煤炭学报

作者：张建俊, 姚柏聪, 王宝强, 孙闯, 孙源骏, 蔡冀奇,

关键词：离子固化剂, 煤矸石粉, 结合水, 孔隙特征, 离子交换,

现存有大量煤矸石危害环境，为高效规模化利用煤矸石，课题组研发了煤矸石专用离子型固化剂(ICG)。以阜新新邱矿区高值精选后的煤矸石粉为研究对象，采用不同掺量的离子固化剂(0, 2, 4 L/m3)进行固化处理，开展热重试验(TG)，通过TG-DTG-DTA联合法对吸附水类型和脱附区间以及质量占比情况进行了分析，采用X射线衍射(XRD)与压汞试验(MIP)，分析了不同孔径的孔隙结构特征，以及基于压汞试验数据，对孔隙分形特征进行分析，通过扫描电子显微镜和X射线能谱点扫联合测定法(SEM-EDS)，观测固化后煤矸石粉表面形貌特征及表面元素的演变，运用氯化钡缓冲溶液法和电感耦合等离子体发射光谱联合试验(ICP-OES)对阳离子交换量(CEC)及交换种类进行探究。此外，通过吸附水特性和孔隙特征以及阳离子交换量对ICG固化煤矸石粉作用机理进行探究。试验结果表明：固化后煤矸石矿物胶体表面和层间的一部分弱阳离子被ICG水溶液中电离出的的强阳离子和强阳离子基团交换，表面空缺的负电荷被ICG中强阳离子吸附中和，表面负电荷的静电引力减弱，另一部分弱阳离子被ICG中烷基磺酸根的磺基以离子键形式结合，导致阳离子交换量减少，疏水端烷基朝外，减少阳离子的水合作用，减弱材料的亲水性能，进而减少表面结合水的含量，在相同外力作用下固化后煤矸石粉的孔径和孔隙体积更小、孔隙率降低、孔隙结构更加简单，密实度更大。

来源：2022年第6期

《煤炭学报》期刊编辑部

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