傳統(tǒng)水泥膠結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混凝土抗壓強度5.0~10.0MPa，水泥在膠結充填成本中占30%~60%。

因此，降低膠結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的副產(chǎn)品。礦渣的活性主要決定于其結構，將其結構粗略地視為結晶相與玻璃相的聚合體。礦渣的玻璃相是其活性組分而結晶相是惰性組分，所有，礦渣中玻璃相含量大，其活性就高。我國大多數(shù)礦渣的玻璃體含量達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小的液滴，在排出爐外時，經(jīng)急速冷卻，形成粒徑為1~50微米的微細球形顆粒，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灰場。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石。粉煤灰中CaO/SiO2比值大約0.1左右，這是粉煤灰的活性遠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與應用表明，高爐渣或粉煤灰至少取代30%~60%的普通硅酸鹽水泥。我國長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，獲得良好質量的充填體。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)膠結充填相比，原材料成本僅為水泥膠結充填的1/5~1/10，充填成本僅為同強度水泥膠結充填的1/2~1/3。大量的試驗表明，無水泥膠結充填是完全可行的，其經(jīng)濟效益與社會效益十分顯著。

張馬屯鐵礦采用高爐水渣細磨產(chǎn)品代替部分水泥后，膠結充填生產(chǎn)成本大幅度降低。礦山附近鐵廠的高爐水渣用自卸汽車運至該礦水渣料倉，其容積24立方;然后經(jīng)振動給料機均勻卸入皮帶輸送機，經(jīng)微電腦多功能電子皮帶秤自動計量后，給入球磨機加水進行細磨;控制模塊細度為-0.074mm占60%以上，細磨的水渣用2條100mm的管道(用管夾閥控制，一開一備)分配自流到雙軸攪拌機，與尾砂、水泥混合制成漿體，送入井下采空區(qū)進行膠結充填。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，通過雙軸攪拌機和高速攪拌機兩段強力機械(活化)攪拌，將全尾砂與配比為1:1的水泥和細磨水渣、水混合制成70%左右的高濃度均質膠結充填料，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。充填體強度達到了各項技術參數(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50萬噸/年，由于高爐水渣的使用，年節(jié)省水泥用量1.44萬噸。

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，在研究并成功試驗了高爐礦渣和粉煤灰能夠成為水泥代用品后，這些問題就迎刃而解了。

來源：中國礦權資源網(wǎng)