煤矸石矿物聚合材料［摘要］针对辽宁省阜新市煤矸石这种工矿业固体废弃物大量堆积的现实问题，通过对煤矸石的基本性质分析、国内外的研究现状以及用煤矸石在制备煤矸石地质聚合物的一些研究应用状况的综述分析，使人们对于工矿业固体废弃物——煤矸石有全面的了解以及用煤矸石制备煤矸石地质聚合物来解决工矿业固体废弃物的良好途径。关键词：自燃煤矸石；煤矸石地质聚合物；活性激发Coalganguegeopolymer（InstituteofCivilandArchitecturalEngineering,LiaoningTechnicalUniversity,Fuxin123000,China）[Abstract]inviewoftheLiaoningprovinceFuxincitycoalganguetotheminingsolidwastevastaccumulationofpracticalproblems,basedonthebasiccharacteristicsofcoalgangue,theresearchstatusathomeandabroadandtheuseofcoalgangueinthepreparationofcoalganguemineralpolymerresearchandapplicationstatusofthecomprehensiveanalysis,thepeopleintheindustryandminingsolidwaste--coalganguecomprehensiveunderstandingandpreparedwithcoalgangueganguegeopolymertosolveminingsolidwasteagoodway.Keywords:spontaneouscombustioncoalgangue;coalganguegeopolymer;activityexcitation0前言我国是产煤大国，随着开采量的逐年增加，其副产品煤矸石亦将按比例逐年递增。煤矸石的环境效应含污染效应（水、土、大气）、自燃效应、占地效应、爆炸效应、结构侵蚀效应稳定效应等方面，如何防治和综合利用一直是人们普遍关注的重要课题，从这些工矿业废弃物的组成来看其中SiO2，Al2O3-SiO2，CaO-Al2O3-SiO2类工业废弃物属于玻璃态工业废渣，它们都可以作为制作水泥和混凝土的原材料使用。由于这些混合材料本身不能硬化，故而需要补充钙质材料或者被激发才能生成具有胶凝性质的产物。自燃煤矸石是煤矸石长期堆放，在自然界长期暴露发生自燃反应冷却后形成的固态物质，含有许多玻璃态、不定形的、具有活性的二氧化硅和三氧化二铝。从化学分析上可以知道，自燃煤矸石属于Al2O3-SiO2类工业废弃物，将自燃过的煤矸石磨细成粉，然后利用相对廉价易得的化合物和矿物质作为激发剂，激发自燃煤矸石中的二氧化硅和三氧化氯的活性形成一种新型的复合胶凝材料，具有十分重要的环境意义和经济价值[1]。1煤矸石1.1自燃煤矸石的基本性质1.1.1自燃煤矸石产生的原因煤矸石发生自燃是多种因素共同作用的结果，主要分为内部因素和外部因素。内部因素是由在开采煤过程中废石里夹有少量的煤和黄铁矿,在一定的环境条件下引发的自燃。外部因素与煤矸石山的周围气候、堆放的地理位置及堆放形式、所受微生物作用因素等有关[2]。1.1.2自燃煤矸石的化学组成自燃煤矸石一般以碳质页岩、碳质泥岩、含碳粉砂质页岩为主。自燃后的煤矸石化学组成不会发生明显变化，其SiO2、Al2O3的含量仍很高，SiO2含量为53%~66%，为Al2O3为5%~25%，其它Fe2O3在3%~9%，CaO在0.5%~9%，MgO在0.7%~2%，及K2O在3%~4%，Na2O在2%~3%。，该自燃煤矸石中铝含量较小，说明它含有较多的石英，而黏土矿物的含量较少，活性相对粘土质矸石较差。1.1.3自燃煤矸石的矿物相特征阜新产自燃煤矸石在化学成分和外观特征上相当于沉积岩中的粉砂岩，呈砖红色，致密快状构造。镜下观察，具细粒砂状结构，碎屑含量约占60%，碎屑圆度多为次圆—次棱角状，磨圆度一般，也有少量呈短柱状。碎屑成分以单晶石英为主（约占95%），还含有少量的黑云母。胶结类型为基底式，胶结物为非晶质结构。相比于普通煤矸石，黑云母、长石含量明显减少。1.2煤矸石活性激发的方法1.2.1机械激活机械激活，即物质受到机械力作用时(此处机械力仅限于机械对固体物质的粉碎作用，如研磨、冲击、压力等），常因此受到激活作用[3],机械激活可提高煤矸石的活性及胶结强度，其原理在于煤矸石经机械研磨后颗粒变得很小,不仅可以填充硬化结构的毛细孔,起到密实增强的作用,而且形成了许多新的表面，增