煤系固废基绿色充填材料制备及其性能研究     

董猛  李江山  陈新  金佳旭  鲁龙钊 《煤田地质与勘探》2022,50(12):75-84

充填技术是绿色开采的重要组成部分,研发成本低廉、性能可靠、低碳环保的充填材料,是发展充填技术的关键。采用煤矸石(CG)和煤系偏高岭土(MK)为原材料制备煤系固废基绿色充填材料,探讨配合比和碱激发剂对充填材料强度以及流动度的影响,并结合X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外吸收光谱仪(FTIR)、热重分析(TG)和扫描电镜能谱分析(SEM-EDS)等表征手段,揭示充填强度发展机理。综合强度、流动性和环境指标,优化充填材料配比。研究结果表明:绿色充填材料体系中,煤系偏高岭土通过碱激发水化反应起到胶凝作用,体系强度随偏高岭土的增加呈线性增长,磨细的煤矸石充当惰性填料,协同Na₂SiO₃改善流动性。该充填材料主要水化产物为N―A―S―H和沸石,Si―O―Si发生聚解,随即四面体Al―O键部分取代Si―O键,由(SiO₄)4?变成(AlO₄)4?,进一步聚合形成Si―O―Al基团。当碱激发剂中Na₂SiO₃与NaOH比例为1∶1时,聚合程度最高。水化产物填充了煤矸石颗粒间孔隙,使基质致密,提高充填材料强度。综合指标评价推荐偏高岭土与煤矸石的配比为3∶7,此时不仅满足强度和流动性的要求,而且碳排放指数仅有0.257。本研究为开发成本低廉、性能可靠、低碳环保的充填材料提供新的思路,具有较好的实用性和经济性。   相似文献