石墨尾矿堆存会引发溃坝风险以及重金属污染问题,生物质灰规模化利用也存在难题,为此创新性提出用生物质灰替代水泥协同固化尾砂的解决办法,凭借抗压强度、超声波速、渗透系数测试以及微观表征系统,指出生物质灰掺量在0到12%以及尾砂浓度在85%到95%时对固化体宏观和微观性能的影响机制。 研究结果显示,在尾砂浓度为85%的条件下,9%水泥替代量的生物质灰借助火山灰效应与填充效应协同作用优化材料性能,28天抗压强度比纯水泥组提升21.2%,渗透系数降低,超声纵波波速提高15%,微观分析说明,生物质灰依靠二次水化反应消耗氢氧化钙并促进C-S-H凝胶生成,形成致密网状胶结结构。在90%浓度体系中,生物质灰替代呈现阈值效应,6%掺量时性能最佳,但过量替代大于9%会导致胶凝相不连续,渗透系数增加2.5倍,当尾砂浓度升至95%时,水分匮乏较大抑制火山灰反应,12%生物质灰替代组因胶凝物质不足,抗压强度较基准组下降49.5%,渗透系数升至5.8×10 cm/s。对比分析说明,85%浓度组中9%替代的G1B4组28天波速达2.457 km/s,比基准组提升22.2%,证明适量生物质灰可优化孔隙结构,而95%浓度下12%替代的G3B5组波速仅0.612 km/s,比基准组下降26.6%,说明高浓度条件下过量生物质灰可能引发水分竞争或浆体离析,形成层状孔隙结构。基于实验数据构建的超声波速-渗透系数衰减关系,证明超声波速可作为固化体渗透性快速评价指标,本研究成果阐明了生物质灰在尾砂固化中的双重作用机制即胶结强化与孔隙填充,同时为矿山固废协同处置提供了新途径,对实现石墨尾矿绿色堆存、回填应用以及生物质灰资源化利用有参考价值。