一直以来,矿产资源的开发和利用对我国可持续发展的经济起着无可替代的作用。然而在矿山开采过程中,产生的大量采空区、选矿后遗留的冶炼渣等,严重破坏了矿区的生态平衡。据《中国资源综合利用年度报告》统计,目前我国有色行业冶炼渣产量大,综合利用率低,目前冶炼渣仍以堆存为主,这不仅严重破坏了生态环境而且浪费了大量的土地资源。研究基于有色冶炼渣制备用于矿山充填的胶凝材料将是“以废治害”发展的迫切需求,本论文研究开发基于新疆喀拉通克铜镍矿冶炼渣制备矿山采空区用充填胶凝材料的制备技术,为矿山采空区就近利用固体废弃物制备充填材料和环境保护提供基础数据,设法提高铜镍矿冶炼渣资源的综合利用率。主要研究成果如下:研究了新疆喀拉通克铜镍矿冶炼渣在自然级配下的化学组成、成分含量以及矿物组成等特征,铜镍冶炼渣中金属元素及其氧化物主要有Fe₂O₃、CaO、Al₂O₃、MgO,非金属元素及其氧化物主要为SiO₂,不同级配下Fe₂O₃和SiO₂含量明显不同,冶炼渣中主要的矿物组成是铁橄榄石,铁橄榄石是一种含铁的硅酸盐矿物,这与冶炼渣化学成分分析结果一致。研究了机械激发和化学激发对冶炼渣的激发作用。发现机械活化后,经水化的冶炼渣试件具有一定的强度,但强度很低,需要进一步进行化学活化,以便达到做矿山采空区充填胶凝材料的强度要求。通过对四种不同的化学激发剂的选择,选出硫酸钠作为最佳激发剂,经过与石膏的复合激发后,又考虑到经济效益,将原冶炼渣掺入到胶凝材料中,得到复合胶凝材料的抗压强度为33.6 MPa,符合国标要求。该复合胶凝材料中,铜镍矿冶炼渣的综合利用率达到了85%,为我国大宗量利用有色冶炼渣提供了良好的依据。硫酸钠的加入为料浆提供了必要的化学环境,从而为铜镍矿冶炼渣的分散、溶解和水化提供了条件。石膏作为激发剂与硫酸钠协同作用促进了矿渣活性的激发,使得充填体发生水化反应,进一步形成强度。研究了在不同pH下铜镍矿冶炼渣和复合胶凝材料对重金属Cu²⁺、Ni²⁺的溶出行为,随着pH的升高,冶炼渣和胶凝材料对重金属的溶出都随之而降低,并且在pH>2之后,胶凝材料对重金属具有更低的溶出率,说明所制备的胶凝材料对重金属具有一定的固化作用,有利于控制其可能对地下水造成的污染。