基于響應面法的礦渣基全固廢膠凝材料配比優化

劉樹龍，李公成，劉國磊，王發剛，王 劼，齊兆軍，楊紀光

(1.山東理工大學材料科學與工程學院，淄博 255049；2.山東理工大學資源與環境工程學院，淄博 255049； 3.山東黃金礦業科技有限公司充填工程實驗室分公司，萊州 261400)

0 引 言

伴隨我國經濟社會的高速發展，人們對礦產資源的需求量日益攀升，資源開采逐漸轉向深部區域，尾礦堆置和采空區處理是限制充填采礦法大規模應用的瓶頸[1]。據統計，2015年全國礦山固廢累計堆存量達600億t，占工業固廢總量的80%以上，每年以10億t的速度逐步遞增，是引發土地資源破壞、生態環境污染和地質工程災害的嚴重危險源。傳統上，礦山充填膠凝劑將水泥作為首選項，高昂的水泥成本不僅影響企業的經營效果，而且制約了充填采礦技術的推廣[2]。我國每年產生大量的高爐礦渣、鋼渣和脫硫石膏等工業固體廢棄物，將這些具有潛在膠凝活性的工業固廢完全替代水泥制備膠凝材料，既可以提高尾砂消納比例，減少固體廢棄物地表堆存面積，又可大幅度降低礦山充填采礦成本，實現大宗工業固廢資源化和高值化利用，為礦山企業帶來豐厚的經濟效益和環境效益，具有廣闊的應用前景[3]。

眾多研究學者對礦渣基全固廢膠凝材料的激發劑選擇[4]、配合比優化[5]、微觀水化機理[6]及綜合化利用[7]等方面做了廣泛研究。崔孝煒等[8]量化分析了CaO和Na2SO4的摻量對全固廢膠凝材料力學性能和微觀結構的影響。Sun等[9]闡述了相同條件下堿激發鋼渣和42.5普通硅酸鹽水泥材料的微觀結構特征。……