权利要求

1.一种红土镍矿高压酸浸工艺浸出渣的全组分综合利用方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将红土镍矿高压酸浸工艺含铁渣与包含焦粉、熔剂和返矿在内的原料进行制粒和烧结，得到烧结矿和二氧化硫烟气;

(2)将所述二氧化硫烟气用于制备硫酸，所得硫酸返回红土镍矿高压酸浸工序;

(3)将所述烧结矿与焦炭和调渣剂通过高炉冶炼，得到铁水和熔渣;

所述调渣剂以控制熔渣中CaO/SiO2=1.0~1.5，Al2O3/SiO2=0.1~0.6，Al2O3的含量为8~15wt%，MgO的含量为5~12wt%，Fe2O3的含量小于5 wt%，S含量小于1.5wt%;

所述调渣剂包括石灰石、硅石、白云石和铁矾土中至少一种;

(4)将所述熔渣进行冷淬得到粒化熔渣;将部分所述粒化熔渣经过粉磨，得到粒化熔渣粉;

(5)将所述粒化熔渣粉、所述粒化熔渣与包含碱激发剂和红土镍矿高压酸浸工艺中和尾渣在内的辅料混合作为回填料。

2.根据权利要求1所述的一种红土镍矿高压酸浸工艺浸出渣的全组分综合利用方法，其特征在于：

所述红土镍矿高压酸浸工艺含铁渣包括红土镍矿高压酸浸渣和/或红土镍矿高压酸浸液中和除铁铝渣;

和/或，

所述原料包含以下质量百分比组分：红土镍矿高压酸浸工艺含铁渣50~75%，焦粉4~9%，熔剂5~15%，返矿15~30%，其中，各原料组分均以干基质量计量。

3.根据权利要求1或2所述的一种红土镍矿高压酸浸工艺浸出渣的全组分综合利用方法，其特征在于：所述烧结的温度为1200~1400℃。

4.根据权利要求1所述的一种红土镍矿高压酸浸工艺浸出渣的全组分综合利用方法，其特征在于：所述二氧化硫烟气为沿烧结机台车行进方向50%~100%区域内烟道烟气，其二氧化硫平均浓度高于1vol%。

5.根据权利要求1所述的一种红土镍矿高压酸浸工艺浸出渣的全组分综合利用方法，其特征在于：所述粒化熔渣的粒度范围为1~10mm，玻璃体含量高于85wt%。

6. 根据权利要求1所述的一种红土镍矿高压酸浸工艺浸出渣的全组分综合利用方法，其特征在于：所述粒化熔渣粉的比表面积为400~700kg/m2，颗粒的粒径D50=8~15μm，且D90小于45μm，含水率小于1 wt%。

7.根据权利要求1所述的一种红土镍矿高压酸浸工艺浸出渣的全组分综合利用方法，其特征在于：所述碱激发剂包括NaOH、KOH、Na2CO3、Na2SiO3中至少一种。

8.根据权利要求1、5、6或7所述的一种红土镍矿高压酸浸工艺浸出渣的全组分综合利用方法，其特征在于：所述回填料包含以下质量百分比组分：粒化熔渣粉25~50%;碱激发剂3~10%;粒化熔渣20~40%;红土镍矿高压酸浸工艺中和尾渣10~25%。

9.根据权利要求8所述的一种红土镍矿高压酸浸工艺浸出渣的全组分综合利用方法，其特征在于：所述回填料包含不超过15wt%的掺合料。

10.根据权利要求9所述的一种红土镍矿高压酸浸工艺浸出渣的全组分综合利用方法，其特征在于：所述掺合料包括粉煤灰、偏高岭土、石灰中至少一种。

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及一种红土镍矿高压酸浸工艺浸出渣的全组分综合利用方法，属于冶金及工业固废综合利用技术领域。

背景技术

[0002]镍是重要的工业金属，广泛应用于不锈钢、镍基合金和三元正极材料等领域。新能源行业的技术进步和市场需求变化推动了镍市场需求的快速增长。随着硫化镍矿资源的日益枯竭，红土镍矿逐渐成为主要的镍提取矿源。红土镍矿通常分为褐铁矿层、粘土层和腐泥土层，其中褐铁矿层适合湿法处理，占比65%~75%;腐泥土层适合火法处理，占15%~25%;粘土层占约10%，可采用湿法或火法处理。在湿法冶炼中，高压酸浸(HPAL)技术因其碳排放量少、能耗低、镍钴金属综合回收率高、技术成熟等优势，已成为主流选择。然而，每生产一吨金属镍产品，将约产生高达120吨浸出渣，其中包括酸浸渣、除铁铝渣和中和尾渣。其中，渣量最大的酸浸渣和渣量其次的除铁铝渣中含有丰富的铁以及大量的硅、铝、钙、镁、硫等成分，具有极高的资源回收利用价值，以硫酸钙盐为主的中和尾渣回收利用价值则相对较低。目前，出于处理方法的有效性和经济角度考虑，多数企业对三者主要采用直接推存，这不仅造成资源的严重浪费，同时渣中铬、镍、钴等重金属离子可能对生态环境造成严重安全隐患。因此，针对HPAL渣的无害化和资源化处理迫在眉睫。

[0003]目前，红土镍矿高压酸浸工艺浸出渣的资源化利用已有广泛的报道。中国专利申请(CN116875759A)公开了一种从红土镍矿高压浸出渣中回收铁的资源化回收方法，该方法将红土镍矿高压浸出渣、粘结剂混合搅拌后通过制团工艺得到球团，并进行干燥处理得到干燥球团;将干燥球团与黄铁矿混合，在氧气气氛下进行加热焙烧得到焙烧料和烟气，所述烟气经过制酸工艺得到硫酸;将焙烧料、助熔剂和还原剂混合，再加热熔炼后得到铁水、熔炼渣和烟气。中国专利申请(CN119265405A)公开了一种红土镍矿浸出渣的回收方法，该方法在第一还原剂存在下，焙烧红土镍矿浸出渣，得到焙砂和含硫尾气;在第二还原剂存在下，熔炼前述得到的焙砂，得到铁水、冶炼渣和煤气。中国专利申请(CN118326154A)公开了一种从红土镍矿高压酸浸渣的全组分综合回收利用方法，该方法将红土镍矿高压酸浸渣、粘结剂和还原剂混合，制成料球;将料球烘干，随后外掺石灰石煅烧，得到煅烧料;将煅烧料进行熔炼，得到铁水和热态熔渣;将铁水制备成铁锭，并将热态熔渣依次经调质、熔融均化、成型、晶化、退火制备得到微晶玻璃。中国专利(CN117403057B)公开了红土镍矿酸浸渣的处理方法、活性材料，该方法将红土镍矿酸浸渣、调整料、助熔料和还原剂混合进行压制，得到预制品;将预制品焙烧，得到热烧渣和热烟气，热烟气用以制酸;对热烧渣进行磁选，得到精铁料和尾渣;将尾渣、活性料和激发料混合进行粉磨，得到活性材料。

[0004]在熔炼回收铁技术路线上，现有公开技术主要采用氧化或还原焙烧对红土镍矿酸浸渣进行预处理，但该类技术手段所得焙烧料机械强度低、冶金性能差，无法作为大规模、成熟可靠的高炉炼铁工艺的炉料。在二氧化硫回收上，常规焙烧工艺由于烟气流量大、浓度低，往往需要向原料中引入硫源或对烟气中的硫进行再富集达到制酸的条件，回收制酸工艺整体难度大。在回收钙、硅、铝、镁等化学组分上，微晶玻璃工艺制备需多段高温处理且规模化应用受限，而磁选尾渣直接制备活性材料的方法上，磁选尾渣未经过熔融冷淬，并无直接活性，需要外部活性料作为活性源。

[0005]综上所述，开发能够针对红土镍矿高压酸浸工艺浸出渣大规模、高效全组分综合利用的方法具有重要意义。

发明内容

[0006]针对现有技术中对于红土镍矿高压酸浸工艺浸出渣资源化利用过程中存在的技术问题，本发明的主要目的在于提供一种能够实现红土镍矿高压酸浸工艺浸出渣(包括酸浸渣、除铁铝渣和中和尾渣等)得到大规模、高效全组分综合利用的方法，以解决现有技术对于红土镍矿高压酸浸工艺浸出渣的处理存在低效高耗、综合回收利用率低且难以大规模工业化应用等问题。

[0007]为了实现上述技术目的，本发明提供了一种红土镍矿高压酸浸工艺浸出渣的全组分综合利用的方法，该方法包括以下步骤：

(1)将红土镍矿高压酸浸工艺含铁渣与包含焦粉、熔剂和返矿在内的原料进行制粒和烧结，得到烧结矿和二氧化硫烟气;

(2)将所述二氧化硫烟气用于制备硫酸，所得硫酸返回红土镍矿高压酸浸工序;

(3)将所述烧结矿与焦炭和调渣剂通过高炉冶炼，得到铁水和熔渣;

所述调渣剂以控制熔渣中CaO/SiO2=1.0~1.5，Al2O3/SiO2=0.1~0.6，Al2O3的含量为8~15wt%，MgO的含量为5~12wt%，Fe2O3的含量小于5 wt%，S含量小于1.5wt%;

所述调渣剂包括石灰石、硅石、白云石和铁矾土中至少一种;

(4)将所述熔渣进行冷淬得到粒化熔渣;将部分所述粒化熔渣经过粉磨，得到粒化熔渣粉;

(5)将所述粒化熔渣粉、所述粒化熔渣与包含碱激发剂和红土镍矿高压酸浸工艺中和尾渣在内的辅料混合作为回填料。

[0008]本发明技术方案关键是在于实现红土镍矿高压酸浸工艺产生的酸浸渣、除铁铝渣、中和尾渣三种废渣综合资源化利用，基于三种废渣的成分特性针对性进行差异化处理，提出“渣元素回收-熔渣活性调控-尾渣无害回填”的三级转化工艺路径。对于酸浸渣和除铁铝渣而言，其中含有丰富的铁以及大量的硅、铝、钙、镁、硫等成分，通过“烧结-高炉冶炼”工艺路线可以高效回收其中的硫和铁元素，并通过对高炉熔渣的成分进行精准调节，同时结合冷淬和粉磨工艺以获得粒化熔渣骨料和高活性粒化熔渣粉，赋予熔渣独特的再生利用特性。在此基础上，利用粒化熔渣粉和粒化熔渣以及中和尾渣作为主要成分构建低成本、高性能的回填体，实现“以渣治渣”和渣100%资源化利用。

[0009]本发明利用调渣剂来调节高炉冶炼熔渣的成分，例如调节碱度(CaO/SiO2)为1.0~1.5，活化系数(Al2O3/SiO2)为0.1~0.6，Al2O3含量为8~15wt%，MgO含量为5~12wt%，Fe2O3含量小于5 wt%，S含量小于1.5wt%。如果碱性过强易引发凝胶反应过快，导致早期凝结失控、凝胶结构不均，进而影响后期强度与耐久性，如果碱性过低则可能激活不足。如果活性系数过高，会扰乱硅铝酸盐凝胶的理想比例，影响力学性能与抗化学腐蚀，如果活性系数过低，则不利于胶体生成。如果Al2O3含量过高可能导致凝胶中铝含量超量，形成不稳定相，削弱耐久性，如果含量过低则会降低胶凝反应活性。如果MgO含量过高，易促使膨胀性相生成，增加体积不稳定风险，如果MgO含量过低则可能导致反应活性不足。如果Fe2O3的含量过高将促使杂相生成，干扰有利凝胶结构的形成，降低整体反应性。如果S含量过高，易形成过量硫酸盐，诱发膨胀、裂纹及耐久性下降问题。综上所述，本发明通过调控渣相，有利于获得性能更好的回填料。

[0010]作为一个优选的方案，所述红土镍矿高压酸浸工艺含铁渣包括红土镍矿高压酸浸渣和/或红土镍矿高压酸浸液中和除铁铝渣。

[0011]作为一个优选的方案，所述原料包含以下质量百分比组分：红土镍矿高压酸浸工艺含铁渣50~75%，焦粉4~9%，熔剂5~15%，返矿15~30%，其中，各原料组分均以干基质量计量。适宜的配比组成，有助于优化烧结过程，保障烧结矿的产、质量且利于高炉的顺行。熔剂例如生石灰。

[0012]作为一个优选的方案，所述烧结的温度为1200~1400℃。

[0013]本发明以红土镍矿高压酸浸工艺含铁渣作为铁原料，通过搭配焦粉、熔剂、返矿等烧结辅料，并在合适的烧结温度下，可以获得品质较高的烧结矿，比如烧结矿的全铁(TFe)含量大于52wt%，转鼓强度(TI)大于60%，还原度(RI)大于65%，硫含量小于0.2wt%。所得烧结矿完全适用于高炉炼铁工艺。足够的全铁含量、良好的机械强度和还原性对高炉炼铁工艺的能效、运行稳定性至关重要。而烧结矿硫含量过高将直接增加入炉总硫量，致使脱硫负荷上升，恶化铁水质量。

[0014]作为一个优选的方案，所述二氧化硫烟气为沿烧结机台车行进方向50%~100%区域内烟道烟气，其二氧化硫平均浓度高于1vol%。烧结过程中，红土镍矿高压酸浸工艺含铁渣中的硫转化为二氧化硫，并随气流向下运动被下部烧结混合料中的水分和熔剂所吸收，当过湿带到达底部并逐步消失的时候，二氧化硫再解吸并集中释放，因此，适宜烟道区域位置是获取高品质二氧化硫的关键。1vol%以上的二氧化硫浓度有利于在制酸工艺(如康开特工艺)中保持自热平衡。

[0015]作为一个优选的方案，所述粒化熔渣的粒度范围为1~10mm，玻璃体含量高于85wt%。粒化熔渣主要作为回填料的骨料，其玻璃体含量高，粒度范围为1~10mm。过大的颗粒会降低其比表面积，减少与碱激发胶凝体系的反应界面，从而影响凝胶相的生成和骨料与胶体的粘结。这会导致材料密实度下降、孔隙率增加，进而削弱早期强度和耐久性，同时可能影响施工的流动性和整体均匀性。进一步优选所述粒化熔渣粒度范围为1~5mm。玻璃体含量过低，晶相比例增高，直接导致后续粒化熔渣粉活性低，影响填充料微观结构致密性及耐久性。

[0016]作为一个优选的方案，所述粒化熔渣粉的比表面积为400~700kg/m2，颗粒的粒径D50=8~15μm，且D90小于45μm，含水率小于1 wt%。粒化熔渣粉主要作为胶凝活性成分，若其比表面积过低，则反应界面不足，活性降低;若其比表面积过高，则可能增加水需求，影响施工性能。颗粒偏粗(D50大于15μm或D90超45μm)将导致反应不均，降低早期反应速率和整体胶结效果。含水率过高易引起预水化，影响贮存稳定性及碱激发反应控制。粒化熔渣粉是粒化熔渣通过粉磨工艺得到，所述粉磨工艺采用球磨、高压辊磨和立磨中任意一种或多种粉磨方式相结合。

[0017]作为一个优选的方案，所述碱激发剂包括NaOH、KOH、Na2CO3、Na2SiO3中至少一种。这些碱激发剂为行业内常规的试剂。

[0018]作为一个优选的方案，所述回填料包含以下质量百分比组分：粒化熔渣粉25~50%;碱激发剂3~10%;粒化熔渣20~40%;红土镍矿高压酸浸工艺中和尾渣10~25%。中和尾渣包含了大量的硫酸钙盐成分，其能够与碱激发剂(如NaOH或硅酸钠)共同作用，促进胶凝材料的水化反应，加速钙矾石等水化产物的形成，从而提高材料早期强度。

[0019]作为一个优选的方案，所述回填料包含不超过15wt%的掺合料。

[0020]作为一个优选的方案，所述掺合料包括粉煤灰、偏高岭土、石灰中至少一种。适宜量掺合料的加入有利减少单一胶凝相缺陷，进一步增强回填料整体稳定性。

[0021]作为一个优选的方案，所述回填料与水按照水胶比0.25~0.4混合，再进行填充，养护。所述回填料在标准养护条件下，7天、28天抗压强度分别高于3MPa、8MPa。

[0022]与现有技术相比，本发明技术方案带来的有益技术效果：

[0023]1、本发明针对性地将红土镍矿高压酸浸工艺浸出渣中含铁量高的酸浸渣和除铁铝渣进行烧结造块，获得适用于高炉炼铁的高质炉料，并结合烧结工艺原理和烧结烟气集中排放特征，实现对铁、硫元素的深度分离，同时完成硫元素的富集，为低成本自热平衡制酸创造条件，硫酸循环用于红土镍矿高压酸浸工艺浸出工序，显著降低高压酸浸工艺硫酸原料的外购成本。此外，烧结、制酸、高炉冶炼三大环节产生的余热，可制备蒸汽用于红土镍矿高压酸浸工艺矿浆预热流程，显著减少该环节对额外热量的需求，从而降低能耗成本。

[0024]2、本发明充分利用红土镍矿高压酸浸工艺产生的酸浸渣、除铁铝渣、中和尾渣三种废渣矿物组成的特点，并基于特殊工艺路径实现各种废渣中有用元素回收和矿物转化，设计出独特的回填料配方。通过精准调节高炉熔渣成分，结合冷淬制备高玻璃体含量粒化熔渣，进一步粉磨获得粒化熔渣粉，粒化熔渣粒级粗、活性低，粒化熔渣粉粒级细、活性高，矿渣粉和矿渣的合理搭配下，两者不同的反应速率(矿渣粉早期快速反应与矿渣长期缓释效应)和物理特性(矿渣粉提升密实度，矿渣优化流动度)互补，有助于为回填料在不同阶段(早期和长期)提供平衡的性能提升，同时优化回填料的工作性和施工性能。

[0025]3、本发明的工艺系统集成度高，能够达到高压酸浸-烧结-熔炼-胶凝材料制备全链条协同，有效整合了红土镍矿高压酸浸工艺浸出渣自身以及其综合回收利用过程中产生的附加废弃物，完成“元素回收”和“以渣治渣”，实现渣100%资源化利用，获得经济效益并同步消除渣堆存或填埋处理对环境的负面影响，体现了绿色发展理念。

[0026]综上所述，本发明技术具备工业化推广潜力，尤其在红土镍矿高压酸浸工艺浸出渣大规模处理领域将形成显著竞争优势。

附图说明

[0027]图1为本发明的红土镍矿高压酸浸工艺浸出渣的全组分综合利用方法的工艺流程图。

具体实施方式

[0028]下面结合较佳的实施案例对本发明进行进一步的详细说明，而不是限制本发明权利要求的保护范围。

[0029]除非另有定义，下文中所使用全部专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

[0030]实施例1

[0031]烧结原料配比按质量百分比(干基)进行，定二元碱度1.6、制粒水分17.5，其中红土镍矿高压含铁渣(80wt%酸浸渣+20wt%铁铝渣)、焦粉、熔剂(生石灰)、返矿(内配)质量配比分别为58.2%、8.0%、10.7%、23.1%，后续进行制粒并于烧结杯中烧结造块，同时采用烟气分析仪对烟气进行在线测试分析，最终烧结时间40.52min。制得烧结矿的指标如下：全铁含量(TFe) 52.2wt%，转鼓强度(TI) 62.7%，还原度(RI) 65.8%，硫含量0.1wt%。烧结第20~40min烟气中二氧化硫平均浓度1.4vol%，达到湿法工艺制酸条件。将所得烧结矿搭配焦炭和调渣剂，在高温箱式电阻炉中冶炼(约1500℃)并实现渣铁分离(渣、铁密度差异自行分层)，后续进行水淬冷却，最终获得铁块和熔渣。熔渣碱度(CaO/SiO2)1.2，活化系数(Al2O3/SiO2)0.55，Al2O3含量14.4wt%，MgO含量8.3wt%，Fe2O3含量1.1wt%，S含量0.71wt%，后续对其进行对辊破碎得到粒化熔渣，其玻璃体含量91wt%，平均粒径4.8mm。将50%的粒化熔渣采用球磨机进行粉磨得到粒化熔渣粉，其比表面积530kg/m²，颗粒中位数粒径(D50)为11.1μm，90%粒径(D90)38.7μm，含水率0.32wt%。将35wt %粒化熔渣粉、7wt%粉煤灰、35wt%粒化熔渣、16wt%中和尾渣采用强力搅拌机进行干法混匀，得到干混合料;同时将7wt%碱激发剂(50wt%NaOH+50wt%Na2SiO3)溶解于水中，得到碱激发剂溶液，其中水胶比控制为0.35;最终将碱激发剂溶液缓慢加入干混合料中，再次强力搅拌均匀，得到回填料。将回填料倒入模具中进行成型，在标准养护条件下(温度20±2℃，相对湿度95%以上)养护7天、28天，测试其抗压强度。酸浸渣、铁铝渣和中和尾渣的主要成分和组成见表1。

[0032]本实施例中，所得回填料在标准养护条件下，其7天、28天抗压强度分别为4.2MPa、13.9MPa，满足矿山回填工程要求。

[0033]实施例2

[0034]烧结原料配比按质量百分比(干基)进行，定二元碱度1.6、制粒水分17.5，其中红土镍矿高压含铁渣(80wt%酸浸渣+20wt%铁铝渣)、焦粉、熔剂(生石灰)、返矿(内配)质量配比分别为58.2%、8.0%、10.7%、23.1%，后续进行制粒并于烧结杯中烧结造块，同时采用烟气分析仪对烟气进行在线测试分析，最终烧结时间40.52min。制得烧结矿的指标如下：全铁含量(TFe) 52.2wt%，转鼓强度(TI) 62.7%，还原度(RI) 65.8%，硫含量0.1wt%。烧结第24~36min烟气中二氧化硫平均浓度2.1vol%，达到湿法工艺制酸条件。将所得烧结矿搭配焦炭和调渣剂，在高温箱式电阻炉中冶炼(约1500℃)并实现渣铁分离(渣、铁密度差异自行分层)，后续进行水淬冷却，最终获得铁块和熔渣。熔渣碱度(CaO/SiO2) 1.1，活化系数(Al2O3/SiO2)0.3，Al2O3含量8.9wt%，MgO含量6.6wt%，Fe2O3含量0.8wt%，S含量0.65wt%，后续对其进行对辊破碎得到粒化熔渣，其玻璃体含量94wt%，平均粒径3.3mm。将40%的粒化熔渣采用球磨机进行粉磨得到粒化熔渣粉，其比表面积610 kg/m²，颗粒中位数粒径(D50)为8.9μm，90%粒径(D90)33.4μm，含水率0.25wt%。将26wt%粒化熔渣粉、13wt%粉煤灰、37wt%粒化熔渣、19wt%中和尾渣采用强力搅拌机进行干法混匀，得到干混合料;同时将5wt%碱激发剂(50wt%NaOH+50wt%Na2SiO3)溶解于水中，得到碱激发剂溶液，其中水胶比控制为0.38;最终将碱激发剂溶液缓慢加入干混合料中，再次强力搅拌均匀，得到回填料。将回填料倒入模具中进行成型，在标准养护条件下(温度20±2℃，相对湿度95%以上)养护7天、28天，测试其抗压强度。酸浸渣、铁铝渣和中和尾渣的主要成分和组成见表1。

[0035]本实施例中，所得回填料在标准养护条件下，其7天、28天抗压强度分别为3.4MPa、15.7MPa，满足矿山回填工程要求。

[0036]实施例3

[0037]烧结原料配比按质量百分比(干基)进行，定二元碱度1.6、制粒水分17.5，其中红土镍矿高压含铁渣(80wt%酸浸渣+20wt%铁铝渣)、焦粉、熔剂(生石灰)、返矿(内配)质量配比分别为58.2%、8.0%、10.7%、23.1%，后续进行制粒并于烧结杯中烧结造块，同时采用烟气分析仪对烟气进行在线测试分析，最终烧结时间40.52min。制得烧结矿的指标如下：全铁含量(TFe) 52.2wt%，转鼓强度(TI) 62.7%，还原度(RI) 65.8%，硫含量0.1wt%。烧结第26~34min烟气中二氧化硫平均浓度3.8vol%，达到湿法工艺制酸条件。将所得烧结矿搭配焦炭和调渣剂，在高温箱式电阻炉中冶炼(约1500℃)并实现渣铁分离(渣、铁密度差异自行分层)，后续进行水淬冷却，最终获得铁块和熔渣。熔渣碱度(CaO/SiO2) 1.3，活化系数(Al2O3/SiO2)0.4，Al2O3含量11.8wt%，MgO含量11.5wt%，Fe2O3含量1.2wt%，S含量0.82wt%，后续对其进行对辊破碎得到粒化熔渣，其玻璃体含量89wt%，平均粒径6.5mm。将70%的粒化熔渣采用球磨机进行粉磨得到粒化熔渣粉，其比表面积450 kg/m²，颗粒中位数粒径(D50)为13.4μm，90%粒径(D90)42.7μm，含水率0.27wt%。将43.5wt %粒化熔渣粉、2wt%粉煤灰、21.5wt%粒化熔渣、24wt%中和尾渣采用强力搅拌机进行干法混匀，得到干混合料;同时将9wt%碱激发剂(50wt%NaOH+50wt%Na2SiO3溶解于水中，得到碱激发剂溶液，其中水胶比控制为0.31;最终将碱激发剂溶液缓慢加入干混合料中，再次强力搅拌均匀，得到回填料。将回填料倒入模具中进行成型，在标准养护条件下(温度20±2℃，相对湿度95%以上)养护7天、28天，测试其抗压强度。酸浸渣、铁铝渣和中和尾渣的主要成分和组成见表1。

[0038]本实施例中，所得回填料在标准养护条件下，其7天、28天抗压强度分别为5.1MPa、11.3MPa，满足矿山回填工程要求。

[0039]对比例1

[0040]烧结原料配比按质量百分比(干基)进行，定二元碱度1.6、制粒水分17.5，其中红土镍矿高压含铁渣(80wt%酸浸渣+20wt%铁铝渣)、焦粉、熔剂(生石灰)、返矿(内配)质量配比分别为58.2%、8.0%、10.7%、23.1%，后续进行制粒并于烧结杯中烧结造块，同时采用烟气分析仪对烟气进行在线测试分析，最终烧结时间40.52min。制得烧结矿的指标如下：全铁含量(TFe) 52.2wt%，转鼓强度(TI) 62.7%，还原度(RI) 65.8%，硫含量0.1wt%。烧结第0~40.52min烟气中二氧化硫平均浓度0.6vol%，浓度过低回收难度大，需要富集提浓或补硫且补热，成本高，无有效直接实现自热平衡制酸工艺。酸浸渣、铁铝渣和中和尾渣的主要成分和组成见表1。

[0041]对比例2

[0042]烧结原料配比按质量百分比(干基)进行，定二元碱度1.6、制粒水分17.5，其中红土镍矿高压含铁渣(80wt%酸浸渣+20wt%铁铝渣)、焦粉、熔剂(生石灰)、返矿(内配)质量配比分别为58.2%、8.0%、10.7%、23.1%，后续进行制粒并于烧结杯中烧结造块，同时采用烟气分析仪对烟气进行在线测试分析，最终烧结时间40.52min。制得烧结矿的指标如下：全铁含量(TFe) 52.2wt%，转鼓强度(TI) 62.7%，还原度(RI) 65.8%，硫含量0.1wt%。烧结第20~40min烟气中二氧化硫平均浓度1.4vol%，达到湿法工艺制酸条件。将所得烧结矿搭配焦炭和调渣剂，在高温箱式电阻炉中冶炼(约1500℃)并实现渣铁分离(渣、铁密度差异自行分层)，后续进行水淬冷却，最终获得铁块和熔渣。熔渣碱度(CaO/SiO2) 0.9，活化系数(Al2O3/SiO2)0.65，Al2O3含量16.3wt%，MgO含量4.3wt%，Fe2O3含量6.9wt%，S含量0.67wt%。后续采用和实施例1相同的工艺路线和配方得到回填料，将回填料倒入模具中进行成型，在标准养护条件下(温度20±2℃，相对湿度95%以上)养护7天、28天，测试其抗压强度。酸浸渣、铁铝渣和中和尾渣的主要成分和组成见表1。

[0043]本对比例中，所得回填料在标准养护条件下，其7天、28天抗压强度分别为1.7MPa、5.3MPa，不能满足矿山回填工程要求。由于熔渣碱度(CaO/SiO2)过低、活化系数(Al2O3/SiO2)过高和Al2O3(16.3wt%)、Fe2O3(6.9wt%)含量超标以及MgO含量不足(4.3wt%)，导致反应体系失衡，抑制有利胶体相生成，从而显著降低了胶凝材料的活性。

[0044]对比例3

[0045]烧结原料配比按质量百分比(干基)进行，定二元碱度1.6、制粒水分17.5，其中红土镍矿高压含铁渣(80wt%酸浸渣+20wt%铁铝渣)、焦粉、熔剂(生石灰)、返矿(内配)质量配比分别为58.2%、8.0%、10.7%、23.1%，后续进行制粒并于烧结杯中烧结造块，同时采用烟气分析仪对烟气进行在线测试分析，最终烧结时间40.52min。制得烧结矿的指标如下：全铁含量(TFe) 52.2wt%，转鼓强度(TI) 62.7%，还原度(RI) 65.8%，硫含量0.1wt%。烧结第20~40min烟气中二氧化硫平均浓度1.4vol%，达到湿法工艺制酸条件。将所得烧结矿搭配焦炭和调渣剂，在高温箱式电阻炉中冶炼(约1500℃)并实现渣铁分离(渣、铁密度差异自行分层)，后续进行自然冷却，最终获得铁块和熔渣。熔渣碱度(CaO/SiO2) 1.1，活化系数(Al2O3/SiO2)0.3，Al2O3含量8.9wt%，MgO含量6.6wt%，Fe2O3含量0.8wt%，S含量0.53wt%，后续对其进行对辊破碎得到粒化熔渣，其玻璃体含量54wt%，平均粒径7.6mm。将40wt%的粒化熔渣采用球磨机进行粉磨得到粒化熔渣粉，其比表面积350 kg/m²，颗粒中位数粒径(D50)为17.8μm，90%粒径(D90)52.4μm，含水率0.45wt%。后续采用和实施例2相同的工艺路线和配方得到回填料，将回填料倒入模具中进行成型，在标准养护条件下(温度20±2℃，相对湿度95%以上)养护7天、28天，测试其抗压强度。酸浸渣、铁铝渣和中和尾渣的主要成分和组成见表1。

[0046]本对比例中，所得回填料在标准养护条件下，其7天、28天抗压强度分别为0.5MPa、4.8MPa，不能满足矿山回填工程要求。粒化熔渣的玻璃体含量越高，潜在活性就越大，而自然冷却速率低导致玻璃体含量减少，进而影响矿渣的活性。此外，由于粒化熔渣粉颗粒过粗，粗颗粒的水化反应较慢，导致水化产物生成不足，影响早期强度的提升。同时，粒化熔渣粉过粗可能导致胶凝材料的孔隙率增加，降低其密实性，从而影响长期耐久性。

[0047]对比例4

[0048]烧结原料配比按质量百分比(干基)进行，定二元碱度1.6、制粒水分17.5，其中红土镍矿高压含铁渣(80wt%酸浸渣+20wt%铁铝渣)、焦粉、熔剂(生石灰)、返矿(内配)质量配比分别为58.2%、8.0%、10.7%、23.1%，后续进行制粒并于烧结杯中烧结造块，同时采用烟气分析仪对烟气进行在线测试分析，最终烧结时间40.52min。制得烧结矿的指标如下：全铁含量(TFe) 52.2wt%，转鼓强度(TI) 62.7%，还原度(RI) 65.8%，硫含量0.1wt%。烧结第20~40min烟气中二氧化硫平均浓度1.4vol%，达到湿法工艺制酸条件。将所得烧结矿搭配焦炭和调渣剂，在高温箱式电阻炉中冶炼(约1500℃)并实现渣铁分离，后续进行水淬冷却，最终获得铁块和熔渣。熔渣碱度(CaO/SiO2) 1.3，活化系数(Al2O3/SiO2)0.4，Al2O3含量11.8wt%，MgO含量11.5wt%，Fe2O3含量1.2wt%，S含量0.97wt%，后续对其进行对辊破碎得到粒化熔渣，其玻璃体含量88wt%，平均粒径6.5mm。将100%的粒化熔渣采用球磨机进行粉磨得到粒化熔渣粉，其比表面积450 kg/m²，颗粒中位数粒径(D50)为13.4μm，90%粒径(D90)42.7μm，含水率0.27wt%。将65wt %粒化熔渣粉、2wt%粉煤灰、24wt%中和尾渣采用强力搅拌机进行干法混匀，得到干混合料;同时将9wt%碱激发剂(50wt%NaOH+ 50wt%Na2SiO3)溶解于水中，得到碱激发剂溶液，其中水胶比控制为0.37;最终将碱激发剂溶液缓慢加入干混合料中，再次强力搅拌均匀，得到回填料。将回填料倒入模具中进行成型，在标准养护条件下(温度20±2℃，相对湿度95%以上)养护7天、28天，测试其抗压强度。酸浸渣、铁铝渣和中和尾渣的主要成分和组成见表1。

[0049]本实施例中，所得回填料在标准养护条件下，其7天、28天抗压强度分别为3.9MPa、7.2MPa，不能满足矿山回填工程要求。

[0050]。

说明书附图(1)