膨润土基充填注浆材料及其固碳性能研究

摘要

为提升采空区充填效果并实现CO₂的安全高效封存，提出了一种膨润土基固碳充填注浆材料。该材料以水泥和粉煤灰为基体，掺入膨润土以增强抗渗性，并加入硅酸钠提升活性。通过单因素与多因素正交试验，分析水泥掺量、膨润土掺量、水固比及硅酸钠掺量对流动度、析水率和结石率的影响。结果表明，最优配比为水泥40%、膨润土6%、水固比1∶1、硅酸钠3%。将得到的材料进行CO₂固碳实验，SEM结果显示，随反应时间延长，生成的C-S-H凝胶及CaCO₃沉积增多，孔隙结构逐渐致密；热重分析表明，材料CO₂吸收量可达0.526 mg/g。本研究为采空区隔离、封堵漏风与深地碳封存提供了新型材料途径，对矿区绿色低碳转型具有重要工程与社会意义。

关键词

地下采矿 / 二氧化碳捕集 / 灌浆材料 / 膨润土 / 固废材料