煤田地质与勘探

作者：郭庆文, 李东印, 王伸, 刘松辉, 李全江, 李松,

关键词：碳封存, 固废充填, 固碳能力, 绿色开采, 碳化机理, 生命周期评价,

目的煤矸石与钢渣等固废的资源化利用是实现矿业绿色发展的关键环节，制备固碳充填材料并对煤矿采空区充填是实现固废利用、降碳减排、煤矿绿色开采的重要路径。方法基于煤矸石−钢渣高固废体系的配比设计，利用钢渣补偿煤矸石碳化反应活性不足，制备煤矸石–钢渣–水泥固废充填材料样品，开展实验室力学试验与固碳试验，并采用热重分析、XRD、SEM、FTIR、MIP等测试手段，探究煤矸石–钢渣–水泥体系固碳充填材料的力学性能、固碳特性及碳化反应机理。结果和结论(1) 碳化温度对充填材料的力学性能影响显著，40~80 ℃样品抗压强度随碳化温度提高而增加，增加钢渣掺入量可提高养护后期抗压强度。(2) CO2吸收量随碳化温度升高呈先增后降趋势，当碳化温度为60 ℃时，35%煅烧煤矸石−50%钢渣试样的CO2吸收量达到6.9%。(3) 碳化反应通过促进CaCO3的生成并填充材料孔隙，同时活性硅铝相加速C-S-H凝胶的形成，使CaCO3与C-S-H形成稳定结合并提升材料的致密程度，是固废充填材料性能改善的关键机理。研究成果可为开发高性能多源固废固碳充填材料提供理论支撑，有助于推进矿井绿色充填固碳技术发展。

来源：2026年第1期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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