CN101538629A - 用粉铬矿冶炼铬铁合金及含铬铁水工艺及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用粉铬矿冶炼铬铁合金及含铬铁水工艺及设备，属于冶金工业炼钢原料。将含铬铁原料与还原剂、熔剂、催化添加剂混合，制备成超细粉，混合造成球团物料，送入到还原炉内，经还原反应后，得到铬铁合金球团，将还原后的球团直接加入有衬电渣炉中冶炼成镍铁合金或含铬铁水；该设备由内外加热竖炉式还原炉、有衬电渣炉和余热回收系统组成。优点：1.还原温度低，速度快，减少了能源消耗，降低生产成本，生产效率高，质量的均匀性好。2.机械化程度高，工序简单，产量大，可规模化生产。3.减少原料浪费，降低环境污染。4.采用铬矿粉和含铬废弃物为原料来源广泛，成本低。5.废弃资源循环利用，节约了资源消耗。6.采用有衬电渣炉直接冶炼高温球团，热效率高，能耗低，材质纯净度高质量好，设备简单投资少。

Description

用粉铬矿冶炼铬铁合金及含铬铁水工艺及设备

技术领域

本发明属于冶金领域，特别是涉及一种用铬矿粉冶炼铬铁合金及含铬铁水的工艺，以及实现该工艺的设备。

技术背景

铬铁是以铬和铁为主要成份的铁合金，是钢铁工业的重要原料，具有良好的耐腐蚀性和耐高温性、抗磨性能及对钢和铸件的物理化学和机械性能及其质量的改善和提高，使钢获得很高使用价值。由于其所具有的各项良好性能而被广泛用于高温合金、耐腐蚀合金、特殊钢、高合金钢、优质合金钢、金属耐磨材料、铸造行业、有色金属业、化学工业和不锈钢等领域。尤其是在不锈钢领域的应用量更大，由于不锈钢以其所具有的耐蚀以及其它许多优良性能，获得广泛而大量的应用。具统计，2007年我国不锈钢的年产量已达到720多万吨，占全世界不锈钢产量的25％，已成为世界第一不锈钢生产大国，按照我国不锈钢消费量和现有生产能力预计，到2010年我国不锈钢的年产量将突破1000万吨。铬是不锈钢中不可缺少的元素，其含量高达12-18％，消耗了铬矿资源的80％。

为降低铬的使用量，国内外曾试图开发低铬和无铬不锈钢，但没有能够取得成功。不锈钢生产中的铬元素主要为碳素铬铁，其费用占不锈钢成本的主要部分，而目前国内外碳素铬铁的生产均采用矿热炉，其主要特点是使用冶金焦和块状铬矿，能耗高，污染严重。

目前世界铬主要产地有南非、印度、哈萨克斯坦、土耳其、津巴布韦等国。铬矿属于我国稀有矿种，并以贫矿居多，选矿后以多粉矿供应冶金工业，且90％以上要依靠进口。目前世界上生产的铬矿以粉状矿为主，块状仅占铬矿产量的20-25％，且价格比粉矿贵20多美元/吨。因此使用低廉价格的铬源是保证铬资源来源和降低不锈钢生产成本的主要措施。

为充分采用粉铬矿生产铬铁，国内外开展了大量的研究开发工作，其主要方法是将铬矿粉制成球团进行预还原，然后用于矿热炉冶炼铬铁或电炉直接合金化，以达到充分利用廉价瓷源，节能降耗的目的。如日本特开昭52-46317专利中的铬矿的烧结方法，采用粉状石灰，粉状萤石及硅砂，将其加水混合后作为被烧结用料。但该方法中的熔剂需采用萤石，使其在烧结过程中产生氟化物气体挥发，有害操作者健康，对环境造成污染，且烧结温度高达1450-1500℃，普通烧机不适用，能耗消耗大。日本特开昭53-12710号专利中的热特性能优越的铬烧结矿的制造方法中采用白云石作为熔剂，但该方法增加了烧结矿中的MgO，对炉渣造型不利，需较高的烧结温度，能耗高。为此，国内外开展了含碳铁球团工艺的研究，即将铬矿粉与一定剂量的碳混合后制成含碳球团，然后经预还原后进行熔化冶炼铬铁。迄今为止，国内外对含碳球团的预还原进行了大量的研究，并普遍认为影响铬矿还原率的主要因素是铬矿粒度、内配碳量和反应温度。我国在此方面也开展了大量的研究工作，如：中国专利号“CN93102123.5”，发明名称为“粉铬矿还原性烧结造块冶炼铬铁合金工艺”、中国专利号“CN91103496.X”，发明名称为“散状粉料的冷固结造块工艺”、中国专利好“CN01105197.3”，发明名称为“用铬矿粉和含铁原料生产高炉用含铬烧结矿”，分别公开了把铬矿和含铁物料、固体燃料和辅助熔剂按一定的比例混合，经普通烧结设备，采用还原烧结工艺烧结成含铬烧结矿的制备工艺。

上述研究一定程度上提高了粉矿的使用量，降低了生产成本，但仍没有能够从根本上解决粉铬矿的使用，且存在冶金强度低，不易还原，生产成本高，环境污染大，电耗高，还原温度高，能耗大，生产效率低，技术复杂等不足，使其至今未能走向工业化生产。而且上述各种含铬球团制备工艺均属于原料预处理范畴，如生产铁合金或不锈钢含铬铁水时，需将其再二次加热冶炼，造成能源消耗量大，工序多。为能够直接生产铬铁合金和含铬铁水，国内外同样进行了大量的研究开发工作，日本新日铁的专利报导了转炉熔融还原生产高碳铬铁的技术，该方法先将铬铁在回转窑中预还原，然后加入复吹转炉中进行熔融还原，得到的铁水含Cr：53％、C：6.5％、Fe：37％、S：0.0015％、P：0.0035％，但该工艺工序长，能耗和成本高，且污染环境。中国专利ZL93102123.5号公开了一种粉铬矿还原性烧结造块冶炼铬铁合金工艺，该工艺采用在烧结配料中将部分熔剂配入，在还原气氛中烧结，冷却后经磁选后压制成块，然后再放入电弧炉中冶炼，此工艺需要二次加热电耗高，而且也只能炼出高碳铬铁。中国专利申请号200510093590.8号公开了一种铬铁矿利用矿热炉一步法冶炼中碳铬铁工艺，该工艺将铬铁矿加入一定比例的SiO₂、焦碳和白云石，在矿热炉中熔炼中碳铬铁，利用硅所具有的脱碳和还原双层作用，以SiO₂取代部分碳，以此来降低铬铁合金中的含碳量，该工艺所用原料为块状铬铁，且使用矿热炉冶炼，成本高、效率低，且产品中的P、S含量高。中国专利申请号200610023696.5号公开了一种铬铁冶炼竖炉及冶炼方法，该方法是将预还原处理后的热固铬铁球团、矿石、焦碳，通过大钟及漏斗装入竖炉内，经炉顶上部1250℃以上的热风预热后，下降到1530℃的竖炉底部进行冶炼成含铬热铁水，该工艺由于采用竖炉冶炼，虽然能耗降低，且可以连续生产，但与电弧炉、感应炉相比却存在如下缺点：1、热效率低，2、铁水热度低，3、铁水成份波动大，4、由于采用煤和焦碳做燃料，铁水中的P、S含量高，含碳量高，当用其作不锈钢铁水时，需进行长时间的炉外脱碳处理，增加了后续工序时间和能源消耗。

采用铬矿粉制备成球团经还原后冶炼含铬铁水时，由于铬矿中含有大量的Al₂O₃、MgO、SiO₂、CaO，且球团中含有未燃烧完的残余C，直接冶炼时将增加电耗，同时由于渣温低，易造成含铬铁水和炉渣的流动性差，影响生产的正常进行。

开发研究还原温度低，速度快，成本低，冶炼能耗少，质量好，，环境污染少，可以广泛使用各种廉价资源的含铬粉矿、铬精矿、含铬粉尘、铁磷冶炼铬铁合金或含铬铁水制造不锈钢的工艺和设备，减少对块矿资源的依赖，从而为不锈钢生产提高优质低价原料，是降低铬铁合金和不锈钢冶炼成本，提高钢铁产品和铬铁合金的竞争能力的一个重要发展方向，具有良好的社会效益和经济效益。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术所存在的各种缺陷和不足，提供一种可以不直接使用块矿，完全使用廉价的含铬矿粉，铬精矿粉、含铬粉尘和含铬铁磷，使用非焦碳为主要还原能源，采用纳米冶金技术和催化冶金技术相结合，使其在低温下快速还原后直接冶炼出含铬40％以上，且达到各种所需含碳量的具有纯净度高，P、S含量小，各项性能优良的铬铁合金和含铬不锈钢铁水。使煤耗和电耗均大幅度减少的低成本生产工艺及设备，减少对昂贵的铬铁精块资源的依赖，降低环境污染。

本发明的目的是要提供一种还原温度低、还原速度快、能源消耗少、生产效率高、生产成本低、设备投资小，机械化程度高，环境污染小的可完全使用廉价的粉铬矿冶炼铬铁合金及含铬铁水工艺及设备。

本发明解决其技术问题的设备方案是：

该设备由还原设备和冶炼设备两套系统组成。其中还原设备采用竖炉炉体结构，还原设备包括有炉底座(12)、上炉体、下炉体、上炉罩、烘干床炉箅子(25)、密封下料装置(1)、净化装置和和余热循环装置，在炉底座的上方连接有上炉体，在炉底座的下方连接有下炉体，在上炉体的上端连接有上炉罩，烘干床炉箅子位于上炉体内上端，净化装置通过管道与上炉体和下炉体连接，余热循环装置与下炉体连接。

冶炼设备由电渣炉、电渣炉供电系统、电极升降装置、气体吹入系统、电极和密封罩组成，电渣炉根据冶炼要求不同，采用有衬电渣炉、半有衬电渣炉进行冶炼。

所述的还原设备中的上炉体包括内加热罐(2)、还原气出口(3)、外加热还原罐(4)、加热进气孔(5)、煤气管(6)、耐火砖(7)、燃气喷嘴(8)、耐火纤维(9)、还原炉外壳(10)、内外加热罐进气孔(11)、内加热煤气管(20)、内加热燃气喷嘴(21)、加热室(39)、焙烧还原区(43)，还原炉外壳、耐火砖层、外加热还原罐和内加热罐依次套装，还原炉外壳位于最外层，内加热罐位于最内层，在内加热罐中心有内加热煤气管，内加热煤气管的端部连接有内加热燃气喷嘴，在还原炉外壳与耐火砖层之间有耐火纤维，在耐火砖层内为加热室，有煤气管穿过还原炉外壳、耐火纤维和耐火砖层，煤气管端部连接有燃气喷嘴，燃气喷嘴位于加热室内，内加热罐与外加热还原罐之间为焙烧还原区，在内加热罐上的上段有还原气出口、在下段有内外加热罐进气孔，在外加热还原罐上有加热进气孔；上炉体伸入保护罩的部分为V字型结构，外加热还原罐和内加热罐体的中部向下设有多条斜形气流通道，两个罐体的斜形气流通道呈V字型布置，在两个罐体中部向上均开有多个与罐体平行的气流孔。

或者所述的上炉体包括内加热罐(2)、还原气出口(3)、外加热还原罐(4)、加热进气孔(5)、耐火砖(7)、耐火纤维(9)、还原炉外壳(10)、内外加热罐进气孔(11)、燃煤燃烧室(33)、出渣室(34)、内加热火道(38)、加热室(39)、焙烧还原区(43)，还原炉外壳、耐火砖层、外加热还原罐和内加热罐依次套装，还原炉外壳位于最外层，内加热罐位于最内层，燃煤燃烧室(33)、出渣室(34)位于上炉体的下端，内加热火道(38)位于内加热罐(2)和外加热还原罐(4)的下端，在还原炉外壳与耐火砖层之间有耐火纤维，在耐火砖层内为加热室，内加热罐与外加热还原罐之间为焙烧还原区，在内加热罐上的上段有还原气出口、在下段有内外加热罐进气孔，在外加热还原罐上有加热进气孔；上炉体伸入保护罩的部分为V字型结构，外加热还原罐和内加热罐体的中部向下设有多条斜形气流通道，两个罐体的斜形气流通道呈V字型布置，在两个罐体中部向上均开有多个与罐体平行的气流孔；

所述的上炉体为单孔一通道炉体结构，或者上炉体为多孔一通道炉体结构；炉体的布置形式为单排一通道，或者炉体的布置形式为多排一通道；外加热还原罐和内加热罐在上炉体内分布有1-50个，在外加热还原罐和内加热罐的罐体的中下部开有10-50个与罐体垂直线呈斜形进出气孔，在罐体的中上部开有与罐体平行布置的进出气孔，其进出气孔在罐体上均匀分布；外加热还原罐的形状为圆形或者为矩形；外加热还原罐使用材质为SiC或者耐火砖材料制成，或者采用二种材料共同制造。

所述的下炉体包括冷却过渡段(13)、螺旋出料机(18)、出料口(29)、炉体支撑(31)、内外加热罐支撑(32)，燃煤燃烧室(33)，冷却过渡段位于内加热罐和外加热还原罐的下部，燃煤燃烧室与上炉体的焙烧还原区相连通，炉体支撑位于外侧，内外加热罐支撑位于中心，在冷却过渡段的底部连接有螺旋出料机，在螺旋出料机的一端有出料口。

所述的上炉罩包括炉罩(27)、烟囱(28)、除尘器(44)，烟囱位于炉罩的上端，除尘器连接在烟囱上。

所述的净化装置包括余热输送管(19)、中余热回收管(22)、上余热回收管(26)、轴流风机(30)、右冷却风管(36)、右冷却风机(41)，在净化装置的上端通过上余热回收管与上炉罩连接，在净化装置的中间部位通过中余热回收管连接在上炉体上端，上余热回收管(26)和中余热回收管均通入至焙烧还原区，在净化装置的底部通过余热输送管通入至下炉体的燃煤燃烧室内，在余热输送管上连接有轴流风机，在轴流风机下方的余热输送管上连接有右冷却风管，在右冷却风管上连接有右冷却风机。

所述的余热循环装置包括左余热输送管(14)、出水口(15)、冷却筒(16)、进水口(17)、左冷却风管(35)、左冷却风机(42)，在下炉体外有冷却筒，在冷却筒上有进水口和出水口，左余热输送管通入至下炉体的燃煤燃烧室内，在左余热输送管上连接有左轴流风机，在左轴流风机下方的左余热输送管上连接有左冷却风管(35)，左冷却风管上连接有左冷却风机(42)。

所述的冶炼设备中的电渣炉根据冶炼方式的不同，分为有衬电渣炉、半有衬电渣炉两种炉体。其中有衬电渣炉由有衬电渣炉炉体(54)、密封罩(49)、电极升降系统(47)和供电电源部分、气体吹入系统组成，有衬电渣炉炉体(54)座落在有衬电渣炉炉体倾翻机构(53)上，在有衬电渣炉炉体(54)的底部连接有底电极(57)，通过电极升降装置(47)将电极(46)插入有衬电渣炉内，在电极(46)上连接有电源(48)、电源开关(50)、底电源(51)，底电源(51)连接在底电极(57)上与电极(46)组成供电回路，在有衬电渣炉炉体(54)的底部底电极(57)的一侧安装有氧气透气砖(55)，在氧气透气砖(55)上连接有氧气管(56)，在底部底电极(57)的另一侧安装有氩气透气砖(59)，在氩气透气砖(59)上连接有氩气管(58)，有衬电渣炉内有液态熔渣(52)和金属熔液(60)，在有衬电渣炉的上部连接有导流槽(61)和球团输送机(63)，在有衬电渣炉的外部安装有密封罩(49)，在密封罩(49)的上部连接有气体回收管(45)，气体回收管(45)与连接在竖炉冷却过渡段(13)下部的余热循环系统管道相连接，有衬电渣炉炉体倾翻机构(53)安装在炉体支架(64)上。

所述的半有衬电渣炉炉体根据电源的连接方式不同而分为电极加热和导电环加热两种设备结构。其中电极加热半有衬电渣炉由耐火材料炉体(65)、水冷结晶器(70)、抽定装置(68)和电源系统、电极升降装置、吹气系统、密封罩组成，耐火材料炉体(65)连接在水冷结晶器(70)的上面，在水冷结晶器(70)一侧的底部连接有进水管69，在水冷结晶器(70)另一侧的上部连接有进水管74，在耐火材料炉体(65)下面的一侧安装有氧气透气砖(55)，在氧气透气砖(55)上连接有氧气管(56)，在底部底电极(57)的另一侧安装有氩气透气砖(59)，在氩气透气砖(59)上连接有氩气管(58)，水冷结晶器(70)的下面连接有底水箱(71)，抽定装置(68)连接在底水箱(71)的下面，电极(46)通过电极升降装置(47)插入半有衬电渣炉的耐火材料炉体(65)内，在电极(46)上连接有电源(48)、电源开关(50)、底电源(51)，底电源(51)连接在底水箱(71)上与电极(48)组成供电回路，半有衬电渣炉内有液态熔渣(52)和金属熔液(60)，在半有衬电渣炉的上部连接有导流槽(61)和球团输送机(63)，在有衬电渣炉的外部安装有密封罩(49)，在密封罩(49)的上部连接有气体回收管(45)，气体回收管(45)与连接在竖炉冷却过渡段(13)下部的余热循环系统管道相连接，半有衬电渣炉炉体安装在炉体支架(64)上；

所述的导电环加热半有衬电渣炉由耐火材料炉体(65)、水冷结晶器(70)、抽定装置(68)和电源系统、电极升降装置、吹气系统、密封罩组成，耐火材料炉体(65)的下面安装有导电环(73)，在导电环底部(73)一侧的底部连接有进水管72，在导电环底部(73)另一侧的上部连接有进水管74，在导电环(73)下面的一侧安装有氧气透气砖(55)，在氧气透气砖(55)上连接有氧气管(56)，在导电环(73)的另一侧安装有氩气透气砖(59)，在氩气透气砖(59)上连接有氩气管(58)，在氧气透气砖(55)和氩气透气砖(59)的下面连接有水冷结晶器(70)，在水冷结晶器(70)一侧的底部连接有进水管69，在水冷结晶器(70)另一侧的上部连接有进水管74，在水冷结晶器(70)的下面连接有底水箱71，抽定装置(68)连接在底水箱(71)的下面，电源(48)连接在导电环(73)上，与电源开关(50)、底电源(51)和底水箱(71)组成供电回路。

其余设备和结构于电极加热半有衬电渣炉相同，略。

所述的有衬电渣炉中的有衬炉炉体(54)是由耐高温、耐渣蚀的耐火材料捣打或由耐火砖砌铸而成，其几何形状为即可为椭圆，亦可以为圆形、矩形、方形。

所述的有衬电渣炉、半有衬电渣炉的电源(48)为三相低电压、大电流电源，亦可以为单相低电压、大电流电源，优选三相电源。

所述的有衬电渣炉、半有衬电渣炉的电极(46)材料为石墨电极，亦可以为金属材料自耗电极或耐高温的导电陶瓷材料。

所述的有衬电渣炉、半有衬电渣炉的电极升降装置(47)具有电极夹持、电极上下升降、电极旋转机构。

所述的导电环(72)为循环水冷结构，材质为导电的铜材、无磁钢、不锈钢或低碳钢，在导电环(72)的底部连接有导电环进水管(71)，在导电环的上部连接有导电环出水管(73)。

解决其技术问题的工艺方案是：

将含铬铁原料与还原剂、熔剂、催化添加剂混合，经混合后粉碎到200目以下，制成混合料；然后将混合料加入到球磨机内进行球磨，制备成超细粉，对超细粉进行钝化；在催化添加剂中加水溶化，得到水溶液，将超细粉、水溶液和粘结剂共同混合，混合均匀后造成球团物料；点燃竖式还原炉中的内外加热器中的燃料，将所制好的球团物料经过螺旋送料器送入到还原炉内，均匀松散地排布到烘干床炉箅子上，对球团物料进行烘干，球团物料经过干燥后进行焙烧，在焙烧区内与燃气中的CO、H₂和挥发分中的碳氢化合物反应，球团物料在500℃-1100℃的还原温度下和催化剂的共同作用下，经15-180分钟的还原反应后，得到金属化率达到90-95％的铬铁金属化球团(含铬海绵铁)、铬镍铁金属化球团(含铬镍海绵铁)，铬铁金属化球团或铬镍铁金属化球团进入冷却过渡段；余热回收装置将反应后上升的热气作为助燃风与冷却风混合后一同对金属化球团进行冷却，吹入的冷却风吸收金属化球团的热量，在到达焙烧区时形成含氧的高温气体，对还原炉内的燃气进行助燃，如此依次循环，剩余的废气经除尘后由烟囱排入大气，预冷却后的含镍金属化球团在冷却过渡段的下方进入冷却筒内，通过调节水冷强度和冷却段冷却风量来调节出炉金属化球的冷却温度，使其在500～900℃范围内通过螺旋出料机排出冷却筒，将排出冷却筒的高温含铬金属化球团，不经破碎机破碎和磁选在高温下直接通过输送机输送到导流槽内导入有衬电渣炉或半有衬电渣炉内进行熔化冶炼，打开有衬电渣炉电源开关，启动电极升降装置，将电极送入有衬电渣炉内，将已加入到炉内的固态电渣料通电熔化成液态熔渣，或将固态熔渣在炉外熔化后倒入有衬电渣炉内，启动电极或导电环对所熔化的液态熔渣进行加热到所需的1650℃～1800℃范围内，金属化球团中的Al₂O₃、MgO、SiO₂、CaO作为电渣炉渣料，然后根据冶炼产品质量要求，配入适量的CaF₂、Al₂O₃、CaO、TiO₂、MnO、SiO₂、RE、RexOy、Na₂B₄O₇、Na₂O、SiCa、K₂O、Al中的一种或多种物质，以对球团中的脉石成分进行调整，使其达到电渣冶金所需渣料成分要求，球团中未燃烧完的煤炭进入高温渣池内继续燃烧，既可以起到节约电能的作用，又可以起到脱氧的作用，同时，煤炭燃烧后所产生的CO气体还可以进一步促进球团的还原，在熔化过程中，根据冶炼产品的质量要求，通过氧气管和透气砖吹入适量的氧气对所熔化的含铬金属液进行脱碳，使所冶炼的铬铁合金或含铬铁水达到所需含碳量，通过氩气管和透气砖吹入适量的氩气进行对金属熔池进行搅拌，使所冶炼的铬铁合金或含铬铁水达到所需纯净度要求，制造出所需含高、中、低、微碳量的高质量铬铁合金或含铬不锈钢铁水，所冶炼好的含铬铁水可以通过安装在炉体支架上的有衬炉转动装置倒入钢水包进行模铸制造成所需尺寸的铬铁合金或通过水冷结晶器结晶后通过抽定装置从水冷结晶器内抽出后切断成所需长度的产品。冶炼过程中所产生的CO气体在密封罩内通过气体回收管与从竖炉中回收的余热和冷却风混合后一同进入冷却过渡段的下部对金属化球团进行冷却和还原，还原后的渣料通过适量调整成分后可以用于制造铸石或铺路用的石块、水磨石及其它建筑材料。

对经过竖炉还原好的含铬金属化球团，也可根据需要通过调整冷却筒冷却水流量，使含铬金属化球团在冷却筒内快速冷却到100℃以下通过螺旋出料机排出冷却筒，经破碎和振动筛分后进行磁选，与残煤和脉石分离后进行压块，得到高品位的铬铁合金或铬镍铁合金产品直接进行销售。

所述的铬铁原料：为铬矿粉、铬精矿粉和含铬烧结矿返回矿、含铬和含铬镍的铁磷、烟道灰、层泥中的任意一种或将其中的二种或二种以上的含铬铁原料按照一定的比例配比后的混合物超细粉体；

所述的超细粉为粒度为75um-5um，其中颗粒度为10um-35um的粉体占85％以上。

所述的催化添加剂的物料配比(重量百分比)是由熔化剂10-50％、氧化剂10-30％、催化助燃剂10-30％、成孔剂5-15％、晶核强化剂5-20％、助熔剂15-30％、自由基引发剂5-10％所组成；其中(以下均为重量百分比)；

所述的熔化剂由含硼铁精矿粉50-70％、四硼酸钠(NaB₄O₇·10H₂O)10-30％、皂土10-20％组成，或者为其中的任意一种；

所述的氧化剂由硝酸钠(NaNO₃)50％、硝酸钾(KNO₃)50％组成，或者为硝酸钠、硝酸钾中的任意一种；

所述的催化助燃剂为氯化钠(NaCl)、氯化钾(KCl)的任意一种，或者为其混合物，混合比例不限；

所述的助熔剂为萤石(CaF₂)50％、三氧化二钇(Y₂O₃)50％组成；

所述的晶核强化剂为二氧化铈(CeO₂)、硝酸(NaNO₃)的任意一种；或者为其混合物，混合比例不限；

所述的自由基引发剂为烷氧基胺或芳基碳金属盐的任意一种；或者自由基引发剂为其混合物，混合比例不限；

所述的成孔剂为聚氯乙烯、蛭石、珍珠岩、碳酸钙的任意一种，或者为其混合物，混合比例不限。

所述还原剂为固定碳大于65wt％，灰分小于15wt％，挥发分为20～30wt％的无烟煤、低硫低灰分烟煤、焦煤、焦粉中的任意一种，或二种以上的混合物；

所述的熔剂为石灰、消石灰、白云石、石灰石中的任意一种。

所述的粘接剂为膨润土、水玻璃、粘土、皂土、纸浆废液中的任意一种；或者为二种以上的混合物，混合比例不限。

所述的铬铁金属化球团物料成分配比(重量％)为：铬矿粉、铬精矿粉和含铬烧结矿返回矿、含铬和含铬镍的铁磷、烟道灰、层泥中的任意一种或将其中的二种或二种以上的含铬铁原料按照一定的比例配比后的混合体超细粉体70-80％、还原剂10-25％、熔剂5-15％、粘结剂1-10％、催化添加剂0.1-5％组成，通过调整溶剂和还原剂的比例，调整所还原铬铁中的碳含量，球团粉体的颗粒粒度为5um-75um，其中10-35um的粒度占球团所用物料总量的85％，还原反应温度为500℃-1200℃，还原反应时间为15-190分钟。

所述的磁选工艺为：先将金属化球团破碎后进入弱磁选机分离金属化球团中的煤灰、添加剂和部分脉石，然后将经过磁选后的粉体进行湿法球磨到-200目后，采用摇床进行重选，重选后得到的镍精矿粉采用2800-5500高斯的磁选机进行磁选，得到含Cr量30～60％，含C量在1-7％的铬精矿粉，铬收率为90～95％，将所得的铬精矿粉进行压块后制成铬铁合金或铬镍铁合金。

所述的燃料为煤气、或者为烟煤、或者为无烟煤，也可为二种以上的混合物。

所述的电渣炉的渣料为CaF₂、Al₂O₃、CaO、TiO₂、MnO、SiO₂、RE、RexOy、Na₂B₄O₇、K₂O、Na₂O、SiCa、Al中的三种或三种以上物质所组成的多元渣系，碱度为1.2～1.8的高碱度渣。

所述的透气砖透气率为26～30％，吹氧气、吹氩气压力为6～8Kg/cm²。

所述的脱碳工艺为包括通过透气砖向熔池和渣池中吹入氧气脱碳、吹入氩气搅拌，或吹入氩气和氧气的混合气体进行脱碳，或通过在熔渣中加入20％的赤铁矿，20％的铁磷配制成氧化性熔渣进行脱碳，还可以利用硅所具有的脱碳和还原双层作用，通过在渣料中加入一定比例的SiO₂、以SiO₂取代部分碳进行还原和脱碳，达到生产中、低含碳量的含镍铁水。

所述的有衬电渣炉的精炼工艺还包括通过透气砖向熔池和渣池中吹入采用吹氩进行搅拌精炼。

所述的有衬电渣炉也可以不使用密封罩。

采用本发明工艺制备镍铁金属化球团，所用设备并不限于仅用本发明的内外加热竖式还原炉生产，尚可采用隧道窑、回转窑、转炉、管式炉、竖炉、倒焰炉。

有益效果，由于采用了上述方案，在本发明中采用超细粉体还原铬铁金属化球团，由于超细粉在细化过程中发生畸变位错，产生一定的晶格畸变能，当晶粒尺寸小于100nm后，产生大量位错，从而形成许多活化中心，具有较高的活性，尺寸越小，比表面积越大，活性越高，可以显著降低反应活化能，可在比普通铁粉低得多的温度下进行还原，且氧化铁粉体越细，还原温度越低，反应速率越快，还原率越高。现代材料学研究证明：在氢气气氛下，当平均粒度为0.35um的氧化铁粉在280℃的还原率可达51.3％，在400℃，20分钟条件下还原率可达97.1％，几乎完全还原。所以采用超细铁粉进行还原既缩短了反应时间，又降低了还原温度，极大地降低反应过程中的能耗、物耗，节约了人力、物力和还原成本。由于纳米粉体制备成本较高，生产效率低，考虑到纳米粉体制备技术、生产效率和制备成本，在目前的技术状态下实现大批量生产尚有一定难度的现实。本发明将粉体粒度限定在10um-75um范围内，其中10um-35um粒度的占90％，该粒度的粉体既可以充分利用现有粉体制备技术实现大规模超细粉体生产，实现低成本，高效率生产优质铬铁金属化球团。

迄今为止，国内外业界对采用铬矿粉制备铬铁进行了大量的研究，尤其是近年来对含碳铬矿球团的预还原的研究较多，其结果普遍认为影响铬矿还原旅的主要因素是铬矿粒度、内配碳量和反应温度，其中对还原率影响最大的是颗粒粒度。这是因为铬铁矿是稳定的复合氧化物，在粗颗粒状态下，还原温度高，在1200-1400℃温度时，用固体石灰做还原剂，还原铬矿中的FeO和Cr₂O₃，得到的是铁的碳化物与铬的碳化物，其反应式为；

7FeO+10C→Fe₇C₃+7CO↑

7Cr₂O₃+27C→2Cr₂O₃+21CO↑

铬铁矿中FeO比Cr₂O₃在较低的温度下被充分地还原出来，与碳化铬互溶，组成复式碳化物(Fe Cr)₇C₃，降低了合金的熔点。国内外的实验证实，在有固体碳存在下，铬铁矿是由中间产物CO间接还原的，反应速度取决CO₂生产CO的速度，同时，颗粒度大于100目的铬矿难于还原彻底，从而降低铬的回收率。

现代材料学研究证明，晶粒纳米化程度越高，氧化铁粉的反应速度越快，但是纳米粉体的制备成本昂贵，生产效率低，本发明将催化剂技术应用于本发明的制备工艺，在催化剂的作用下，极大的改善了反应动力学条件，能够更大幅度降低活化能，降低还原反应温度，提高还原反应速度，实现低温快速反应，提高生产效率。

采用内外加热竖式还原炉，由于采用罐外加热和罐内中心加热的双向加热技术，克服了传统竖炉的不足，使炉料在炉内受内外加热，且反应气体在炉内二次燃烧助热节能，热效率高，能耗低，火焰穿透力强，温度分布均匀，可控，设备结构简单可靠，可一炉多孔同一通道，提高热效率，操作方便，提高了还原速度，实现快速还原，产量高，质量稳定，可以大型化生产。

采用了竖炉法制备铬铁金属化球团的物料自上而下的连接运行方式，但不同于竖炉的加热和还原方式，采用了隧道窑法的隔焰加热方式，但不同于隧道窑中反应罐的单体外部加热方式和罐体反复加热、冷却的运行方式。本发明取其所长，避其所短，采用罐内和罐外同时加热的新型竖式炉结构，球团采用炉体上部连续自上加入，还原后的铬铁金属化球团自炉底流出，可使反应罐始终处于工作温度状态，不必反复加热冷却。解决了隧道窑还原法还原时间长，还原时还原罐需反复加热和冷却而造成的大量能源浪费，耐火材料浪费大，能耗高，自动化程度低的弊端，简化了生产工序，提高了生产效率，降低了能源消耗，生产过程中无耐火材料消耗，实现了机械化装出料，改善了劳动环境，降低了劳动强度，无粘结、悬料、结瘤、大块故障，设备运行可靠，与隧道窑相比降低能耗40％左右，实现了高度机械化生产高质量铬铁金属化球团。

采用一组或者几组相对独立的反应罐生产，对于多组反应罐，每个反应罐可根据还原工况随时单独调整炉料配比，还原冷却时间等参数，实现一炉多品种生产，可使产品质量稳定可靠，燃料适应范围广，即可适用煤气、天然气、也可使用煤炭直接加热。

采用煤基还原工艺，还原中采用烟煤、无烟煤作为直接还原剂，不使用焦碳，消除了焦碳生产过程所造成的环境污染，由于采用低温快速还原工艺，并在还原生产中采用余热回收二次使用，从而减少了煤的用量，降低了烟尘排放量，有利于环境保护。

直接使用货源充足且廉价的铬铁矿粉、铬铁精矿粉和煤粉，解决了对块矿的依赖，避免了焦碳的使用，使生产成本大大降低，采用本发明的新型内外加热式竖炉直接还原得到高品位的还原铬铁合金，原料适用性强，燃料来源广泛，铬和铬镍的回收率高，生产成本低，由于还原反应温度在脉石的软熔温度以下固态还原，还原过程中不产生熔化反应，还原料中的有害元素P、S等主要保留在渣相中，从而使所生产出的还原铁的P、S含量低、质量好。同时，由于还原温度低，使CO₂、SO、NO等有害气体量大幅度下降，环境友好。本制备工艺和设备可以代替传统的矿热炉和高炉冶炼方法，与其它工艺相比生产成本降低50％，所制备的还原铬铁可以直接用于冶炼不锈钢，为不锈钢的冶炼生产提供了低成本的铬铁或铬镍铁合金，减少了铬铁合金生产时对大量电能和块矿资源的依赖，完全可以替代废不锈钢，成为不锈钢的主要原料，可以显著降低不锈钢的生产成本，从而可为铬铁合金和不锈钢的生产提供廉价原料，具有良好的经济效益和社会效益。

采用钢铁工业废弃物作为含铬铁或铬镍铁原料生产优质铬铁合金或铬镍铁合金，即减少了环境污染，又增加了铬铁原料的资源，节省了矿石资源消耗，降低了原料成本。

本发明生产铬铁合金的工艺和设备提高了产品的金属化率，降低了产品的熔点，改善了料层透气性能，具有催化助燃，抑制烧结过程中的不良晶型转变，促进烧结过程SFEA形成和抑制低温还原粉化，强化烧结工艺过程，降低了产品的熔点和还原温度，加快了还原速度，缩短了还原时间，减弱了高温还原过程中的二次氧化，可降低燃料消耗和电耗10％以上，改善了镍铁合金的冶金性能，提高了产品的金属化率，降低了废气中有害气体的排放，减轻对环境的污染。

本发明的还原工艺和设备使铬铁金属化球团的生产还原温度低、还原速度快、能源消耗少、生产效率高、生产成本低、机械化程度高，达到本发明的目的。

采用有衬电渣炉冶炼镍铁或含镍铁水，是把电渣冶金原理和电弧炉结构统一起来的特种设备，它是将电能通过电极导入熔渣层并在熔渣层中形成电回路。当电流通过熔渣层时由于熔渣层具有一定的电阻而产生焦耳热，从而将电能转换为热能。这种焦耳热使熔渣加热可达到1800℃的高温，具有比电弧炉温度高的高温熔渣和比电弧炉大上百倍的钢渣界面比两个特点，熔渣的温度高于钢水温度，冶炼的热量来自熔渣，是高温熔渣把热量传递给钢水以维持钢水温度，它不同于电弧炉依靠电弧放出的热量加热钢水。这个特点为炉渣内进行的物理化学反应创造了有利条件，为精炼和脱碳创造了良好的有利条件，金属通过高温渣池熔化，钢水以熔滴的形式进入渣层，在熔滴通过渣层时被高温活泼的熔渣所精炼。本发明采用改进的有衬电渣炉对还原后高温铬铁金属化球团直接进行电渣冶炼和精炼，金属化球团中的脉石直接用作电渣渣料，减少了电渣渣料用量，节约了非金属矿物的消耗。利用有衬电渣炉独特的冶金特性，减少了合金烧损量，通过高温渣池提高了含铬钢水温度，增加了含铬钢水的流动性，使钢水纯度高质量好，S、P含量低，生产效率高，适应性强，灵活性高，设备投资少，设备和生产工艺简单，可控参数少，合金回收率高，可以冶炼含碳量≤0.03％的铬铁合金和不锈钢，可以连续生产，亦可以间断性生产，开炉与停炉都比较方便。

本发明具有如下优点：1、还原温度低、能耗低。2、反应速度快，生产效率高。3、先进的内外加热设备，提高了加热效率，确保了含铬金属化球团质量的均匀性。4、工艺流程短、操作工艺简单，设备投资少，机械化程度高，产量大。5、减少燃料消耗，降低环境污染。6、原料适用性强、燃料来源广泛，铬和铬镍的回收率高。7、废弃资源循环利用，节约了资源消耗。8、产品S、P含量低，非金属夹杂物含量少，金属材质内的纯净度高质量好，冶炼合金损耗小，能耗低，生产效率高，生产成本低，适应性强，灵活性高。

因而，本发明为采用铬矿粉和含铬、含铬镍冶金废弃物作为主要含铬铁原料，生产优质铬铁合金提供了一种新的还原和冶炼工艺和设备，可以有效缓解我国不锈钢行业和各铁合金行业对块铬矿的依赖，扩大资源来源，降低原料成本，经济效益和社会效益、环境效益显著，具有良好的应用和推广前景。

附图说明

图1为本发明第一实施例的工艺流程图

图2为本发明第二实施例的设备结构图

图3为本发明第三实施例的设备结构图

图4为本发明第四三实施例的设备结构图

图5为本发明第五实施例的设备结构图

图6为本发明第六实施例的设备结构图

图7为本发明第七实施例的设备结构图

图8为本发明第实施例八的设备布置图

图9为本发明第九实施例的设备布置图

图10为本发明第十实施例的设备布置图

图11为本发明第十一实施例的设备布置图

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步的解释说明，下列实施例并不限制本发明的保护范围，所有基于本发明的思想做的修改和调整都属于本发明保护的范围。

实施例1：图1为本发明的工艺流程图，在图1中，解决其技术问题的工艺方案是：

将含铬铁原料与还原剂、熔剂、催化添加剂混合，经混合后粉碎到200目以下，制成混合料；然后将混合料加入到球磨机内进行球磨，制备成超细粉，对超细粉进行钝化；在催化添加剂中加水溶化，得到水溶液，将超细粉、水溶液和粘结剂共同混合，混合均匀后造成球团物料；点燃竖式还原炉中的内外加热器中的燃料，将所制好的球团物料经过螺旋送料器送入到还原炉内，均匀松散地排布到烘干床炉箅子上，对球团物料进行烘干，球团物料经过干燥后进行焙烧，在焙烧区内与燃气中的CO、H₂和挥发分中的碳氢化合物反应，球团物料在500℃-1100℃的还原温度下和催化剂的共同作用下，经15-180分钟的还原反应后，得到金属化率达到90-95％的铬铁金属化球团(含铬海绵铁)、铬镍铁金属化球团(含铬镍海绵铁)，铬铁金属化球团或铬镍铁金属化球团进入冷却过渡段；余热回收装置将反应后上升的热气作为助燃风与冷却风混合后一同对金属化球团进行冷却，吹入的冷却风吸收金属化球团的热量，在到达焙烧区时形成含氧的高温气体，对还原炉内的燃气进行助燃，如此依次循环，剩余的废气经除尘后由烟囱排入大气，预冷却后的含铬金属化球团在冷却过渡段的下方进入冷却筒内，通过调节水冷强度和冷却段冷却风量来调节出炉金属化球的冷却温度，使其在500～900℃范围内通过螺旋出料机排出冷却筒，将排出冷却筒的高温含铬金属化球团在高温下直接通过输送机输送到导流槽内导入有衬电渣炉或半有衬电渣炉内进行熔化冶炼，打开有衬电渣炉电源开关，启动电极升降装置，将电极送入有衬电渣炉内，将已加入到炉内的固态电渣料通电熔化成液态熔渣，或将固态熔渣在炉外熔化后倒入有衬电渣炉内，启动电极或导电环对所熔化的液态熔渣进行加热到所需的1650℃～1800℃范围内，金属化球团中的Al₂O₃、MgO、SiO₂、CaO作为电渣炉渣料，然后根据冶炼产品质量要求，配入适量的CaF₂、Al₂O₃、CaO、TiO₂、MnO、SiO₂、RE、RexOy、Na₂B ₄O₇、Na₂O、SiCa、K₂O、Al中的一种或多种物质，以对球团中的脉石成分进行调整，使其达到电渣冶金所需渣料成分要求，球团中未燃烧完的煤炭进入高温渣池内继续燃烧，既可以起到节约电能的作用，又可以起到脱氧的作用，同时，煤炭燃烧后所产生的CO气体还可以进一步促进球团的还原，在熔化过程中，根据冶炼产品的质量要求，通过氧气管和透气砖吹入适量的氧气对所熔化的含铬金属液进行脱碳，使所冶炼的铬铁合金或含铬铁水达到所需含碳量，通过氩气管和透气砖吹入适量的氩气进行对金属熔池进行搅拌，使所冶炼的铬铁合金或含铬铁水达到所需纯净度要求，制造出所需含高、中、低、微碳量的高质量铬铁合金或含铬不锈钢铁水，所冶炼好的含铬铁水可以通过安装在炉体支架上的有衬炉转动装置倒入钢水包进行模铸制造成所需尺寸的铬铁合金或通过水冷结晶器结晶后通过抽定装置从水冷结晶器内抽出后切断成所需长度的产品。冶炼过程中所产生的CO气体在密封罩内通过气体回收管与从竖炉中回收的余热和冷却风混合后一同进入冷却过渡段的下部对金属化球团进行冷却和还原，还原后的渣料通过适量调整成分后可以用于制造铸石或铺路用的石块、水磨石及其它建筑材料。

对经过竖炉还原好的含铬金属化球团，也可根据需要通过调整冷却筒冷却水流量，使含铬金属化球团在冷却筒内快速冷却到100℃以下通过螺旋出料机排出冷却筒，经破碎和振动筛分后进行磁选，与残煤和脉石分离后进行压块，得到高品位的铬铁合金或铬镍铁合金产品直接进行销售。

所述的铬铁原料：为铬矿粉、铬精矿粉和含铬烧结矿返回矿、含铬和含铬镍的铁磷、烟道灰、层泥中的任意一种或将其中的二种或二种以上的含铬铁原料按照一定的比例配比后的混合物超细粉体；

所述的超细粉为粒度为75um-5um，其中颗粒度为10um-35um的粉体占85％以上。

所述的催化添加剂的物料配比(重量百分比)是由熔化剂10-50％、氧化剂10-30％、催化助燃剂10-30％、成孔剂5-15％、晶核强化剂5-20％、助熔剂15-30％、自由基引发剂5-10％所组成；其中(以下均为重量百分比)；

所述的熔化剂由含硼铁精矿粉50-70％、四硼酸钠(NaB₄O₇·10H₂O)10-30％、皂土10-20％组成，或者为其中的任意一种；

所述的氧化剂由硝酸钠(NaNO₃)50％、硝酸钾(KNO₃)50％组成，或者为硝酸钠、硝酸钾中的任意一种；

所述的催化助燃剂为氯化钠(NaCl)、氯化钾(KCl)的任意一种，或者为其混合物，混合比例不限；

所述的助熔剂为萤石(CaF₂)50％、三氧化二钇(Y₂O₃)50％组成；

所述的晶核强化剂为二氧化铈(CeO₂)、硝酸(NaNO₃)的任意一种；或者为其混合物，混合比例不限；

所述的自由基引发剂为烷氧基胺或芳基碳金属盐的任意一种；或者自由基引发剂为其混合物，混合比例不限；

所述的成孔剂为聚氯乙烯、蛭石、珍珠岩、碳酸钙的任意一种，或者为其混合物，混合比例不限。

所述还原剂为固定碳大于65wt％，灰分小于15wt％，挥发分为20～30wt％的无烟煤、低硫低灰分烟煤、焦煤、焦粉中的任意一种，或二种以上的混合物；

所述的熔剂为石灰、消石灰、白云石、石灰石中的任意一种。

所述的粘接剂为膨润土、水玻璃、粘土、皂土、纸浆废液中的任意一种；或者为二种以上的混合物，混合比例不限。

所述的铬铁金属化球团物料成分配比(重量％)为：铬矿粉、铬精矿粉和含铬烧结矿返回矿、含铬和含铬镍的铁磷、烟道灰、层泥中的任意一种或将其中的二种或二种以上的含铬铁原料按照一定的比例配比后的混合体超细粉体70-80％、还原剂10-25％、熔剂5-15％、粘结剂1-10％、催化添加剂0.1-5％组成，通过调整溶剂和还原剂的比例，调整所还原铬铁中的碳含量，球团粉体的颗粒粒度为5um-75um，其中10-35um的粒度占球团所用物料总量的85％，还原反应温度为500℃-1200℃，还原反应时间为15-190分钟。

所述的磁选工艺为：先将金属化球团破碎后进入弱磁选机分离金属化球团中的煤灰、添加剂和部分脉石，然后将经过磁选后的粉体进行湿法球磨到-200目后，采用摇床进行重选，重选后得到的镍精矿粉采用2800-5500高斯的磁选机进行磁选，得到含Cr量30～60％，含C量在1-7％的铬精矿粉，铬收率为90～95％，将所得的铬精矿粉进行压块后制成铬铁合金或铬镍铁合金。

所述的燃料为煤气、或者为烟煤、或者为无烟煤，也可为二种以上的混合物。

所述的电渣炉的渣料为CaF₂、Al₂O₃、CaO、TiO₂、MnO、SiO₂、RE、RexOy、Na₂B ₄O₇、K₂ O、Na₂O、SiCa、Al中的三种或三种以上物质所组成的多元渣系，碱度为1.2～1.8的高碱度渣。

所述的透气砖透气率为26～30％，吹氧气、吹氩气压力为6～8Kg/cm²。

所述的脱碳工艺为包括通过透气砖向熔池和渣池中吹入氧气脱碳、吹入氩气搅拌，或吹入氩气和氧气的混合气体进行脱碳，或通过在熔渣中加入20％的赤铁矿，20％的铁磷配制成氧化性熔渣进行脱碳，还可以利用硅所具有的脱碳和还原双层作用，通过在渣料中加入一定比例的SiO₂、以SiO₂取代部分碳进行还原和脱碳，达到生产中、低含碳量的含镍铁水。

所述的有衬电渣炉的精炼工艺还包括通过透气砖向熔池和渣池中吹入采用吹氩进行搅拌精炼。

所述的有衬电渣炉也可以不使用密封罩。

实施例2：图2为本发明的第一设备结构图，在图2中，本发明解决其技术问题的设备方案是：

本设备由还原设备和冶炼设备两套系统组成。其中还原设备采用竖炉炉体结构，还原设备包括有炉底座(12)、上炉体、下炉体、上炉罩、烘干床炉箅子(25)、密封下料装置(1)、净化装置和和余热循环装置，在炉底座的上方连接有上炉体，在炉底座的下方连接有下炉体，在上炉体的上端连接有上炉罩，烘干床炉箅子位于上炉体内上端，净化装置通过管道与上炉体和下炉体连接，余热循环装置与下炉体连接。

冶炼设备由有衬电渣炉、电渣炉供电系统、电极升降装置、气体吹入系统、电极和密封罩组成。

所述的还原设备中的上炉体包括内加热罐(2)、还原气出口(3)、外加热还原罐(4)、加热进气孔(5)、煤气管(6)、耐火砖(7)、燃气喷嘴(8)、耐火纤维(9)、还原炉外壳(10)、内外加热罐进气孔(11)、内加热煤气管(20)、内加热燃气喷嘴(21)、加热室(39)、焙烧还原区(43)，还原炉外壳、耐火砖层、外加热还原罐和内加热罐依次套装，还原炉外壳位于最外层，内加热罐位于最内层，在内加热罐中心有内加热煤气管，内加热煤气管的端部连接有内加热燃气喷嘴，在还原炉外壳与耐火砖层之间有耐火纤维，在耐火砖层内为加热室，有煤气管穿过还原炉外壳、耐火纤维和耐火砖层，煤气管端部连接有燃气喷嘴，燃气喷嘴位于加热室内，内加热罐与外加热还原罐之间为焙烧还原区，在内加热罐上的上段有还原气出口、在下段有内外加热罐进气孔，在外加热还原罐上有加热进气孔；上炉体伸入保护罩的部分为V字型结构，外加热还原罐和内加热罐体的中部向下设有多条斜形气流通道，两个罐体的斜形气流通道呈V字型布置，在两个罐体中部向上均开有多个与罐体平行的气流孔。

所述的上炉体为单孔一通道炉体结构，或者上炉体为多孔一通道炉体结构；炉体的布置形式为单排一通道，或者炉体的布置形式为多排一通道；外加热还原罐和内加热罐在上炉体内分布有1-50个，在外加热还原罐和内加热罐的罐体的中下部开有10-50个与罐体垂直线呈斜形进出气孔，在罐体的中上部开有与罐体平行布置的进出气孔，其进出气孔在罐体上均匀分布；外加热还原罐的形状为圆形或者为矩形；外加热还原罐使用材质为SiC或者耐火砖材料制成，或者采用二种材料共同制造。

所述的下炉体包括冷却过渡段(13)、螺旋出料机(18)、出料口(29)、炉体支撑(31)、内外加热罐支撑(32)，燃煤燃烧室(33)，冷却过渡段位于内加热罐和外加热还原罐的下部，燃煤燃烧室与上炉体的焙烧还原区相连通，炉体支撑位于外侧，内外加热罐支撑位于中心，在冷却过渡段的底部连接有螺旋出料机，在螺旋出料机的一端有出料口。

所述的上炉罩包括炉罩(27)、烟囱(28)、除尘器(44)，烟囱位于炉罩的上端，除尘器连接在烟囱上。

所述的净化装置包括余热输送管(19)、中余热回收管(22)、上余热回收管(26)、轴流风机(30)、右冷却风管(36)、右冷却风机(41)，在净化装置的上端通过上余热回收管与上炉罩连接，在净化装置的中间部位通过中余热回收管连接在上炉体上端，上余热回收管(26)和中余热回收管均通入至焙烧还原区，在净化装置的底部通过余热输送管通入至下炉体的燃煤燃烧室内，在余热输送管上连接有轴流风机，在轴流风机下方的余热输送管上连接有右冷却风管，在右冷却风管上连接有右冷却风机。

所述的余热循环装置包括左余热输送管(14)、出水口(15)、冷却筒(16)、进水口(17)、左冷却风管(35)、左冷却风机(42)，在下炉体外有冷却筒，在冷却筒上有进水口和出水口，左余热输送管通入至下炉体的燃煤燃烧室内，在左余热输送管上连接有左轴流风机，在左轴流风机下方的左余热输送管上连接有左冷却风管(35)，左冷却风管上连接有左冷却风机(42)。

所述的冶炼设备由有衬电渣炉炉体(54)、密封罩(49)、电极升降系统(47)和供电电源部分、气体吹入系统组成，有衬电渣炉炉体(54)座落在有衬电渣炉炉体倾翻机构(53)上，在有衬电渣炉炉体(54)的底部连接有底电极(57)，通过电极升降装置(47)将电极(46)插入有衬电渣炉内，在电极(46)上连接有电源(48)、电源开关(50)、底电源(51)，底电源(51)连接在底电极(57)上与电极(46)组成供电回路，在有衬电渣炉炉体(54)的底部底电极(57)的一侧安装有氧气透气砖(55)，在氧气透气砖(55)上连接有氧气管(56)，在底电极(57)的另一侧安装有氩气透气砖(59)，在氩气透气砖(59)上连接有氩气管(58)，有衬电渣炉内有液态熔渣(52)和金属熔液(60)，在有衬电渣炉的上部连接有导流槽(61)和球团输送机(63)，在有衬电渣炉的外部安装有密封罩(49)，在密封罩(49)的上部连接有气体回收管(45)，气体回收管(45)与连接在竖炉冷却过渡段(13)下部的余热循环系统管道相连接，有衬电渣炉炉体倾翻机构(53)安装在炉体支架(64)上。

所述的有衬电渣炉中的有衬炉炉体(54)是由耐高温、耐渣蚀的耐火材料捣打或由耐火砖砌铸而成，其几何形状为即可为椭圆，亦可以为圆形、矩形、方形。

所述的有衬电渣炉的电源(48)为三相低电压、大电流电源，亦可以为单相低电压、大电流电源，优选三相电源。

所述的有衬电渣炉的电极(46)材料为石墨电极、金属材料自耗电极或耐高温的导电陶瓷材料。

所述的有衬电渣炉的电极升降装置(47)具有电极夹持、电极上下升降、电极旋转机构。

解决其技术问题的工艺方案是：

将含铬原料与还原剂、熔剂和催化添加剂混合，经混合后粉碎到200目以下，将粉碎到200目以下的混合料加入到球磨机内进行球磨，制备成具有高活化性能的75um-5um的超细粉，其中颗粒度为10um-35um的粉体占85％以上，将制备好的上述粒度的超细粉进行钝化，在催化添加剂中按照所需的剂量加入适量的水溶化，将所熔化后的水溶液和所需剂量的粘结剂共同加入钝化后的超细粉中混合均匀后制造铬铁球团；点燃竖式还原炉的外加热和内加热燃烧喷嘴8和21，对炉体进行加热。将所制好的铬铁球团40经过螺旋下料器1在密封状态下以均匀的速度送入密封的内外加热竖式还原炉炉罩27内，均匀松散的排布到位于竖式还原炉体上部的烘干床炉箅子25上，加热室39的热气通过外加热还原罐4和内加热罐2的罐体上所开设的气流通道3和5自下面上升到烘干床炉箅子25上对球团40进行烘干，铬铁球团40经过干燥后自上往下运动与上升的热气流发生热交换并进入焙烧区43与燃煤气中的CO、H₂和挥发分中的碳氢化合物反应，燃烧放热进一步加热镍铁球团40，使铬铁球团40发生失氧还原反应，铬铁球团40在1100℃的还原温度和催化剂的共同作用下，经90分钟的还原反应后，得到金属化率达90％-95％的铬铁金属化球团37，铬铁金属化球团37继续下降，进入冷却过渡段13，铬铁金属化球团37继续完成最后的少量反应，逐步下降进入到冷却过渡段13下方，余热回收管22、26将反应后上升的废热气吸入到净化装置24内，经净化处理后通过轴流风机30吸出作为助燃风，与冷却风机42所吹入的冷却风混合后一同进入冷却过渡段13的下部对铬铁金属化球团37进行冷却，冷却风逐步上升并吸收铬铁金属化球团37的热量，在到达焙烧区43时形成含氧的高温气体，对还原炉10内的燃气进行助燃。如此依次循环，剩余的废气经除尘器44除尘后由烟囱28排入大气，预冷却后的含铬金属化球团37在冷却过渡段13的下方进入冷却筒16内，通过调节水冷强度和冷却段冷却风量来调节出炉金属化球的冷却温度，使其在500～900℃范围内通过螺旋出料机18排出冷却筒16；打开有衬电渣炉电源开关50，启动电极升降装置47，将电极46送入有衬电渣炉炉体54内，将已加入到炉内的固态电渣料通电熔化成液态熔渣52，或将固态熔渣在炉外熔化后倒入有衬电渣炉内，启动电极46对所熔化的液态熔渣52进行加热到所需的1650℃～1800℃范围内，将排出冷却筒16的高温铬铁金属化球团62通过输送机63输送到导流槽61内直接导入有衬电渣炉炉体54内进行熔化冶炼，含铬金属化球团62中的Al₂O₃、MgO、SiO₂、CaO可以作为电渣炉渣料，然后根据冶炼产品质量要求，配入适量的CaF₂、Al₂O₃、CaO、TiO₂、MnO、SiO₂、RE、RexOy、Na₂B ₄O₇、Na₂ O、SiCa、K₂O、Al中的一种或多种物质，以对球团中的脉石成分进行调整，使其达到电渣冶金所需渣料成分要求，球团中未燃烧完的煤炭进入高温渣池内继续燃烧，既可以起到节约电能的作用，又可以起到脱氧的作用，同时，煤炭燃烧后所产生的CO气体还可以进一步促进球团的还原，在熔化过程中，根据冶炼产品的质量要求，通过吹氧管56和透气砖55欧入适量的氧气对所熔化的含铬金属液60进行脱碳，使所冶炼的铬铁合金或含铬铁水达到所需含碳量，通过吹氩管58和透气砖59吹入适量的氩气对金属熔池进行搅拌，使所冶炼的含铬金属液60达到所需纯净度要求，制造出所需质量要求的含高、中、低、微碳量的高质量铬铁合金或含铬铁水，所冶炼好的铬铁合金或含铬铁水可以通过安装在炉体支架上的有衬炉倾翻装置53倒入钢水包进行模铸，制造成所需尺寸的铬铁合金产品。冶炼过程中所产生的CO气体在密封罩49内通过气体回收管45与从竖炉中回收的余热和冷却风混合后一同进入冷却过渡段的下部对含铬金属化球团进行冷却和还原。

所述的铬铁原料：为铬矿粉、铬精矿粉和含铬烧结矿返回矿、含铬和含铬镍的铁磷、烟道灰、层泥中的任意一种或将其中的二种或二种以上的含铬铁原料按照一定的比例配比后的混合物超细粉体；

所述的超细粉为粒度为75um-5um，其中颗粒度为10um-35um的粉体占85％以上。

工艺的其它部分与实施例1中的工艺过程同，略。

本发明的技术原理：现代材料学研究证明，当颗粒达到纳米级或微米级后，由于表面原子周围缺少相邻的原子，有许多悬空键，具有不饱和性，易于其它原子相结合而稳定下来，表现出很高的化学活性，并且物质达到超细化后，其表面原子或分子排列及电子分布结构和晶体结构均发生变化，产生了块(粒)状材料所不具备的奇特表面效应、小尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应。另一方面，当粉体体积减小到纳米级时，物质本身的性质也发生了变化，因为纳米粒子是由无限个原子或者分子组成，改变了原来由无数个原子或分子组成的基体属性。当纳米材料的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或更小时，周期性的边界条件被破坏，磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性、催化性及熔点等与普通晶粒相比，具有一系列优异的物理、化学及表面与界面性质。因而超细铁粉具有很大的比表面积，表面性能和高的表面活性，存在着表面效应和体积效应，将赋予与大块金属完全不同的特性，具有化学反应速度快，溶解和溶化速度快，熔点低，还原温度低，还原率高，烧结特性强等特性。由于还原反应温度在脉石的软熔温度以下固态还原，还原过程中不产生熔化反应，还原料中的有害元素P、S等主要保留在渣相中，从而使所生产出的还原铁的P、S含量低、质量好。同时，由于还原温度低，使CO₂、SO、NO等有害气体量大幅度下降，从而减少了环境污染，有利于环境保护。

实施例3：图3为本发明的第二设备结构图，在图3中，所述的还原设备中的上炉体包括内加热罐2、还原气出口3、外加热还原罐4、加热进气孔5、耐火砖7、耐火纤维9、还原炉外壳10、内外加热罐进气孔11、燃煤燃烧室33、出渣室34、内加热火道38、加热室39、焙烧还原区43，还原炉外壳、耐火砖层、外加热还原罐和内加热罐依次套装，还原炉外壳位于最外层，内加热罐位于最内层，燃煤燃烧室33、出渣室34位于上炉体的下端，内加热火道38位于内加热罐2和外加热还原罐4的下端，在还原炉外壳与耐火砖层之间有耐火纤维，在耐火砖层内为加热室，内加热罐与外加热还原罐之间为焙烧还原区，在内加热罐上的上段有还原气出口、在下段有内外加热罐进气孔，在外加热还原罐上有加热进气孔；上炉体伸入保护罩的部分为V字型结构，外加热还原罐和内加热罐体的中部向下设有多条斜形气流通道，两个罐体的斜形气流通道呈V字型布置，在两个罐体中部向上均开有多个与罐体平行的气流孔；

采用燃煤加热，在外加热还原罐的底部，沿炉体垂直线的左右对称设置有二个燃煤的燃烧室，该燃烧室的火道连接在外加热还原罐的外部和内加热罐底部的中心。

设备的其它部分与实施例2中所述的设备同，略。

解决其技术问题的工艺方案是：为铬矿粉、铬精矿粉中的任意一种含铬铁原料。

所述的催化添加剂是由熔化剂15％、氧化剂10％、催化助燃剂30％、成孔剂5％、晶核强化剂5％、助熔剂30％、自由基引发剂5％所组成；其中，所涉及和比例均为重量百分比。

所述的熔化剂由含硼铁精矿粉55％、四硼酸钠(NaB₄O₇·10H₂O)30％、皂土15％组成；所述的氧化剂为硝酸钠；所述的催化助燃剂为氯化钠(NaCl)；所述的助熔剂为萤石(CaF₂)50％、三氧化二钇(Y₂O₃)50％组成；所述的晶核强化剂为二氧化铈(CeO₂)；所述的自由基引发剂为烷氧基胺；所述的成孔剂为聚氯乙烯。

所述还原剂为低硫低灰分烟煤；所述的熔剂为消石灰；所述的粘接剂为水玻璃。

所述的铬铁球团物料成分配比(重量％)为：含铬铁粉体60％、还原剂20％、熔剂5％、粘结剂10％、催化添加剂5％；球团粉体的颗粒粒度为5um-75um，其中10-35um的粒度占球团所用物料总量的90％，还原反应温度为900℃，还原反应时间为30分钟。

所述的燃料为烟煤、或者为无烟煤。

工艺的其它部分与实施例1和2中的工艺过程同，略。

实施例4：图4为本发明的第三设备结构图，在图4中，所述的冶炼设备为电极加热半有衬电渣炉，该炉由耐火材料炉体(65)、水冷结晶器(70)、抽定装置(68)和电源系统、电极升降装置、吹气系统、密封罩组成，耐火材料炉体(65)连接在水冷结晶器(70)的上面，在水冷结晶器(70)一侧的底部连接有进水管69，在水冷结晶器(70)另一侧的上部连接有进水管74，在耐火材料炉体(65)下面的一侧安装有氧气透气砖(55)，在氧气透气砖(55)上连接有氧气管(56)，在底部底电极(57)的另一侧安装有氩气透气砖(59)，在氩气透气砖(59)上连接有氩气管(58)，水冷结晶器(70)的下面连接有底水箱(71)，抽定装置(68)连接在底水箱(71)的下面，电极(46)通过电极升降装置(47)插入半有衬电渣炉的耐火材料炉体(65)内，在电极(46)上连接有电源(48)、电源开关(50)、底电源(51)，底电源(51)连接在底水箱(71)上与电极(48)组成供电回路，半有衬电渣炉内有液态熔渣(52)和金属熔液(60)，在半有衬电渣炉的上部连接有导流槽(61)和球团输送机(63)，在有衬电渣炉的外部安装有密封罩(49)，在密封罩(49)的上部连接有气体回收管(45)，气体回收管(45)与连接在竖炉冷却过渡段(13)下部的余热循环系统管道相连接，半有衬电渣炉炉体安装在炉体支架(64)上。

设备的其它部分与实施例2中所述的设备同，略。

解决其技术问题的工艺方案是：

首先将含铬铁原料与还原剂、熔剂和催化添加剂混合，经混合后粉碎到200目以下，将粉碎到200目以下的混合料加入到球磨机内进行球磨，制备成具有高活化性能的75um-5um的超细粉，其中颗粒度为10um-35um的粉体占85％以上，将制备好的上述粒度的超细粉进行钝化，在催化添加剂中加入适量的水溶化，得到水溶液，将所熔化后的水溶液和所需剂量的粘结剂共同加入钝化后的超细粉中混合均匀后制造铬铁球团；点燃竖式还原炉的外加热和内加热燃烧喷嘴8和21，对炉体进行加热。将所制好的铬铁球团40经过螺旋下料器1在密封状态下以均匀的速度送入密封的内外加热竖式还原炉炉罩27内，均匀松散的排布到位于竖式还原炉体上部的烘干床炉箅子25上，加热室39的热气通过外加热还原罐4和内加热罐2的罐体上所开设的气流通道3和5自下面上升到烘干床炉箅子25上对球团40进行烘干，铬铁球团40经过干燥后自上往下运动与上升的热气流发生热交换并进入焙烧区43与燃煤气中的CO、H₂和挥发分中的碳氢化合物反应，燃烧放热进一步加热铬铁球团40，使铬铁球团40发生失氧还原反应，铬铁球团40在还原温度和催化剂的共同作用下，经还原反应后，得到金属化率达90％-95％的铬铁金属化球团37，铬铁金属化球团37继续下降，进入冷却过渡段13，铬铁金属化球团37继续完成最后的少量反应，逐步下降进入到冷却过渡段13下方，余热回收管22、26将反应后上升的废热气吸入到净化装置24内，经净化处理后通过轴流风机30吸出作为助燃风，与冷却风机42所吹入的冷却风混合后一同进入冷却过渡段13的下部对铬铁金属化球团37进行冷却，冷却风逐步上升并吸收铬铁金属化球团37的热量，在到达焙烧区43时形成含氧的高温气体，对还原炉10内的燃气进行助燃。如此依次循环，剩余的废气经除尘器44除尘后由烟囱28排入大气，预冷却后的含铬金属化球团37在冷却过渡段13的下方进入冷却筒16内，通过调节水冷强度和冷却段冷却风量来调节出炉金属化球的冷却温度，使其在500～900℃范围内通过螺旋出料机18排出冷却筒16，将排出冷却筒16的高温含铬金属化球团62通过输送机63输送到导流槽61内直接导入有衬电渣炉炉体54内进行熔化冶炼，打开半有衬电渣炉电源开关50，启动电极升降装置47，将电极46送入半有衬电渣炉耐火材料炉体65内，将已加入到炉内的固态电渣料通电熔化成液态熔渣52，或将固态熔渣在炉外熔化后倒入有衬电渣炉内，启动电极46对所熔化的液态熔渣52进行加热到所需的1650℃～1800℃范围内，含铬金属化球团62中的Al₂O₃、MgO、SiO₂、CaO可以作为电渣炉渣料，然后根据冶炼产品质量要求，配入适量的CaF₂、Al₂O₃、CaO、TiO₂、MnO、SiO₂、RE、RexOy、Na₂B₄O₇、Na₂O、SiCa、K₂O、Al中的一种或多种物质，以对球团中的脉石成分进行调整，使其达到电渣冶金所需渣料成分要求，球团中未燃烧完的煤炭进入高温渣池内继续燃烧，既可以起到节约电能的作用，又可以起到脱氧的作用，同时，煤炭燃烧后所产生的CO气体还可以进一步促进球团的还原，在熔化过程中，根据冶炼产品的质量要求，通过吹氧管56和透气砖55吹入适量的氧气对所熔化的含铬金属液60进行脱碳，使所冶炼的铬铁合金或含铬铁水达到所需含碳量，通过吹氩管58和透气砖59吹入适量的氩气对金属熔池进行搅拌，使所冶炼的含铬金属液60达到所需纯净度要求，制造出所需质量要求的含高、中、低、微碳量的高质量铬铁合金或含铬铁水，所冶炼好的铬铁合金或含铬铁水通过水冷结晶器70结晶后通过抽定装置68从水冷结晶器70内抽出后切断成所需长度的铬铁合金67产品。冶炼过程中所产生的CO气体在密封罩49内通过气体回收管45与从竖炉中回收的余热和冷却风混合后一同进入冷却过渡段的下部对含铬金属化球团进行冷却和还原。

所述的含铬铁原料：为含铬的铁磷、含铬镍的铁磷中的一种含铬铁原料。

所述的催化添加剂是由熔化剂10％、氧化剂25％、催化助燃剂25％、成孔剂15％、晶核强化剂10％、助熔剂10％、自由基引发剂5％所组成；其中，所涉及和比例均为重量百分比。

所述的熔化剂由含硼铁精矿粉70％、四硼酸钠(NaB₄O₇·10H₂O)15％、皂土15％组成；所述的氧化剂由硝酸钾；所述的催化助燃剂为氯化钾(KCl)；所述的助熔剂为萤石(CaF₂)50％、三氧化二钇(Y₂O₃)50％组成；所述的晶核强化剂为硝酸(NaNO₃)；所述的自由基引发剂为芳基碳金属盐；所述的成孔剂为蛭石。

所述还原剂为焦煤；所述的熔剂为白云石；所述的粘接剂为粘土。

所述的铬铁球团物料成分配比(重量％)为：含铬铁粉体65％、还原剂25％、熔剂3％、粘结剂5％、催化添加剂2％；球团粉体的颗粒粒度为5um-75um，其中10-35um的粒度占球团所用物料总量的90％，还原反应温度为500℃，还原反应时间为180分钟。

工艺的其它部分与实施例1中的工艺同，略。

实施例5：图5为本发明的第四设备结构图，在图5中，所述的还原设备中的上炉体包括内加热罐2、还原气出口3、外加热还原罐4、加热进气孔5、耐火砖7、耐火纤维9、还原炉外壳10、内外加热罐进气孔11、燃煤燃烧室33、出渣室34、内加热火道38、加热室39、焙烧还原区43，还原炉外壳、耐火砖层、外加热还原罐和内加热罐依次套装，还原炉外壳位于最外层，内加热罐位于最内层，燃煤燃烧室33、出渣室34位于上炉体的下端，内加热火道38位于内加热罐2和外加热还原罐4的下端，在还原炉外壳与耐火砖层之间有耐火纤维，在耐火砖层内为加热室，内加热罐与外加热还原罐之间为焙烧还原区，在内加热罐上的上段有还原气出口、在下段有内外加热罐进气孔，在外加热还原罐上有加热进气孔；上炉体伸入保护罩的部分为V字型结构，外加热还原罐和内加热罐体的中部向下设有多条斜形气流通道，两个罐体的斜形气流通道呈V字型布置，在两个罐体中部向上均开有多个与罐体平行的气流孔；

采用燃煤加热，在外加热还原罐的底部，沿炉体垂直线的左右对称设置有二个燃煤的燃烧室，该燃烧室的火道连接在外加热还原罐的外部和内加热罐底部的中心。

冶炼设备为实施例4所述的电极加热半有衬电渣炉。

设备的其它部分与实施例2中所述的设备同，略。

解决其技术问题的工艺方案是：所述的含铬铁原料：为含铬的烟道灰、层泥中的一种。

所述的催化添加剂是由熔化剂20％、氧化剂10％、催化助燃剂20％、成孔剂5％、晶核强化剂20％、助熔剂15％、自由基引发剂10％所组成；其中，所涉及和比例均为重量百分比。

所述的熔化剂由含硼铁精矿粉60％、四硼酸钠(NaB₄O₇·10H2O)30％、皂土10％组成；所述的氧化剂由硝酸钠(NaNO₃)50％、硝酸钾(KNO₃)50％组成；所述的催化助燃剂为氯化钠(NaCl)、氯化钾(KCl)的混合物，混合比例不限；所述的助熔剂为萤石(CaF₂)50％、三氧化二钇(Y2O3)50％组成；所述的晶核强化剂为二氧化铈(CeO2)；所述的自由基引发剂为烷氧基胺；所述的成孔剂为珍珠岩。

所述还原剂为无烟煤；所述的熔剂为石灰石；所述的粘接剂为皂土。

所述的铬铁球团物料成分配比(重量％)为：含铬铁粉体70％、还原剂20％、熔剂8.9％、粘结剂1％、催化添加剂0.1％；球团粉体的颗粒粒度为5um-75um，其中10-35um的粒度占球团所用物料总量的90％，还原反应温度为1000℃，还原反应时间为100分钟。

所述的燃料为烟煤、或者为无烟煤。将燃烧煤气改为采用煤炭直接加热，将实施例2中的煤气管5，燃烧喷嘴8和内加热煤气管20、内加热燃烧喷嘴21去掉，改换成燃煤燃烧窑33、出渣窑34、内加热火道38。

工艺的其它部分与实施例1和4中的工艺过程同，略。

实施例6：图6为本发明的第五设备结构图，在图6中，所述的冶炼设备为导电环加热半有衬电渣炉，该炉由耐火材料炉体(65)、水冷结晶器(70)、抽定装置(68)和电源系统、电极升降装置、吹气系统、密封罩组成，耐火材料炉体(65)的下面安装有导电环(73)，在导电环底部(73)一侧的底部连接有进水管72，在导电环底部(73)另一侧的上部连接有进水管74，在导电环(73)下面的一侧安装有氧气透气砖(55)，在氧气透气砖(55)上连接有氧气管(56)，在导电环(73)的另一侧安装有氩气透气砖(59)，在氩气透气砖(59)上连接有氩气管(58)，在氧气透气砖(55)和氩气透气砖(59)的下面连接有水冷结晶器(70)，在水冷结晶器(70)一侧的底部连接有进水管69，在水冷结晶器(70)另一侧的上部连接有进水管74，在水冷结晶器(70)的下面连接有底水箱71，抽定装置(68)连接在底水箱(71)的下面，电源(48)连接在导电环(73)上，与电源开关(50)、底电源(51)和底水箱(71)组成供电回路，导电环加热半有衬电渣炉内有液态熔渣(52)和金属熔液(60)，在半有衬电渣炉的上部连接有导流槽(61)和球团输送机(63)，在有衬电渣炉的外部安装有密封罩(49)，在密封罩(49)的上部连接有气体回收管(45，气体回收管(45)与连接在竖炉冷却过渡段(13)下部的余热循环系统管道相连接，半有衬电渣炉炉体安装在炉体支架(64)上。

设备的其它部分与实施例2中所述的设备同，略。

解决其技术问题的工艺方案是：

首先将含铬铁原料与还原剂、熔剂和催化添加剂混合，经混合后粉碎到200目以下，将粉碎到200目以下的混合料加入到球磨机内进行球磨，制备成具有高活化性能的75um-5um的超细粉，其中颗粒度为10um-35um的粉体占85％以上，将制备好的上述粒度的超细粉进行钝化，在催化添加剂中加入适量的水溶化，得到水溶液，将所熔化后的水溶液和所需剂量的粘结剂共同加入钝化后的超细粉中混合均匀后制造铬铁球团；点燃竖式还原炉的外加热和内加热燃烧喷嘴8和21，对炉体进行加热。将所制好的铬铁球团40经过螺旋下料器1在密封状态下以均匀的速度送入密封的内外加热竖式还原炉炉罩27内，均匀松散的排布到位于竖式还原炉体上部的烘干床炉箅子25上，加热室39的热气通过外加热还原罐4和内加热罐2的罐体上所开设的气流通道3和5自下面上升到烘干床炉箅子25上对球团40进行烘干，铬铁球团40经过干燥后自上往下运动与上升的热气流发生热交换并进入焙烧区43与燃煤气中的CO、H₂和挥发分中的碳氢化合物反应，燃烧放热进一步加热铬铁球团40，使铬铁球团40发生失氧还原反应，铬铁球团40在800℃的还原温度和催化剂的共同作用下，经150分钟的还原反应后，得到金属化率达90％-95％的铬铁金属化球团37，铬铁金属化球团37继续下降，进入冷却过渡段13，铬铁金属化球团37继续完成最后的少量反应，逐步下降进入到冷却过渡段13下方，余热回收管22、26将反应后上升的废热气吸入到净化装置24内，经净化处理后通过轴流风机30吸出作为助燃风，与冷却风机42所吹入的冷却风混合后一同进入冷却过渡段13的下部对铬铁金属化球团37进行冷却，冷却风逐步上升并吸收铬铁金属化球团37的热量，在到达焙烧区43时形成含氧的高温气体，对还原炉10内的燃气进行助燃。如此依次循环，剩余的废气经除尘器44除尘后由烟囱28排入大气，预冷却后的含铬金属化球团37在冷却过渡段13的下方进入冷却筒16内，通过调节水冷强度和冷却段冷却风量来调节出炉金属化球的冷却温度，使其在500～900℃范围内通过螺旋出料机18排出冷却筒16，将排出冷却筒16的高温含铬金属化球团62通过输送机63输送到导流槽61内直接导入导电环加热半有衬电渣炉耐火材料炉体65内进行熔化冶炼，打开导电环加热半有衬电渣炉电源开关50，接通连接在导电环73上的电源(48)、底电源(51)和底水箱(71)组成供电回路，将已加入到炉内的固态电渣料通过导电环73通电加热熔化成液态熔渣52，或将固态熔渣在炉外熔化后倒入有衬电渣炉内，通过导电环73对所熔化的液态熔渣52进行加热到所需的1650℃～1800℃范围内，含铬金属化球团62中的Al₂O₃、MgO、SiO₂、CaO可以作为电渣炉渣料，然后根据冶炼产品质量要求，配入适量的CaF₂、Al₂O₃、CaO、TiO₂、MnO、SiO₂、RE、RexOy、Na₂B₄O₇、Na₂O、SiCa、K₂O、Al中的一种或多种物质，以对球团中的脉石成分进行调整，使其达到电渣冶金所需渣料成分要求，球团中未燃烧完的煤炭进入高温渣池内继续燃烧，既可以起到节约电能的作用，又可以起到脱氧的作用，同时，煤炭燃烧后所产生的CO气体还可以进一步促进球团的还原，在熔化过程中，根据冶炼产品的质量要求，通过吹氧管56和透气砖55吹入适量的氧气对所熔化的含铬金属液60进行脱碳，使所冶炼的铬铁合金或含铬铁水达到所需含碳量，通过吹氩管58和透气砖59吹入适量的氩气对金属熔池进行搅拌，使所冶炼的含铬金属液60达到所需纯净度要求，制造出所需质量要求的含高、中、低、微碳量的高质量铬铁合金或含铬铁水，所冶炼好的铬铁合金或含铬铁水通过水冷结晶器70结晶后通过抽定装置68从水冷结晶器70内抽出后切断成所需长度的铬铁合金67产品。冶炼过程中所产生的CO气体在密封罩49内通过气体回收管45与从竖炉中回收的余热和冷却风混合后一同进入冷却过渡段的下部对含铬金属化球团进行冷却和还原。

所述的含铬铁原料：为含铬的铁磷、含铬镍的铁磷中的一种含铬铁原料。

所述的催化添加剂是由熔化剂10％、氧化剂25％、催化助燃剂25％、成孔剂15％、晶核强化剂10％、助熔剂10％、自由基引发剂5％所组成；其中，所涉及和比例均为重量百分比。

所述的熔化剂由含硼铁精矿粉70％、四硼酸钠(NaB₄O₇·10H₂O)15％、皂土15％组成；所述的氧化剂由硝酸钾；所述的催化助燃剂为氯化钾(KCl)；所述的助熔剂为萤石(CaF₂)50％、三氧化二钇(Y₂O₃)50％组成；所述的晶核强化剂为硝酸(NaNO₃)；所述的自由基引发剂为芳基碳金属盐；所述的成孔剂为蛭石。

所述还原剂为焦煤；所述的熔剂为白云石；所述的粘接剂为粘土。

所述的铬铁球团物料成分配比(重量％)为：含铬铁粉体65％、还原剂25％、熔剂3％、粘结剂5％、催化添加剂2％；球团粉体的颗粒粒度为5um-75um，其中10-35um的粒度占球团所用物料总量的90％，还原反应温度为800℃，还原反应时间为150分钟。

工艺的其它部分与实施例1中的工艺同，略。

实施例7，图7为本发明的第六设备结构图，在图7中，所述的还原设备中的上炉体包括内加热罐2、还原气出口3、外加热还原罐4、加热进气孔5、耐火砖7、耐火纤维9、还原炉外壳10、内外加热罐进气孔11、燃煤燃烧室33、出渣室34、内加热火道38、加热室39、焙烧还原区43，还原炉外壳、耐火砖层、外加热还原罐和内加热罐依次套装，还原炉外壳位于最外层，内加热罐位于最内层，燃煤燃烧室33、出渣室34位于上炉体的下端，内加热火道38位于内加热罐2和外加热还原罐4的下端，在还原炉外壳与耐火砖层之间有耐火纤维，在耐火砖层内为加热室，内加热罐与外加热还原罐之间为焙烧还原区，在内加热罐上的上段有还原气出口、在下段有内外加热罐进气孔，在外加热还原罐上有加热进气孔；上炉体伸入保护罩的部分为V字型结构，外加热还原罐和内加热罐体的中部向下设有多条斜形气流通道，两个罐体的斜形气流通道呈V字型布置，在两个罐体中部向上均开有多个与罐体平行的气流孔；

采用燃煤加热，在外加热还原罐的底部，沿炉体垂直线的左右对称设置有二个燃煤的燃烧室，该燃烧室的火道连接在外加热还原罐的外部和内加热罐底部的中心。

设备的其它部分与实施例2、3和6中所述的设备同，略。

解决其技术问题的工艺方案是：

解决其技术问题的工艺方案是：所述的含铬铁原料：为在10％-90％的铬矿粉中加入90％-10％的含铬或铬镍的烟道灰、层泥中的任意一种或或二种配比后的混合物铬铁原料；

所述的催化添加剂是由熔化剂35％、氧化剂10％、催化助燃剂10％、成孔剂5％、晶核强化剂5％、助熔剂30％、自由基引发剂5％所组成；其中，所涉及和比例均为重量百分比。

所述的熔化剂由含硼铁精矿粉58％、四硼酸钠(NaB₄O₇·10H₂O)22％、皂土20％组成；所述的氧化剂为硝酸钠；所述的催化助燃剂为氯化钾(KCl)；所述的助熔剂为萤石(CaF₂)50％、三氧化二钇(Y₂O₃)50％组成；所述的晶核强化剂为硝酸(NaNO₃)；所述的自由基引发剂为芳基碳金属盐；所述的成孔剂为蛭石。

所述还原剂为焦粉；所述的熔剂为消石灰；所述的粘接剂为纸浆废液。

所述的铬铁球团物料成分配比(重量％)为：含铬铁粉体60％、还原剂20％、熔剂5％、粘结剂10％、催化添加剂5％；球团粉体的颗粒粒度为5um-75um，其中10-35um的粒度占球团所用物料总量的90％，还原反应温度为950℃，还原反应时间为85分钟。

将圆形内外加热还原罐3呈双排纵向排列布置，各炉体共同使用同一加热通道。

工艺的其它部分与实施例6中的工艺同，略。

实施例8，图8为实施例2、3、4、5、6、7的内外加热竖式还原炉设备布置图。在图8中，所述的上炉体为多孔一通道炉体结构，炉体的布置形式为单排一通道；外加热还原罐和内加热罐在上炉体内分布有4个，在外加热还原罐和内加热罐的罐体的中下部开有20个与罐体垂直线呈斜形进出气孔，在罐体的中上部开有与罐体平行布置的进出气孔，其进出气孔在罐体上均匀分布；外加热还原罐的形状为圆形；外加热还原罐使用材质为耐火砖材料制成。

该设备内外加热还原罐为圆形，呈炉体单排纵向排列布置，图中1-1为加热器、1-2为外炉体、1-3为内外加热还原罐、1-4为加热室，各炉体共同使用同一加热通道。生产时，在各个内加热罐和外加热还原罐中共同实施或单独实施。

设备的其它部分与实施例2中所述的设备同，略。

解决其技术问题的工艺方案是：所述的含铬铁原料：为含铬的烟道灰、层泥中的一种。

所述的催化添加剂是由熔化剂20％、氧化剂10％、催化助燃剂20％、成孔剂5％、晶核强化剂20％、助熔剂15％、自由基引发剂10％所组成；其中，所涉及和比例均为重量百分比。

所述的熔化剂由含硼铁精矿粉60％、四硼酸钠(NaB₄O₇·10H2O)30％、皂土10％组成；所述的氧化剂由硝酸钠(NaNO₃)50％、硝酸钾(KNO₃)50％组成；所述的催化助燃剂为氯化钠(NaCl)、氯化钾(KCl)的混合物，混合比例不限；所述的助熔剂为萤石(CaF₂)50％、三氧化二钇(Y2O3)50％组成；所述的晶核强化剂为二氧化铈(CeO2)；所述的自由基引发剂为烷氧基胺；所述的成孔剂为珍珠岩。

所述还原剂为无烟煤；所述的熔剂为石灰石；所述的粘接剂为皂土。

所述的铬铁球团物料成分配比(重量％)为：含铬铁粉体70％、还原剂20％、熔剂8.9％、粘结剂1％、催化添加剂0.1％；球团粉体的颗粒粒度为5um-75um，其中10-35um的粒度占球团所用物料总量的90％，还原反应温度为1050℃，还原反应时间为95分钟。

当生产时，采用实施例1的工艺可在各个内外加热还原罐1-3中共同实施或单独实施。

工艺的其它部分与实施例2中的工艺同，略。

实施例9：图8为实施例2、3、4、5、6、7、8的内外加热竖式还原炉设备布置图。在图9中，所述的上炉体为多孔一通道炉体结构，炉体的布置形式为二排一通道纵向排列，内外加热还原罐为圆形，图中1-1为加热器、1-2为外炉体、1-3为内外加热还原罐、1-4为加热室，各炉体共同使用同一加热通道；外加热还原罐和内加热罐在上炉体内分布有8个，在外加热还原罐和内加热罐的罐体的中下部开有20个与罐体垂直线呈斜形进出气孔，在罐体的中上部开有与罐体平行布置的进出气孔，其进出气孔在罐体上均匀分布；外加热还原罐的形状为圆形；外加热还原罐使用材质为SiC和耐火砖材料二种混合材料制造。

设备的其它部分与实施例1中所述的设备同，略。

解决其技术问题的工艺方案是：所述的含铬铁原料：为含铬镍的铁磷、烟道灰、层泥中的任意一种或将其中的二种含铬铁原料按照一定的比例配比后的混合物，混合比例不限；

所述的催化添加剂是由熔化剂20％、氧化剂10％、催化助燃剂20％、成孔剂5％、晶核强化剂20％、助熔剂15％、自由基引发剂10％所组成；其中，所涉及和比例均为重量百分比。

所述的熔化剂由含硼铁精矿粉60％、四硼酸钠(NaB₄O₇·10H2O)30％、皂土10％组成；所述的氧化剂由硝酸钠(NaNO₃)50％、硝酸钾(KNO₃)50％组成；所述的催化助燃剂为氯化钠(NaCl)、氯化钾(KCl)的混合物，混合比例不限；所述的助熔剂为萤石(CaF₂)50％、三氧化二钇(Y2O3)50％组成；所述的晶核强化剂为二氧化铈(CeO2)；所述的自由基引发剂为烷氧基胺；所述的成孔剂为珍珠岩。

所述还原剂为无烟煤；所述的熔剂为石灰石；所述的粘接剂为皂土。

所述的铬铁球团物料成分配比(重量％)为：含铬铁粉体70％、还原剂20％、熔剂8.9％、粘结剂1％、催化添加剂0.1％；球团粉体的颗粒粒度为5um-75um，其中10-35um的粒度占球团所用物料总量的90％，还原反应温度为1000℃，还原反应时间为110分钟。

当生产时，采用实施例1的工艺可在各个内外加热还原罐1-3中共同实施或单独实施。

工艺的其它部分与实施例1中的工艺同，略。

实施例10：图8为实施例2、3、4、5、6、7、8、9的内外加热竖式还原炉设备布置图。在图10中，所述的上炉体为为多孔一通道炉体结构，炉体的布置形式为单排一通道；外加热还原罐和内加热罐在上炉体内分布有4个，在外加热还原罐和内加热罐的罐体的中下部开有10-50个与罐体垂直线呈斜形进出气孔，在罐体的中上部开有与罐体平行布置的进出气孔，其进出气孔在罐体上均匀分布；外加热还原罐的形状为矩形；外加热还原罐使用材质为耐火砖材料制成。各炉体共同使用同一加热通道。

设备的其它部分与实施例1中所述的设备同，略。

解决其技术问题的工艺方案是：所述的铬铁原料：为在10％-90％的铬矿粉、铬精矿粉中加入90％-10％的含铬烧结矿返回矿、含铬和含铬镍的铁磷、烟道灰、层泥中的任意一种或将其中的二种或二种以上的含铬铁原料按照一定的比例配比后的混合物超细粉体；

所述的催化添加剂是由熔化剂35％、氧化剂10％、催化助燃剂10％、成孔剂5％、晶核强化剂5％、助熔剂30％、自由基引发剂5％所组成；其中，所涉及和比例均为重量百分比。

所述的熔化剂由含硼铁精矿粉58％、四硼酸钠(NaB₄O₇·10H₂O)22％、皂土20％组成；所述的氧化剂为硝酸钠；所述的催化助燃剂为氯化钾(KCl)；所述的助熔剂为萤石(CaF₂)50％、三氧化二钇(Y₂O₃)50％组成；所述的晶核强化剂为硝酸(NaNO₃)；所述的自由基引发剂为芳基碳金属盐；所述的成孔剂为蛭石。

所述还原剂为焦粉；所述的熔剂为消石灰；所述的粘接剂为纸浆废液。

所述的铬铁球团物料成分配比(重量％)为：含铬铁粉体60％、还原剂20％、熔剂5％、粘结剂10％、催化添加剂5％；球团粉体的颗粒粒度为5um-75um，其中10-35um的粒度占球团所用物料总量的90％，还原反应温度为980℃，还原反应时间为80分钟。

将圆形内外加热还原罐3呈双排纵向排列布置，各炉体共同使用同一加热通道。

工艺的其它部分与实施例1中的工艺同，略。

实施例11：图8为实施例2、3、4、5、6、7、8、9、10的内外加热竖式还原炉设备布置图。在图11中，所述的上炉体为为多孔一通道炉体结构，炉体的布置形式为双排一通道；外加热还原罐和内加热罐在上炉体内分布有8个，在外加热还原罐和内加热罐的罐体的中下部开有10-50个与罐体垂直线呈斜形进出气孔，在罐体的中上部开有与罐体平行布置的进出气孔，其进出气孔在罐体上均匀分布；外加热还原罐的形状为矩形；外加热还原罐使用材质为耐火砖材料制成。各炉体共同使用同一加热通道。

设备的其它部分与实施例1中所述的设备同，略。

解决其技术问题的工艺方案是：所述的含镍铁原料：为在10％-90％的铬矿粉、铬精矿粉中加入90％-10％的含铬烟道灰、层泥中的任意一种或二种配比后的混合物铬铁原料；

所述的催化添加剂是由熔化剂35％、氧化剂10％、催化助燃剂10％、成孔剂5％、晶核强化剂5％、助熔剂30％、自由基引发剂5％所组成；其中，所涉及和比例均为重量百分比。

所述的熔化剂由含硼铁精矿粉58％、四硼酸钠(NaB₄O₇·10H₂O)22％、皂土20％组成；所述的氧化剂为硝酸钠；所述的催化助燃剂为氯化钾(KCl)；所述的助熔剂为萤石(CaF₂)50％、三氧化二钇(Y₂O₃)50％组成；所述的晶核强化剂为硝酸(NaNO₃)；所述的自由基引发剂为芳基碳金属盐；所述的成孔剂为蛭石。

所述还原剂为焦粉；所述的熔剂为消石灰；所述的粘接剂为纸浆废液。

所述的铬铁球团物料成分配比(重量％)为：含铬铁粉体60％、还原剂20％、熔剂5％、粘结剂10％、催化添加剂5％；球团粉体的颗粒粒度为5um-75um，其中10-35um的粒度占球团所用物料总量的90％，还原反应温度为950℃，还原反应时间为85分钟。

将圆形内外加热还原罐3呈双排纵向排列布置，各炉体共同使用同一加热通道。

工艺的其它部分与实施例1中的工艺同，略。

Claims (10)

1、一种用粉铬矿冶炼铬铁合金及含铬铁水工艺，其特征是：将含铬铁原料与还原剂、熔剂、催化添加剂混合，经混合后粉碎到200目以下，制成混合料；然后将混合料加入到球磨机内进行球磨，制备成超细粉，对超细粉进行钝化；在催化添加剂中加水溶化，得到水溶液，将超细粉、水溶液和粘结剂共同混合，混合均匀后造成球团物料；点燃竖式还原炉中的内外加热器中的燃料，将所制好的球团物料经过螺旋送料器送入到还原炉内，均匀松散地排布到烘干床炉箅子上，对球团物料进行烘干，球团物料经过干燥后进行焙烧，在焙烧区内与燃气中的CO、H₂和挥发分中的碳氢化合物反应，球团物料在500℃-1100℃的还原温度下和催化剂的共同作用下，经15-180分钟的还原反应后，得到金属化率达到90-95％的铬铁金属化球团，铬铁金属化球团进入冷却过渡段；余热回收装置将反应后上升的热气作为助燃风与冷却风混合后一同对铬铁金属化球团进行冷却，吹入的冷却风吸收铬铁金属化球团的热量，在到达焙烧区时形成含氧的高温气体，对还原炉内的燃气进行助燃，如此依次循环，剩余的废气经除尘后由烟囱排入大气，预冷却后的含铬金属化球团在冷却过渡段的下方进入冷却筒内，通过调节水冷强度和冷却段冷却风量来调节出炉金属化球的冷却温度，使其在500～900℃范围内通过螺旋出料机排出冷却筒，将排出冷却筒的高温含铬金属化球团不经冷却直接进入破碎机进行热破碎，破碎后的热含铬铁物料直接进行筛分，然后进行磁选，使含铬铁物料与残煤和脉石分离，得到高品位的铬铁合金或铬镍铁合金；打开有衬电渣炉电源开关，启动电极升降装置，将电极送入有衬电渣炉内，将已加入到炉内的固态电渣料通电熔化成液态熔渣，或将固态熔渣在炉外熔化后倒入有衬电渣炉内，启动电极或导电环对所熔化的液态熔渣进行加热到所需的1650℃～1800℃范围内，将经磁选后得到的高品位铬铁合金或铬镍铁合金通过输送机输送到导流槽内直接导入有衬电渣炉或半有衬电渣炉内进行熔化冶炼，或将排出冷却筒的高温含铬金属化球团，不经破碎机热破碎和磁选直接通过输送机输送到导流槽内导入有衬电渣炉或半有衬电渣炉内进行熔化冶炼，金属化球团中的Al₂O₃、MgO、SiO₂、CaO可以作为电渣炉渣料，然后根据冶炼产品质量要求，配入适量的CaF₂、Al₂O₃、CaO、TiO₂、MnO、SiO₂、RE、RexOy、Na₂B₄O₇、Na₂O、SiCa、K₂O、Al中的一种或多种物质，以对球团中的脉石成分进行调整，使其达到电渣冶金所需渣料成分要求，在熔化过程中，根据冶炼产品的质量要求，通过氧气管和透气砖吹入适量的氧气对所熔化的含铬金属液进行脱碳，使所冶炼的铬铁合金或含铬铁水达到所需含碳量，通过氩气管和透气砖吹入适量的氩气对金属熔池进行搅拌，使所冶炼的铬铁合金或含铬铁水达到所需纯净度要求，制造出所需质量要求的含高、中、低、微碳量的高质量铬铁合金或含铬铁水，所冶炼好的铬铁合金或含铬铁水可以通过安装在炉体支架上的有衬炉倾翻装置倒入钢水包进行模铸，制造成所需尺寸的铬铁合金，或通过水冷结晶器结晶后通过抽定装置从水冷结晶器内抽出后切断成所需长度的产品，冶炼过程中所产生的CO气体在密封罩内通过气体回收管与从竖炉中回收的余热和冷却风混合后一同进入冷却过渡段的下部对含铬金属化球团进行冷却和还原。

2、根据权力要求1所述的用粉铬矿冶炼铬铁合金及含铬铁水工艺，其特征是：所述的铬铁原料：为铬矿粉、铬精矿粉和含铬烧结矿返回矿、含铬和含铬镍的铁磷、烟道灰、层泥中的任意一种或将其中的二种或二种以上的含铬铁原料按照一定的比例配比后的混合物超细粉体；

所述的超细粉为粒度为75um-5um，其中颗粒度为10um-35um的粉体占85％以上。

3、根据权力要求1所述的用粉铬矿冶炼铬铁合金及含铬铁水工艺，其特征是：所述的催化添加剂的物料配比(重量百分比)是由熔化剂10-50％、氧化剂10-30％、催化助燃剂10-30％、成孔剂5-15％、晶核强化剂5-20％、助熔剂15-30％、自由基引发剂5-10％所组成；其中(均为重量百分比)：

所述的熔化剂由含硼铁精矿粉50-70％、四硼酸钠(NaB₄O₇·10H₂O)10-30％、皂土10-20％组成，或者为其中的任意一种；

所述的氧化剂由硝酸钠(NaNO₃)50％、硝酸钾(KNO₃)50％组成，或者为硝酸钠、硝酸钾中的任意一种；

所述的催化助燃剂为氯化钠(NaCl)、氯化钾(KCl)的任意一种，或者为其混合物，混合比例不限；

所述的助熔剂为萤石(CaF₂)50％、三氧化二钇(Y₂O₃)50％组成；

所述的晶核强化剂为二氧化铈(CeO₂)、硝酸(NaNO₃)的任意一种；或者为其混合物，混合比例不限；

所述的自由基引发剂为烷氧基胺或芳基碳金属盐的任意一种；或者自由基引发剂为其混合物，混合比例不限；

所述的成孔剂为聚氯乙烯、蛭石、珍珠岩、碳酸钙的任意一种，或者为其混合物，混合比例不限。

4、根据权力要求1所述的用粉铬矿冶炼铬铁合金及含铬铁水工艺，其特征是：所述还原剂为固定碳大于65wt％，灰分小于15wt％，挥发分为20～30wt％的无烟煤、低硫低灰分烟煤、焦煤、焦粉中的任意一种，或二种以上的混合物；

所述的熔剂为石灰、消石灰、白云石、石灰石中的任意一种；

所述的粘接剂为膨润土、水玻璃、粘土、皂土、纸浆废液中的任意一种；或者为二种以上的混合物，混合比例不限；

所述的铬铁金属化球团物料成分配比(重量％)为：铬矿粉、铬精矿粉和含铬烧结矿返回矿、含铬和含铬镍的铁磷、烟道灰、层泥中的任意一种或将其中的二种或二种以上的含铬铁原料按照一定的比例配比后的混合体超细粉体70-80％、还原剂10-25％、熔剂5-15％、粘结剂1-10％、催化添加剂0.1-5％组成，通过调整溶剂和还原剂的比例，调整所还原铬铁中的碳含量，球团粉体的颗粒粒度为5um-75um，其中10-35um的粒度占球团所用物料总量的85％，还原反应温度为500℃-1200℃，还原反应时间为15-190分钟；

所述的燃料为煤气、或者为烟煤、或者为无烟煤；

所述的磁选工艺为：将金属化球团破碎后进入弱磁选机先分离球团中的煤灰、添加剂和部分脉石，然后将经过磁选后的粉体进行湿法球磨到-200目后，采用摇床进行重选，重选后得到的镍精矿粉采用2800-5500高斯的磁选机进行磁选，得到含Ni量3～10％的高品位的镍精矿粉；

所述的电渣炉的渣料为CaF₂、Al₂O₃、CaO、TiO₂、MnO、SiO₂、RE、RexOy、Na₂B₄O₇、K₂O、Na₂O、SiCa、Al中的二种或三种以上物质所组成的多元渣系，碱度为1.2～1.8的高碱度渣；

所述的脱碳工艺为包括通过透气砖向熔池和渣池中吹入氧气脱碳、吹入氩气搅拌，或吹入氩气和氧气的混合气体进行脱碳，或通过在熔渣中加入20％的赤铁矿，20％的铁磷配制成氧化性熔渣进行脱碳，还可以利用硅所具有的脱碳和还原双层作用，通过在渣料中加入一定比例的SiO₂、以SiO₂取代部分碳进行还原和脱碳，达到生产中、低含碳量的含镍铁水；

所述的有衬电渣炉的精炼工艺还包括通过透气砖向熔池和渣池中吹入采用吹氩进行搅拌精炼；

所述的有衬电渣炉也可以不使用密封罩进行冶炼。

5、一种实现用粉铬矿冶炼铬铁合金及含铬铁水工艺的设备，其特征是：该设备由还原设备和冶炼设备两套系统组成，其中还原设备采用竖炉炉体结构，该还原设备包括有炉底座(12)、上炉体、下炉体、上炉罩、烘干床炉箅子(25)、密封下料装置(1)、净化装置和和余热循环装置，在炉底座的上方连接有上炉体，在炉底座的下方连接有下炉体，在上炉体的上端连接有上炉罩，烘干床炉箅子位于上炉体内上端，净化装置通过管道与上炉体和下炉体连接，余热循环装置与下炉体连接；

冶炼设备由有衬电渣炉、电渣炉供电系统、电极升降装置、气体吹入系统、电极和密封罩组成，有衬电渣炉根据冶炼要求不同，采用有衬电渣炉、半有衬电渣炉进行冶炼。

6、根据权力要求5所述的用粉铬矿冶炼铬铁合金及含铬铁水工艺的设备，其特征是：所述的还原设备中的上炉体包括内加热罐(2)、还原气出口(3)、外加热还原罐(4)、加热进气孔(5)、煤气管(6)、耐火砖(7)、燃气喷嘴(8)、耐火纤维(9)、还原炉外壳(10)、内外加热罐进气孔(11)、内加热煤气管(20)、内加热燃气喷嘴(21)、加热室(39)、焙烧还原区(43)，还原炉外壳、耐火砖层、外加热还原罐和内加热罐依次套装，还原炉外壳位于最外层，内加热罐位于最内层，在内加热罐中心有内加热煤气管，内加热煤气管的端部连接有内加热燃气喷嘴，在还原炉外壳与耐火砖层之间有耐火纤维，在耐火砖层内为加热室，有煤气管穿过还原炉外壳、耐火纤维和耐火砖层，煤气管端部连接有燃气喷嘴，燃气喷嘴位于加热室内，内加热罐与外加热还原罐之间为焙烧还原区，在内加热罐上的上段有还原气出口、在下段有内外加热罐进气孔，在外加热还原罐上有加热进气孔；上炉体伸入保护罩的部分为V字型结构，外加热还原罐和内加热罐体的中部向下设有多条斜形气流通道，两个罐体的斜形气流通道呈V字型布置，在两个罐体中部向上均开有多个与罐体平行的气流孔；

或者所述的上炉体包括内加热罐(2)、还原气出口(3)、外加热还原罐(4)、加热进气孔(5)、耐火砖(7)、耐火纤维(9)、还原炉外壳(10)、内外加热罐进气孔(11)、燃煤燃烧室(33)、出渣室(34)、内加热火道(38)、加热室(39)、焙烧还原区(43)，还原炉外壳、耐火砖层、外加热还原罐和内加热罐依次套装，还原炉外壳位于最外层，内加热罐位于最内层，燃煤燃烧室(33)、出渣室(34)位于上炉体的下端，内加热火道(38)位于内加热罐(2)和外加热还原罐(4)的下端，在还原炉外壳与耐火砖层之间有耐火纤维，在耐火砖层内为加热窑，内加热罐与外加热还原罐之间为焙烧还原区，在内加热罐上的上段有还原气出口、在下段有内外加热罐进气孔，在外加热还原罐上有加热进气孔；上炉体伸入保护罩的部分为V字型结构，外加热还原罐和内加热罐体的中部向下设有多条斜形气流通道，两个罐体的斜形气流通道呈V字型布置，在两个罐体中部向上均开有多个与罐体平行的气流孔；

所述的上炉体为单孔一通道炉体结构，或者上炉体为多孔一通道炉体结构；炉体的布置形式为单排一通道，或者炉体的布置形式为多排一通道；外加热还原罐和内加热罐在上炉体内分布有1-50个，在外加热还原罐和内加热罐的罐体的中下部开有10-50个与罐体垂直线呈斜形进出气孔，在罐体的中上部开有与罐体平行布置的进出气孔，其进出气孔在罐体上均匀分布；外加热还原罐的形状为圆形或者为矩形；外加热还原罐使用材质为SiC或者耐火砖材料制成，或者采用二种材料共同制造；

所述的下炉体包括冷却过渡段(13)、螺旋出料机(18)、出料口(29)、炉体支撑(31)、内外加热罐支撑(32)，冷却过渡段位于内加热罐和外加热还原罐的下部，冷却过渡段内为燃煤燃烧室，燃煤燃烧室与上炉体的焙烧还原区相连通，炉体支撑位于外侧，内外加热罐支撑位于中心，在冷却过渡段的底部连接有螺旋出料机，在螺旋出料机的一端有出料口；

所述的上炉罩包括炉罩(27)、烟囱(28)、除尘器(44)，烟囱位于炉罩的上端，除尘器连接在烟囱上。

7、根据权力要求5所述的用粉铬矿冶炼铬铁合金及含铬铁水工艺的设备，其特征是：所述的净化装置包括余热输送管(19)、中余热回收管(22)、上余热回收管(26)、轴流风机(30)、右冷却风管(36)、右冷却风机(41)，在净化装置的上端通过上余热回收管与上炉罩连接，在净化装置的中间部位通过中余热回收管连接在上炉体上端，上余热回收管(26)和中余热回收管均通入至焙烧还原区，在净化装置的底部通过余热输送管通入至下炉体的燃煤燃烧室内，在余热输送管上连接有轴流风机，在轴流风机下方的余热输送管上连接有右冷却风管，在右冷却风管上连接有右冷却风机；所述的余热循环装置包括左余热输送管(14)、出水口(15)、冷却筒(16)、进水口(17)、左冷却风管(35)、左冷却风机(42)，在下炉体外有冷却筒，在冷却筒上有进水口和出水口，左余热输送管通入至下炉体的燃煤燃烧室内，在左余热输送管上连接有左轴流风机，在左轴流风机下方的左余热输送管上连接有左冷却风管(35)，左冷却风管上连接有左冷却风机(42)。

8、根据权力要求5所述的用粉铬矿冶炼铬铁合金及含铬铁水工艺的设备，其特征是：所述的冶炼设备中的电渣炉根据冶炼方式的不同，分为有衬电渣炉、半有衬电渣炉两种炉体；

所述的有衬电渣炉炉体(54)座落在有衬电渣炉炉体倾翻机构(53)上，在有衬电渣炉炉体(54)的底部连接有底电极(57)，通过电极升降装置(47)将电极(46)插入有衬电渣炉内，在电极(46)上连接有电源(48)、电源开关(50)、底电源(51)，底电源(51)连接在底电极(57)上与电极(46)组成供电回路，在有衬电渣炉炉体(54)的底部底电极(57)的一侧安装有氧气透气砖(55)，在氧气透气砖(55)上连接有氧气管(56)，在底部底电极(57)的另一侧安装有氩气透气砖(59)，在氩气透气砖(59)上连接有氩气管(58)，有衬电渣炉内有液态熔渣(52)和金属熔液(60)，在有衬电渣炉的上部连接有导流槽(61)和球团输送机(63)，在有衬电渣炉的外部安装有密封罩(49)，在密封罩(49)的上部连接有气体回收管(45)，气体回收管(45)与连接在竖炉冷却过渡段(13)下部的余热循环系统管道相连接，有衬电渣炉炉体倾翻机构(53)安装在炉体支架(64)上；

所述的电极加热半有衬电渣炉由耐火材料炉体(65)、水冷结晶器(70)、抽定装置(68)和电源系统、电极升降装置、吹气系统、密封罩组成，耐火材料炉体(65)连接在水冷结晶器(70)的上面，在水冷结晶器(70)一侧的底部连接有进水管69，在水冷结晶器(70)另一侧的上部连接有进水管74，在耐火材料炉体(65)下面的一侧安装有氧气透气砖(55)，在氧气透气砖(55)上连接有氧气管(56)，在底部底电极(57)的另一侧安装有氩气透气砖(59)，在氩气透气砖(59)上连接有氩气管(58)，水冷结晶器(70)的下面连接有底水箱(71)，抽定装置(68)连接在底水箱(71)的下面，电极(46)通过电极升降装置(47)插入半有衬电渣炉的耐火材料炉体(65)内，在电极(46)上连接有电源(48)、电源开关(50)、底电源(51)，底电源(51)连接在底水箱(71)上与电极(48)组成供电回路，半有衬电渣炉内有液态熔渣(52)和金属熔液(60)，在半有衬电渣炉的上部连接有导流槽(61)和球团输送机(63)，在有衬电渣炉的外部安装有密封罩(49)，在密封罩(49)的上部连接有气体回收管(45)，气体回收管(45)与连接在竖炉冷却过渡段(13)下部的余热循环系统管道相连接，半有衬电渣炉炉体安装在炉体支架(64)上；

所述的导电环加热半有衬电渣炉由耐火材料炉体(65)的下面安装有导电环(73)，在导电环底部(73)一侧的底部连接有进水管72，在导电环底部(73)另一侧的上部连接有进水管74，在导电环(73)下面的一侧安装有氧气透气砖(55)，在氧气透气砖(55)上连接有氧气管(56)，在导电环(73)的另一侧安装有氩气透气砖(59)，在氩气透气砖(59)上连接有氩气管(58)，在氧气透气砖(55)和氩气透气砖(59)的下面连接有水冷结晶器(70)，在水冷结晶器(70)一侧的底部连接有进水管69，在水冷结晶器(70)另一侧的上部连接有进水管74，在水冷结晶器(70)的下面连接有底水箱71，抽定装置(68)连接在底水箱(71)的下面，电源(48)连接在导电环(73)上，与电源开关(50)、底电源(51)和底水箱(71)组成供电回路。

9、根据权力要求5所述的用粉铬矿冶炼铬铁合金及含铬铁水工艺的设备，其特征是：所述的有衬电渣炉半有衬电渣炉中的有衬炉炉体(54)是由耐高温、耐渣蚀的耐火材料捣打或由耐火砖砌铸而成，其几何形状为即可为椭圆，亦可以为圆形、矩形、方形；

所述的有衬电渣炉、半有衬电渣炉的电源(48)为三相低电压、大电流电源，亦可以为单相低电压、大电流电源，优选三相电源；

所述的有衬电渣炉、半有衬电渣炉的电极(46)材料为石墨电极，亦可以为金属材料自耗电极或耐高温的导电陶瓷材料；

所述的有衬电渣炉、半有衬电渣炉的电极升降装置(47)具有电极夹持、电极上下升降、电极旋转机构；

所述的半有衬电渣炉中的导电环(72)为循环水冷结构，材质为导电的铜材、无磁钢、不锈钢或低碳钢，在导电环(72)的底部连接有导电环进水管(71)，在导电环的上部连接有导电环出水管(73)。

10、根据权力要求5所述的用粉铬矿冶炼铬铁合金及含铬铁水工艺的设备，其特征是；所述的透气砖透气率为26～30％，吹氧气、吹氩气压力为6～8Kg/cm²。

Images