早子沟金矿采用PO42.5水泥作为膏体充填胶凝材料，但水泥价格高、胶结细尾砂效果差，为高效利用钢铁冶金渣与矿山周围固废节约成本，本文以钢铁厂矿渣、精炼渣两种钢铁冶金渣为处理对象，采用矿山周围固废磷石膏作为硫酸盐激发剂，NaOH作为碱激发剂，探究了精炼渣-磷石膏胶凝材料的协同水化机理，研发了一种适用于细尾砂充填的矿用胶凝材料，并开展了如下研究：

      （1）针对当地可利用的固体废弃物进行调研和取样，开展磷石膏、精炼渣、矿渣以及全尾砂等物料的物理化学特性分析，得到了胶凝材料各物料物理参数及化学成分分析结果。

      （2）针对精炼渣、磷石膏、矿渣、NaOH开展4因素5水平精炼渣-磷石膏基胶凝材料胶结全尾砂充填体强度正交试验，得到胶凝材料各物料最优水平；进一步开展精炼渣-磷石膏基胶凝材料配比响应面优化实验，获得响应值最优胶凝材料各物料配比。

      （3）通过XRD、SEM等微观分析，研究了胶凝材料水化反应中水化产物、微观结构以及矿物组成的变化。分析精炼渣-磷石膏基胶凝材料水化反应过程以及充填体强度形成机理，为精炼渣-磷石膏基胶凝材料的实际应用提供理论依据。

      （4）开展了胶凝材料胶结全尾砂充填料浆强度与流变特性实验，研究胶砂比和料浆浓度对充填体抗压强度和料浆流变特性的影响。由此获得结果：在满足充填体自立要求的强度下，可采用胶砂比为1:6，质量浓度67%的充填配比；满足矿山机械运转强度可采用胶砂比1:4，质量浓度69%的充填配比。

      （5）利用ANSYS Fluent软件结合矿山现有管网实况对最优胶凝材料配比胶结全尾砂膏体充填料浆的管道输送情况进行数值模拟研究，分析了管道压力与流速的分布情况，根据模拟结果对胶凝材料在矿山充填管道输送的应用提出合理建议。