镍是一种重要的战略金属，是优良的耐腐蚀材料，镍不仅是制造镍合金的基础材料，更 是其它合金(铁、铜、铝基等合金)中的合金元素。镍主要用于冶金行业，是生产不锈钢，特 种钢，高温合金、精密合金和耐热合金等的重要合金元素。镍在电镀、磁性材料、电子、电 器及电磁和传感器、储氧合金、形态记忆合金及国防和航空、航天、火箭技术等领域中也有 着广泛的应用，如将超级的镍或镍合金用作高温结构材料，镍及其合金用于特殊用途的零部 件、仪器制造、机器制造，火箭技术装备，原子反应堆中；镍在化学工业中也有着特殊的价 值，用于生产碱性蓄电池，多孔过滤器，催化剂，颜料，染料等；大型工厂经常使用镍包复 钢，此镍包复层由热轧或焊接而成；镍用于制作腐蚀性化工产品的生产部件。目前，全世界镍 的消费量仅次于铜、铝、铅、锌而居有色金属第五位，被视为国民经济建设的重要战略物质， 其资源的有效开发和综合利用一直为各国所重视。
目前全球约2/3的镍用于不锈钢的生产。我国将是一个极具发展潜力的镍及不锈钢消费 市场，镍行业发展蕴藏着巨大潜力。据统计，我国2007年不锈钢的产量约为720余万吨，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，但2007年我国不锈钢的进口量 仍然达到169万吨，按照我国的不锈钢消费量和现有的生产能力，预计2～3年内我国不锈钢 行业仍会快速发展，年产量有望突破1000万吨，国内有限的镍资源已无法满足，已成为影响 不锈钢产业的发展瓶颈。
随着不锈钢产量的大幅度增长，以及镍基耐热合金的大规模发展和应用，对金属镍的需 求也与日俱增。但是，就镍矿资源现状而言，我国的含镍物资主要集中在金川的硫化物共生 矿，其产量已远远不能满足国内经济快速发展的需要。我国镍产量与镍消耗量之间存在着极 大的差距，为此，我国年都要消耗巨额外汇从菲律宾、巴西、哥伦比亚、澳大利亚、加拿大 等国大量进口镍铁合金或者进口红土镍矿、蛇纹石镍矿来生产冶炼镍铁，而进口的红土镍矿 和蛇纹石镍矿都是以氧化镍为主的含镍矿物，它是含镍橄榄岩在热带或亚热带地区经过大规 模的长期风化淋滤变质而成的，是由铁、铝、硅等含水氧化物组成的疏松的粘土状矿石，由 于铁的氧化，岩石呈红色，所以被称为红土镍矿，其镍的含量根据所开采的层次而不同，褐 铁矿层Ni的含量约为0.8～1.5％，过渡层Ni的含量约为1.5～1.8％，腐植土层Ni的含量约 为1.8～3.0％，由于含镍量较低使其提取镍的工艺成本高、工艺复杂、产量低、污染严重，因 而致使该矿藏长期以来没有得到大规模的开发利用。针对这种低品位镍物料，目前我国生产 镍铁的工艺主要有二种：一为高炉冶炼镍铁，该工艺的特点是产量大，但耗资巨大，(128立 方米高炉需耗资3000万左右)，生产成本高(焦比高，约为还原法的一倍)，且对高炉损坏严 重，如我国专利申请号200510102985.X和200510102984.5均为将红土镍矿破碎筛分后与焦 粉、生石灰石混合配料进行烧结后得到烧结块，然后将烧结块再与焦炭、石灰/生石灰、白云 石和萤石混合配比后进行高炉冶炼得到镍铁。该工艺是在镍价格较高的情况下，国内部分地 区提出的采用红土镍矿作原料，利用高炉(大部分为国家已要求淘汰的小高炉)冶炼制造含 镍铁水的方法，经生产实践表明，该方法具有明显的不足：(1)渣量较大(大于1120Kg/t)；(2) 炉渣碱度低，不利于脱硫；(3)焦炭比高，大于1000Kg/t；(4)需配加萤石调整炉渣粘度； (5)高炉利用系数低，产量低；(6)所生产的镍铁质量差，含硫、磷量较高，含硅量较高， 不利于炉外脱磷；(7)该工艺为传统高炉流程，该工艺所生产的镍铁存在加工成本高，环境 污染大，工序多等缺陷；二为电炉冶炼镍铁(也称熔融法冶炼)，其工艺同上，所不同点仅是 将高炉改成矿热炉或电弧炉，该工艺耗能高，生产成本高。为降低成本，提高质量，我国开 展了利用红土矿生产镍铁的制备工艺和设备研究，如我国专利申请号200610163832.0号公开 了一种采用转底炉生产含镍铁精矿球团的工艺，该工艺虽然与传流湿法浸出方法相比，具有 工艺流程短，操作简单，温度可控，反应速度快，还原时间短，生产效率高等优点，但该工 艺中普遍存在产品的含硫量高，不能满足电炉炼钢的要求，且同时存在着海绵铁的再氧化问 题，降低了产品的金属化率，且设备结构复杂，造价高，操作技术难度大；我国专利申请号 200710072147.1号公开了一种以红土镍矿为原料用隧道窑直接还原镍铁的方法，该工艺可以 解决采用高炉冶炼镍铁及采用电炉冶炼镍铁所存在的投资大，生产成本高，生产出的镍铁含 碳高的问题，但由于采用隧道窑工艺，其单位产量低，占地面积大，且由于隧道窑需要大量 的耐火材料制造的反应罐，这些反应罐需反复加热和冷却，即大量的消耗能源，也增加了反 应时间，降低了反应罐的寿命，增加了消耗，并需专门设置装、出罐的场地，导致占地面积 大，劳动强度大，成本高，机械化程度低，热效率低，影响了经济效益。
在含镍原料中，除红土镍矿和蛇纹石镍矿外，在不锈钢生产时产生的烟道灰、层泥、铁 磷等废弃物内，均含有大约1～4％的Cr2O3、NiO、FeO及Ti、Mn、Mo、Cu、Nb等贵重金 属和金属氧化物，由于受回收工艺的限制而大量堆积抛弃。据测算，我国冶炼1吨不锈钢平 均产生除尘灰约为36.4公斤，其中含有40～60％的金属和贵重金属，这些废弃物不但占用大 量的场地，而且会带来严重的环境污染，同时造成资源的巨大浪费。为此，国内除开展采用 含镍铁矿生产镍铁的研究外，近几年同时开展了采用不锈钢铁磷，不锈钢冶炼中的烟道灰， 层泥、粉尘等含镍的合金废弃物生产镍铁的工艺研究，其生产工艺大多采用隧道法还原，如 中国专利申请号200410092402.5号，该工艺虽然解决了镍资源的回收利用，但由于采用隧道 窑工艺，其优缺点同上所述。因此，研究开发一种新型低成本、高效率、可以广泛使用各种 廉价资源生产含镍铁合金的制备工艺和设备对促进我国镍铁发展具有一定的实际意义。
在还原设备上，除以上所述的各种还原设备外，国内外还大量使用竖炉法进行还原，竖 炉法还原是以对流的方式工作，矿石从炉顶加入，固态炉料自上向下移动，还原气自还原带 下部加入并向上移动，并与炉料形成对流，炉料铁矿石与还原气体都是逆向运动和移动的反 应过程，其反应过程与高炉上部间接还原带相似，是一个不出现熔化现象的还原冶炼过程。 入炉料与还原气分布均匀，竖炉内固体炉料向下运动时与上升的还原气体间的传质进行热交 换(还原)，是个接近理想状态的气-固逆流反应过程，还原完毕的海绵铁从炉底排出。该设 备结构简单，自动化程度高，产量大，但目前国内外的竖炉均采用外部加热还原，由于料层 高，阻力大，炉料中心和边缘气流不均匀，温差大，造成能耗高，产量和质量均不稳定。同 时，由于采用外部加热，使炉体结构和风量配置不够理想，使得球团中心氧化亚铁未得到充 分还原而形成低熔点混合物，造成炉膛结瘤和大块导致使停炉，影响生产的进行。
为消除上述竖炉的弊端，我国ZL96205053.9号专利中公布了一种直接还原生产海绵铁的 罐式炉装置。该装置是在炉底基础上砌筑炉体、燃烧室、火道、空气道、烟道、反应罐、炉 架及检测、控制装置。火道是分组、分层、水平交错排列的并且环绕在反应罐的周围；反应 罐可以是结构相同的若干组；火道、燃烧室与反应罐的组数相对应。反应罐位于炉体内部的 部分是由耐火材料砌筑的，位于炉体外部的部分是金属结构的水套，该水套下部安装有排料 器。由于采用了结构紧凑的炉体结构，使得该设备占地面积小，是同等产量隧道窑的1/10以 下，由于火道采用多层水平、交错排列结构，使得火道里的热效率提高，燃耗降低，使用该 装置生产海绵铁，可使反应罐始终处于工作温度状态，不必反复加热冷却，所以与隧道窑相 比降低30％的能耗，成本也相应的降低，同时，该装置采用的是若干组相对独立的反应罐， 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，可使产品质量稳 定可靠。其生产工艺为：将铁精粉与一定量还原剂、脱硫剂混合或制成球团，由进料器间歇 或连续加入反应罐，反应罐由环绕它的若干组的火道加热，热量由燃烧室提供，罐内炉料靠 自重缓慢下移，先在预热段升温至800℃左右，然后在800℃～1150℃内还原一定时间后成为 海绵铁，继续下移，先后进入空冷段与水冷段、海绵铁温度降至100℃左右，由排料器控制， 间歇或连续排出，然后通过磁选装置将海绵铁与残渣分离。该装置虽然具有生产效率高，适 合大批量生产，但由于仍然采用罐外加热工艺，因而热效率低，还原速度慢，煤耗大，成本 高，使生产应用得到限制。
为改变外加热式竖炉的不足，我国ZL200720032603.5号专利中公布了另一种内置式煤基 海绵铁竖炉，该炉采用在竖炉内部设置有内置炉胆，炉胆壁上设有气体流通孔，炉胆下部与 气化炉上端形成调温室，绕炉胆外周自上而下设有2～10条进料槽道，该进料槽道成螺旋形， 由于该炉体设有内置式炉胆及螺旋槽道，能够对还原炉内各部分的温度加以控制，同时也使 炉内的铁矿石与煤同时自上向下缓缓地围绕内置式炉胆运动，并与炉体内的上升温度及还原 气逆向充分接触，提高热效率和还原率。由于该工艺采用内置炉胆加热，比外部加热的竖炉 热效率有所提高，但由于采用单面加热，仍然达不到高效率加热的目的。同时该炉由于采用 多条螺旋形进料结构，影响了炉内生产空间的利用率，并对气流的上升产生阻碍，且螺旋状 的几何形状复杂，庞大的螺旋体加工起来非常困难，由于螺旋体长期处于高温工况下，对螺 旋体材料的要求较高，所用金属材料造价高，寿命短。在炉料下移过程中，还存在很大的问 题，一旦矿石烧结成块，堵塞住螺旋槽道，将会造成停工通炉的事故。
由上述可见，我国目前主要的生产工艺仍然是采用传统的火法冶炼工艺进行生产镍铁， 所生产的镍铁的含镍量可达6～15％，可直接将其用于制造不锈钢和低含镍量的合金等产品， 可以降低生产成本，而含镍海绵铁(也称直接还原镍铁)可以直接代替不锈钢废钢使用，并 已成为不锈钢及含镍合金钢生产的主要原料。上述研究一定程度上提高了低含镍氧化镍矿的 使用量和低含镍冶金废弃物的开发利用，降低了生产成本，但仍没有能够从根本上解决红土 镍矿的使用，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，限制了上述各种镍铁生产工艺的推广应用，使 其至今未能走向工业化生产。
因此，开发研究还原温度低，速度快，成本低，能耗少，质量好，环境污染少，可以广 泛使用各种廉价资源的低含镍氧化物矿、含镍粉尘、烟道灰、层泥、铁磷冶金废弃物生产镍 铁合金的工艺和设备，减少对硫化物镍矿资源和纯镍的依赖，从而为不锈钢生产和镍铁合金 应用行业提高优质低价原料，是降低镍铁合金和不锈钢冶炼成本，提高钢铁产品和镍铁合金 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。
在上述各文献中用于生产含镍和镍铬的海绵铁的矿粉和还原剂、脱硫剂的粒度均为200 目以上的颗粒，由于所用原料的颗粒较粗，使还原反应需在1150℃～1300℃的高温下进行， 能源消耗量大，还原速度慢，还原反应时间长，能量利用效率低，环境污染严重。为此，国 内外近年来开展了氧化铁粉低温还原的研究。文献《中国冶金》杂志(2007年第8期第23-28 页)中报道了“微纳米氧化铁粉低温还原特性的研究”，报导中公开了一种用微纳米氧化铁粉 (粒度为61um～16um)在280℃～400℃内在氢气气氛下经3～20min对铁粉进行还原的研究 成果。但是，H2的制备成本昂贵，且H2的一次利用率仅为25％左右，吨铁能耗较高，而且 目前工业上大批量制备微纳米粉体尚有难度，且制备成本高，该成果在目前条件下尚还不具 备工业化应用，且该成果仅用于铁的还原，尚未有用于镍铁的还原。

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、机械化程度高，环境污染小的使用低品位的氧化镍矿、氧化镍铬矿或含镍、含镍铬 的冶金废弃物或其混合物直接还原制备高品位的含镍或镍铬的镍铁合金的制备工艺及设备。
本发明解决其技术问题的设备方案是；
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。
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)、 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(3 1)、 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)。
解决其技术问题的工艺方案是：
将含镍铁原料与还原剂、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％的镍铁金属化球团(海绵铁)、镍铬铁金属化球团(海绵铁)，镍铁金属化球 团或镍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，冷却后的镍铁金属化球团或镍铬铁金属化球团通过螺旋出料机排出冷却 筒，经破碎、振动筛分后进行磁选，与残煤和脉石分离后进行压块，得到高品位的含镍的镍 铁合金或含镍铬的镍铬铁合金。
所述的镍铁原料：为氧化镍矿、氧化镍铬矿或含镍的铁磷、含镍铬的铁磷、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镍铁原料按照一定的比例配比后的混合物；
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。
所述的镍铁金属化球团物料成分配比(重量％)为：含镍铁粉体70-90％、还原剂3-10％、 熔剂3-10％、粘结剂1-10％、催化添加剂0.1-5％组成，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℃-1100℃，还原反应时 间为15-190分钟。
所述的磁选工艺为：先将镍铁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， 重选后得到的镍铁精矿粉采用2800-5500高斯的磁选机进行磁选，得到含Ni量3～10％的高 品位的镍铁粉，镍收率为90～95％，将所得的镍铁粉进行压块后制成镍铁合金或镍铬铁合金。
所述的燃料为煤气、或者为烟煤、或者为无烟煤。
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镍铁金属化球团，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，高效率生产优质镍铁金属化球团。
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。
采用了竖炉法制备镍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，还原后的镍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 高质量镍铁金属化球团。
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。
采用资源相对丰富的低品位的氧化镍矿、氧化镍铬矿作为镍铁的原料，其原料来源相对 广泛，对原料的成分没有要求，可以使用各种成分的含镍或含镍铬原料，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镍铁合金，原料适用性强，燃料来源广泛，镍和 镍铬的回收率高，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 原镍铁合金的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％，所制备的还原镍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镍铁合金或镍铬铁合金，减少了镍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，从而降低不锈钢的生产成本。
采用钢铁工业废弃物作为含镍铁或镍铬铁原料生产优质镍铁合金或镍铬铁合金，即减少 了环境污染，又增加了镍铁原料的资源，节省了矿石资源消耗，降低了原料成本。
本发明生产镍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镍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。
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，确保了海绵铁质量的均匀性。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，镍和镍铬的回收率高，生产成本低。7、废弃资源循环利用，节约 了资源消耗。
因而，本发明为处理各种不同类型的氧化镍矿和含镍冶金废弃物作为主要含镍铁原料， 生产优质镍铁合金提供了一种新的工艺和设备，可以有效缓解我国不锈钢行业镍资源严重短 缺的困境，经济效益璌社会效益、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为本发明第四实涽例的设备布置图
图5为本发明第五実施例的设备布置图
图6为本发明第六实施例的设备布置图
图7为本发明第七实施例的设备布置图

实施例1：本发明解决其技术问题的设备方案是：
该还原设备包拼有炉底座12、上炉体、下炉体口上炉罩、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。
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、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，内加热煤气管的端问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，外加热还原罐和内加热罐在上炉体内分布有1个， 在外加热还原罐和内加热罐的罐体的中下部开有10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材料制成。
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。
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。
该设备采用竖炉炉体冶炼，该炉体安装在炉底座上，在竖炉内有外加热还原反应罐、内 加热罐，在内加热罐的上部设有上炉罩，在上炉罩内设有球团烘干系统炉箅子，该炉箅子设 在竖炉内外加热还原罐的上部，在炉罩的一侧分别设有密封下料装置和烟囱，在烟囱的上部 设有除尘器，在外加热还原罐的外部设有燃气或燃煤加热系统设施，在内加热罐体的内部设 有内加热设施，在还原反应罐的下部设有炉体支撑和内外加热罐支撑，在还原反应罐的下面 连接有冷却过渡段和冷却筒，在冷却筒的下部连接有螺旋出料机；余热回收系统由余热回收 管道、净化器和轴流风机组成，余热回收管道分别接在保护罩的上部和上炉体的下面，并与 净化装置和轴流风机相连接，余热回收管道出口与冷却风管和风机相连后，连接在缓冷段上； 在冷却过渡段的下部组成余热循环系统。
在冷却筒的下部连接有进水管，上部连接有出水管，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隧道，两个罐体的斜形气流呈V字型布置，两个罐体中部向上均开有 多个与罐体平行的气流孔。
上炉体伸入保护罩的部分为V字型结构，以起到球团的导流作用。
当采用燃气加热时，采用燃气喷嘴进行加热，当采用燃煤加热时，在竖炉还原罐底部沿 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。
解决其技术问题的工艺方案是：
将含镍铁原料与还原剂、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 1100℃的还原温度下和催化剂的共同作用下，经90分钟的还原反应后，得到金属化率达到90- 95％的镍铁金属化球团，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球团进行冷却，吹入的冷却风吸收球团的热量，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，冷却后的铁镍金属化球团或镍铬铁金属化球团通过螺旋出料机排出冷却筒，经 破碎、振动筛分后进行磁选，与残煤和脉石分离后进行压块，得到高品位的镍铁合金或镍铬 铁合金。
所述的镍铁原料：为氧化镍矿、氧化镍铬矿或含镍的铁磷、含镍铬的铁磷、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镍铁原料按照一定的比例配比后的混合物；
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。
所述的催化添加剂是由熔化剂50％、氧化剂10％、催化助燃剂10％、成孔剂5％、晶核 强化剂5％、助熔剂15％、自由基引发剂5％所组成；其中，所涉及的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)10％、皂土20％组成， 其作用为：含硼铁精矿粉是硼铁矿开发利用的一种副产品，将其作为熔化剂添加到海绵铁中 可以利用含硼铁精矿和四硼酸钠中的B2O3可以使海绵铁晶粒细化，降低烧结矿粘结相熔点和 烧结温度，减少烧结时间和烧结燃料消耗，提高烧结矿强度和成品率，并可以充分利用资源；
所述的氧化剂由硝酸钠(NaNO3)50％、硝酸钾(KNO3)50％组成；其作用为，使混合 料内升温达到一定值后开始分解释放出氧，由此调节混合料的燃烧条件，促进球团的燃烧速 度和“烧透”效果，增加料球团内的氧含量，煤碳充分燃烧，释放更多的热量，避免化学不完 全燃烧；
所述的催化助燃剂为氯化钠(NaCl)、氯化钾(KCl)的的混合物，混合比例不限；其作 用为催化活化燃料的燃烧，气化碳的过程；
所述的助熔剂为萤石(CaF2)50％、三氧化二钇(Y2O3)50％组成；其作用在于降低混 合料液相生成温度和海绵铁的烧结温度；
所述的晶核强化剂为二氧化铈(CeO2)、硝酸(NaNO3)的混合物，混合比例不限；其作 用为利用稀土的离子所具有的优良的催化剂特性，使其在烧结过程中促进固液相之间的结合 与结晶，抑制晶核长大，提高烧结矿的转鼓强度，同时稀土的加入可以改变燃煤的燃烧反应 历程，大大降低燃烧反应活化能，加速反应速率，提高反应程度，达到改善燃烧性能，提高 燃烧效率和降低污染的效果；
所述的自由基引发剂为烷氧基胺或芳基碳金属盐的混合物，混合比例不限；其作用是： 在催化添加剂中加入自由基引发剂可使混合料水分与有机质的共溶体在高温下分解成更多的 自由基，并加速这些自由基链燃烧反应中电子和光子的传递速度，改善料层透气性，提高烧 结速度；
所述的成孔剂为聚氯乙烯、蛭石、珍珠岩、碳酸钙的混合物，混合比例不限；其作用为 增加球团的透气性，充当氧的活性载体增加还原气体向球团内的传递速度，促进氧的扩散速 度，提高还原速度。
本发明中的催化添加剂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，改善了海绵 铁的冶金性能，提高了产品的金属化率，可降低废气中有害气体的排放，减轻对环境的污染。
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；所述的粘接剂为膨润土。
所述的球团物料成分配比(重量％)为：含镍铁粉体75％、还原剂20％、熔剂3％、粘结 剂1％、催化添加剂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1100℃，还原反应时间为90分钟。
所述的磁选工艺为：先将镍铁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， 重选后得到的镍铁精矿粉采用2800-5500高斯的磁选机进行磁选，得到含Ni量3～10％的高 品位的镍铁粉，镍收率为90～95％，将所得的镍铁粉进行压块后制成镍铁合金或镍铬铁合金；
所述的燃料为煤气。
在图1、图2中，具体工艺过程：首先将氧化镍矿、氧化镍铬矿或含镍、含镍铬的铁磷、 烟道灰、层泥中的任意一种，与还原剂、熔剂和不溶于水的催化添加剂硼铁精矿粉混合，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，将水溶性还原反应助燃、催化、强化添加剂按照所需的 剂量加入适量的水进行熔化，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镍铁球团；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。将所制好的镍铁球团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，镍铁球团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，使镍铁球团40发生失氧还原反应，镍铁球团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％的镍铁金属化球团37，镍铁金属化球团37继续下降，进入冷却过渡段13，镍铁金属化 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的下部对镍铁金属化球团37 进行冷却，冷却风逐步上升并吸收镍铁金属化球团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，冷却后的镍铁金属化球团37在冷却过渡段13的下方进入冷却筒16 内快速冷却到100℃以下，并通过螺旋出料机18排出冷却筒16，通过用小时排料速度来控制 镍铁金属化球团40在反应罐4内的停留时间和生产量，通过调节冷却水强度和冷却段冷却量 来调节出炉镍铁金属化球团37的质量。
排出冷却筒16的镍铁金属化球团37经破碎、振动筛分后进行磁选，与残煤和脉石分离 后进行压块，制备成高品位的镍铁合金或镍铬铁合金，或将排出冷却筒16的镍铁金属化球团 37直接导入熔化炉中进行熔化冶炼。
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2：本发明解决其技术问题的设备方案是：
在图3中，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；
在图4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。
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；为氧化镍矿、氧化镍铬矿中的任意 一种含镍铁原料。
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。
所述的镍铁球团物料成分配比(重量％)为：含镍铁粉体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中的工艺过程同，略。
实施例3：本发明解决其技术问题的设备方案是：
在图4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，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4个，在外加热还原罐和内加热罐的罐体 的中下部开有18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SiC材料制成。
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：为含镍的铁磷、含镍铬的铁磷中的 一种含镍铁原料。
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。
所述的镍铁球团物料成分配比(重量％)为：含镍铁粉体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。
将燃烧煤气改为采用煤炭直接加热，将实施例1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中的工艺同，略。
实施例4：本发明解决其技术问题的设备方案是：
在图5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：所述的含镍铁原料：为含镍的烟道灰、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。
所述的镍铁球团物料成分配比(重量％)为：含镍铁粉体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。
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5：本发明解决其技术问题的设备方案是：
在图5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％的氧化镍矿中加入 90％-10％的含镍铁磷；
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。
所述的镍铁球团物料成分配比(重量％)为：含镍铁粉体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。
实施例6：本发明解决其技术问题的设备方案是：
所述的上炉体为多孔一通道炉体结构，炉体的布置形式为五排一通道；外加热还原罐和 内加热罐在上炉体内分布有50个，在外加热还原罐和内加热罐的罐体的中下部开有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；外加热还原罐使用材质为SiC和耐火砖材 料混合材料制成。
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％的氧化镍矿中加入 90％-10％的含镍烟道灰、层泥中的任意一种或二种配比后的混合物镍铁原料；
所述的催化添加剂是由熔化剂10％、氧化剂10％、催化助燃剂15％、成孔剂15％、晶核 强化剂25％、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65％、四硼酸钠(NaB4O7·10H2O)25％、皂土10％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二氧化铈(CeO2)；所述的自由基引发剂 为烷氧基胺或芳基碳金属盐的混合物，混合比例不限；所述的成孔剂为聚氯乙烯、蛭石、珍 珠岩的、混合物，混合比例不限。
所述还原剂为低硫低灰分烟煤；所述的熔剂为石灰；所述的粘接剂为膨润土和水玻璃的 混合物，混合比例不限。
所述的球团物料成分配比(重量％)为：含镍铁粉体61％、还原剂24％、熔剂3％、粘结 剂10％、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700℃，还原反应时间为130分钟。
在图6中，内外加热还原罐为矩形，呈单排纵向排列布置，图中1-1为加热器、1-2为外 炉体、1-3为矩形内外加热还原罐、1-4为加热室，各炉体共同使用同一加热通道。
工艺的其它部分与实施例1中的工艺同，略。
实施例7：本发明解决其技术问题的设备方案是：
所述的上炉体为多孔一通道炉体结构，炉体的布置形式为四排一通道；外加热还原罐和 内加热罐在上炉体内分布有20个，在外加热还原罐和内加热罐的罐体的中下部开有40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SiC和耐火砖材 料的混合材料制成。
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：为含镍铬的铁磷、烟道灰、层泥中 的任意一种或将其中的二种含镍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10％、晶核 强化剂13％、助熔剂20％、自由基引发剂7％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)25％、皂土20％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；所述的成孔剂为聚氯乙烯。
所述还原剂为低硫低灰分烟煤；所述的熔剂为石灰；所述的粘接剂为粘土、皂土和纸浆 废液的混合物，混合比例不限。
所述的球团物料成分配比(重量％)为：含镍铁粉体64％、还原剂21％、熔剂＜9％、粘 结剂1％、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800℃，还原反应时间为170分钟。
在图7中，内外加热还原罐为矩形，呈双排纵向排列布置，图中1-1为加热器、1-2为外 炉体、1-3为矩形内外加热还原罐、1-4为加热室，各炉体共同使用同一加热通道。
工艺的其它部分与实施例1中的工艺同，略。
实施例8：本发明解决其技术问题的设备方案是：采用隧道窑。
解决其技术问题的工艺方案是：所述的含镍铁原料：为氧化镍矿、氧化镍铬矿中的任意 一种含镍铁原料；
所述的催化添加剂是由熔化剂10％、氧化剂30％、催化助燃剂20％、成孔剂15％、晶核 强化剂5％、助熔剂15％、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。
所述的熔化剂为含硼铁精矿粉；所述的氧化剂为硝酸钠；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；所述的成孔剂为聚氯乙烯、蛭石的混合物，混合比例不限。
所述还原剂为低硫低灰分烟煤；所述的熔剂为消石灰；所述的粘接剂为膨润土、水玻璃、 粘土、皂土和纸浆废液的混合物，混合比例不限。
所述的镍铁金属化球团物料成分配比(重量％)为：含镍铁粉体61％、还原剂28％、熔 剂10％、催化添加剂1％；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％，将其装罐后送入隧道窑还原，还原反应温度为1050℃，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9：本发明解决其技术问题的设备方案是：采用回转窑。
解决其技术问题的工艺方案是：所述的含镍铁原料：为含镍的铁磷镍铁原料。
所述的催化添加剂是由熔化剂35％、氧化剂25％、催化助燃剂10％、成孔剂5％、晶核 强化剂5％、助熔剂15％、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。
所述的熔化剂为四硼酸钠(NaB4O7·10H2O)；所述的氧化剂为硝酸钾；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)、硝酸(NaNO3)的混合物，混合比例不限；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、珍珠岩的其混合物，混合比例不限。
所述还原剂为焦煤；所述的熔剂为石灰；所述的粘接剂为膨润土、粘土和纸浆废液的混 合物，混合比例不限。
所述的球团物料成分配比(重量％)为：含镍铁粉体74％、还原剂20％、熔剂3％、粘结 剂2.5％、催化添加剂0.5％；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1150℃，还原反应时间为90分钟。
工艺的其它部分与实施例1中的工艺同，略。
实施例10：本发明解决其技术问题的设备方案是：采用转炉。
解决其技术问题的工艺方案是：所述的含镍铁原料：为含镍的烟道灰、层泥中的任意一 种或将二种含镍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10％、氧化剂30％、催化助燃剂10％、成孔剂15％、晶核 强化剂10％、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。
所述的熔化剂为皂土；所述的氧化剂由硝酸钾中的任意一种；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)、硝酸(NaNO3)的混合物，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混合物，混合比例不限；所述的成孔剂为聚氯乙烯。
所述还原剂为焦粉；所述的熔剂为白云石；所述的粘接剂为水玻璃、粘土、皂土和纸浆 废液的混合物，混合比例不限。
所述的球团物料成分配比(重量％)为：含镍铁粉体70％、还原剂25％、熔剂3％、粘结 剂1.9％、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980℃，还原反应时间为130分钟。
工艺的其它部分与实施例1中的工艺同，略。
实施例11：本发明解决其技术问题的设备方案是：采用管式炉。
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％的氧化镍矿中加入 90％-10％的含镍烟道灰、层泥中的任意一种或二种配比成制备镍铁海绵铁的含镍铁原料。
工艺的其它部分与实施例1中的工艺过程及各种催化添加剂相同，略。
实施例12：本发明解决其技术问题的设备方案是：采用竖炉。
解决其技术问题的工艺方案是：所述的含镍铁原料：为90％含镍铁磷、烟道灰、层泥中 的任意一种与10％的氧化镍矿、氧化镍铬矿中的任意一种配比成制备镍铁金属化球团的含铁 原料。
工艺的其它部分与实施例1中的工艺过程及各种催化添加剂相同，略。