煤田地质与勘探

作者：刘志飞, 陈庆庭, 李宏杰, 王恩, 赵鹤鸣,

关键词：工业固废, CO₂矿化, 固碳降碱, 煤矿充填, 胶凝活性, 矿化机理,

目的研究钢渣、粉煤灰、炉底灰3种典型碱性工业固废的CO2矿化封存效率差异及固碳产物胶凝活性退化规律，揭示其矿化机理，评估其在充填工程中的应用潜力，推动工业固废资源化与碳减排协同发展。方法采用直接湿法矿化实验，系统研究固废-CO2反应动力学及产物特征；结合X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)和热重分析(TGA)表征矿化产物的物相组成与微观结构；以碳酸化固废制备胶结充填试块，对比分析其力学性能与孔隙结构演化规律。结果和结论 (1) CO2矿化降碱反应过程受Ca2+含量与溶出动力学调控，钢渣、粉煤灰、炉底灰溶液的pH分别呈现“两段式”“三段式”和“骤降式”变化趋势。(2) 0.3 MPa-25 ℃反应条件下，钢渣固碳量(CO2)最高(136.1 g/kg)，显著优于粉煤灰(CO2)(81.86 g/kg)和炉底灰(CO2)(16.2 g/kg)，产物分别以方解石型和霰石型CaCO3为主。(3)受活性钙消耗和界面效应影响，固碳后试块抗压强度下降45.65%~73.48%，其中钢渣基材料强度降幅最大(10.22→2.71 MPa)，粉煤灰次之(9.8→3.61 MPa)，炉底灰因矿化反应不完全降幅最小(7.82→4.25 MPa)。研究结果为工业固废-CO2矿化协同处置提供了理论支撑和技术参考。

来源：2025年第12期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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