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大掺量粉煤灰基矿井充填材料的制备、工作性能与微观结构的研究

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煤炭学报 2023年第12期48卷 4536-4548页

作者：周林邦孙星海刘泽王栋民朱磊中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083 中煤西安设计工程有限责任公司陕西西安710054

在煤炭资源开采及加工利用过程中,伴生着大量污染环境、占用土地资源且难以处置利用的煤矸石、粉煤灰、煤气化渣等煤基固体废弃物。将煤基固废应用于矿井充填材料制备以解决煤炭开采造成的地层塌陷、生态破坏等问题,能够科学处理固废、... 详细信息

在煤炭资源开采及加工利用过程中,伴生着大量污染环境、占用土地资源且难以处置利用的煤矸石、粉煤灰、煤气化渣等煤基固体废弃物。将煤基固废应用于矿井充填材料制备以解决煤炭开采造成的地层塌陷、生态破坏等问题,能够科学处理固废、保护环境、保证资源持续开采。通过研究不同粉煤灰质量分数下煤基固废充填体新拌浆体的流动度、流变性能以及浆体硬化体的抗压强度和沉缩变化,对比了煤矸石骨料与传统风积砂骨料对充填材料工作性能的影响因素和性能优劣变化趋势。借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜–能谱仪(SEM–EDS)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP–OES)等分析手段,分析了大掺量粉煤灰基矿井充填材料硬化体在不同水胶质量比、不同减水剂添加量时的水化产物、微观结构演变过程及重金属固化能力。结果表明,粉煤灰可有效改善煤基固废充填材料新拌浆体的流动性能,但粉煤灰掺量超过80%,不利于充填体抗压强度进一步提升;当粉煤灰掺量为60%,水胶比(水与胶质量比)为1.0时,加入0.2%聚羧酸减水剂,同等流动度条件下,充填材料净浆流体表现出良好的流变性能,新拌浆体硬化体7、28 d抗压强度分别为4.7、6.2 MPa;以破碎煤矸石做骨料时,充填体早龄期(3、7 d)抗压强度显著提升,充填浆体相对稳定,以传统风积砂做骨料时,充填体28 d龄期抗压强度劣化,不同粉煤灰质量分数下,破碎煤矸石骨料充填体沉缩率始终低于以风积砂为骨料的充填体;粉煤灰掺量为60%,水胶比为1.0时,硬化充填体28 d龄期微观形貌结构密实度高于水胶比为1.2时充填体,EDS能谱扫描Ca元素密集度最高,均匀性最优;28 d龄期时,水胶比为1.0的硬化充填体中Cd和Cr质量浓度相比于3 d龄期,分别降低了70%和41.2%,重金属固化效果优于水胶比为0.8和1.2时。

关键词：煤基固废矿井充填水胶比流动性能微观结构重金属固化

电解锰渣胶凝固化研究进展及其胶结充填可行性探讨

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矿物岩石地球化学通报 2020年第1期39卷 97-103页

作者：金修齐黄代宽赵书晗刘庆玲覃远翠贵州省环境科学研究设计院贵阳550081 贵州大学资源与环境工程学院贵阳550025

电解锰渣是湿法电解金属锰工艺产生的废渣,产渣率高,环境危害性大、治理成本高。随着电解锰行业的快速发展,产生的大量电解锰渣引发了严重的环境问题,对其无害化和资源化处理已成为电解锰行业的迫切需求。对电解锰渣进行胶凝固化是目前... 详细信息

电解锰渣是湿法电解金属锰工艺产生的废渣,产渣率高,环境危害性大、治理成本高。随着电解锰行业的快速发展,产生的大量电解锰渣引发了严重的环境问题,对其无害化和资源化处理已成为电解锰行业的迫切需求。对电解锰渣进行胶凝固化是目前主要研究热点。本文就电解锰渣的胶凝固化研究现状进行了综述,分析其固化机理及优缺点,在此基础上指出了电解锰渣胶凝固化应用于矿井充填的研究方向和建议,以期为电解锰渣处理处置提供新思路。

关键词：电解锰渣胶凝固化矿井充填无害化资源化利用

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发泡水泥固化充填材料的研究及应用

煤矿安全 2020年第6期51卷 37-42页

作者：金永飞李传省程明西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054 西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室陕西西安710054

针对矿井内因漏风而引起的矿井煤自燃事故,进行了用于矿井充填堵漏以水泥为基料,发泡剂、石膏、聚丙烯纤维为添加剂的发泡水泥固化充填材料的研究。通过单因素试验法,确定了影响发泡水泥固化充填材料抗压强度与膨胀倍率的主要组分的优... 详细信息

针对矿井内因漏风而引起的矿井煤自燃事故,进行了用于矿井充填堵漏以水泥为基料,发泡剂、石膏、聚丙烯纤维为添加剂的发泡水泥固化充填材料的研究。通过单因素试验法,确定了影响发泡水泥固化充填材料抗压强度与膨胀倍率的主要组分的优化配比为水灰比0.5、发泡剂掺量1%、石膏掺量6%、聚丙烯纤维0.4%。以崔木矿为试验背景,通过设计合理有效的充填技术方案,对22306工作面下部21303风巷进行充填。结果表明:发泡水泥固化材料有效增强了该风巷的密闭性以及巷道支撑力。

关键词：发泡水泥充填材料抗压强度膨胀倍率矿井充填优化配比

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矿用充填胶凝材料强度研究

煤炭技术 2018年第11期37卷 356-358页

作者：吴明跃张茜胡相明胡尊翔任晓峰山东科技大学山东青岛266590

采用正交试验的方法研究了脱硫石膏、高炉水渣和电石渣对胶凝材料强度的影响规律,利用极差分析找出了能最大激发粉煤灰活性的物料配比,并分析了其水化机理,借助SEM和XRD分析了其微观样貌和物相组成。研究发现:对胶凝材料7 d和28 d强度... 详细信息

采用正交试验的方法研究了脱硫石膏、高炉水渣和电石渣对胶凝材料强度的影响规律,利用极差分析找出了能最大激发粉煤灰活性的物料配比,并分析了其水化机理,借助SEM和XRD分析了其微观样貌和物相组成。研究发现:对胶凝材料7 d和28 d强度影响最大的因素分别是电石渣和高炉水渣。当脱硫石膏、高炉水渣和电石渣分别为15%、10%和20%时,对粉煤灰的激发效果最好,此比例的SEM和XRD分析表明,胶凝材料中生成了大量的水化产物。

关键词：电石渣胶凝材料强度矿井充填最佳配比

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电石渣对于矿用充填胶凝材料的影响规律研究

煤炭技术 2018年第6期37卷 57-59页

作者：李高鲁吴明跃张宝阳李贻久胡相明山东鲁泰物流有限公司山东济宁272000 山东科技大学山东青岛266590

将电石渣、粉煤灰、高炉水渣作为一种矿用充填胶凝原材料应用到矿井充填中。研究发现,当电石渣和粉煤灰的最佳掺入比为21∶50时,电石渣对粉煤灰的激发作用最明显;掺入高炉水渣后,胶凝材料的力学性能明显增加,养护28 d的试件具有更高的强... 详细信息

将电石渣、粉煤灰、高炉水渣作为一种矿用充填胶凝原材料应用到矿井充填中。研究发现,当电石渣和粉煤灰的最佳掺入比为21∶50时,电石渣对粉煤灰的激发作用最明显;掺入高炉水渣后,胶凝材料的力学性能明显增加,养护28 d的试件具有更高的强度,这是因为水化作用产生更多的钙矾石和C-H-S凝胶。

关键词：电石渣粉煤灰矿井充填力学性能