磷石膏作为湿法制酸过程中排放的大宗固体废弃物,由于赋存F、P等有害元素而限制了其二次回收利用,进而产生了占用土地、破坏地表环境、污染地下水等安全环保问题。充填采矿法凭借其在治理地压、处置固废、提升采矿作业安全方面的卓越优势得到广泛应用,因此考虑借助充填采矿法来缓解磷石膏堆存所带来的一系列安全问题,并实现地下矿产资源的高效回采。磷石膏充填体中的毒害元素尤其是氟化物的浸出风险,成为限制磷石膏胶结充填推广应用的主要因素。聚合氯化铝（PAC）作为一种无机高分子化合物,在废水除氟领域作为有效絮凝剂被广泛使用。本文以磷石膏为充填骨料,PAC为添加剂,水泥为胶凝材料制备PAC改性磷石膏充填体,通过塌落度实验、泌水实验、单轴抗压强度实验、毒性浸出实验,对PAC改性磷石膏在充填中应用的可行性和环境安全性进行评价。同时结合微观分析实验对PAC固化/稳化氟离子的内在机理进行深入研究。（1）PAC的添加能够通过缓解磷石膏的缓凝作用,进而促进磷石膏充填体的早期强度发展（7d）。磷石膏充填体的后期强度（28d）仍随着PAC添加量增加保持持续增长趋势。考虑到PAC的添加对磷石膏充填料浆流动性带来消极影响,在将PAC作为添加剂应用于磷石膏胶结充填时,需要将料浆流动性作为重要考量标准之一。（2）当PAC浓度增加至2.0g/L时,泌水及毒性浸出液中氟离子浓度均出现较大程度降低,其下降率分别为9.24%和23.64%。说明,PAC在磷石膏胶结充填过程中可以起到一定降氟作用。对泌水与地下水混合后形成的混合水进行模糊综合评价,结果显示,混合水的水质达到Ⅲ级标准。（3）微观结果显示,添加2g/L PAC使得水化产物均匀分布,28d孔隙结构得到细化。同时,结合面扫和线扫的元素分布分析结果发现,F元素在黄铁矿（Fe S2）所在区域含量较高,且Al和Cl元素随线扫方向的变化与F元素变化存在一定相关性。推测是由于PAC在F元素富集区域伴随着静电吸附、离子交换和化学沉淀的方式实现氟固化过程。（4）压汞孔隙实验结果表明,PAC水解形成多核羟基络合物,这些络合物作为骨架吸收絮凝体形成团聚体,团聚体堆积过程中容易形成多孔结构。另外,料浆制备时,PAC添加后料浆流动性降低,由此引入气泡导致总孔隙率增加,随即表现为14d龄期时总孔隙升高。而28d龄期时,由于PAC对于磷石膏-水泥体系的水化反应的促进作用,C-S-H等水化产物生成并充填至孔隙内降低总孔隙率。14d龄期时,PAC添加可以通过增加水化产物的生成,提高基体中细孔的比例,同时由于PAC添加导致流动性降低,料浆不易捣实所引入的气泡孔导致大孔比例增加。（5）PAC改性磷石膏充填体实现氟离子稳化主要是通过PAC本身对F-的静电吸附和离子交换,以及通过对磷石膏-水泥基水化的促进作用生成更多的C-S-H,通过C-S-H中OH-与F-之间的离子交换生成F-C-S-H实现F-的固化。另外,磷石膏充填体固结后形成的固结体可以通过限制有害离子的溶出,实现F-的固化作用,添加PAC后的28d充填体均较对照组具有较小的总孔隙率,由此加强对F-的限制作用。图51幅,表20个,参考文献128篇