煤炭科学技术

作者：李科技, 戚庭野, 冯国瑞, 王昊晨, 王林飞, 何俊杰, 成思远, 仇恬,

关键词：生物质电厂灰, 胶凝材料, 正交试验, 充填材料, 抗压强度,

膏体充填技术的充填材料具有流动性好和强度高等优点，保障了远距离输送及承压能力，促使其在煤矿业迅速发展。但因依赖高价水泥作为胶结剂，限制了其广泛应用。为降低成本，现探索利用廉价生物质电厂灰，经水热合成与低温煅烧工艺，制备新型胶凝材料，替代水泥用于充填。对水热合成前驱体以及低温煅烧熟料进行X射线衍射和扫描电子显微镜分析，研究水热合成和低温煅烧对新型胶凝材料物相发育以及微观结构的影响。通过正交试验设计，系统研究了各种影响因素及其不同水平对胶凝材料性能的影响，并分析选出水热合成−低温煅烧过程最佳因素水平组合。并对该最佳因素水平组合下的新型胶凝材料用于充填材料的可行性进行了研究。研究结果表明：水热合成可以大大提高反应速率，且水热合成得到的前驱体在低温煅烧下能更有效地转化为活性物质。当原材料钙硅比为1.5，水热合成温度为90 ℃，水热合成时长为3 h以及煅烧温度为850 ℃时，所得到的新型胶凝材料表现出最佳性能。以该因素水平组合下制备得到的新型胶凝材料按照煤矸石∶粉煤灰∶新型胶凝材料∶水的质量比为5∶3∶2∶2进行充填料浆制备，其抗压强度以及流动度可满足充填要求。基于以上研究，生物质电厂灰水热合成−低温煅烧制备得到的新型胶凝材料可以替代水泥应用于充填材料，并且可以大幅降低充填材料中用于胶结剂的成本，有助于膏体充填开采技术的推广以及生物质电厂灰的固废资源化利用。

来源：2025年第6期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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