傳統(tǒng)水泥膠結(jié)混凝土充填材料中所用水泥一般為425普通硅酸鹽水泥,用量為150~300kg/m3，水灰比約1.2~1.3,28d混凝土抗壓強(qiáng)度5.0~10.0MPa，水泥在膠結(jié)充填成本中占30%~60%。

因此，降低膠結(jié)充填成本的主要途徑之一是尋找水泥替代品，在充填料漿中降低甚至取消水泥用量。

高爐礦渣是冶煉生鐵時(shí)的副產(chǎn)品。礦渣的活性主要決定于其結(jié)構(gòu)，將其結(jié)構(gòu)粗略地視為結(jié)晶相與玻璃相的聚合體。礦渣的玻璃相是其活性組分而結(jié)晶相是惰性組分，所有，礦渣中玻璃相含量大，其活性就高。我國(guó)大多數(shù)礦渣的玻璃體含量達(dá)80%以上，CaO/SiO2為1.0左右，表明高爐礦渣是代替水泥的一種好的代用品。

粉煤灰是火力發(fā)電廠排出的一種工業(yè)廢渣，它是由磨成一定細(xì)度的煤粉在粉煤爐中經(jīng)1200~1500攝氏度的高溫懸浮燃燒之后，由原煤中所含不然的黏土質(zhì)礦物發(fā)生分解、氧化、熔融等變化，在表面張力的作用下形成細(xì)小的液滴，在排出爐外時(shí)，經(jīng)急速冷卻，形成粒徑為1~50微米的微細(xì)球形顆粒，然后，連同未被燃燒的可燃物一起由收塵器所收集，或者由水流管道排放到儲(chǔ)灰場(chǎng)。粉煤灰中大部分是玻璃相，還有少量未燃炭和部分晶體礦物，晶體礦物主要為石英和莫來(lái)石。粉煤灰中CaO/SiO2比值大約0.1左右，這是粉煤灰的活性遠(yuǎn)小于礦渣活性的主要原因。目前，粉煤灰在充填膠凝材料中可以部分取代水泥。在加拿大充填采礦中，粉煤灰摻量已達(dá)到60%，成為加拿大各礦山一種低成本的充填膠凝材料。

芬蘭奧托昆普公司所屬的維漢蒂等礦，已用高爐渣取代了90%的波特蘭水泥，在另一些情況下則用粉煤灰取代70%的水泥，加拿大基德克里克礦的試驗(yàn)與應(yīng)用表明，高爐渣或粉煤灰至少取代30%~60%的普通硅酸鹽水泥。我國(guó)長(zhǎng)沙礦山研究院與山東鋁業(yè)公司合作，直接采用生產(chǎn)氧化鋁的廢棄物——赤泥加入適量粉煤灰和少量活性激化劑制備成濃度為60%左右的充填料漿，加壓泵送至充填采場(chǎng)，獲得良好質(zhì)量的充填體。直接充填成本每立方不到40元，其中原材料成本僅為每立方9元，與傳統(tǒng)膠結(jié)充填相比，原材料成本僅為水泥膠結(jié)充填的1/5~1/10，充填成本僅為同強(qiáng)度水泥膠結(jié)充填的1/2~1/3。大量的試驗(yàn)表明，無(wú)水泥膠結(jié)充填是完全可行的，其經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益十分顯著。

張馬屯鐵礦采用高爐水渣細(xì)磨產(chǎn)品代替部分水泥后，膠結(jié)充填生產(chǎn)成本大幅度降低。礦山附近鐵廠的高爐水渣用自卸汽車(chē)運(yùn)至該礦水渣料倉(cāng)，其容積24立方;然后經(jīng)振動(dòng)給料機(jī)均勻卸入皮帶輸送機(jī)，經(jīng)微電腦多功能電子皮帶秤自動(dòng)計(jì)量后，給入球磨機(jī)加水進(jìn)行細(xì)磨;控制模塊細(xì)度為-0.074mm占60%以上，細(xì)磨的水渣用2條100mm的管道(用管夾閥控制，一開(kāi)一備)分配自流到雙軸攪拌機(jī)，與尾砂、水泥混合制成漿體，送入井下采空區(qū)進(jìn)行膠結(jié)充填。選礦廠尾礦漿經(jīng)兩段脫水，獲取含水率為20%左右的濕尾礦，通過(guò)雙軸攪拌機(jī)和高速攪拌機(jī)兩段強(qiáng)力機(jī)械(活化)攪拌，將全尾砂與配比為1:1的水泥和細(xì)磨水渣、水混合制成70%左右的高濃度均質(zhì)膠結(jié)充填料，以管道自流輸送方式充入采空區(qū)，形成了直立性、整體性良好的充填體。充填體強(qiáng)度達(dá)到了各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)規(guī)定要求，可以滿足回采礦房間柱的要求。該礦生產(chǎn)能力為50萬(wàn)噸/年，由于高爐水渣的使用，年節(jié)省水泥用量1.44萬(wàn)噸。

高爐礦渣和粉煤灰是工業(yè)生產(chǎn)中的廢料，如果得不到有效利用，很容易被丟棄破壞環(huán)境。因此，在研究并成功試驗(yàn)了高爐礦渣和粉煤灰能夠成為水泥代用品后，這些問(wèn)題就迎刃而解了。

來(lái)源：中國(guó)礦權(quán)資源網(wǎng)