低钙煤矸石制备地聚合物的研究

林鹏程，杜美利，艾庆腾，张悦，吴承辉

(西安科技大学 化学与化工学院，陕西 西安 710054)

煤矸石是煤炭开采洗选之后的固体废料，不仅占用了大量的土地资源，并且造成了一定程度的环境污染和安全稳患。目前，中国煤矸石的堆放总量约为45亿t，占地面积约1.5万公顷，并且煤矸石的年排放量以1.5～2.0亿t的速度增加[1-3]。地聚合物呈无定型到半晶态，属于非金属材料。利用固体废料对地聚合物进行研究是一种主要的趋势[4-7]，Van Jaarsveld等[8]以粉煤灰为主要原料，制备出7 d抗压强度达58.6 MPa的地聚合物；王梦禅等[9]通过以低硅铁尾矿为原料，制备出28 d抗压强度达72.3 MPa的地聚合物；孙双月[10]以冶炼渣为原料，制备出28 d抗压强度达36.48 MPa的地聚合物；张娟等[11]利用污泥煤矸石制作出抗压强度达 39.8 MPa 的地聚合物。本文主要研究低钙煤矸石制备地聚合物的性能。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

煤矸石，采自陕西省榆林市衡山地区高硫煤煤矸石，化学成分见表1；偏高岭土，化学成分见表2；生石灰，含Ca量99%以上，采自江西新余惠灰事业有限公司；普通硅酸盐水泥，标号为425型。

表1 煤矸石化学成分表Table 1 Chemical composition of coal gangue

表2 偏高岭土化学成分表Table 2 Chemical composition of partially Kaolin

水泥砂浆标准三连试模(40 mm×40 mm×160 mm)；WDW-100型微机控制电子万能试验机；YTH-8-10马弗炉；TG-DSC 1/1600HT型热分析仪；D8 ADVANCE型X-射线衍射仪；JSM-6460LV/INCAEDS型扫描电子显微镜。

1.2 地聚合物的制备

将煤矸石破碎至小于0.2 mm，置于马弗中，于800 ℃活化2 h。冷却至室温，研磨成粉末。将煤矸石粉末、偏高岭土、生石灰进行干混(地聚合物原料)，加入一定量的水，搅拌。加入425水泥，进行二次搅拌，水灰比为0.6。加入石英砂，进行搅拌，砂灰比为2∶1。……