甲酸改性煤气化灰渣充填材料的水化机理与碳足迹
郭强1
张吉雄2
霍彬彬3
李猛3
周楠1
刘思旭1
1.中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室,江苏 徐州 2211162.中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室,江苏 徐州 221116;中国矿业大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室,江苏 徐州 2211163.中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室,江苏 徐州 221116;中国矿业大学煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室,江苏 徐州 221116
摘要：煤气化灰渣(CGS)由于水化活性较低,制备胶凝材料替代水泥时性能不足,阻碍了其在充填材料领域中的应用.研究采用甲酸对CGS表面进行改性以改善CGS的活性,并研究了改性后CGS基充填材料(FCM)的力学性能、水化机理和碳足迹.结果表明,经甲酸改性后,CGS中的部分碳酸钙、钙长石等与甲酸发生反应生成了甲酸钙,该反应在CGS颗粒表面产生了原位孔隙.甲酸的最佳掺量为CGS的 4%,在此掺量下,CGS颗粒的比表面积由 6.32 m2/g增加到 9.35 m2/g,总孔隙体积由 0.034 2 cm3/g增加到 0.040 1 cm3/g,此时,FCM的 3d和 7d的抗压强度提高了近一倍,72 h累计水化热达到最大值 81.08 J/g.然而,进一步增加甲酸时,FCM水化活性降低,力学性能下降,主要是因为改性后增加的反应产物覆盖在CGS颗粒表面,导致CGS颗粒桥接结块,使得FCM中的水分子不容易渗透到颗粒内部.此外,碳足迹分析发现,使用 4%的甲酸改性CGS替代水泥后,FCM的碳排放总量相比未替代水泥时减少了376.16 kg/t,显著降低了碳排放量,达到碳减排的目标.
关键词：煤气化灰渣充填材料水化机理改性碳足迹
分类号：TD822(矿山开采)
资助基金：国家重点研发计划(2023YFC3904304)国家自然科学基金(52304160)高等学校学科创新引智计划资助项目(B21016)
论文发表日期：2025-06-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 224-235 )
英文信息