矿物加工中涉及的冶金过程会产生大量的废物,可能会引起各种各样的环境问题。由于低等级矿石的开采和经济效益的最大化,铜尾矿的处置对矿山企业来说是一项艰巨而繁琐的工作,如果不进行严密的监测,不加强对尾矿的管理,会导致环境污染。在赞比亚,铜尾矿的累积量不断增加,重金属渗入附近水体,并在河流和溪流中沉积。另一方面,以前的研究人员已经记录到,露天燃烧、废旧轮胎的储存/填埋会导致重金属的浸出、有毒气体进入生态环境。基于以往的研究人员记录的建筑业中铜尾矿和轮胎衍生集料的使用情况,人们越来越认识到铜尾矿和轮胎衍生集料对环境的不利影响以及混凝土集料原材料成本的增加问题。本研究以五种不同的铜尾矿为研究对象,将铜尾矿作为低强度混凝土中的天然细集料替代材料,同时用铜尾矿和轮胎衍生集料替代多种天然细集料。从中国和赞比亚采集了五种铜尾矿样品,其中的两种铜尾矿来自中国云南省,命名为云南铜尾矿I与II,其他三种铜尾矿来自赞比亚铜带省的Kakosa、Muntimpa和Mindolo尾矿储存场地。以铜尾矿作为细集料替代料的混凝土试样,其无侧限抗压强度可达到35.6MPa,30%铜尾矿替代料的无侧限抗压强度最高,28.77%普通硅酸盐水泥（OPC 42.5N）与100%铜尾矿替代料的无侧限抗压强度最低,为24.9MPa。此外,通过测试无侧限抗压强度,研究了五种铜尾矿的胶凝性能,发现Mindolo尾矿库的铜尾矿具有胶凝性能。因此Mindolo铜尾矿被继续用于研究多级轮胎衍生集料在混凝土中的作用,轮胎衍生集料被细分为粗集料轮胎衍生集料和细粒轮胎衍生集料两种。无侧限抗压强度结果表明在70%细砂铜尾矿和8.74%粗骨料轮胎衍生骨料时,压缩强度达到31.5MPa。采用铜尾砂代替细砂30%和50%时,无侧限抗压强度分别为28.6MPa和26.5MPa。在相同的混凝土模具中,细集料分别以1.5%和4%的细轮胎衍生集料取代。总的来说,铜尾料和轮胎衍生集料可以同时用作细集料和粗集料,作为低强度混凝土材料中的替代材料。在无侧限抗压强度试验后,对碾碎的样品进行毒性浸出试验,以测试试样中重金属的浸出浓度。此外,还讨论了TCLP、XRD和SEM的研究结果,以进一步研究铜尾矿的可持续利用。铜尾矿还被用于进行砂浆浆体分析,发现在采用27.12%的普通硅酸盐水泥和72.88%的铜尾矿进行砂浆浆体分析时,Muntimpa出品的铜尾矿-水泥浆体具有最高的无侧限抗压强度,而Kakosa出品的铜尾矿-水泥浆体的无侧限抗压强度最低。为了研究粒径对砂浆浆体特性的影响,采用200号筛对铜尾矿进行了筛选。采用0.074mm以上的铜尾矿颗粒进行浆体分析,将云南铜尾矿I与II,Mindolo铜尾矿和Muntimpa铜尾矿中0.074mm以下的铜尾矿颗粒舍弃,而Kakosa铜尾矿则用于研究压实后铜尾矿、压实水泥水化铜尾矿和水泥水化铜尾矿浆体的渗透性。试验结果表明,压实后最佳含水率下粒径小于0.074mm的铜尾矿强度仅为120kPa。添加硅酸盐水泥后,使用8.4%的普通硅酸盐水泥压实铜尾砂的无侧限抗压强度可以达到1.4MPa,使用16.8%的普通硅酸盐水泥养护14天后的无侧向抗压强度达到3.0MPa,在养护室中当掺量为32.5%时,无侧向抗压强度可以达到3.1MPa。根据实验室试验结果可知,当水力梯度已知的情况下,铜尾矿可用于TSF内垂直隔离墙的施工。在渗透压为375-kPa的条件下,当普通硅酸盐含量分别为8.4%和16.8%时,压实胶结铜尾矿的渗透系数分别达为k（28）.46′10^-9m/s和k（28）5.8′10^-10m/s。另外,在渗透压力210kPa的条件下,胶结铜尾矿泥浆渗透系数达到k（28）40.′10^-8m/s。此外,当膨润土按土壤重量计算分别为5.4%（CTCB1）和7.6%（CTCB2）时,测得其渗透系数分别为k（28）.44′10^-10m/s、k（28）41.′10^-10m/s。将此铜尾矿水泥膨润土浆的测试结果与南京粉水泥膨润土浆的两个样品NSCB1(膨润土按土壤重量计算分别为5.4%,k（28）8.1′10^-10m/s)、NSCB2(膨润土按土壤重量计算分别为7.6%,k（28）.79′10^-11m/s)的测试结果做比较。