改性镁-煤基固废碳封存回填材料的流变特性与工程优化研究

本文创新性地研究了CO2改性镁-煤基固废碳封存回填材料（CO2?MCSB）的流动性与流变性能，通过坍落度、流变学测试及微观分析揭示了质量浓度（72-78%）与胶凝材料比例（粉煤灰30-60%）对浆料特性的影响。研究发现二次曝气可同步提升浆料流动性与CO2吸收率（达21.86%），为矿山绿色充填与CCUS（碳捕集利用与封存）技术提供了关键材料设计依据。

　　

Highlight

本研究通过改性镁渣基胶凝材料（MC）、粉煤灰（FA）和煤矸石（CG）制备碳封存回填材料，系统评估了不同质量浓度（72-78%）与胶凝材料配比（FA含量30-60%）下CO₂?MCSB浆料的流动性能，并创新性探索了二次曝气对浆料流动性与CO₂吸收的协同增强效应。

关键发现

1）质量浓度升高导致坍落度（142.5→132.0 mm）、扩展度（50.8→25.0 cm）和泌水率（6.03%→2.21%）下降，同时显著提升屈服应力、塑性黏度和触变性；

2）增加粉煤灰比例可改善浆料流动性（坍落度134.0→138.0 mm），但会降低流变参数；

3）二次曝气使FA50–74和FA40组CO₂吸收率分别提升21.86%和21.75%，同时优化浆料输送性能。

机制解析

扫描电镜（SEM）与X射线衍射（XRD）分析表明，浆料流变行为符合H-B模型，且流动参数与流变特性呈强线性相关。气泡作为天然减阻剂，有效降低了管道输送能耗。

Conclusion

该研究为碳封存回填浆料的工程级配设计与流动性能优化提供了理论支撑，通过材料配比调控与气体强化策略，实现了固废资源化与CO₂封存的双重目标。