采矿与安全工程学报 ›› 2025, Vol. 42 ›› Issue (5): 1141-1152.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2025.0219

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基于RSM-BBD的碱激发锂渣复合膏体充填材料制备及力学性能研究

张树娟1,2,3,杨胜强2,3,车驰远3,马瑞婷3   

  1. 1. 徐州工程学院土木工程学院,江苏 徐州 221018;2. 中国矿业大学安全工程学院,江苏 徐州 221116;
    3. 中国矿业大学煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室,江苏 徐州 221116
  • 出版日期:2025-09-15 发布日期:2025-09-16
  • 通讯作者: 车驰远,E-mail:chiyche@163.com,Tel:15247153532
  • 作者简介:张树娟(1981— ),女,江苏省盐城市人,博士研究生,讲师,从事安全工程方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(52274143,52474148)

Research on the preparation and mechanical properties of alkali-activated lithium slag-based composite paste backfill material using RSM-BBD

  • Online:2025-09-15 Published:2025-09-16

摘要: 为实现锂渣等多种固废的资源化、高性能化利用,推动矿山绿色充填材料技术的发展,采用Box-Behnken响应面法设计,以碱模数、碱掺量与胶凝材料比例为变量,以抗压强度为响应指标,分析了各因素的主效应与交互作用规律。基于X射线衍射、傅里叶变换红外光谱和扫描电镜-能谱测试,揭示了碱激发锂渣复合膏体充填材料强度形成机理。研究结果表明:碱掺量是影响强度的关键因素,掺量越大,强度越高;碱模数较低时,更有利于强度发展;优化的锂渣和粉煤灰掺量则能够起到调控和协同强化作用。对充填材料配合比寻优得到,碱模数为1.38、碱掺量为20%、锂渣∶粉煤灰∶矿渣比例为12∶38∶50时,可最大程度消纳锂渣的同时保证强度。碱激发作用下,锂渣、粉煤灰和矿渣中非晶SiO2和Al2O3溶解,释放大量的Si4+和Al3+离子,形成以C-(A)-S-H和N-A-S-H为主的三维交联凝胶网络,是材料强度形成的核心机制;锂渣在该体系中,能够调节离子供给平衡、增强凝胶结构的稳定性,并对水化过程起到补充和优化的作用。

关键词: 锂渣, 充填材料, 响应面法, 碱激发, 抗压强度, 微观结构

中图分类号: