传统水泥胶结混凝土充填材料中所用水泥一般为425普通硅酸盐水泥,用量为150~300kg/m3，水灰比约1.2~1.3,28d混凝土抗压强度5.0~10.0MPa，水泥在胶结充填成本中占30%~60%。

因此，降低胶结充填成本的主要途径之一是寻找水泥替代品，在充填料浆中降低甚至取消水泥用量。

高炉矿渣是冶炼生铁时的副产品。矿渣的活性主要决定于其结构，将其结构粗略地视为结晶相与玻璃相的聚合体。矿渣的玻璃相是其活性组分而结晶相是惰性组分，所有，矿渣中玻璃相含量大，其活性就高。我国大多数矿渣的玻璃体含量达80%以上，CaO/SiO2为1.0左右，表明高炉矿渣是代替水泥的一种好的代用品。

粉煤灰是火力发电厂排出的一种工业废渣，它是由磨成一定细度的煤粉在粉煤炉中经1200~1500摄氏度的高温悬浮燃烧之后，由原煤中所含不然的黏土质矿物发生分解、氧化、熔融等变化，在表面张力的作用下形成细小的液滴，在排出炉外时，经急速冷却，形成粒径为1~50微米的微细球形颗粒，然后，连同未被燃烧的可燃物一起由收尘器所收集，或者由水流管道排放到储灰场。粉煤灰中大部分是玻璃相，还有少量未燃炭和部分晶体矿物，晶体矿物主要为石英和莫来石。粉煤灰中CaO/SiO2比值大约0.1左右，这是粉煤灰的活性远小于矿渣活性的主要原因。目前，粉煤灰在充填胶凝材料中可以部分取代水泥。在加拿大充填采矿中，粉煤灰掺量已达到60%，成为加拿大各矿山一种低成本的充填胶凝材料。

芬兰奥托昆普公司所属的维汉蒂等矿，已用高炉渣取代了90%的波特兰水泥，在另一些情况下则用粉煤灰取代70%的水泥，加拿大基德克里克矿的试验与应用表明，高炉渣或粉煤灰至少取代30%~60%的普通硅酸盐水泥。我国长沙矿山研究院与山东铝业公司合作，直接采用生产氧化铝的废弃物——赤泥加入适量粉煤灰和少量活性激化剂制备成浓度为60%左右的充填料浆，加压泵送至充填采场，获得良好质量的充填体。直接充填成本每立方不到40元，其中原材料成本仅为每立方9元，与传统胶结充填相比，原材料成本仅为水泥胶结充填的1/5~1/10，充填成本仅为同强度水泥胶结充填的1/2~1/3。大量的试验表明，无水泥胶结充填是完全可行的，其经济效益与社会效益十分显著。

张马屯铁矿采用高炉水渣细磨产品代替部分水泥后，胶结充填生产成本大幅度降低。矿山附近铁厂的高炉水渣用自卸汽车运至该矿水渣料仓，其容积24立方;然后经振动给料机均匀卸入皮带输送机，经微电脑多功能电子皮带秤自动计量后，给入球磨机加水进行细磨;控制模块细度为-0.074mm占60%以上，细磨的水渣用2条100mm的管道(用管夹阀控制，一开一备)分配自流到双轴搅拌机，与尾砂、水泥混合制成浆体，送入井下采空区进行胶结充填。选矿厂尾矿浆经两段脱水，获取含水率为20%左右的湿尾矿，通过双轴搅拌机和高速搅拌机两段强力机械(活化)搅拌，将全尾砂与配比为1:1的水泥和细磨水渣、水混合制成70%左右的高浓度均质胶结充填料，以管道自流输送方式充入采空区，形成了直立性、整体性良好的充填体。充填体强度达到了各项技术参数规定要求，可以满足回采矿房间柱的要求。该矿生产能力为50万吨/年，由于高炉水渣的使用，年节省水泥用量1.44万吨。

高炉矿渣和粉煤灰是工业生产中的废料，如果得不到有效利用，很容易被丢弃破坏环境。因此，在研究并成功试验了高炉矿渣和粉煤灰能够成为水泥代用品后，这些问题就迎刃而解了。

来源：中国矿权资源网