煤炭科学技术

作者：戚庭野, 成思远, 冯国瑞, 王林飞, 徐宏涛, 李潞彬, 祁新凯, 许柯欣, 杨星悦,

关键词：钢渣, 碱激发, 煤矿胶结充填, 抗压强度, 微观结构,

为实现钢渣固体废弃物的资源化利用，采用碱激发钢渣−粉煤灰胶凝材料替代水泥作为胶结剂，煤矸石作为骨料制备全固废煤矿胶结充填材料。试验研究了碱激发反应中激发剂（Na2SiO3）模数与碱浓度对胶凝材料宏观性能与微观物相变化的影响，得出最优激发剂参数并用于不同钢渣掺量充填材料的制备，并使用XRD、SEM及FT-IR等表征手段探究碱激发钢渣−粉煤灰制备充填材料时的反应机理。试验结果表明：钢渣与粉煤灰质量比为6∶4时，胶凝材料7 d和28 d抗压强度分别达5.35 MPa和8.71 MPa，强度增幅62.8%。激发剂模数为1.75、碱当量为8%（Na2O质量分数）时，制备的胶凝材料28 d抗压强度达20.85 MPa。微观与成分表征显示，碱激发剂促进钢渣与粉煤灰中矿物相解离，释放Ca、Al、Si等离子，水化生成C−(A)−S−H凝胶，聚合以提升材料强度。将最优胶凝材料用于制备煤矸石充填材料时，各成分质量比为煤矸石∶钢渣∶粉煤灰∶水=5∶4∶1∶2时，充填体7 d和28 d抗压强度分别达1.80 MPa和2.94 MPa。SEM-EDS分析表明，激发剂促使煤矸石表面与胶凝材料基体反应，形成致密界面过渡区，减少孔隙并增强骨料黏结。研究表明：激发钢渣−粉煤灰胶凝材料可替代水泥作为胶结剂制备低碳高固废利用率的煤矸石充填材料，实现钢渣工业固废大规模利用。

来源：2025年第6期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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