综述：煤矸石资源化利用：作为地质聚合物及相关碱激发材料的生产原料

这篇综述深入探讨了煤矸石（CG）作为碱激发材料（AAMs）和地质聚合物（GPs）原料的环境与经济价值，重点分析了其理化特性、预处理方法（如煅烧和机械活化）、与飞灰（FA）或矿渣（BFS）的复配优化，以及降低CO2排放的潜力，为建筑行业废弃物资源化提供了新策略。

　　

煤矸石特性与挑战

煤矸石是煤炭开采过程中产生的固体废弃物，占原煤产量的10%~20%，全球累积量超过107亿吨。其高硅铝含量（SiO₂+Al₂O₃+Fe₂O₃＞70%）和黏土矿物（如高岭石）使其具备碱激发潜力，但结晶相结构导致反应活性低，需通过煅烧（700~800°C）或机械研磨（200目）预处理提高无定形相含量。

复配材料与性能优化

煤矸石常与矿渣（BFS）、赤泥（RM）或飞灰（FA）复配。例如，添加50% BFS可提升抗压强度至44 MPa（28天），但会因C-A-S-H凝胶形成增加干燥收缩率。纳米二氧化硅（NS，1 wt%）通过成核效应增强强度，而聚醚类减缩剂（SRA）可缓解收缩。

碱激发剂与工艺影响

氢氧化钠（NaOH，8~16 M）与硅酸钠（Na₂SiO₃）以1:1.5~1:2比例混合时效果最佳。钙钛渣（CCR）替代20% NaOH可使强度提升327.6%。热养护（100°C）促进凝胶形成，但超过此温度会因水分快速蒸发导致孔隙率上升。

环境效益与应用前景

煤矸石基AAMs可减少水泥用量，降低碳排放（0.28 vs. 1.38吨CO₂/吨材料），已应用于注浆材料（成本降低20%）和路基建设。未来需关注重金属浸出行为及微波活化等低碳预处理技术的开发。

（注：全文数据与结论均源自原文，未添加主观推断。）