Experimentelle Untersuchung zur hydrophoben Veränderung von bergbaulichem Festabfall-Rückfüllmaterial

Um die Probleme der Korrosionsschwächung von feststoffabfallbasiertem Rückfüllmaterial durch Bergwasser zu lösen, wurde ein neuartiges hydrophobes Festabfall-Rückfüllmaterial (HSBF) entwickelt, das Polydimethylsiloxan (PDMS) und ein Silan-Kopplungsagent (SCA) als hydrophobe Modifikationsadditive sowie NaOH (SH) und Natriumsilikat (SS) als alkalische Aktivatoren verwendet. Flugasche und Schlacke wurden als die primären Rohmaterialien gewählt. Die rheologischen Eigenschaften der hydrophob behandelten Rückfüllschlämme wurden gemessen, und die resultierenden physikochemischen Eigenschaften wurden mit der unmodifizierten Referenzgruppe verglichen. Diese Studie zeigt, dass der frische HSBF-Schlamm einem modifizierten Bingham (M-B)-Modell mit Scherfließverhalten folgt. Der Zusatz von PDMS führt zu einer Erhöhung des Wasser-Kontaktwinkels des gehärteten HSBF-Materials mit F8S2 auf bis zu 134,9°, was auf eine hohe Hydrophobizität hinweist. Morphologische Beobachtungen zeigten, dass PDMS hauptsächlich durch die Brückenwirkung des SCA an die Oberfläche anorganischer Partikel anhaftet, um die hydrophobe Modifikation des Rückfüllmaterials zu ermöglichen. Die Gesamtfestigkeit der HSBF-Materialien wurde durch die Optimierung des Flugasche-Schlacke-Verhältnisses weiter sichergestellt und konnte durch Erhöhung des Schlackenanteils von 20 % auf 50 % um bis zu 98 % verbessert werden. Dies wird hauptsächlich der Hydratisierung der Schlacke zugeschrieben, die C-S(A)-H-Gel bildet, was zur erhöhten Festigkeit beiträgt. Das neuartige HSBF-Material ermöglicht die Eliminierung von Zement in Bergbau-Rückfüllanwendungen und zeigt gute wirtschaftliche Vorteile. Seine hervorragenden mechanischen und hydrophoben Eigenschaften können nicht nur die Verlagerung von Überburden in Grubengebieten verhindern, sondern auch den Verlust von Wasserressourcen aus überlagernden Schichten mindern und gleichzeitig die Sicherheitsrisiken im Zusammenhang mit der langfristigen Verschlechterung von Bergwasser reduzieren.