煤炭学报

作者：熊路长, 王亮, 万志军, 陈炳睿, 昌李宁, FERNÁNDEZ-JIMÉNEZ Ana, PALOMO Angel,

关键词：煤电联营, 填埋灰, 碱激发复合水泥, 绿色开采, 低碳水泥,

针对填埋灰长期堆存导致活性劣化、处置成本增加及潜在环境风险等问题，以高掺量(≥70%)填埋灰和低掺量(≤30%)熟料为前驱体，经机械化学粉磨活化后，配合硫酸钠与柠檬酸钠等弱碱性钠盐活化剂，在常温条件下制备了填埋灰基碱激发复合水泥(LHACs)。结合流动度、凝结时间及抗压强度测试，以及XRD、SEM-EDS、FT-IR、29Si MAS-NMR和水化量热等手段，系统评价其工作与力学性能、水化行为及动力学特征、水化机理以及经济环境效益。结果表明，在基本性能方面：柠檬酸钠/硫酸钠复合激发的SC-LHACs体系，其流动度约为99.8 mm，初/终凝时间分别为82和147 min，2 d早期/28 d终期强度分别达到了19.4和38.7 MPa，达到P.O. 32.5等级要求并接近P.O. 42.5水平；在水化产物与微观结构方面：C-LHACs体系以C−(A)−S−H凝胶为主，含硫酸钠的S-LHACs与SC-LHACs体系则以(N,C)−(A)−S−H凝胶为主，硫酸钠降低由熟料水化与填埋灰活化分别形成的链状/网状凝胶比例，促进填埋灰持续水化与产物结构致密化；在水化热量演化与动力学方面：弱碱性钠盐抬升首放热峰并提前主峰出现，诱导期明显缩短、早期放热占比提高，水化阶段界限趋于重叠，体系由典型NG-I-D模式演化为以界面反应/扩散为主导的I-D复合控制模式，Kondo模型可较好拟合其阶段演化规律；在水化机理方面：柠檬酸钠与硫酸钠分别通过络合与沉淀反应动态捕获熟料水化释放的Ca2+，缓解低熟料掺量造成的稀释效应，强化早期熟料水化并在孔隙溶液中构建“热−碱”协同激发环境，实现“熟料水化−填埋灰活化”协同反应与凝胶连续聚合；在经济与环境效益方面：与P.O. 42.5水泥相比，S-LHACs与SC-LHACs体系的生产成本分别为其29.1%和43.8%，碳排放仅为其34.2%和42.6%，实现高掺量填埋灰利用的同时兼具显著的减碳与降本优势。综上，LHACs兼具良好的工程适用性、结构稳定性与减碳降本优势，在高掺量填埋灰资源化利用及低碳矿井功能性材料领域具有应用潜力。

来源：2026年第4期

《煤炭学报》期刊编辑部

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