科学网-科研速递 | 基于多元火山灰活性评价方法的煤气化渣改性技术及活性增强机理研究-SciOpen TUP的博文

科研速递 | 基于多元火山灰活性评价方法的煤气化渣改性技术及活性增强机理研究

2026-9-8 16:01

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文章简介

北京建筑材料科学研究总院黄天勇、芮雅峰等在Materials Reports: Solidwaste and Ecomaterials期刊发表最新研究成果——Evaluation of coal gasification slag modification technology based on multivariate pozzolanic activity evaluation method: Activity enhancement method and mechanism。针对煤气化渣大量堆存占用土地、易污染环境、难利用等问题，本研究提出火山灰活性提升和评价方法，以期在水泥基材料中替代部分水泥熟料，进而减少建材生产的碳排放。

研究对比了不同化学改性方法对煤气化渣结构特征的影响，并引入多种评价方法进行综合验证。结果表明：在评价方法方面，Rietveld全谱拟合法、离子溶出法和质量损失法可快速评估火山灰活性，多种方法联合应用能够在保证较高精度的同时缩短测试周期。在改性技术方面，在本研究实验条件下，NaOH和CaCl₂改性均能有效改变煤气化渣的非晶相组成、离子溶出行为及反应活性。其中，NaOH改性煤气化渣7 d和28 d的活性指数增长率分别可达13.5%和6.5%，而CaCl₂改性后，7 d和28 d的增长率分别为9.0%和13.1%，均表现出更优的水化潜力。因此，上述方法可作为提升煤气化渣资源化利用效率的有效改性途径。研究同时指出，实际应用中需综合考虑成本、工艺成熟度及场景需求，优先选择工艺简单、经济环保、对建筑结构影响小的改性方案。上述结论基于实验室条件获得，工业化应用效果尚需通过中试进一步验证。该研究可为煤气化渣的高效资源化利用提供科学依据和技术参考。

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Fig. 1 Particle size distribution of coal gasification slag. (a) Differential distribution, (b) Cumulative distribution.

Fig. 2 FTIR patterns of coal gasification slag under different modification conditions.

Fig. 3 SEM images of coal gasification slag under different modification conditions. (a) CGS, (b) CGS-SH, (c) CGS-PH, (d) CGS-HA, (e) CGS-SS, (f) CGS-CC.

Fig. 4 The Rietveld refinement of XRD patterns. (a) CGS, (b) CGS-SH, (c) CGS-PH, (d) CGS-HA, (e) CGS-SS, and (f) CGS-CC.

Fig. 5 Solubility of (a) Si, (b) Al, and (c) Ca in modified coal gasification slag.

Fig. 6 DTG curves of MCGS-Ca(OH)₂-H₂O paste.

Fig. 7 Compressive strength of different modified coal gasification slags at 7 d and 28 d.

Fig. 8 Relationship between the increase in activity and different test results. (a) 7 d, (b) 28 d.

收录卷次

2026年第2卷

引用格式

Y. Rui, T. Huang, F. Liu, G. Zhang, C. Wang, Z. Liu. Evaluation of coal gasification slag modification technology based on multivariate pozzolanic activity evaluation method: Activity enhancement method and mechanism. Materials Reports: Solidwaste and Ecomaterials, 2026, 2: 9520033. https://doi.org/10.26599/MRSE.2026.9520033

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https://www.sciopen.com/article/10.26599/MRSE.2026.9520033

作者简介

黄天勇，博士，教授级高级工程师，现任北京建筑材料科学研究总院新材料研究院院长。主要研究方向为预拌砂浆与混凝土应用技术和固废资源化利用。主持或参与国家级、省部级及金隅集团科技项目30余项，科研成果获省部级政府科技奖6项、一级行业协会科技奖10余项，编制国家、行业及地方标准10余部，授权美国专利1项、国家发明专利20余项，发表学术论文60余篇，出版专著2部。

芮雅峰，博士，高级工程师。硕士毕业于中国矿业大学（北京），博士毕业于东南大学，现为北京建筑材料科学研究总院与清华大学联合培养博士后。主要研究方向为固废资源化利用和绿色功能型胶凝材料。以第一作者发表SCI论文10余篇，授权国家发明专利5项，科研成果获行业协会奖励5项。

关于MRSE

Materials Reports: Solidwaste and Ecomaterials（《材料导报：固废与生态材料》，简称MRSE），2025年正式创刊，是《材料导报》期刊社创办的第二本英文姊妹刊，聚焦于固体废弃物的资源化利用与生态材料转化。由中国矿业大学（北京）王栋民教授担任创刊主编，香港理工大学Chi Sun Poon教授、深圳大学崔宏志教授、同济大学张祖华教授担任共同主编；由清华大学出版社SciOpen平台提供出版服务，采用开放获取出版模式。

报道范围 Scope

MRSE致力于报道各种固体废弃物的原创性研究和前沿应用，传播创新理念，助力建设绿色生态社会。期刊报道范围主要涉及（但不限于）：

◆ Construction and demolition wastes（建筑及拆卸废物）

◆ Mining solid wastes（矿山固体废弃物）

◆ Coal combustion wastes（燃煤废物）

◆ Solid wastes from metallurgical industries（冶金工业产生的固体废物）

◆ Industrial hazardous solid wastes（工业危险固体废物）

◆ Solid wastes from biomass and renewable energy（生物质及新能源固废）

◆ Agriculture solid wastes（农业固体废弃物）

◆ Ecomaterials （生态材料）

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