改性煤气化渣基矿用充填材料制备与性能

Preparation and properties of modified coal gasification slag-based filling materials for mines

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摘要为研究煤矸石(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歼石-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 dl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.