一种钢渣协同制备全固废胶凝材料及多目标优化方法与流程

【技术领域】

本发明涉及矿场充填技术领域，尤其涉及一种钢渣协同制备全固废胶凝材料及多目标优化方法。

背景技术：

随着我国国民经济高速发展以及资源持续开发，矿石品位高和采矿技术条件好的资源日趋枯竭，将面临埋藏深、地压大、地下水丰富难采矿体开采，因此充填采矿法是首要选择。采用水泥胶凝材料的超细全尾砂胶结充填体强度极低，充填料浆管输阻力较大，因此不得不增加胶砂比和降低料浆浓度来满足充填采矿设计要求，导致超细全尾砂胶结充填法采矿成本居高不下，从而降低充填采矿经济效益，阻碍尾砂充填采矿技术的推广应用。

随着我国国民经济高速发展以及资源持续开发，矿石品位高和采矿技术条件好的资源日趋枯竭，将面临埋藏深、地压大、地下水丰富难采矿体开采，因此充填采矿法是首要选择。采用水泥胶凝材料的超细全尾砂胶结充填体强度极低，充填料浆管输阻力较大，因此不得不增加胶砂比和降低料浆浓度来满足充填采矿设计要求，导致超细全尾砂胶结充填法采矿成本居高不下，从而降低充填采矿经济效益，阻碍尾砂充填采矿技术的推广应用。

高炉水淬矿渣活性高、易磨且无不安定性问题，是水泥和混凝土良好掺合料，得到越来越广泛应用。近年来，随着我国环保日趋严格，对水泥和钢铁企业限产，导致水泥价格攀升，高炉矿渣也成紧缺资源，致使成本逐年提高。加之激发剂和外加剂以及远距离运输等影响，以矿渣为主料的新型胶凝材料与水泥相比已无价格优势，而且还存在矿渣资源还供销矛盾。

为了开发低成本胶凝材料，中国发明专利cn104446296a公开了全工业固体废弃物配制充填材料及制备方法，以粉煤灰为主、添加膨胀剂制备无骨料充填料。这种充填料不仅导致粉煤灰资源粗放利用，而且金属矿山选矿尾砂得不到回填处理，在地表堆放还面临安全环保问题。中国发明专利cn104086216a公开了利用多元固体废弃物生态充填材料及其制备与应用方法，以赤泥、建筑垃圾和煤矸石为主，添加膨胀剂、铝粉、引气剂、减水剂、纤维素醚和稳泡剂等多种外加剂制备的充填材料，不仅增大充填材料成本，而且还造成生产工艺复杂。尤其建筑垃圾和煤矸石在金属矿山面临来源、运输以及尾砂得不到利用问题，难以用于金属矿山。中国发明专利cn106565187b公开了用于特细全尾砂的一种低成本充填胶凝材料、制作工艺及使用方法，其充填胶凝材料由79％-80％矿渣、2％-6％石灰、14％-18％石膏、0.1％-0.2％火碱、0.1％-0.2％硅酸钠和0.1％-0.3％的硫酸钠制备而成。cn103145354a公开了一种无熟料复合型尾砂固结剂及其制备方法和应用，其固结剂由55％-72％矿渣、20％-35％脱硫灰渣和2％-15％激发剂制备。这两种胶凝材料可利用部分低品质脱硫副产品和选矿尾砂，但仍以高炉矿渣为主，其材料成本与胶固粉和全砂土固结剂差别不大。

钢渣是炼钢排放的固废物，其活性低、硬度大、粉磨成本高以及含有的游离氧化钙存在体积膨胀和稳定性问题，导致钢渣利用率仅为22％。工业副产石膏是工业化生产衍生的副产废渣，主要有脱硫石膏、脱硫灰渣、氟石膏、磷石膏等。目前利用率为40％～50％，大多为粗放利用，不仅技术含量低，而且附加值低。尤其半干法脱硫副产脱硫灰渣，由于含有亚硫酸钙不稳定矿物成分，导致资源化利用难度更大，目前除了少量用于水泥掺合料外，大部分堆放处理。由此可见，钢渣和工业副产石膏废渣是目前难以利用的低品质固废资源。开拓该类固废资源的规模化和高附加值利用已刻不容缓。

因此，有必要研究一种钢渣协同制备全固废胶凝材料及多目标优化方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种钢渣协同制备全固废胶凝材料及多目标优化方法，制备的全固废胶凝材料不仅满足充填法采矿要求，而且还将钢渣和工业副产石膏低品质固废，在充填采矿中实现规模化和高附加值资源化利用，从而降低尾砂充填采矿成本，提高充填采矿的经济效益和环保效益。

一方面，本发明提供一种钢渣协同制备全固废胶凝材料的多目标优化方法，其特征在于，采用钢渣、工业副产石膏和矿渣制备全固废胶凝材料，并以矿山超细全尾砂为骨料制备充填体；

以充填体强度性价比、充填材料成本以及矿渣利用率为优化目标，以充填体强度和体积膨胀率为约束条件，建立多目标优化模型；根据多目标优化模型获得全固废胶凝材料中各组分的最优配比。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述方法的具体步骤包括：

s1、对钢渣、工业副产石膏、矿渣和矿山超细全尾砂进行分析和处理；

s2、对全固废胶凝材料胶结充填体进行强度和膨胀率测试，获得胶结充填体强度和体积膨胀率的测试结果；

s3、建立全固废胶凝材料多目标优化模型；

s4、求解全固废胶凝材料多目标优化模型，获得全固废胶凝材料的最优配比。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，s1的具体内容包括：对钢渣、工业副产石膏、矿渣和矿山超细全尾砂进行干燥和粉磨，并分别进行粒径分析和分布特征值计算。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，s2具体为按照水泥胶砂强度检验方法b/t17671-1999对胶结充填体进行强度试验和体积膨胀率测试，获得胶结充填体强度和体积膨胀率的测试结果。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，s3具体为：以充填体强度性价比最高、充填材料成本最低以及矿渣利用率最低为优化目标，以充填体强度和体积膨胀率为约束条件，建立全固废胶凝材料多目标优化模型。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，s3的具体步骤包括：

s31、根据s2的测试结果进行二次多项式逐步回归分析，建立胶结充填体强度和体积膨胀率回归函数；

s32、根据钢渣、工业副产石膏、矿渣和矿山超细全尾砂的成本建立全固废胶凝材料成本函数；

s33、根据胶结充填体强度和体积膨胀率的测试结果和回归函数，建立全固废胶凝材料矿渣利用率函数；

s34、根据胶结充填体强度和体积膨胀率回归函数和全固废胶凝材料成本函数建立全固废胶凝材料胶结充填体强度函数；

s35、根据s1～s4建立全固废胶凝材料多目标优化模型。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述全固废胶凝材料多目标优化模型具体为：

优化目标：max[(p28d+λp7d)-(ct+kz)]＝max[(f7+λf6)-(f4+ηf5)]；

约束条件：r7d＝f1(x)≥[r7d]、r28d＝f2(x)≥[r28d]、v28d＝f3(x)≤[v28d]；

其中，λ代表充填体7d强度性价比权值，η代表矿渣利用率权值，[r7d]和[r28d]分别为7d和28d时胶结充填体的目标强度，[v28d]为28d时胶结充填体的体积膨胀率许可值，r7d、r28d分别代表胶结充填体7d和28d时的强度；v28d代表充填体28d的膨胀率；x代表全固废胶凝材料激发剂自变量；f1(x)、f2(x)分别代表胶结充填体7d、28d强度函数；f3(x)代表充填体28d体积膨胀率函数；ct代表全固废胶凝材料成本，f4代表全固废胶凝材料成本函数；kz代表矿渣利用率，f5代表矿渣利用率函数；p7d、p28d分别代表胶结充填体7d和28d强度性价比，f6、f7分别代表胶结充填体7d、28d强度性价比函数。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述钢渣为碱度钢渣。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述工业副产石膏为脱硫石膏、氟石膏、脱硫灰渣和磷石膏中的一种或多种。

另一方面，本发明提供一种钢渣协同制备的全固废胶凝材料，其特征在于，采用如上任一所述的钢渣协同制备全固废胶凝材料的多目标优化方法进行制备；所述全固废胶凝材料包括钢渣、工业副产石膏和矿渣；所述钢渣的质量占比为30％～35％，所述工业副产石膏8％～24％，所述矿渣的质量占比为41％～62％。

与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：该优化方法以胶结充填体强度性价比、充填胶凝材料成本和矿渣利用率为优化目标，以充填体强度和体积膨胀率为约束条件，建立多目标优化模型优化决策，由此制备出低成本和高性能全固废胶凝材料。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明一个实施例提供的钢渣协同制备超细全尾砂全固废胶凝材料的多目标优化方法的流程图；

图2是本发明一个实施例提供的钢渣微粉粒径分布曲线图；

图3是本发明一个实施例提供的矿渣微粉粒径分布曲线图；

图4是本发明一个实施例提供的脱硫石膏粒径分布曲线图；

图5是本发明一个实施例提供的超细全尾砂粒径分布曲线图；

图6是本发明一个实施例提供的氟石膏粒径分布曲线图；

图7是本发明一个实施例提供的脱硫灰渣粒径分布曲线图。

【具体实施方式】

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

矿山用的充填材料由3部分组成：胶凝材料、骨料和水。本发明，胶凝材料是钢渣、矿渣及工业副产石膏材料制备的全固废胶凝材料。骨料是超细全尾砂。

本发明以开拓钢渣和工业副产石膏低品质固废资源化利用途径为目的，针对金属矿山超细全尾砂充填料，公开了利用钢渣协同制备超细全尾砂全固废胶凝材料的多目标优化方法，利用钢渣协同工业副产石膏，发明了全固废胶凝材料的优化方法。该方法是利用钢渣和工业副产石膏制备复合激发剂，对高炉矿渣进行激发发生水硬化反应，由此制备的胶凝材料，不仅满足充填法采矿对胶结体强度和体积膨胀性要求，而且充填材料成本最低，强度性价比最高；尤其全固废充填胶凝材料的高品质矿渣添加量最低，由此增大钢渣和工业副产石膏低品质固废资源利用率。

钢渣协同制备超细全尾砂全固废胶凝材料优化方法，如图1所示，具体包括步骤如下：

1、进行全固废胶凝物料和超细全尾砂的分析与处理：

(1)对钢渣、矿渣、工业副产石膏等固体废弃物料以及超细全尾砂进行干燥和粉磨，然后进行不同固体废弃物料的粒径分析和分布特征值计算；

对钢渣、矿渣、工业副产石膏固废以及选矿超细全尾砂物料进行干燥和粉磨成比表面积分别为≥450m²/kg、420m²/kg、300m²/kg和含水率分别<3％、3％和8％的粉体，然后进行粒径分析和分布特征值计算；选矿超细全尾砂中200目的细颗粒含量≤85％，含水率≤8％。

2、进行全固废胶凝材料充填体强度和膨胀率测试：

(2)根据步骤(1)的固体废弃物料和超细全尾砂，进行胶结充填体强度和体积膨胀率的试验方案设计；

(3)根据步骤(2)进行试验物料配比计量和充填料浆制备，按照水泥胶砂强度检验方法b/t17671-1999，开展胶结充填体强度试验和体积膨胀率测试，获得胶结充填体强度和体积膨胀率的测试结果；

3、采用回归分析方法建立全固废胶凝材料的多目标函数和约束函数：

(4)根据步骤(3)采用二次多项式对试验数据进行逐步回归分析，建立胶结充填体强度和体积膨胀率回归模型r7d＝f1(x)、r28d＝f2(x)、v28d＝f3(x)；其中，r7d、r28d分别代表胶结充填体7d和28d时的强度；v28d代表充填体28d时的膨胀率；x＝{x1,x2,x3}代表全固废胶凝材料激发剂自变量，其中，x1代表钢渣掺量，x2代表工业副产石膏掺量，x3代表矿渣掺量；f1(x)、f2(x)分别代表胶结充填体7d、28d强度模型；f3(x)代表充填体28d膨胀率模型；

(5)根据步骤(1)和(2)的钢渣、矿渣和工业副产石膏固废物料成本以及试验方案，计算每一试验方案的全固废胶凝材料成本，建立全固废胶凝材料成本模型ct＝f4(x)；其中，ct代表全固废胶凝材料成本，f4(x)代表全固废胶凝材料成本模型；

(6)根据步骤(3)和(4)，建立全固废胶凝材料矿渣利用率(占胶凝材料的百分比)模型kz＝f5(x)；其中，kz代表矿渣利用率，f5(y)代表矿渣利用率模型，y＝{x1,x2,r7d,r28d}代表矿渣利用率模型自变量矢量；

(7)根据步骤(4)-(6)，建立全固废胶凝材料胶结充填体强度性价比模型p7d＝f6(x)、p28d＝f7(x)；其中，p7d、p28d分别代表胶结充填体7d和28d强度性价比(材料成本与强度之比)，f6(x)、f7(x)分别代表胶结充填体7d、28d强度性价比模型；

(8)根据矿山采矿技术条件、充填采矿方法和回采工艺，借助工程经验和充填采矿设计，确定胶结充填体设计强度[r7d]、[r28d]，充填体膨胀率许可值[v28d]；

4、建立钢渣协同工业副产石膏制备全固废胶凝材料多目标优化模型：

(9)根据步骤(6)-(8)的各个函数模型，以充填体强度性价比(最高)、充填材料成本(最低)以及矿渣利用率(最低)为优化目标，以充填体强度和体积膨胀率为约束条件，建立全固废胶凝材料的多目标优化模型如下：

优化目标：max[(p28d+λp7d)-(ct+kz)]＝max[(f7+λf6)-(f4+ηf5)](1)

约束条件：r7d＝f1(x)≥[r7d]、r28d＝f2(x)≥[r28d]、v28d＝f3(x)≤[v28d](2)

其中，λ代表充填体7d强度性价比权值，η代表矿渣利用率权值；这两个权值根据具体矿山对于充填体7d、28d强度的要求获得。

5、求解钢渣协同工业副产石膏制备全固废胶凝材料多目标优化模型：

(10)对步骤(9)中的全固废胶凝材料多目标优化模型进行求解，获得超细全尾砂的全固废胶凝材料，其充填体强度和体积膨胀率满足充填矿山安全采矿要求，其胶结充填体强度性价比最高，全固废胶凝材料成本最低，同时高品质矿渣利用率最低，从而实现低品质固废在充填采矿中资源化利用的最大化。

实施例1：

钢渣协同脱硫石膏制备超细全尾砂全固废胶凝材料的多目标优化方法，包括以下步骤：

步骤1、全固废胶凝材料试验物料分析与处理

对钢渣协同工业副产石膏制备全固废胶凝材料的固废物料和超细全尾砂充填骨料进行干燥、筛分、粉磨处理，并进行物料的粒径分析与特征值计算。

(1)钢渣微粉粒径分布曲线见图2。由此获得钢渣微粉平均粒径dav＝28.84μm，d10＝4.02μm，d30＝10.41μm，d50＝20.09μm，d60＝25.66μm，d90＝58.76μm；其中，d10表示小于平均粒径的颗粒占总颗粒数的10％，d30、d50、d60、d90含义与d10类似；不均匀系数cu＝d60/d10＝6.38，曲率系数cc＝d3²0/d60·d10＝1.05；钢渣微粉细度18％。钢渣矿物成分见表1，由此计算出钢渣的碱度系数m＝cao/(sio2+p2o5)＝2.18>1.8，属于中度碱度钢渣。1.8为常数碱度系数，是评价钢渣碱性的指标。

表1：钢渣矿物成分分析结果

(2)矿渣微粉粒径分布曲线见图3，由此技术渣粉平均粒径dav＝22.98μm，d10＝2.81μm，d30＝7.72μm，d50＝14.68μm，d60＝19.82μm，d90＝47.95μm；不均匀系数cu＝d60/d10＝7.05，曲率系数细度为11.41％。矿渣矿物成分分析结果见表2，碱度系数m0＝(cao+mgo)/(sio2+al2o3)＝1.14>1属于碱性矿渣，碱度系数是矿渣中碱性物质与酸性物质的比例，1表示碱性物质与酸性物质相等，碱度系数大于1表示矿渣中碱性物质多于酸性物质。矿渣质量系数属于高质量矿渣；1.8是用于评价矿渣质量的常数，矿渣质量系数大于1.8时表示矿渣质量高。矿渣活性指数属于活性高的矿渣；0.3是用来评价矿渣活性的常数，活性指数大于0.3说明矿渣活性高。

表2：矿渣化学成分分析结果

(3)脱硫石膏粒径分布曲线见图4，获得脱硫石膏平均粒径dav＝47.5μm，d10＝19.41μm，d30＝28.94μm，d50＝38.02μm，d60＝44.11μm，d90＝73.86μm；不均匀系数曲率系数细度为38％。脱硫石膏化学成分分析结果见表3，so3为50.2％，质量较好。

表3：脱硫石膏矿物成分分析结果

(4)超细全尾砂粒径分布曲线见图5，尾砂+200目细颗粒含量84.6％，尾砂平均粒径dav＝50.29μm，d10＝5.66μm，d30＝21.68μm，d50＝38.14μm，d60＝48.29μm，d90＝97.93μm；不均匀系数曲率系数

步骤2、进行全固废胶凝材料充填体强度和膨胀率测试

针对步骤1所述的钢渣微粉、脱硫石膏、矿渣微粉固废物料以及超细全尾砂充填骨料，采用胶砂比1:4、料浆浓度65％，进行胶结充填体试块制备，并在温度22±1℃和湿度为大于95％的养护箱内养护7d和28d后，进行充填体单轴抗压强度和体积膨胀率测试，由此获得试验结果见表4。

步骤3、建立全固废胶凝材料多目标优化函数和约束函数

根据步骤2所述的钢渣协同脱硫石膏制备超细全尾砂全固废胶凝材料的试验结果，采用二次多项式对试验结果进行逐步回归分析，由此建立胶凝材料多目标优化模型。

通过回归分析建立胶结充填体7d强度性价比函数如下：

p7d＝-0.228+0.114x2-0.00128x2x2-0.00116x1x2(1)

通过回归分析建立胶结充填体28d强度性价比函数如下：

p28d＝0.650-0.0126x1+0.126x2-0.00152x2x2-0.00144x1x2(2)

其中，x1为钢渣微粉，％；x2为脱硫石膏，％。

表4：钢渣协同脱硫石膏制备超细全尾砂全固废胶凝材料胶结充填体强度试验结果

通过回归分析建立矿渣利用率函数如下：

kz＝83.0-0.880x1-0.508x1r7d+0.247x1r28d(3)

根据钢渣微粉到矿价168元/吨，矿渣微粉到矿价328元/吨，脱硫石膏到矿价117元/吨，42.5水泥到矿价400元/吨的物料成本，建立充填胶凝材料成本函数如下：

ct＝326.4-1.57x1-1.98x2-0.00216x2x2-0.00152x1x2(4)

建立胶结充填体7d强度函数如下：

r7d＝-0.554+0.294x2-0.00369x2x2-0.00311x1x2(5)

建立充填体28d强度回归函数如下：

r28d＝6.72-0.266x1+0.255x2+0.00276x1x1-0.00371x2x2-0.00264x1x2(6)

建立胶结充填体28d体积膨胀率回归函数如下：

v28d＝-20.23+1.13x1-1.08x2-0.019x1x1+0.0047x2x2+0.021x1x2(7)

步骤4、建立全固废胶凝材料的多目标优化模型

根据步骤3所述的目标函数和约束函数，以充填体强度性价比最大、充填材料成本和矿渣资源利用率最低为优化目标，以胶结充填体强度和体积膨胀率为约束条件，建立全固废胶凝材料多目标优化模型如下：

多目标优化函数：max(p28d+λp7d)-kz-ct

＝(0.650-0.0126x1+0.126x2-0.00152x2x2-0.00144x1x2)+0.5(-0.228+0.114x2-0.00128x2x2-0.00116x1x2)-83.0-0.880x1-0.508x1r7d+0.247x1r28d)-(326.4-1.57x1-1.98x2-0.00216x2x2-0.00152x1x2)(8)

(2)胶结充填体强度约束条件

r7d≥[r7d]＝-0.554+0.294x2-0.00369x2x2-0.00311x1x2≥1.0mpa(9)

r28d≥[r28d]＝6.72-0.266x1+0.255x2+0.00276x1x1-0.00371x2x2-0.00264x1x2≥2.5mpa(10)

(3)充填体膨胀率约束条件

v28d≤[v28d]＝-20.23+1.13x1-1.08x2-0.019x1x1+0.0047x2x2+0.021x1x2≤5％(11)

步骤5、求解全固废胶凝材料多目标优化模型

求解步骤4所述的全固废胶凝材料多目标优化模型，获得胶凝材料的最优配比为钢渣微粉35％、脱硫石膏24％、矿渣微粉41％。充填体7d强度r7d＝1.85mpa、28d强度r28d＝2.87mpa；全固废充填材料成本221元/t，充填体7d强度性价比p7d＝0.965×10^-2mpa/元、28d强度性价比p28d＝1.326×10^-2mpa/元。与p.o42.5水泥400元/t的价格相比，全固废胶凝材料成本降低45％。

实施例2：

钢渣协同氟石膏制备超细全尾砂全固废胶凝材料的多目标优化方法，包括以下步骤：

步骤1、全固废胶凝材料试验物料分析与处理

对钢渣协同工业副产石膏制备全固废胶凝材料的固废物料和超细全尾砂充填骨料进行干燥、筛分、粉磨处理，并进行物料的粒径分析与特征值计算。

(1)钢渣微粉粒径分布曲线见图2。由此获得钢渣微粉平均粒径dav＝28.84μm，d10＝4.02μm，d30＝10.41μm，d50＝20.09μm，d60＝25.66μm，d90＝58.76μm；不均匀系数cu＝d60/d10＝6.38，曲率系数钢渣微粉细度18％。钢渣矿物成分见表1，由此技术出钢渣的碱度系数m＝cao/(sio2+p2o5)＝2.18>1.8，属于中度碱度钢渣。

(2)矿渣微粉粒径分布曲线见图3，由此技术渣粉平均粒径dav＝22.98μm，d10＝2.81μm，d30＝7.72μm，d50＝14.68μm，d60＝19.82μm，d90＝47.95μm；不均匀系数cu＝d60/d10＝7.05，曲率系数细度为11.41％。矿渣矿物成分分析结果见表2，碱度系数m0＝(cao+mgo)/(sio2+al2o3)＝1.14>1属于碱性矿渣。矿渣质量系数属于高质量矿渣。矿渣活性指数ma＝(al2o3/sio2)＝0.46>0.30，属于活性高的矿渣。

(3)氟石膏粒径分布曲线见图6，由此获得氟石膏平均粒径dav＝44.92μm，d10＝2.28μm，d30＝18.92μm，d50＝36.23μm，d60＝43.01μm，d90＝72.86μm；不均匀系数曲率系数氟石膏的细度36.8％。氟石膏的矿物成分分析结果见表5。

表5：氟石膏矿物成分分析结果

(4)超细全尾砂粒径分布曲线见图5，尾砂+200目细颗粒含量84.6％，尾砂平均粒径dav＝50.29μm，d10＝5.66μm，d30＝21.68μm，d50＝38.14μm，d60＝48.29μm，d90＝97.93μm；不均匀系数曲率系数

步骤2、进行全固废胶凝材料充填体强度和膨胀率测试

针对步骤1所述的钢渣微粉、氟石膏、矿渣微粉固废物料以及超细全尾砂充填骨料，采用胶砂比1:4、料浆浓度65％，进行胶结充填体试块制备，并在温度22±1℃和湿度为大于95％的养护箱内养护7d和28d后，进行充填体单轴抗压强度和体积膨胀率测试，由此获得试验结果见表6。

表6：钢渣协同氟石膏制备超细全尾砂全固废胶凝材料胶结充填体强度试验结果

3、建立全固废胶凝材料多目标优化函数和约束函数

根据步骤2所述的钢渣协同氟石膏制备超细全尾砂全固废胶凝材料试验结果，采用二次多项式对试验结果进行逐步回归分析，建立全固废胶凝材料的多目标优化模型。

通过回归分析建立胶结充填体7d强度性价比函数如下：

p7d＝-3.43+0.457x2+0.00140x1x1-0.00609x2x2-0.00599x1x2(12)

通过回归分析建立胶结充填体28d强度性价比函数如下：

p28d＝-2.33+0.0384x1+0.371x2-0.00643x2x2-0.00351x1x2(13)

其中，x1为钢渣微粉，％；x2为氟石膏，％。

通过回归分析建立矿渣利用率函数如下：

kz＝49.79-0.0334x1x1-4.04r7dr7d+0.453x1r28d(14)

根据钢渣微粉到矿价168元/吨，矿渣微粉到矿价328元/吨，氟石膏到矿价110元/吨。建立全固废充填胶凝材料成本函数如下：

ct＝301.37-2.26x2-0.0244x1x1(15)

建立胶结充填体7d强度函数如下：

r7d＝-7.80+1.08x2+0.00342x1x1-0.0138x2x2-0.0152x1x2(16)

建立充填体28d强度回归函数如下：

r28d＝-1.08+0.613x2-0.00114x1x1-0.0164x2x2(17)

建立胶结充填体28d体积膨胀率回归函数如下：

v28d＝-23.33+0.454x1+0.836x2-0.0279x1x2(18)

步骤4、建立全固废胶凝材料的多目标优化模型

根据步骤3所述的目标函数和约束函数，以充填体强度性价比最大、充填材料成本和矿渣资源利用率最低为优化目标，以胶结充填体强度和体积膨胀率为约束条件，建立全固废胶凝材料多目标优化模型如下：

多目标优化函数：max(p28d+λp7d)-kz-ct＝

(-2.33+0.0384x1+0.371x2-0.00643x2x2-0.00351x1x2)+0.5(-3.43+0.457x2+0.00140x1x1-0.00609x2x2-0.00599x1x2)-(49.79-0.0334x1x1-4.04r7dr7d+0.453x1r28d)-(301.37-2.26x2-0.0244x1x1)(19)

(2)胶结充填体强度约束条件

r7d≥[r7d]＝-7.80+1.08x2+0.00342x1x1-0.0138x2x2-0.0152x1x2≥1.0mpa(20)

r28d≥[r28d]＝-1.08+0.613x2-0.00114x1x1-0.0164x2x2≥2.5mpa(21)

(3)充填体膨胀率约束条件

v28d≤[v28d]＝-23.33+0.454x1+0.836x2-0.0279x1x2≤5％(22)

步骤5、求解全固废胶凝材料多目标优化模型

求解步骤4所述的全固废胶凝材料多目标优化模型，由此获得胶凝材料的最优配比为钢渣微粉35％、氟石膏18％、矿渣微粉47％。充填体7d强度r7d＝1.74mpa、28d强度r28d＝3.24mpa；全固废充填材料成本231元/t，7d强度性价比p7d＝0.753×10^-2mpa/元、28d强度性价比p28d＝1.403×10^-2mpa/元。与p.o42.5水泥400元/t的价格相比，全固废胶凝材料成本降低42％。

实施例3：

钢渣协同脱硫灰渣制备超细全尾砂全固废胶凝材料的多目标优化方法，包括以下步骤：

步骤1、全固废胶凝材料试验物料分析与处理

对钢渣协同工业副产石膏制备全固废胶凝材料的固废物料和超细全尾砂充填骨料进行干燥、筛分、粉磨处理，并进行物料的粒径分析与特征值计算。

(1)钢渣微粉粒径分布曲线见图2。由此获得钢渣微粉平均粒径dav＝28.84μm，d10＝4.02μm，d30＝10.41μm，d50＝20.09μm，d60＝25.66μm，d90＝58.76μm；不均匀系数cu＝d60/d10＝6.38，曲率系数钢渣微粉细度18％。钢渣矿物成分见表1，由此计算出钢渣的碱度系数m＝cao/(sio2+p2o5)＝2.18>2.5，属于高碱度钢渣。

(2)矿渣微粉粒径分布曲线见图3，由此计算渣粉平均粒径dav＝22.98μm，d10＝2.81μm，d30＝7.72μm，d50＝14.68μm，d60＝19.82μm，d90＝47.95μm；不均匀系数cu＝d60/d10＝7.05，曲率系数细度为11.41％。矿渣矿物成分分析结果见表2，碱度系数m0＝(cao+mgo)/(sio2+al2o3)＝1.14>1属于碱性矿渣。矿渣质量系数属于高质量矿渣。矿渣活性指数属于活性高的矿渣。

(3)脱硫灰渣粒径分布曲线见图7，获得脱硫灰渣平均粒径为：dav＝14.68μm，d10＝2.31μm，d30＝4.83μm，d50＝7.82μm，d60＝10.22μm，d90＝32.32μm；不均匀系数曲率系数细度为4.8％。氟石膏的矿物成分分析结果见表7，脱硫灰渣中so3含量仅为28.6％。

表7：脱硫灰渣化学成分分析结果

(4)超细全尾砂粒径分布曲线见图5，尾砂+200目细颗粒含量84.6％，尾砂平均粒径dav＝50.29μm，d10＝5.66μm，d30＝21.68μm，d50＝38.14μm，d60＝48.29μm，d90＝97.93μm；不均匀系数曲率系数

步骤2、进行全固废胶凝材料充填体强度和膨胀率测试

针对步骤1所述的钢渣微粉、脱硫灰渣、矿渣微粉固废物料以及超细全尾砂充填骨料，采用胶砂比1:4、料浆浓度65％，进行胶结充填体试块制备，并在温度22±1℃和湿度为大于95％的养护箱内养护7d和28d后，进行充填体单轴抗压强度和体积膨胀率测试，由此获得试验结果见表8。

步骤3、建立全固废胶凝材料多目标优化函数和约束函数

根据步骤2所述的钢渣协同氟石膏制备超细全尾砂全固废胶凝材料的试验结果，采用二次多项式对试验结果进行逐步回归分析，建立全固废胶凝材料的多目标优化模型。

表8：钢渣协同脱硫灰渣制备超细全尾砂全固废胶凝材料胶结充填体强度试验结果

通过回归分析建立胶结充填体7d强度性价比函数如下：

p14d＝-1.626+0.0887x1+0.0812x2-0.00111x1x1-0.00194x2x2-0.00105x1x2(23)

通过回归分析建立胶结充填体28d强度性价比函数如下：

p28d＝2.748-0.136x1+0.205x2+0.00191x1x1-0.00415x2x2-0.00334x1x2(24)

其中，x1为钢渣微粉，％；x2为脱硫灰渣，％。

通过回归分析建立矿渣利用率函数如下：

kz＝373.74-15.51x1-62.79r28d+0.17x1x1+2.66r28dr28d+1.85x1r28d(25)

根据钢渣微粉到矿价168元/吨，矿渣微粉到矿价328元/吨，脱硫灰渣到矿价62元/吨。建立充填胶凝材料成本函数如下：

ct＝327.93-1.597x1-2.631x2-0.00101x1x2(26)

建立胶结充填体7d强度函数如下：

r14d＝-3.824+0.206x1+0.226x2-0.00249x1x1-0.00493x2x2-0.00336x1x2(27)

建立充填体28d强度回归函数如下：

r28d＝8.395-0.413x1+0.522x2+0.00567x1x1-0.0108x2x2-0.00865x1x2(28)

建立胶结充填体28d体积膨胀率回归函数如下：

v28d＝-0.0765-0.294x1-0.341x2+0.00312x2x2+0.0158x1x2(29)

4、建立全固废胶凝材料的多目标优化模型

根据步骤3所述的目标函数和约束函数，以充填体强度性价比最大、充填材料成本和矿渣资源利用率最低为优化目标，以胶结充填体强度和体积膨胀率为约束条件，建立全固废胶凝材料多目标优化模型如下：

多目标优化函数：max(p28d+λp7d)-kz-ct

＝(2.748-0.136x1+0.205x2+0.00191x1x1-0.00415x2x2-0.00334x1x2)+0.5(-1.626+0.0887x1+0.0812x2-0.00111x1x1-0.00194x2x2-0.00105x1x2)-(373.74-15.51x1-62.79r28d+0.17x1x1+2.66r28dr28d+1.85x1r28d)-(327.93-1.597x1-2.631x2-0.00101x1x2)(30)

(2)胶结充填体强度约束条件

r14d≥[r14d]＝-3.824+0.206x1+0.226x2-0.00249x1x1-0.00493x2x2-0.00336x1x2≥0.8mpa(31)

r28d≥[r28d]＝8.395-0.413x1+0.522x2+0.00567x1x1-0.0108x2x2-0.00865x1x2≥2.5mpa(32)

(3)充填体膨胀率约束条件

v28d≤[v28d]＝0.0765-0.294x1-0.341x2+0.00312x2x2+0.0158x1x2≤5％(33)

步骤5、求解全固废胶凝材料多目标优化模型

求解步骤4所述的全固废胶凝材料多目标优化模型，获得胶凝材料的最优配比为钢渣微粉30％、脱硫灰渣8％、矿渣微粉62％。胶结充填体14d强度r14d＝0.80mpa、28d强度r28d＝2.87mpa；全固废充填材料成本259元/t，14d强度性价比p14d＝0.309×10^-2mpa/元、28d强度性价比p28d＝1.109×10^-2mpa/元。与p.o42.5水泥400元/t的价格相比，全固废胶凝材料成本降低35％。

实施例4：

钢渣协同脱硫石膏和脱硫灰渣制备超细全尾砂全固废胶凝材料的多目标优化方法，包括以下步骤：

步骤1、全固废胶凝材料试验物料分析与处理

对钢渣协同工业副产石膏制备全固废胶凝材料的固废物料和超细全尾砂充填骨料进行干燥、筛分、粉磨处理，并进行物料的粒径分析与特征值计算。

(1)钢渣微粉粒径分布曲线见图2。由此获得钢渣微粉平均粒径dav＝28.84μm，d10＝4.02μm，d30＝10.41μm，d50＝20.09μm，d60＝25.66μm，d90＝58.76μm；不均匀系数cu＝d60/d10＝6.38，曲率系数钢渣微粉细度18％。钢渣矿物成分见表1，由此技术出钢渣的碱度系数m＝cao/(sio2+p2o5)＝2.18>2.5，属于高碱度钢渣。

(2)矿渣微粉粒径分布曲线见图3，由此计算渣粉平均粒径dav＝22.98μm，d10＝2.81μm，d30＝7.72μm，d50＝14.68μm，d60＝19.82μm，d90＝47.95μm；不均匀系数cu＝d60/d10＝7.05，曲率系数细度为11.41％。矿渣矿物成分分析结果见表2，碱度系数m0＝(cao+mgo)/(sio2+al2o3)＝1.14>1属于碱性矿渣。矿渣质量系数属于高质量矿渣。矿渣活性指数ma＝al2o3/sio2＝0.46>0.30，属于活性高的矿渣。

(3)脱硫石膏粒径分布曲线见图4，获得脱硫石膏平均粒径dav＝47.5μm，d10＝19.41μm，d30＝28.94μm，d50＝38.02μm，d60＝44.11μm，d90＝73.86μm；不均匀系数曲率系数细度为38％。脱硫石膏化学成分分析结果见表3，so3为50.2％，质量较好。

(4)脱硫灰渣粒径分布曲线见图7，获得脱硫灰渣平均粒径为：dav＝14.68μm，d10＝2.31μm，d30＝4.83μm，d50＝7.82μm，d60＝10.22μm，d90＝32.32μm；不均匀系数曲率系数细度(+45μm颗粒含量)为4.8％。脱硫灰渣的矿物成分分析结果见表4，脱硫灰渣中so3含量仅为28.6％。

(5)超细全尾砂粒径分布曲线见图5，尾砂+200目细颗粒含量84.6％，尾砂平均粒径dav＝50.29μm，d10＝5.66μm，d30＝21.68μm，d50＝38.14μm，d60＝48.29μm，d90＝97.93μm；不均匀系数cu＝d60/d10＝8.53>5，曲率系数

步骤2、进行全固废胶凝材料充填体强度和膨胀率测试

针对步骤1所述的钢渣微粉、脱硫灰渣、矿渣微粉固废物料以及超细全尾砂充填骨料，采用胶砂比1:4、料浆浓度65％，进行胶结充填体试块制备，并在温度22±1℃和湿度为大于95％的养护箱内养护7d和28d后，进行充填体单轴抗压强度和体积膨胀率测试，由此获得试验结果见表9。

步骤3、建立全固废胶凝材料多目标优化函数和约束函数

根据步骤2所述的钢渣协同氟石膏制备超细全尾砂全固废胶凝材料的试验结果，采用二次多项式对试验结果进行逐步回归分析，建立全固废胶凝材料的多目标优化模型。

表9：钢渣协同脱硫石膏和脱硫灰渣制备超细全尾砂全固废胶凝材料充填体强度试验结果

通过回归分析建立胶结充填体7d强度性价比函数如下：

p7d＝-6.17+0.736x1-0.0199x1x1-0.00145x2x2(34)

通过回归分析建立胶结充填体28d强度性价比函数如下：

p28d＝1.20-0.11x2+0.014x2x2-0.0021x1x2(35)

其中，钢渣30％；x1为脱硫石膏，％；x2为脱硫灰渣，％。

通过回归分析建立矿渣利用率函数如下：

kz＝30.559-0.747x1+22.955r28d-3.752r28dr28d(36)

根据钢渣微粉到矿价168元/吨，矿渣微粉到矿价328元/吨，脱硫石膏到矿价117元/吨，脱硫灰渣到矿价62元/吨。建立充填胶凝材料成本函数如下：

ct＝280.25-2.125x1-2.667x2(37)

建立胶结充填体7d强度函数如下：

r7d＝-14.24+1.713x1-0.0466x1x1-0.0056x2x2(38)

建立充填体28d强度回归函数如下：

r28d＝2.863+0.0268x2x2-0.0184x1x2(39)

建立胶结充填体28d体积膨胀率回归函数如下：

v28d＝-14.255+0.363x1+5.491x2-0.264x1x2(40)

步骤4、建立全固废胶凝材料的多目标优化模型

根据步骤3所述的目标函数和约束函数，以充填体强度性价比最大、充填材料成本和矿渣资源利用率最低为优化目标，以胶结充填体强度和体积膨胀率为约束条件，建立全固废胶凝材料多目标优化模型如下：

多目标优化函数：

max(p28d+λp7d)-kz-ct＝

(1.20-0.11x2+0.014x2x2-0.0021x1x2)+0.5(-6.17+0.736x10.0199x1x1-0.00145x2x2)-(30.559-0.747x1+22.955r28d-3.752r28dr28d)-(280.25-2.125x1-2.667x2)(41)

(2)胶结充填体强度约束条件

r7d≥[r7d]＝-14.24+1.713x1-0.0466x1x1-0.0056x2x2≥1.5mpa(42)

r28d≥[r28d]＝2.863+0.0268x2x2-0.0184x1x2≥2.5mpa(43)

(3)充填体膨胀率约束条件

v28d≤[v28d]＝-14.255+0.363x1+5.491x2-0.264x1x2≤5％(44)

步骤5、求解全固废胶凝材料多目标优化模型

求解步骤4所述的全固废胶凝材料多目标优化模型，获得胶凝材料的最优配比为钢渣微粉30％，脱硫石膏20％、脱硫灰渣0％、矿渣微粉50％。胶结充填体7d强度r7d＝1.55mpa、28d强度r28d＝2.59mpa；全固废充填材料成本238元/t，7d强度性价比p7d＝0.652×10^-2mpa/元、28d强度性价比p28d＝1.089×10^-2mpa/元。与p.o42.5水泥400元/t的价格相比，全固废胶凝材料成本降低41％。

实施例5：

钢渣协同氟石膏和脱硫灰渣制备超细全尾砂全固废胶凝材料的多目标优化方法，包括以下步骤：

步骤1、全固废胶凝材料试验物料分析与处理

对钢渣协同工业副产石膏制备全固废胶凝材料的固废物料和超细全尾砂充填骨料进行干燥、筛分、粉磨处理，并进行物料的粒径分析与特征值计算。

(1)钢渣微粉粒径分布曲线见图2。由此获得钢渣微粉平均粒径dav＝28.84μm，d10＝4.02μm，d30＝10.41μm，d50＝20.09μm，d60＝25.66μm，d90＝58.76μm；不均匀系数cu＝d60/d10＝6.38，曲率系数钢渣微粉细度18％。钢渣矿物成分见表1，由此技术出钢渣的碱度系数m＝cao/(sio2+p2o5)＝2.18>1.8，属于中碱度钢渣。

(2)矿渣微粉粒径分布曲线见图3，由此计算渣粉平均粒径dav＝22.98μm，d10＝2.81μm，d30＝7.72μm，d50＝14.68μm，d60＝19.82μm，d90＝47.95μm；不均匀系数cu＝d60/d10＝7.05，曲率系数细度为11.41％。矿渣矿物成分分析结果见表2，碱度系数m0＝(cao+mgo)/(sio2+al2o3)＝1.14>1属于碱性矿渣。矿渣质量系数属于高质量矿渣。矿渣活性指数属于活性高的矿渣。

(3)氟石膏粒径分布曲线见图6，由此获得氟石膏平均粒径dav＝44.92μm，d10＝2.28μm，d30＝18.92μm，d50＝36.23μm，d60＝43.01μm，d90＝72.86μm；不均匀系数曲率系数氟石膏的细度36.8％。氟石膏的矿物成分分析结果见表5。

(4)脱硫灰渣粒径分布曲线见图7，由此获得脱硫灰渣平均粒径为：dav＝14.68μm，d10＝2.31μm，d30＝4.83μm，d50＝7.82μm，d60＝10.22μm，d90＝32.32μm；不均匀系数曲率系数细度(+45μm颗粒含量)为4.8％。氟石膏的矿物成分分析结果见表7，脱硫灰渣中so3含量仅为28.6％。

(5)超细全尾砂粒径分布曲线见图5，尾砂+200目细颗粒含量84.6％，尾砂平均粒径dav＝50.29μm，d10＝5.66μm，d30＝21.68μm，d50＝38.14μm，d60＝48.29μm，d90＝97.93μm；不均匀系数曲率系数

步骤2、进行全固废胶凝材料充填体强度和膨胀率测试

针对步骤1所述的钢渣微粉、脱硫灰渣、矿渣微粉固废物料以及超细全尾砂充填骨料，采用胶砂比1:4、料浆浓度65％，进行胶结充填体试块制备，并在温度22±1℃和湿度为大于95％的养护箱内养护7d和28d后，进行充填体单轴抗压强度和体积膨胀率测试，由此获得试验结果见表10。

步骤3、建立全固废胶凝材料多目标优化函数和约束函数

根据步骤2所述的钢渣协同氟石膏制备超细全尾砂全固废胶凝材料的试验结果，采用二次多项式对试验结果进行逐步回归分析，建立全固废胶凝材料的多目标优化模型。表10：钢渣协同氟石膏和脱硫灰渣制备超细全尾砂全固废胶凝材料胶结充填体强度试验结果

通过回归分析建立胶结充填体7d强度性价比函数如下：

p7d＝0.56-0.096x2+0.0084x2x2(45)

通过回归分析建立胶结充填体28d强度性价比函数如下：

p28d＝10.01-0.925x1-0.340x2+0.0235x1x1+0.010229x2x2+0.0119x1x2(46)

其中，钢渣30％；x1为氟石膏，％；x2为脱硫灰渣，％。

通过回归分析建立矿渣利用率函数如下：

kz＝79.65+1.608r28d-0.0276x1x1+0.173x1r7d(47)

根据钢渣微粉到矿价168元/吨，矿渣微粉到矿价328元/吨，脱硫石膏到矿价117元/吨，脱硫灰渣到矿价62元/吨。建立充填胶凝材料成本函数如下：

ct＝379.7-2.25x1-2.65x2(48)

建立胶结充填体7d强度函数如下：

r7d＝1.883-0.336x2+0.0290x2x2(49)

建立充填体28d强度回归函数如下：

r28d＝34.12-3.13x1-1.21x2+0.079x1x1+0.036x2x2+0.042x1x2(50)

建立胶结充填体28d体积膨胀率回归函数如下：

v28d＝-17.13+0.213x1+3.57x2-0.198x2x2-0.119x1x2(51)

步骤4、建立全固废胶凝材料的多目标优化模型

根据步骤3所述的目标函数和约束函数，以充填体强度性价比最大、充填材料成本和矿渣资源利用率最低为优化目标，以胶结充填体强度和体积膨胀率为约束条件，建立全固废胶凝材料多目标优化模型如下：

多目标优化函数：max(p28d+λp7d)-kz-ct

＝(10.01-0.925x1-.340x2+0.0235x1x1+0.010229x2x2+0.0119x1x2)+0.5(0.56-0.096x2+0.0084x2x2)-(79.65+1.608r28d-0.0276x1x1+0.173x1r7d)-(379.7-2.25x1-2.65x2)(52)

(2)胶结充填体强度约束条件

r7d≥[r7d]＝1.883-0.336x2+0.0290x2x2≥1.5mpa(53)

r28d≥[r28d]＝34.12-3.13x1-1.21x2+0.079x1x1+0.036x2x2+0.042x1x2≥2.5mpa(54)

(3)充填体膨胀率约束条件

v28d≤[v28d]＝-17.13+0.213x1+3.57x2-0.198x2x2-0.119x1x2≤5％(55)

步骤5、求解全固废胶凝材料多目标优化模型

求解步骤4所述的全固废胶凝材料多目标优化模型，获得全固废胶凝材料的最优配比为钢渣微粉30％，氟石膏20％、脱硫灰渣0％、矿渣微粉50％。胶结充填体7d强度r7d＝1.86mpa、28d强度r28d＝3.10mpa；全固废充填材料成本335元/t，7d强度性价比p7d＝0.556×10^-2mpa/元、28d强度性价比p28d＝0.926×10^-2mpa/元。与p.o42.5水泥400元/t的价格相比，全固废胶凝材料成本降低16％。

以上对本申请实施例所提供的一种钢渣协同制备全固废胶凝材料及多目标优化方法，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。