李帥　于正　馮如　潘紀龍

摘要：針對拜耳法赤泥難以規(guī)模化利用的問題，開發(fā)拜耳法赤泥作為礦山膠結充填骨料?；谂浞教剿髟囼灲Y果，運用BBD方法設計9組試驗，以響應面優(yōu)化法探究料漿濃度和拜耳法赤泥C料質量比與充填體抗壓強度、坍落度和C料單耗3個響應量的相關關系及最佳配比。結果表明：在拜耳法赤泥C料質量比為6.88、料漿濃度為58.69 %時滿意度值達到最大，為0.729，此時充填體28 d齡期抗壓強度為1.56 MPa，坍落度為29.5 cm，C料單耗為74.716 kg/t，符合礦山實際生產(chǎn)要求。將拜耳法赤泥用于礦山采空區(qū)充填既消除了采空區(qū)安全隱患，保障了礦山的安全持續(xù)開采，又實現(xiàn)了拜耳法赤泥的大規(guī)模利用，保護了地表環(huán)境。

關鍵詞：拜耳法赤泥;BBD試驗設計;膠結充填;配方探索;響應面優(yōu)化;配比優(yōu)化

中圖分類號：TD853.34文獻標志碼：A開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

文章編號：1001-1277（2022）01-0034-08doi：10.11792/hj20220106

基金項目：湖南省自然科學基金項目（2021JJ40745）;國家自然科學基金青年基金項目（51804337）

引言

隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，世界資源需求量急劇增加，其中，鋁作為一種常用的金屬材料，其2020年全球需求量高達1.084億t，預計到2040年全球鋁需求量將達到1.637億t[1]，如此大的需求量使得鋁成為世界第二大金屬，僅次于鋼鐵。在冶煉鋁的過程中會產(chǎn)生一種固體廢物——拜耳法赤泥，每生產(chǎn)1 t電解鋁將產(chǎn)生2.0～3.6 t的拜耳法赤泥，中國拜耳法赤泥年產(chǎn)量高達7 000萬t，但其年綜合利用量卻不足500萬t，大量拜耳法赤泥只能就地或筑壩堆積，不僅占用大量土地資源，而且對周邊環(huán)境造成嚴重污染，威脅到礦山的安全可持續(xù)生產(chǎn)。

國內(nèi)外就拜耳法赤泥的綜合利用提出了數(shù)十種方法，主要包括有價金屬元素回收、充當建筑材料和吸附材料、生態(tài)修復及陶瓷生產(chǎn)等[2-11]。李陽等[12]將拜耳法赤泥用于生產(chǎn)混凝土路緣石，研究結果表明：當材料混合質量配比為水泥∶砂∶碎石∶拜耳法赤泥=1∶0.34∶2.72∶0.77時，拜耳法赤泥混凝土路緣石28 d齡期抗壓、抗折強度分別達35.3 MPa和5.3 MPa，可作為理想的混凝土路緣石原材料;林偉等[13]研發(fā)的拜耳法赤泥改性陶瓷輕質磚較傳統(tǒng)陶瓷輕質磚具有保溫效果好、抗折強度高、抗靜電能力強等優(yōu)點，已經(jīng)在佛山石灣鷹牌陶瓷有限公司生產(chǎn)線上制得了樣品;SHOPPERT 等[14]首先用稀鹽酸在攪拌下浸出拜耳法赤泥，然后在一定條件下除去可溶性離子Ca、Na等，剩余固體殘渣中鐵和鈦的質量分數(shù)分別增加到57.7 %和6.4 %，實現(xiàn)了從拜耳法赤泥中提取鐵和鈦的兩步酸浸提法;BHATTACHARYA等[15]對拜耳法赤泥進行球磨并在試驗條件下進行改良修飾，使其表現(xiàn)出最高的贗電容行為，可作為穩(wěn)定可靠的超級電容器電極。

受原礦礦石、生產(chǎn)工藝和堆積時間的影響，不同產(chǎn)地甚至同產(chǎn)地不同批次的拜耳法赤泥中的物質組成及化學成分差別較大，而上述方法是在對拜耳法赤泥的物理化學性質進行充分研究和利用的基礎之上進行的，針對不同的拜耳法赤泥不具備通用性。此外，這些方法多數(shù)需用到強酸強堿等價格昂貴的輔助材料，導致成本過高，無法進行工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，無法實現(xiàn)拜耳法赤泥規(guī)?；?、經(jīng)濟性的安全利用。近年來，越來越多類似于拜耳法赤泥的工業(yè)固體廢物被應用于礦山充填開采，取得了較好的效果[16-19]。因此，本文研究了將拜耳法赤泥作為礦山膠結充填骨料的可行性，為實現(xiàn)拜耳法赤泥的大規(guī)模利用，消除采空區(qū)安全隱患提供新的途徑。

1 研究背景及試驗材料

1.1研究背景

中國某省70 %的鋁土礦資源屬于煤下鋁，本次模擬以該省某典型鋁土礦為例。該鋁土礦賦存于中石炭統(tǒng)本溪組下部，與底部奧陶系灰?guī)r、鐵黏土巖侵蝕面呈不整合接觸。上覆地層由本溪組黏土巖和泥巖、太原組泥巖和砂巖、新近系紅土及第四系黃土組成。礦體平均厚度為2.85 m，平均傾角為7°，鋁硅比為5.5，Al2O3質量分數(shù)為65 %，上覆煤層厚6.10 m，距礦體53 m。礦體頂板極限抗拉強度低，為0.48 MPa，軟化系數(shù)為0.53，頂板軟弱且不穩(wěn)定。目前，該礦山擬采用條帶式進路充填采礦法作為主要采礦方法，條帶式進路充填分兩步：第一步采用高強度拜爾法赤泥基膠結充填體對條狀采空區(qū)進行充填，第二步采用低強度拜爾法赤泥基膠結充填體進行充填。

1.2試驗材料

拜耳法赤泥屬二類一般工業(yè)固體廢物，可用于礦山采空區(qū)膠結充填。本文主要研究材料為拜耳法赤泥、強度等級42.5水泥、S95礦渣粉和鋁灰，外加劑為石灰和水玻璃。研究表明，充填骨料的物理性質和化學成分對膠結充填體的各項參數(shù)均有極大影響[20]。為此，對本文使用的拜耳法赤泥進行分析，其粒度分布如圖1所示。由圖1可知：該拜耳法赤泥粒度較細，小于5 μm的顆粒占66 %，大于38 μm的顆粒僅占4 %;同時，其不均勻系數(shù)小于5，曲率系數(shù)小于1，說明級配較差。此外，拜耳法赤泥的比表面積較普通膠結劑高，且滲透系數(shù)低（3.35×10-7 cm/s），這些特性都不利于拜耳法赤泥基膠結充填體的強度發(fā)展。利用X射線衍射儀（XRD）測定了拜耳法赤泥的礦物成分，主要包括方解石、鈣礬石、水氯蘇拉石、赤鐵礦、三水鋁石、云母和綠泥石，均不具有潛在的水化特性。綜上所述，拜耳法赤泥的物理性質和化學成分對膠結充填體的各項參數(shù)均有較大的不利影響，不是一種理想的充填骨料。

2 充填配方試驗

2.1充填配方探索試驗設計

由于拜耳法赤泥含水率為20 %以上，試驗前將拜耳法赤泥在烘箱中烘干至其含水率變化范圍不超過1 %，并棒磨至粉末狀。為探索拜耳法赤泥最佳的充填配方，設計9組試驗觀察不同膠凝材料組合對充填體pH、凝結速度和抗壓強度的影響，試驗方案如表1所示。試驗時按設計方案稱取材料，于攪拌桶中充分混合后加入水充分攪拌，直至獲得均勻的充填料漿，然后澆灌至直徑5 cm、高10 cm的標準模具中，采取人工振動的方式去除料漿中存在的空氣，待其凝固后刮模、脫模，放入養(yǎng)護箱中進行養(yǎng)護，分別測定其3 d、7 d及28 d齡期抗壓強度。

2.2充填配方配比優(yōu)化試驗設計

通過充填配方探索試驗得到較為理想的拜耳法赤泥基膠結充填配方后，在實際應用過程中，還需要考慮充填體的綜合性能和經(jīng)濟性，因此對充填配方進行配比優(yōu)化很有必要。響應面優(yōu)化法（Response Surface Methodology，RSM）是一種解決非線性優(yōu)化問題的數(shù)理統(tǒng)計方法，包括試驗的設計、模型的建立、模型適用性的檢驗及最佳組合條件的求解等眾多統(tǒng)計及試驗技術。Box-Behnken設計（Box-Behnken Design，BBD）是RSM常用的試驗設計方法之一，是可以評價指標和因素間非線性關系的一種試驗設計方法，BBD的優(yōu)點是不需要連續(xù)進行多次試驗，并且在因素數(shù)量相同的情況下較其他試驗設計方法設計出來的試驗組合數(shù)更少。

充填性能參數(shù)主要有充填體抗壓強度、料漿流動性、坍落度、黏度、屈服應力、充填材料成本等，相應的影響因素為灰砂比、料漿濃度、溫度、充填材料物理性質、粒度分布及C料（膠凝材料）單耗等。本次試驗采用3因素3水平設計方案，研究拜耳法赤泥C料質量比（x1）和料漿濃度（x2）對充填體28 d齡期抗壓強度（Y1）、坍落度（Y2）及C料單耗（Y3）（每噸充填料漿中C料質量）3個響應量的影響。由于BBD方案至少包含3個影響因素，因此添加常量（x3）作為一個影響因素，如表2所示。初步設計的試驗方案共17組，除去8組中心水平和常量（x3）參與的重復性試驗后，實際上只有9組試驗，為便于試驗數(shù)據(jù)觀察及分析，將其按順序重新排列，如表3所示。

3結果和分析

3.1配方探索試驗

為探索拜耳法赤泥最佳的充填配方，設計9組試驗觀察各個變量對充填體pH、凝結速度和抗壓強度的影響，試驗結果如表4所示。

從以上試驗結果可得出以下結論：

1）水泥作為膠結劑時，拜耳法赤泥-水泥充填漿體凝結速度快，早期強度低但后期強度可穩(wěn)定達到1.0 MPa以上，在加入石灰后會導致其抗壓強度隨齡期增加而產(chǎn)生較大程度的降低。

2）S95礦渣粉與拜耳法赤泥混合漿體凝結速度慢，制成的試塊早期沒有抗壓強度，后期抗壓強度最大也只有0.2 MPa左右，但是在加入適量石灰后，不僅凝結速度顯著加快，其7 d和28 d抗壓強度也增加至1.0 MPa以上。

3）鋁灰作為起泡劑無法與拜耳法赤泥產(chǎn)生膠結作用，水玻璃作為外加劑對充填體抗壓強度基本無影響。

4）拜耳法赤泥具有強堿性，其pH值為10.29～11.83，浸出液pH值為12.1～13.0。試驗結果顯示：S95礦渣粉和石灰混合膠凝材料對其強堿性具有一定程度的抑制作用。一方面S95礦渣粉及石灰中的Ca2+可與拜耳法赤泥中的Na+進行置換反應產(chǎn)生可溶性堿，這部分堿溶于液相中排出;另一方面Ca2+與拜耳法赤泥漿體中游離的堿性陰離子發(fā)生沉淀反應生成不溶性鈣鹽和化學結合堿，這一部分堿的穩(wěn)定性提高，可以穩(wěn)定吸附于晶格中，不易析出，也使得堿性得到控制。

3.2配比優(yōu)化試驗

根據(jù)BBD試驗設計方案，記錄試驗中拜耳法赤泥C料質量比和料漿濃度對充填體28 d齡期抗壓強度、坍落度及C料單耗3個響應量的影響。試驗結果如表5所示。

根據(jù)表5的結果，結合響應面自動優(yōu)化及手動優(yōu)化，分別對3個響應面函數(shù)進行擬合。

1）28 d齡期抗壓強度響應面函數(shù)擬合。為了檢驗3個因素及其復合因素的顯著作用，對28 d齡期抗壓強度響應面回歸模型進行方差分析，如表6、表7所示，表中p>0.05，p<0.05，p<0.001和p<0.000 1分別表示該因素影響不顯著、較顯著、高度顯著和極顯著。由表6、表7可知：模型總體p值為0.035 7<0.05，可見模型是較顯著的;常量x、復合因素xx、xx的p值分別為0.956 7，0.774 6，0.453 2均大于不顯著判斷標準0.05，由此可見常量對響應量基本無影響。去除不顯著的常量x和包含x的復合因素后，模型值為1 265.24，p值小于0.001，模型總體高度顯著。其中，復合因素x和x的p值分別為0.061 1及0.268 6，大于顯著性判斷標準0.05，但是考慮到模型總體已為極顯著，此時再去除復合因素會導致模型精確度降低，因此復合因素x和x不必從擬合模型中去除。

根據(jù)上述分析，充填體28 d齡期抗壓強度Y1的響應面函數(shù)為：Y=-0.822 7x+0.132 7x-0.076 5xx-0.053 3x-0.024 7x+1.16，相關系數(shù)平方為0.999 5。

2）坍落度響應面函數(shù)擬合。為了檢驗3個因素及其復合因素的顯著作用，對坍落度響應面回歸模型進行方差分析，如表8、表9所示，模型總體p值為0.353 8>0.05，模型不顯著。將p值較大的x及包含x的復合因素去除后模型f值為10.79，p值為0.039 1<0.05，模型總體較顯著。其中，復合因素xx和x的p值分別為0.297 8及0.567 1，遠大于顯著性判斷標準0.05，而此時模型值為0.039 1，只略小于0.05。這說明復合因素x1x2和x22的p值與判斷標準0.05如此大的差距可能會導致模型總體精確度不高，分別去除復合因素xx和x進行對比，去除復合因素xx設為模型A，去除復合因素x設為模型B，結果如表10所示。在去除復合因素xx和x之后模型總體皆為較顯著。其中，模型A總體p值為0.018 4，模型B總體p值為0.010 3。顯然去除復合因素x22對提升模型精確度更為有效，但此時模型B中復合因素x1x2的值為0.245 2，大于顯著性判別標準0.05，考慮到去除過多因素會導致模型出現(xiàn)更大的誤差甚至錯誤，因此保留復合因素x1x2。

根據(jù)上述分析，坍落度Y2的響應面函數(shù)為：Y=-5.08x-4.20x+1.53xx-4.75x+24.83，相關系數(shù)平方為0.940 1。

3）C料單耗響應面函數(shù)擬合。C料單耗響應面回歸模型方差分析如表11所示。由表11可知：雖然模型總體f值為14 425.24，值為0.006 4，模型較顯著，但是常量因素x及其復合因素p值皆遠大于0.05，不顯著，因此將常量因素及包含常量因素的復合因素去除后重新擬合。在去除常量因素x3及其復合因素后，模型顯著性由較顯著變?yōu)闃O顯著，此時復合因素x的p值為0.864 9，遠大于顯著性判斷標準0.05，將其去除后模型顯著性仍為極顯著，但考慮到去除全部不顯著項將導致結果失擬程度大大增加，因此保留復合因素x以增加數(shù)學模型的擬合精確度。

根據(jù)上述分析，C料單耗Y3的響應面函數(shù)為：Y=-15.58x+2.32x-0.525 0xx+3.48x-0.016 7x+24.83，相關系數(shù)平方為1.000 0。

不同響應量單因素影響分析如圖2所示。在28 d齡期抗壓強度響應面回歸模型中（如圖2-a）所示），拜耳法赤泥C料質量比及料漿濃度之間交互作用顯著，且拜耳法赤泥C料質量比和料漿濃度對充填體抗壓強度的影響皆為極顯著;隨著拜耳法赤泥C料質量比的增大，充填體28 d齡期抗壓強度逐漸降低，近似呈線性關系;隨著料漿濃度的提升，充填體28 d齡期抗壓強度緩慢增加。在坍落度響應面回歸模型中（如圖2-b）所示），拜耳法赤泥C料質量比和料漿濃度對坍落度的影響均為顯著，因素之間交互作用不顯著;隨著拜耳法赤泥C料質量比的增加，坍落度呈先緩慢增加后迅速減小的趨勢;在拜耳法赤泥C料質量比為7時坍落度達到最大值，為26.0 cm，而隨著料漿濃度的增加，坍落度呈線性降低的趨勢。

拜耳法赤泥C料質量比、料漿濃度對坍落度和C料單耗的交互作用如圖3所示。在C料單耗響應面回歸模型中，拜耳法赤泥C料質量比和料漿濃度對其影響均為極顯著，且二者之間存在顯著的交互作用;隨著拜耳法赤泥C料質量比和料漿濃度的增加，C料單耗近似呈線性增加的趨勢，與理論計算結果一致。

3.3充填配比優(yōu)化

充填配比優(yōu)化應遵循充填體強度達到設計要求、料漿流動性與輸送工藝相匹配和減少C料用量降低充填成本3個原則。目標礦山充填體滿意強度按照文獻[21]提出的方法進行計算：

式中：σ為充填體28 d齡期抗壓強度（MPa）;為充填體密度（g/cm）;為充填體自立高度（m）;為充填體埋深（m）;l為充填體長度（m）;為充填體滑動面傾角（°）;為安全系數(shù);a為經(jīng)驗系數(shù);為匹配系數(shù);為覆巖容重（kN/m）;為圍巖的彈性模量（MPa）。

將研究對象礦山相關參數(shù)代入計算并結合實際情況可得充填體抗壓強度目標值為1.24 MPa，考慮容差將充填體28 d齡期抗壓強度目標值設置為1.50 MPa，其次為遵循料漿濃度與輸送工藝相匹配和降低C料單耗以減少充填成本的原則，將坍落度設置為最大，C料單耗設置為最小，料漿濃度及拜耳法赤泥C料質量比分別設置為58 %～62 %和6～10，如表12所示。

拜耳法赤泥C料質量比單因素及拜耳法赤泥C料質量比和料漿濃度復合因素對滿意度的影響如圖4所示。由圖4可知：拜耳法赤泥C料質量比為6～7時滿意度呈線性增加的趨勢，大于7之后滿意度呈拋物線形逐漸降低，大于9.5后對滿意度基本沒有影響，常量對整體滿意度無影響。整體滿意度如圖5所示。由圖5可知：在拜耳法赤泥C料質量比為6.88、料漿濃度為58.69 %時滿意度值達到最大，為0.729，此時預測的充填體28 d齡期抗壓強度為1.56 MPa，坍落度為29.5 cm，C料單耗為74.716 kg/t，符合礦山實際生產(chǎn)要求。

3.4拜耳法赤泥充填可行性分析

1）環(huán)保效益分析。拜耳法赤泥是工業(yè)提純氧化鋁過程中產(chǎn)生的一種固體廢物。長期以來，工廠通常采用將其送往堆場堆積或選址堆壩等方法來處理拜耳法赤泥。但是，由于拜耳法赤泥結合著大量難以去除的化學堿，因此僅僅通過堆積、筑壩等簡單的方式來處理拜耳法赤泥，不僅會占用大量寶貴的土地資源，而且很容易造成土地鹽堿化和地下水的污染。而隨著全球市場對鋁的需求量逐年攀升，拜耳法赤泥的堆存量勢必將越來越大，其對環(huán)境造成的污染也將會越來越嚴重。基于上述原因，我們應當“變廢為寶”——將拜耳法赤泥進行資源化利用。

本文將拜耳法赤泥在充填采礦中的應用作為赤泥資源化利用的研究方向。針對拜耳法赤泥用于礦山膠結充填過程中的環(huán)保問題，本團隊已進行了充填料漿泌水試驗、充填體浸泡試驗及重金屬離子TCLP毒性浸出試驗，以GB/T 14848—2017 《地下水質量標準》并結合相關評價方法進行綜合評價，充填料漿泌水試驗及充填體浸泡試驗檢測結果顯示，除氨氮（NH3-N）、亞硝酸鹽、鈉離子含量較高屬于Ⅳ類地下水外，其余有毒有害物質含量均屬于Ⅰ、Ⅱ類地下水，對其進行模糊綜和評價得出其整體屬于Ⅲ類地下水，即充填料漿泌水及充填體浸泡水不會對地下水環(huán)境造成較大不良影響;TCLP毒性浸出試驗結果也表明重金屬離子濃度滿足Ⅲ類地下水標準。

拜耳法赤泥本身具有強堿性，其pH值為10.29～11.83，浸出液pH值為12.1～13.0。因此，進行了將酸性固體廢物（如磷石膏）與拜耳法赤泥混合作充填骨料的相關試驗，雖然堿性得到了有效抑制，但是充填體力學性能較差。后續(xù)采取了“石灰脫堿法”的思路進行試驗，一方面利用S95礦渣粉及石灰中的Ca與拜耳法赤泥中的Na進行置換反應產(chǎn)生可溶性堿，這部分堿溶于液相中排出;另一方面Ca與拜耳法赤泥漿體中游離的堿性陰離子發(fā)生沉淀反應生成不溶性鈣鹽和化學結合堿，這一部分堿的穩(wěn)定性提高，可以穩(wěn)定吸附于晶格中，不易析出，也使堿性得到了控制。文中已補充充填料漿即時pH數(shù)據(jù)，約為11，可以發(fā)現(xiàn)S95礦渣粉及石灰混合膠凝材料對拜耳法赤泥的強堿性具有一定程度的抑制作用，后續(xù)充填料漿泌水、充填體浸泡試驗及相關溶質擴散預測分析證實了這部分可溶性堿對礦山地下水環(huán)境不會造成較大不良影響，同時也為礦山設計了對應的處理措施，保證其環(huán)境友好性。

2）經(jīng)濟效益分析。S95礦渣粉目前市場價格為380～450元/t，強度等級42.5水泥的市場價格為500元/t左右，且后續(xù)將繼續(xù)試驗開發(fā)價格更為低廉的普通礦渣代替S95礦渣粉作為膠凝材料主材料。按S95礦渣粉380元/t和強度等級42.5水泥500元/t計算，根據(jù)表12計算結果得出1 t充填料漿使用S95礦渣粉及石灰混合膠凝材料較強度等級42.5水泥成本降低約6.49元，顯然S95礦渣粉及石灰混合膠凝材料經(jīng)濟效益更佳。

4結論

1）拜耳法赤泥粒度較細，比表面積較大且滲透系數(shù)低，不利于拜耳法赤泥基膠結充填體的強度發(fā)展，所含礦物成分均為不具備潛在水化特性的物質，不是一種理想的充填骨料;以充填體抗壓強度為評判標準，通過配方探索試驗確定S95礦渣粉和石灰混合材料是合適的膠凝材料。

2）引入常量因素，以充填體28 d齡期抗壓強度、坍落度及C料單耗為響應量，運用BBD設置3因素3水平試驗，分析了料漿濃度和拜耳法赤泥C料質量比與3個響應量之間的相關關系和最優(yōu)配比，結果表明：在拜耳法赤泥C料質量比為6.88、料漿濃度為58.69 %時滿意度值達到最大，為0.729，此時預測的充填體28 d齡期抗壓強度1.56 MPa，坍落度29.5 cm，C料單耗74.716 kg/t，符合礦山實際生產(chǎn)要求。

3）拜爾法赤泥可以應用于礦山膠結充填，不會對環(huán)境造成不利影響。充填料漿泌水及充填體浸泡水不會對地下水環(huán)境造成較大不良影響;利用S95礦渣粉及石灰混合膠凝材料能夠在一定程度上抑制拜耳法赤泥的強堿性，且對其中的重金屬離子固化作用更好。此外，S95礦渣粉及石灰混合膠凝材料作膠凝材料的充填成本更低。

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作者簡介：李帥（1989—），男，河南鄧州人，副教授，博士，研究方向為充填采礦工藝技術;長沙市麓山南路932號，中南大學資源與安全工程學院，410083;E-mail：15200826420@163.com

通信作者，E-mail：1713102136@qq.com，19898804638

李帥，于正，馮如，潘紀龍（中南大學資源與安全工程學院）

Proportioning optimization of cemented filling of Bayer red mud based on RSM-BBDLi Shuai，Yu Zheng，F(xiàn)eng Ru，Pan Jilong

（School of Resources and Safety Engineering，Central South University）

Abstract：Bayer red mud is difficult to utilize in large scale，in light of which a cemented filling aggregate made of Bayer red mud is developed.Based on the proportioning exploration test results，BBD method is used to design 9 groups of tests，and the response surface method is used to explore the relation between slurry concentration，mass ratio of Bayer red mud and C material，and the 3 response values of filling body compressive strength，slump and single consumption of C material，as well as the optimal proportion.The results show that the degree of satisfaction is 0.729，reaching the highest level，when the mass ratio of Bayer red mud and C material is 6.88 and the slurry concentration is 58.69 %.At the time，the compressive strength of filling body after 28 d is 1.56 MPa，the slump is 29.5 cm，the single consumption of C material is 74.716 kg/t，meeting the actual requirement in mine production.The application of Bayer red mud to filling in goafs of mines not only eliminates the safety risks in goafs and ensures the actual requirement in mine production，but also realizes scaled-up utilization of Bayer red mud and protects surface environment.

Keywords：Bayer red mud;BBD test design;cemented filling;formula exploration;response surface optimization;proportioning optimization