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  • ISSN:0253-9993
  • CN: 11-2190/TD

《煤炭学报》

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改性煤气化渣基矿用充填材料制备与性能

作者(Author):

  • 屈慧升
  • 索永录
  • 刘浪
  • 周文武
  • 杨潘
  • 张彩鑫

作者单位:

  • 西安科技大学能源学院
  • 教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室
  • 西安科技大学化学与化工学院

关键词:

  • 煤气化粗渣
  • 充填材料
  • 最佳配比
  • 水化产物
  • 硫酸钠
  • 摘要
  • 论文图表
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  • 引用格式

为研究煤矸石(CG) 和煤气化粗渣(CS)用于膏体胶结充填的可行性,使用 Talbol 级配理论对骨料进行粒径控制,少量硅酸盐水泥作为胶凝材料,大量 CS 作为辅助胶凝材料,做了多组 CG、 CS、水泥、激活剂的不同配比实验。 实验内容包括 4 个部分:骨胶比,总固体质量分数,激活剂质量分数以及其对凝结时间、流动性、泌水率、收缩率的影响和最佳配比的浸出实验。 使用 X 射线荧光光谱分析、单轴抗压强度、自然堆积密度、塌落度、SEM-EDS,X 射线衍射等手段分析了煤矸石-煤气化渣胶结充填体(CCCPB)的充填性能。 实验结果表明:1 受级配和水化程度影响,骨料掺量为20%时,其 3 d 和 7 d 的强度都达到最大值,28 d 强度为 6.7 MPa;2 总固体质量分数对强度和流动性影响十分明显,且高水环境更有利于硫酸钠对 CCCPB 的激发效果;3 硫酸钠可显著激发 CS 活性,3 d 和 7 d 水化产物主要是氢氧化钙和水化硅酸钙,28 d 时生成大量钙矾石,且随硫酸钠质量分数增加,充填体早期生成了更多的水化产物,在 28 d 龄期内并未出现强度折减现象;4 随硫酸钠质量分数增加,凝结时间逐渐缩短,对终凝时间影响更为显著;塌落度、扩展度经时损失量逐渐增大;泌水率、收缩率逐渐减小,以硫酸钠质量分数 2%为界限,各参数变化速率逐渐减小,且总固体质量分数对初始流动性的影响大于硫酸钠质量分数;5 在最佳配比:骨胶比 2 ∶ 8,总固体质量分数80%,硫酸钠质量分数 2%时,各类重金属浸出量均低于国家标准,满足环保要求。 基于上述研究,可以推断出 CCCPB 完全可以在充填开采中被使用。


屈慧升,索永录,刘浪,等. 改性煤气化渣基矿用充填材料制备与性能[J]. 煤炭学报,2022,47(5):1958-1973. QU Huisheng,SUO Yonglu,LIU Lang,et al. Preparation and properties of modified coal gasification slag⁃based filling materials for mines[J]. Journal of China Coal Society,2022,47(5):1958-1973.
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