一、成果简介
项目在对矿渣、钢渣等原料进行理化分析的基础上，进行了矿山充填胶凝材料组分设计，再通过自主研发的机械-化学激发工艺，研发出矿渣/钢渣新型矿山充填胶凝材料，实现了钢渣最大掺入比35.5wt.%，灰砂比1:10，生产出的充填体28天抗压强度可达3.0 MPa以上。
项目已建成年产60万吨矿渣/钢渣新型矿山充填胶凝材料生产线，经多家用户使用，反映良好，具有较高的经济效益和社会效益。
二、任务来源
目前矿山充填主要有干式、水力、胶结等充填方法，其中胶结充填是使用选矿尾砂废石等废弃骨料掺入适量胶凝材料，形成具一定强度和整体性的充填体，适用于高品位富矿、矿岩不稳定的矿体和“三下矿体”的开采，是干式、水力充填工艺无法取代的充填工艺。但是，作为该充填法主要胶凝材料的水泥却存在着用量大、成本高、高浓度输送性能差等问题。
国家发展规划中指出，钢渣的综合利用率应达86%以上，基本实现“零排放”。然而，我国钢渣综合利用的现状与该规划相差甚远，尤其是素有“劣质水泥熟料”之称的转炉钢渣的利用率仅为10%～20%。国内钢铁企业产生的钢渣不能及时处理，致使大量钢渣占用土地，污染环境。然而钢渣并非不可用固体废弃物，其中含有大量的渣钢、氧化钙、铁以及氧化镁等可利用成分。随着环保政策的日益严厉，钢渣和铁矿尾矿的利用问题已经成为各大钢铁和矿山企业面临的重大难题。
矿渣是钢铁冶炼生产过程中产出的副产品，除部分钢铁企业对其进行合理化治理或回收利用之外，仍有大量矿渣被随处堆放，占用了土地资源，带来了水土及空气污染，还有潜在泥石流威胁。我国于 2016 年颁布并于 2018 年实行的《中华人民共和国环境保护税法》提出，将对矿渣类固体废弃物的排放收缴高额税费。可见，缓解工业固废排放问题已被国家高度重视。由此可知，低成本、高强度、易输送、易生产的新型胶凝材料，以替代或部分替代水泥，减少水泥用量是矿山充填发展新趋势，矿渣资源化回收利用则是钢铁企业发展的迫切需求。钢渣、粉煤灰和矿渣作为我国排放量较多的大宗工业废渣，具有潜在的胶凝活性，利用这些废渣制备胶凝材料具有节能、利废、环保等特点，成为胶凝材料研究的热点和发展趋势。我司以钢渣微粉和矿粉原料，按照一定比例掺入我司特制的胶凝材料中，生产出了高胶砂比的充填胶凝材料，旨在降低成本，提高充填效益。
三、成果的创新性、先进性
（1）对矿渣、钢渣等原料进行理化分析的基础上，进行了矿山充填胶凝材料组分设
计，再通过自主研发的机械-化学激发工艺，研发出矿渣/钢渣新型矿山充填胶凝材料，实现了钢渣最大掺入比35.5wt.%，灰砂比1:10，生产出的充填体28天抗压强度可达3.0 MPa以上。
（2）创新性地以钢渣、矿渣为主要原料制备矿山采空区用新型复合胶凝材料，获得
基于钢渣/矿渣制备矿山采空区充填材料的制备技术，满足矿山胶结充填强度要求。
（3）采用矿渣、钢渣等固体废弃物作为原材料，降低胶凝材料成本，解决固体废弃
物堆存污染环境、占用土地和浪费资源等问题，实现废弃物的资源化利用。
四、总体技术性能指标与国内外同类先进技术比较
1）抗压等级强度
灰砂比 充填试块护龄期/d 充填试块抗压强度/（MPa） 充填试块抗压强度平均值/（MPa）

注：安徽马钢罗河矿业有限责任公司作为招标方，对各个公司的试块进行检测，我司的检测结果明显优于其他公司。由于检测的期龄及判定依据不一，其检测强度异于我司单独送检的检测报告中的强度。
由于我司采用充填胶凝材料进行矿山充填方面，客户方只要求抗压强度的指标，也对此进行相应的检测，可以说是在应用上抗压强度的硬性指标。
我司开发的新型配比，在钢渣相同比表面积条件下，在灰砂比1:10条件下，28d充填强度大于2.5MPa。虽然有报道美国1:20，但是可以将钢渣和矿渣磨得更细，流动性更加，活性更好，导致磨矿成本更高。
五、作用意义
我司的充填材料已经供应到马钢张庄铁矿、马钢罗河铁矿、金日晟矿业、重新集铁矿、富凯矿业、金牛矿业等，项目技术得到验证，项目十分成熟。
（一）经济效益
充填用胶凝材料主要是各类固废资源的二次利用，缓解了固废处理的压力，消除了固废堆放，无害化处理所带来的各种成本，大大提高了资源利用效率，将固废变废为宝，有极高的经济效益。公司解决直接就业33人，项目实现毛利润3000万元/年，净利润2800万元/年。间接就业，物流100多人，充填运营80多人。
（二）社会效益
解决了各大矿山尾砂的堆放带来的各种不良环境影响。解决了各大矿山充填采矿法下，矿山可能会塌陷等带来的一系列安全问题，大大提升了采矿的安全性。开发出了公路建设的新型材料，将有效节省砂、石等资源性材料，从而进一步促进环境保护。