目前大部分矿山采用水泥作为固化剂进行尾矿充填,但水泥在固化偏细、偏酸尾矿时效果很差,而且水灰比可调范围小、生产能耗高、污染环境。然而,矿渣作为高炉炼铁过程中排放的一种大宗工业废渣,具有较高的潜在活性。用矿渣替代水泥可以降低体系水化热,提高充填体的工作性和耐久性,还可以有效利用资源、节能环保、降低成本。因此,研究以矿渣为主要原料的固化剂具有十分重要的战略意义。选择某硫铁矿全尾矿为研究对象,在分析了原料基本性能的基础上,选择合适的材料制备了矿渣基固化剂KL。通过试验研究了它的充填性能,并且在实际工程中进行了试应用。在此基础上,采用X射线衍射分析(XRD)和扫描电镜(SEM)等微观分析手段,揭示了KL固化尾矿的固化机理,为进一步的研究和应用提供理论依据和技术支持。KL是以矿渣为主要原料的低碱激发固化剂,它可以有效改善尾矿中的残留硫在后期对充填体的破坏。采用KL固化矿山尾矿时,在灰砂比(材料干基比例)为1:4~1:8、充填料浆质量浓度为60%~68%的条件下,充填体的抗压强度均能满足矿山尾矿充填的要求,满足管道自流输送的充填料浆的最大质量浓度可以达到68%。在相同条件下,KL的固化性能远远优于水泥及“水泥+粉煤灰”,充填体的早期强度高,后期强度不倒缩,60d抗压强度可以分别达到水泥和“水泥+粉煤灰”的6.0倍和3.6倍,充填体耐久性好且对环境的污染小。微观试验结果表明,KL固化尾矿时主要水化产物为钙矾石(AFt)和水化硅酸钙(C-S-H)凝胶。AFt主要集中在充填早期生成,后期主要产物为C-S-H凝胶。在后期不生成或者生成极少量的AFt,不会破坏已形成的C-S-H凝胶结构,从而保证了充填体的耐久性。现场试验结果表明,KL在充填硫铁矿全尾矿时,具有良好的流动性能和力学性能,取得了理想的充填效果,可以实现规模化应用。同时,对KL应用于水工灌浆的可行性进行了试验研究,为研发新型水工灌浆材料提供了新的思路。研究表明,KL满足规范对材料的要求,具有一定的可灌性。与水泥浆相比,KL浆液具备较好的析水率和结石率,结石体强度高,但凝结时间太长。针对这一问题,可以通过提高材料的细度来改善,但对浆液的流动性不利,而且会增加能耗和成本。矿渣是一种大产量的工业废渣,以矿渣为主要原料的胶凝材料应用在矿山尾矿充填和水工灌浆中,具有良好的性能,同时可以有效的利用工业废弃物,节约资源和能源,保护环境,符合国家可持续发展的要求,具有十分广阔的前景。