煤炭科学技术

作者：王雨利, 路会娟, 杨宇杰,

关键词：硫铝酸盐水泥, 高水充填材料, 氟石膏, 水化机理,

充填开采是实现矿山绿色开发的重要途径，其中高水充填材料由于凝结时间短等优点，得到了广泛应用。该材料中40%的原料是天然硬石膏，主要组成是无水硫酸钙（CaSO4）。氟石膏是生产氢氟酸产生的工业固废，其主要组成是II型CaSO4，为探究氟石膏（F1，石灰掺量3%；F2，石灰掺量5%）对高水充填材料性能的影响，研究在不同试验水温下水胶比（质量比）为3∶1时，氟石膏掺量对高水充填材料凝结时间及1、7和28 d抗压强度的影响，同时通过XRD、SEM和TG-DTA研究其水化机理。结果表明在不同试验水温下，随着氟石膏掺量的增加，高水充填材料的凝结时间逐渐增加。随着F1掺量的增加，低掺量对高水充填材料不同龄期的抗压强度影响较小，其掺量高于20%时，高水充填材料1、7和28 d的抗压强度是逐渐减小的；随着F2掺量的增加，高水充填材料1、7和28 d的抗压强度是逐渐增加的，在不同龄期，与空白组相比，F2掺量80%，其抗压强度最大增长率为29.7%。微观分析得出高水充填材料的水化产物主要有AFt，Al(OH)3（gel）和CaSO4·2H2O，水化1 d后，F2组（F2掺量80%）的水化速率快、AFt生成量最大，空白组水化速率最小，AFt生成量最小；水化28 d后，3组的AFt生成量相当。同时，基于高水充填材料的水化动力学，分析了氟石膏对高水充填材料水化过程的影响，得出氟石膏可以取代高水充填材料体系中的天然硬石膏，应用于高水充填材料体系。

来源：2023年第6期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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