)外加熱豎式還原爐設(shè)備布置圖。在 圖9中，所述的上爐體為多孔一通道爐體結(jié)構(gòu)，爐體的布置形式為二排一通道縱向排列，內(nèi) 外加熱還原罐為圓形，圖中l(wèi)-l為加熱器、l-2為外爐體、l-3為內(nèi)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(nèi)加熱罐在上爐體內(nèi)分布有8個(gè)，在外 加熱還原罐和內(nèi)加熱罐的罐體的中下部開有20個(gè)與罐體垂直線呈斜形進(jìn)出氣孔，在罐體的中 上部開有與罐休平行布置的進(jìn)出氣孔，其進(jìn)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(zhì)為SiC和耐火磚材料二種混合材料制造。
設(shè)備的其它部分與實(shí)施例1中所述的設(shè)備同，略。
解決其技術(shù)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?qū)⑵渲械亩N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(qiáng)化劑20%、助焙劑15%、自由基引發(fā)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(qiáng)化劑為二氧化鈰(Ce02);所述的自由基引發(fā) 劑為垸氧基胺；所述的成孔劑為珍珠巖。
所述還原劑為無(wú)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(tuán)物料成分配比(重量％〉為含鐵粉體70%、還原劑20%、熔劑8.9%、粘結(jié) 齊1」1%、催化添加劑0.1%;球團(tuán)粉體的顆粒粒度為5um-75um，其中10-35um的粒度占球團(tuán)
32所用物料總量的卯％，還原反應(yīng)溫度為IOOO'C，還原反應(yīng)時(shí)間為110分鐘。
當(dāng)生產(chǎn)時(shí)，采用實(shí)施例1的工藝可在各個(gè)內(nèi)外加熱還原罐1-3中共同實(shí)施或單獨(dú)實(shí)施。 工藝的其它部分與實(shí)施例1中的工藝同，略。
實(shí)施例10:圖8為實(shí)施例2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9的內(nèi)外加熱豎式還原爐設(shè)備布置圖。 在圖10中，所述的上爐體為為多孔一通道爐體結(jié)構(gòu)，爐體的布置形式為單排一通道；外加熱
還原罐和內(nèi)加熱罐在上爐體內(nèi)分布有4個(gè)，在外加熱還原罐和內(nèi)加熱罐的罐體的中下部開有
10_50個(gè)與罐體垂直線呈斜形進(jìn)出氣孔，在罐體的中上部丌有與罐體平行布置的進(jìn)出氣孔，其
進(jìn)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(zhì)為耐火磚 材料制成。各爐休共同使用同一加熱通道。
設(shè)備的其它部分與實(shí)施例1中所述的設(shè)備同，略。
解決其技術(shù)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(qiáng)化劑5%、助熔劑30%、自由基引發(fā)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(qiáng)化劑為硝酸(NaN03);所述的自由基引發(fā)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(tuán)物料成分配比(重量％)為含鐵粉體60%、還原劑20%、熔劑5%、粘結(jié)劑 10%、催化添加劑5%;球團(tuán)粉體的顆粒粒度為5um-75um，其中10-35um的粒度占球團(tuán)所用 物料總量的90%，還原反應(yīng)溫度為98(TC，還原反應(yīng)時(shí)間為80分鐘。
將圓形內(nèi)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(shí)施例1中的工藝同，略。
實(shí)施例U:圖8為實(shí)施例2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10的內(nèi)外加熱豎式還原爐設(shè)備布 置圖。在圖11中，所述的上爐體為為多孔一通道爐體結(jié)構(gòu)，爐體的布置形式為雙排一通道； 外加熱還原罐和內(nèi)加熱罐在上爐體內(nèi)分布有8個(gè)，在外加熱還原罐和內(nèi)加熱罐的罐體的屮下 部開有10-50個(gè)與罐體垂直線呈斜形進(jìn)出氣孔，在罐體的中上部開有與罐體平行布置的進(jìn)出 氣孔，其進(jìn)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(zhì) 為耐火磚材料制成。各爐體共同使用同一加熱通道。
設(shè)備的其它部分與實(shí)施例1中所述的設(shè)備同，略。
解決其技術(shù)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(qiáng)化劑5%、助熔劑30%、自由基引發(fā)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(qiáng)化劑為硝酸(NaN03);所述的自由基引發(fā)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(tuán)物料成分配比(重量％)為含鐵粉體60%、還原劑20%、熔劑5%、粘結(jié)劑 10%、催化添加劑5%;球團(tuán)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(yīng)溫度為950。C，還原反應(yīng)時(shí)間為85分鐘。
將圓形內(nèi)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(shí)施例1中的工藝同，略。
3權(quán)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(jīng)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(jī)內(nèi)進(jìn)行球磨，制備成超細(xì)粉，對(duì)超細(xì)粉進(jìn)行鈍化；在催化添加劑中加水溶化，得到水溶液，將超細(xì)粉、水溶液和粘結(jié)劑共同混合，混合均勻后造成球團(tuán)物料；點(diǎn)燃豎式還原爐中的內(nèi)外加熱器中的燃料，將所制好的球團(tuán)物料經(jīng)過(guò)螺旋送料器送入到還原爐內(nèi)，均勻松散地排布到烘干床爐箅子上，對(duì)球團(tuán)物料進(jìn)行烘干，球團(tuán)物料經(jīng)過(guò)干燥后進(jìn)行焙燒，在焙燒區(qū)內(nèi)與燃?xì)庵械腃O、H2和揮發(fā)分中的碳?xì)浠衔锓磻?yīng)，球團(tuán)物料在500℃-1100℃的還原溫度下和催化劑的共同作用下，經(jīng)15-180分鐘的還原反應(yīng)后，得到金屬化率達(dá)到90-95％的金屬化球團(tuán)，金屬化球團(tuán)進(jìn)入冷卻過(guò)渡段；余熱回收裝置將反應(yīng)后上升的熱氣作為助燃風(fēng)與冷卻風(fēng)混合后一同對(duì)金屬化球團(tuán)進(jìn)行冷卻，吹入的冷卻風(fēng)吸收金屬化球團(tuán)的熱量，在到達(dá)焙燒區(qū)時(shí)形成含氧的高溫氣體，對(duì)還原爐內(nèi)的燃?xì)膺M(jìn)行助燃，如此依次循環(huán)，剩余的廢氣經(jīng)除塵后由煙囪排入大氣，預(yù)冷卻后的金屬化球團(tuán)在冷卻過(guò)渡段的下方進(jìn)入冷卻筒內(nèi)，通過(guò)調(diào)節(jié)水冷強(qiáng)度和冷卻段冷卻風(fēng)量來(lái)調(diào)節(jié)出爐金屬化球的冷卻溫度，使其在500～900℃范圍內(nèi)通過(guò)螺旋出料機(jī)排出冷卻筒，將排出冷卻筒的高溫金屬化球團(tuán)通過(guò)輸送機(jī)輸送到導(dǎo)流槽內(nèi)直接導(dǎo)入有襯電渣爐或半有襯電渣爐內(nèi)直接進(jìn)行熔化冶煉，打開有襯電渣爐電源開關(guān)，啟動(dòng)電極升降裝置，將電極送入有襯電渣爐內(nèi)，將已加入到爐內(nèi)的固態(tài)電渣料通電熔化成液態(tài)熔渣，或?qū)⒐虘B(tài)熔渣在爐外熔化后倒入有襯電渣爐內(nèi)，啟動(dòng)電極或?qū)щ姯h(huán)對(duì)所熔化的液態(tài)熔渣進(jìn)行加熱到所需的1650℃～1800℃范圍內(nèi)，金屬化球團(tuán)中的Al2O3、MgO、SiO2、CaO可以作為電渣爐渣料，然后根據(jù)冶煉產(chǎn)品質(zhì)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(zhì)，以對(duì)球團(tuán)中的脈石成分進(jìn)行調(diào)整，使其達(dá)到電渣冶金所需渣料成分要求，在熔化過(guò)程中，根據(jù)冶煉產(chǎn)品的質(zhì)量要求，通過(guò)氧氣管和透氣磚吹入適量的氧氣對(duì)所熔化的金屬液進(jìn)行脫碳，使所冶煉的純鐵達(dá)到所需含碳量，通過(guò)氬氣管和透氣磚吹入適量的氬氣對(duì)金屬熔池進(jìn)行攪拌，使所冶煉的純鐵達(dá)到所需純凈度要求，制造出所需質(zhì)量要求的純鐵鐵水，所冶煉好的純鐵鐵水可以通過(guò)安裝在爐體支架上的有襯爐傾翻裝置倒入鐵水包進(jìn)行模鑄，制造成所需尺寸的純鐵產(chǎn)品，或通過(guò)水冷結(jié)晶器結(jié)晶后通過(guò)抽定裝置從水冷結(jié)晶器內(nèi)抽出后切斷成所需長(zhǎng)度的產(chǎn)品。
2、 根據(jù)權(quán)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(nèi)加入10%-90%的鐵精礦粉，或者在10%-90%的鐵精礦粉內(nèi)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(xì)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(jù)權(quán)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(qiáng) 化劑5-20%、助熔劑15-30%、自由基引發(fā)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(qiáng)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(fā)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(fā)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(jù)權(quán)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(fā)分為20 30wt9fc的無(wú)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(rùn)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(tuán)物料成分配比(重量％)為含鐵粉體75%、還原劑20%、熔劑3%、粘結(jié)劑 1%、催化添加劑1%;球團(tuán)粉體的顆粒粒度為5um-75um，其中10-35um的粒度占球團(tuán)所用 物料總量的90%,還原反應(yīng)溫度為IIO(TC，還原反應(yīng)時(shí)間為90分鐘;所述的燃料為煤氣、或者為煙煤、或者為無(wú)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(zhì)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(guò)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(jìn)行脫碳，或通過(guò)在熔渣中加入20%的赤鐵礦，20%的鐵磷配制成氧 化性熔諮進(jìn)行脫碳；所述的有襯電渣爐的精煉工藝還包括通過(guò)透氣磚向熔池和渣池中吹入采用吹氬進(jìn)行攪拌 精煉；所述的有襯電渣爐也可以不使用密封罩進(jìn)行冶煉。
5、 一種實(shí)現(xiàn)純鐵的冶煉工藝的設(shè)備，其特征是該設(shè)備由還原設(shè)備和冶煉設(shè)備兩套系統(tǒng) 組成，其中還原設(shè)備釆用豎爐爐體結(jié)構(gòu)，該還原設(shè)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(huán)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(nèi)上端，凈化裝置通過(guò)管道與丄爐體和下爐體連接，余熱循環(huán)裝置與下爐 體連接；冶煉設(shè)備由有襯電渣爐、電渣爐供電系統(tǒng)、電極升降裝置、氣體吹入系統(tǒng)、電極和密封 罩組成，有襯電渣爐根據(jù)冶煉要求不同，采用有襯電渣爐、半有襯電渣爐進(jìn)行冶煉。
6、根據(jù)權(quán)力要求5所述的純鐵的冶煉工藝的設(shè)備，其特征是所述的還原設(shè)備中的上爐 體包括內(nèi)加熱罐(2)、還原氣出口 (3)、外加熱還原罐(4)、加熱進(jìn)氣孔(5)、煤氣管(6)、 耐火磚(7)、燃?xì)鈬娮?8)、耐火纖維(9)、還原爐外殼(10)、內(nèi)外加熱罐進(jìn)氣孔(11)、 內(nèi)加熱煤氣管(20)、內(nèi)加熱燃?xì)鈬娮?21)、加熱室(39)、焙燒還原區(qū)(43)，還原爐外殼、 耐火磚層、外加熱還原罐和內(nèi)加熱罐依次套裝，還原爐外殼位于最外層，內(nèi)加熱罐位于最內(nèi) 層，在內(nèi)加熱罐中心有內(nèi)加熱煤氣管，內(nèi)加熱煤氣管的端部連接有內(nèi)加熱燃?xì)鈬娮欤谶€原 爐外殼與耐火磚層之間有耐火纖維，在耐火磚層內(nèi)為加熱室，有煤氣管穿過(guò)還原爐外殼、耐 火纖維和耐火磚層，煤氣管端部連接有燃?xì)鈬娮欤細(xì)鈬娮煳挥诩訜崾覂?nèi)，內(nèi)加熱罐與外加 熱還原罐之間為焙燒還原區(qū)，在內(nèi)加熱罐上的上段有還原氣出口、在下段有內(nèi)外加熱罐迸氣 孔，在外加熱還原罐上有加熱進(jìn)氣孔上爐體伸入保護(hù)罩的部分為V字型結(jié)構(gòu)，外加熱還原 罐和內(nèi)加熱罐體的中部向下設(shè)有多條斜形氣流通道，兩個(gè)罐體的斜形氣流通道呈V字型布置， 在兩個(gè)罐體中部向上均開有多個(gè)與罐體平行的氣流孔；或者所述的上爐休包括內(nèi)加熱罐(2)、還原氣出口 (3)、外加熱還原罐(4)、加熱進(jìn)氣 孔(5)、耐火磚(7)、耐火纖維(9)、還原爐外殼(10)、內(nèi)外加熱罐進(jìn)氣孔(11)、燃煤燃 燒室(33)、出渣室(34)、內(nèi)加熱火道(38)、加熱室(39)、焙燒還原區(qū)(43)，還原爐外殼、 耐火磚層、外加熱還原罐和內(nèi)加熱罐依次套裝，還原爐外殼位于最外層，內(nèi)加熱罐位于最內(nèi) 層，燃煤燃燒室(33)、出渣室(34)位于上爐體的下端，內(nèi)加熱火道(38)位于內(nèi)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(nèi)為加熱窯，內(nèi)加熱罐與外加熱還原罐之間為焙燒還原區(qū)，在內(nèi)加熱罐上的上段有還原氣出 n、在下段有內(nèi)外加熱罐進(jìn)氣孔，在外加熱還原罐上有加熱進(jìn)氣孔；上爐體伸入保護(hù)罩的部分為v字型結(jié)構(gòu)，外加熱還原罐和內(nèi)加熱罐體的中部向下設(shè)有多條斜形氣流通道，兩個(gè)罐體的斜形氣流通道呈V字型布置，在兩個(gè)罐體屮部向上均開有多個(gè)與罐體平行的氣流孔；所述的上爐體為單孔一通道爐體結(jié)構(gòu)，或者上爐體為多孔一通道爐體結(jié)構(gòu)；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(nèi)加熱罐在上爐體 內(nèi)分布有1-50個(gè)，在外加熱還原罐和內(nèi)加熱罐的罐體的中下部開有10-50個(gè)與罐體垂直線呈 斜形進(jìn)出氣孔，在罐體的中上部開有與罐體平行布置的進(jìn)出氣孔，其進(jìn)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(zhì)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(guò)渡段(13)、嫘旋出料機(jī)(18)、出料口 (29)、爐體支撐(31)、 內(nèi)外加熱罐支撐(32)，冷卻過(guò)渡段位于內(nèi)加熱罐和外加熱還原罐的下部，冷卻過(guò)渡段內(nèi)為燃 煤燃燒室，燃煤燃燒室與上爐體的焙燒還原區(qū)相連通，爐體支撐位于外側(cè)，內(nèi)外加熱罐支撐位于中心，在冷卻過(guò)渡段的底部連接有螺旋出料機(jī)，在螺旋出料機(jī)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(jù)權(quán)力要求5所述的純鐵的冶煉工藝的設(shè)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(fēng)機(jī)(30)、右冷卻風(fēng)管(36)、 右冷卻風(fēng)機(jī)(41)，在凈化裝置的上端通過(guò)上余熱回收管與上爐罩連接，在凈化裝置的中間部 位通過(guò)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(qū)，在凈化裝置的底部通過(guò)余熱輸送管通入至下爐體的燃煤燃燒室內(nèi)，在余熱輸送管上 連接有軸流風(fēng)機(jī)，在軸流風(fēng)機(jī)下方的余熱輸送管上連接有右冷卻風(fēng)管，在右冷卻風(fēng)管上連接 有右冷卻風(fēng)機(jī)；所述的余熱循環(huán)裝置包括左余熱輸送管(14)、出水口 (15)、冷卻筒(16)、 進(jìn)水口 (17)、左冷卻風(fēng)管(35)、左冷卻風(fēng)機(jī)(42)，在下爐體外有冷卻筒，在冷卻筒上有進(jìn) 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(nèi)，在左余熱輸送管上連接有左軸 流風(fēng)機(jī)，在左軸流風(fēng)機(jī)卜方的左余熱輸送管上連接有左冷卻風(fēng)管(35)，左冷卻風(fēng)管上連接有 左冷卻風(fēng)機(jī)(42)。
8、 根據(jù)權(quán)力要求5所述的純鐵的冶煉工藝的設(shè)備，其特征是所述的冶煉設(shè)備中的電渣 爐根據(jù)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(jī)構(gòu)(53)上，在有襯電渣爐爐 體(54)的底部連接有底電極(57)，通過(guò)電極升降裝置(47)將電極(46)插入有襯電渣爐內(nèi)， 在電極(46)上連接有電源"8)、電源開關(guān)(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(cè)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(cè)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(nèi)有液態(tài)熔渣(52)和金屬 熔液(60)，在有襯電渣爐的上部連接有導(dǎo)流槽(61)和球團(tuán)輸送機(jī)(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(guò)渡段(13)下部的余熱循環(huán)系統(tǒng)管道相連接，有襯電渣爐爐體傾翻機(jī)構(gòu)(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(jié)晶器(70)、抽定裝置(68) 和電源系統(tǒng)、電極升降裝置、吹氣系統(tǒng)、密封罩組成，耐火材料爐體(65)連接在水冷結(jié)晶 器(70)的上面，在水冷結(jié)晶器(70) —惻的底部連接有進(jìn)水管69，在水冷結(jié)晶器(70)另 一側(cè)的上部連接有進(jìn)水管74，在耐火材料爐體(65)下面的一側(cè)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(cè)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(jié)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(guò)電極升降裝置(47)插入半有襯電 渣爐的耐火材料爐體(65)內(nèi)，在電極(46)上連接有電源(48)、電源開關(guān)(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(nèi)有液態(tài)熔渣(52)和金屬熔液(60)，在半有襯電渣爐的上部連接有導(dǎo)流槽(61)和球團(tuán)輸送機(jī) (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(guò)渡段(13)下部的余熱循環(huán)系統(tǒng)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(dǎo)電環(huán)加熱半有襯電渣爐由耐火材料爐體(65)的卜面安裝有導(dǎo)電環(huán)(73)，在導(dǎo) 電環(huán)底部(73) —側(cè)的底部連接有進(jìn)水管72，在導(dǎo)電環(huán)底部(73)另一側(cè)的上部連接有進(jìn)水 管74，在導(dǎo)電環(huán)(73)下面的側(cè)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(dǎo)電環(huán)(73)的另一側(cè)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(jié)晶器(70)，在水冷結(jié)晶器 (70) —側(cè)的底部連接有進(jìn)水管69，在水冷結(jié)晶器(70)另一側(cè)的上部連接有進(jìn)水管74，在 水冷結(jié)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(dǎo)電環(huán)(73)上，與電源開關(guān)(50)、底電源(51)和底水箱(71)組成供電 回路。
9、 根據(jù)權(quán)力要求5所述的純鐵的冶煉工藝的設(shè)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(yōu)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(dǎo)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(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；所述的半有襯電渣爐中的導(dǎo)電環(huán)(72)為循環(huán)水冷結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為導(dǎo)電的銅材、無(wú)磁鋼、不 銹鋼或低碳鋼，在導(dǎo)電環(huán)(72)的底部連接有導(dǎo)電環(huán)進(jìn)水管(71)，在導(dǎo)電環(huán)的上部連接有導(dǎo)電 環(huán)出水管(73)。
10、 根據(jù)權(quán)力要求5所述的純鐵的冶煉工藝的設(shè)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(fā)明涉及一種純鐵的冶煉工藝及設(shè)備，屬于冶金工業(yè)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(xì)粉，混合造成球團(tuán)物料，送入到還原爐內(nèi)，經(jīng)還原反應(yīng)后，得到金屬化球團(tuán)，將還原后的球團(tuán)直接加入有襯電渣爐中冶煉成純鐵；該設(shè)備由內(nèi)外加熱豎爐式還原爐、有襯電渣爐和余熱回收系統(tǒng)組成。優(yōu)點(diǎn)1.還原溫度低，速度快，減少了能源消耗，降低生產(chǎn)成本，生產(chǎn)效率高，質(zhì)量的均勻性好。2.機(jī)械化程度高，工序簡(jiǎn)單，產(chǎn)量大，可規(guī)?；a(chǎn)。3.減少原料浪費(fèi)，降低環(huán)境污染。4.采用鐵精礦粉和含鐵冶金廢棄物為原料來(lái)源廣泛，成本低。5.廢棄資源循環(huán)利用，節(jié)約了資源消耗。6.采用有襯電渣爐直接冶煉高溫球團(tuán)，熱效率高，能耗低，材質(zhì)純凈度高質(zhì)量好，設(shè)備簡(jiǎn)單投資少。
文檔編號(hào)C21C3/00GK101538634SQ20091002826
公開日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2009年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月5日
發(fā)明者剛 丁, 丁家偉 申請(qǐng)人:丁家偉;丁 剛