煤基固廢固化材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程說明

一、工作簡況；

包括任務(wù)來源、協(xié)作單位、中關(guān)村眾信土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟團(tuán)

體標(biāo)準(zhǔn)（以下簡稱：土盟團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)）主要起草人及其所做的工作等。

（一）標(biāo)準(zhǔn)制定的背景意義

涉煤產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)有煤炭開采、煤炭洗選加工、燃煤（矸石）電廠

及煤化工等企業(yè)，煤炭開采和洗選加工排放大量的煤矸石，燃煤（矸

石）電廠產(chǎn)生大量的粉煤灰、脫硫石膏、爐渣等固體廢棄物，產(chǎn)量巨

大，且主要以堆存方式處理。據(jù)統(tǒng)計，國內(nèi)每年新增堆存煤基固廢約

30億噸，對當(dāng)?shù)丨h(huán)境造成了污染（如煤矸石自燃，煤基固廢中含有

的無機與有機污染物），占用土地，嚴(yán)重影響煤炭產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)的生態(tài)

環(huán)境。

煤基固體廢棄物的綜合利用，以及涉煤產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)生態(tài)治理與環(huán)

境修復(fù)是涉煤產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)的難題，也是我國生態(tài)文明建設(shè)迫切需要解

決的問題。煤基固廢固化材料能協(xié)同利用涉煤產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)產(chǎn)生的大宗

煤基固廢物，如煤矸石、粉煤灰和脫硫石膏等，可實現(xiàn)固廢的綜合利

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用，同時對礦區(qū)固廢堆場進(jìn)行治理和生態(tài)修復(fù)，符合國家和地區(qū)產(chǎn)業(yè)

可持續(xù)發(fā)展、低碳減排、生態(tài)發(fā)展的戰(zhàn)略方向。

該文件基于不同要求的煤基固廢砂漿、煤基固廢固化材料的需求

而設(shè)計，與傳統(tǒng)砂漿、混凝土相比，能夠顯著降低天然原料的（如：

天然石料、河砂）消耗，可改善因混凝土大量使用而造成天然砂石的

短缺和環(huán)境的壓力，同時可有效固化重金屬，減小固廢排放對環(huán)境的

影響。

傳統(tǒng)煤矸石一般是以堆積形式隨地形在山坡或山溝谷中對煤矸

石進(jìn)行排放堆積，以分層碾壓，黃土覆蓋的方式對煤矸石山進(jìn)行堆存。

這種方法雖有一定效果，但不能完全切斷煤矸石山內(nèi)部的空氣與水的

傳輸，易引起煤矸石山的自燃，因而需要對煤矸石進(jìn)行二次治理。

開發(fā)煤基固廢固化材料替代煤矸石山各分層碾壓的黃土，進(jìn)行隔

離防滲，切斷煤矸石山內(nèi)部氧氣和水的傳輸路徑，同時對煤矸石山進(jìn)

行資源化封存，實現(xiàn)煤矸石“堆存隔離——自燃預(yù)防——生態(tài)治理和

資源化封存”的一步完成路徑轉(zhuǎn)變，對涉煤產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)大宗固廢堆場

污染治理起到示范和引領(lǐng)作用。

（二）任務(wù)來源

根據(jù)國家重點研發(fā)計劃《煤炭產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)場地污染治理技術(shù)集成

與工程示范》（項目編號：2020YFC1806500）中子課題“多煤基固廢

制備高強固化材料及其污染物阻隔安全利用技術(shù)”研發(fā)及煤基固廢固

化材料應(yīng)用技術(shù)的要求，建立新型煤基固廢固化材料在煤基固廢堆場

中污染物隔離、防滲安全修復(fù)及其應(yīng)用技術(shù)規(guī)程?！睹夯虖U固化材

2

料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》由中國礦業(yè)大學(xué)（北京）許澤勝副教授牽頭起草，

計劃完成年限2023年。

（三）主要協(xié)作單位和工作成員及所做的工作

標(biāo)準(zhǔn)制定任務(wù)下達(dá)后，中國礦業(yè)大學(xué)（北京）組織成立了《煤基

固廢固化材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》制定項目組，包括：中國礦業(yè)大學(xué)（北

京）、山西綠巨人環(huán)境科技有限公司、中國礦業(yè)大學(xué)、山西錦興能源

有限公司、山西國信土地開發(fā)有限公司、北京都市綠源環(huán)保科技有限

公司、廣東清大同科環(huán)保技術(shù)有限公司、河北工業(yè)大學(xué)等。標(biāo)準(zhǔn)制定

項目組共同制定了技術(shù)規(guī)程編制工作方案，并按照有關(guān)煤基固廢利用

和生態(tài)修復(fù)及混凝土行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定要求開展了編制工作。

（四）編寫人員與分工

技術(shù)規(guī)程制定過程由中國礦業(yè)大學(xué)（北京）、山西綠巨人環(huán)境科

技有限公司、中國礦業(yè)大學(xué)、北京都市綠源環(huán)保科技有限公司等單位

的人員參與，參加人員從事的專業(yè)涵蓋礦業(yè)工程學(xué)、材料學(xué)、礦物學(xué)、

土壤學(xué)、建筑學(xué)、生態(tài)學(xué)等多個領(lǐng)域，圍繞文件的技術(shù)內(nèi)容，根據(jù)各

成員專業(yè)特長劃分編制工作職責(zé)，開展材料研發(fā)、資料收集、實地調(diào)

研、第三方檢測、文本完成、數(shù)據(jù)處理等工作。

表1主要起草人員信息及分工

起草人

單位職稱/職務(wù)工作職責(zé)

姓名

許澤勝中國礦業(yè)大學(xué)副教授/副處方案制定、組織協(xié)調(diào)，

（北京）長主持技術(shù)規(guī)程編寫、技

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術(shù)內(nèi)容的審核、把關(guān)等。

宮有壽山西綠巨人環(huán)總經(jīng)理煤基固廢膠砂、砂漿

李廣強境科技有限公副總經(jīng)理煤基固廢固化材料

任格司工程師工程應(yīng)用

胡振琪中國礦業(yè)大學(xué)教授范圍、術(shù)語和定義、附

湯慶國河北工業(yè)大學(xué)教授錄

曾波北京都市綠源副總工程師基本規(guī)定、制備工藝、

環(huán)?？萍加邢藜夹g(shù)內(nèi)容及其審核等

公司

賈屹海廣東清大同科董事長/高級

環(huán)保技術(shù)有限工程師

公司

張國榮山西錦興能源副總經(jīng)理煤基固廢固化體，固化

劉軼有限公司副總經(jīng)理重金屬的工程應(yīng)用

梁建偉山西國信土地主任

開發(fā)有限公司

舒新前中國礦業(yè)大學(xué)教授組織協(xié)調(diào)等工作

黃占斌（北京）教授

等

二、工作主要過程；

本技術(shù)過程由中國礦業(yè)大學(xué)（北京）負(fù)責(zé)牽頭制定。

（一）技術(shù)規(guī)程檢索

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2022年1月-2022年6月，查閱國內(nèi)外煤基固廢固化材料及其固

化重金屬特性的最新相關(guān)文獻(xiàn)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，梳理前期工作的相關(guān)研究

成果，開展不同原材料配比及固化性能的相關(guān)研究。

（二）調(diào)研準(zhǔn)備階段

2022年7月-2022年12月，實地調(diào)研山西焦煤集團(tuán)屯蘭礦、東曲

礦、西曲礦等煤矸石堆場及矸石山自燃區(qū)，與技術(shù)實施單位的相關(guān)人

員進(jìn)行交流學(xué)習(xí)，重點包括煤矸石山堆場及其自燃現(xiàn)狀和防自燃材料、

方法等。

（三）標(biāo)準(zhǔn)起草階段

2023年1月至2023年3月，中國礦業(yè)大學(xué)（北京）接到標(biāo)準(zhǔn)制

定任務(wù)后，組織有關(guān)科研教學(xué)單位及專家成立制定工作組，制定了工

作計劃，明確了人員任務(wù)分工和進(jìn)度要求等，全面啟動了標(biāo)準(zhǔn)編制工

作，對相關(guān)資料進(jìn)行了整理，對現(xiàn)場工作相關(guān)條件進(jìn)行了調(diào)研。制定

工作組在總結(jié)多年固體廢棄物資源化、煤基固廢固化材料及應(yīng)用和現(xiàn)

有標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，確定了主要內(nèi)容和技術(shù)指標(biāo)，按照GB/T1.1-2010

的要求，對標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫格式進(jìn)行修訂，并于2023年1月和3

月先后兩次召開內(nèi)部研討會對標(biāo)準(zhǔn)文本主要內(nèi)容進(jìn)行了研討。

（四）標(biāo)準(zhǔn)修改完善階段

2023年3月-2023年7月，在形成應(yīng)用技術(shù)規(guī)程討論稿的基礎(chǔ)上，

經(jīng)過起草小組成員多次討論與修改，于2023年4月形成標(biāo)準(zhǔn)的初稿，

并將標(biāo)準(zhǔn)初稿在工作組內(nèi)部進(jìn)行討論。同年4月25日，形成技術(shù)規(guī)

程的征求意見稿，提交土盟組織的有關(guān)高校、科研院所單位專家級管

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理人員廣泛征求意見，征集意見30余條，包括文本的格式、主要技

術(shù)指標(biāo)、應(yīng)用范圍、相關(guān)附錄等，逐條修改和完善，于5月，在編制

組內(nèi)部研討形成了文本的提交稿。

三、確定土盟團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容（如技術(shù)指標(biāo)、參數(shù)、公式、性

能要求、試驗方法、檢驗規(guī)則等）的論據(jù)（包括試驗、統(tǒng)計數(shù)據(jù)）。

（一）標(biāo)準(zhǔn)編制原則

標(biāo)準(zhǔn)編制依據(jù)GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)

化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的要求，根據(jù)當(dāng)前形勢和今后一段時期內(nèi)

煤基固廢固化材料技術(shù)發(fā)展的需求，按照科學(xué)、適用的原則，保持文

件內(nèi)容和方法的針對性、可操作性和實用性。

1.針對性原則

主要針對煤基固廢固化材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范中關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)容易出

現(xiàn)的問題進(jìn)行規(guī)范。煤基固廢固化材料主要應(yīng)用于施工建設(shè)中替代固

化重金屬傳統(tǒng)砂漿、水泥混凝土等固化材料，由于其膠凝特性本身具

有固化重金屬的特性。煤基固廢固化材料的應(yīng)用能夠大量消耗現(xiàn)存的

煤基固體廢物，減少土地占用、土地污染。使用活化后的粉煤灰與脫

硫石膏代替大部分水泥，煤矸石集料替代天然石料，緩解混凝土對天

然原料（天然石料、河砂）的消耗，同時可用于進(jìn)行固廢堆場的生態(tài)

治理和生態(tài)修復(fù)。但煤基固廢固化材料原料（煤矸石、粉煤灰、脫硫

石膏）具有不穩(wěn)定性，其主要原因在于我國煤礦分布范圍廣，使得煤

基固廢物的化學(xué)成分及共生賦存礦物相互間有差別，所產(chǎn)生的煤基固

廢物物理化學(xué)性質(zhì)存在一定差異，對煤基固廢物的綜合利用與制備煤

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基固廢固化材料造成了困難。標(biāo)準(zhǔn)針對性強，解決了技術(shù)評價推廣中

關(guān)鍵環(huán)節(jié)問題。

近年來我國煤炭消耗持續(xù)增加，導(dǎo)致了大量煤基固廢的產(chǎn)生，據(jù)

統(tǒng)計我國已積存煤矸石約70億噸，粉煤灰存量超6億噸，造成了大

量土地的浪費，影響了人民的生活，局部地區(qū)矛盾突出。針對煤基固

廢物堆存大，傳統(tǒng)混凝土原料消耗大的現(xiàn)狀，把煤基固廢制備固化材

料與混凝土的消耗結(jié)合，為解決煤基固廢堆存與混凝土消耗的問題提

供了新思路。但面臨煤基固廢自身性質(zhì)不穩(wěn)定，如：煤矸石形狀系數(shù)、

壓碎值、吸水率、紋理指數(shù)、表面粗糙度與天然石料有區(qū)別，不同地

區(qū)、不同深度煤矸石物理化學(xué)性質(zhì)有一定差別，煤矸石山本身有大量

煤矸石，以煤矸石通過分級分質(zhì)處理制備煤矸石集料，作為煤基固化

材料的原料具有重大的現(xiàn)實應(yīng)用價值；粉煤灰成分、粒度、活性差別

大等；不同地區(qū)的脫硫石膏性質(zhì)及物相成分存在差異等，都對煤基固

廢的高效利用造成困難，因此迫切需要建立煤基固廢固化材料應(yīng)用技

術(shù)規(guī)程。

2.可操作性原則

根據(jù)煤基固廢固化材料在實際中的推廣，在煤基固廢固化材料的

性能檢驗以及煤基固廢砂漿和煤基固廢固化材料的配合比設(shè)計、制備、

施工及質(zhì)量驗收等環(huán)節(jié)注重可操作性，難度系數(shù)較小，便于向社會推

廣，突出了關(guān)鍵環(huán)節(jié)，具有較強的可操作性。

3.實用性原則

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本標(biāo)準(zhǔn)的目的是為煤基固廢固化材料應(yīng)用技術(shù)推廣起到支撐作

用，增加煤基固體廢物的綜合利用，減少水泥、天然石料、河砂的消

耗。由于我國不同地區(qū)煤礦深度以及煤炭變質(zhì)程度不同，煤基固廢物

性質(zhì)參數(shù)會有差別，《煤基固廢固化材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》為煤基固廢

固化材料應(yīng)用技術(shù)推廣提供科技支撐。在煤基固廢固化材料的性能檢

驗以及煤基固廢砂漿和煤基固廢固化材料的配合比設(shè)計、制備、施工

及質(zhì)量驗收、重金屬固化體浸出毒性、檢驗與評價等方面注重總結(jié)了

大量試驗經(jīng)驗，參考了大量的現(xiàn)行規(guī)范，進(jìn)一步提高了標(biāo)準(zhǔn)的實用性，

有利于引導(dǎo)煤基固廢固化材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。

（二）標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容

1.標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容框架

本文件規(guī)定了煤基固廢固化材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范中煤基固廢固化

材料的性能檢驗以及煤基固廢砂漿和固化材料的配合比設(shè)計、制備、

施工及質(zhì)量驗收、重金屬固化能力等技術(shù)內(nèi)容。文件的內(nèi)容包括：

（1）范圍

（2）規(guī)范性引用文件

（3）術(shù)語和定義

（4）煤基固廢固化材料制備工藝

（5）總體要求

（6）煤基固廢砂漿

（7）煤基固廢固化材料

（8）煤基固廢重金屬固化體

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2.適用范圍的確定

本文件適用于煤基固廢固化材料在煤矸石和粉煤灰等煤基固廢

的利用及其煤矸石山工程治理和應(yīng)用中的有關(guān)操作事宜。

3.主要參考文獻(xiàn)

粉煤灰質(zhì)量規(guī)定，符合GB/T1596-2014《用于水泥和混凝土中

的粉煤灰》對拌制砂漿和混凝土用粉煤灰理化性能要求，其將粉煤灰

劃分為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級。使用Ⅲ級粉煤灰時，為提高粉煤灰活性，

需進(jìn)行適當(dāng)磨細(xì)活化或機械化學(xué)活化。粉煤灰磨礦細(xì)度符合

GB/T1345-2005《水泥細(xì)度檢驗方法篩析法》中45μm負(fù)壓篩析法進(jìn)

行，篩析時間為3min。

工業(yè)副產(chǎn)石膏使用，符合GB/T21371-2019《用于水泥中的工業(yè)

副產(chǎn)石膏》對工業(yè)副產(chǎn)石膏所列要求以及等級劃分。工業(yè)副產(chǎn)石膏技

術(shù)要求符合GB/T37785-2019《煙氣脫硫石膏》，主要以二水硫酸鈣

含量將脫硫石膏劃分為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級。

水泥使用制度，符合GB175《通用硅酸鹽水泥》的有關(guān)規(guī)定。

煤基固廢膠砂三氧化硫、氯離子含量、密度、細(xì)度、技術(shù)指標(biāo)檢

驗方法分別符合GB/T176《水泥化學(xué)分析方法》、JC/T420、《水

泥原料中氯離子化學(xué)分析方法》、GB/T208《水泥密度測定方法》、

GB/T1345《水泥細(xì)度檢驗方法篩析法》，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、初凝時

間、終凝時間、安定性檢驗方法應(yīng)符合GB/T1346《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用

水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗方法》、GB/T750《水泥壓蒸安定性試

驗方法》。

9

煤基固廢膠砂的放射性要求和檢驗，應(yīng)符合GB6566-2010《建

筑材料放射性核素限量》中建筑主體材料、裝修材料、試驗方法、檢

驗規(guī)則的規(guī)定。

煤基固廢膠砂浸出毒性檢驗方法應(yīng)參照HJ/T299《固體廢物浸

出毒性浸出方法硫酸硝酸法》的有關(guān)規(guī)定。

煤基固廢膠砂重金屬浸出濃度測定應(yīng)參照《危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)

浸出毒性鑒別》GB5085.3-2007附錄A、B、C、D。

煤基固廢膠砂進(jìn)場檢驗及取樣方法符合GB/T12573《水泥取樣

方法》內(nèi)容。

煤矸石集料性質(zhì)及級配除在本文件中符合下表2和表3的有關(guān)技

術(shù)要求外，煤基固廢固化材料用煤矸石集料還應(yīng)符合我國環(huán)保和安全

的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，不應(yīng)對人體、生物、環(huán)境及混凝土性能產(chǎn)生有害

影響。

煤基固廢固化材料外加劑使用，符合GB8076-2008《混凝土外

加劑》受檢材料性能指標(biāo)、均質(zhì)性指標(biāo)。

煤基固廢固化材料用水，符合JGJ63《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》技術(shù)

要求，為了充分利用礦井水，本文件中固化材料用于煤矸石山生態(tài)修

復(fù)時，使用礦井水符合GB/T31392-2022《煤礦礦井水利用技術(shù)導(dǎo)則》

工業(yè)用水用煤礦礦井水技術(shù)要求。

采用預(yù)拌方式生產(chǎn)煤基固廢固化材料，應(yīng)參照GB/T14902-2012

《預(yù)拌混凝土》分類、性能等級及標(biāo)記、質(zhì)量要求，或應(yīng)參照GB

50164-2011《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》混凝土性能要求。

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煤基固廢固化材料粗細(xì)骨料用量應(yīng)參照J(rèn)GJ55-2011《普通混凝

土配合比設(shè)計規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定，采用質(zhì)量法或體積法進(jìn)行計算。

煤基固廢固化材料制備與施工設(shè)備應(yīng)參照GB/T10171《建筑施

工機械與設(shè)備混凝土攪拌站(樓)》的有關(guān)規(guī)定。

煤基固廢固化材料勻質(zhì)性的試驗方法，應(yīng)參照GB/T9142-2000

《建筑施工機械與設(shè)備混凝土攪拌機》，攪拌性能試驗。

煤基固廢固化材料運輸，應(yīng)參照GB50164-2011《混凝土質(zhì)量控

制標(biāo)準(zhǔn)》，生產(chǎn)與施工質(zhì)量控制-運輸。

煤基固廢固化材料施工質(zhì)量驗收，應(yīng)參照GB50204-2015《混凝

土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》。

煤基固廢重金屬固化體的浸出方法應(yīng)參照HJ/T299-2007《固體

廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》試劑、儀器設(shè)備、浸出步驟。

重金屬浸出濃度測定應(yīng)參照GB5085.3-2007《危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸

出毒性鑒別》附錄A或B或C或D。

煤基固廢重金屬固化體的強度檢驗，應(yīng)參照GB/T17671《水泥

膠砂強度檢驗方法(ISO法)》試體養(yǎng)護(hù)、抗壓強度測定的要求。

煤基固廢重金屬固化體的抗浸出性檢驗，浸出過程中使用的儀器，

應(yīng)參照《低、中水平放射性廢物固化體標(biāo)準(zhǔn)浸出試驗方法》GB/T

7023-2011，浸出容器的要求。

四、主要試驗（或驗證）的分析、綜合報告，技術(shù)經(jīng)濟論證，預(yù)期的

經(jīng)濟效果；

（一）試驗概況

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1.煤矸石

煤矸石中主要化學(xué)成分為SiO2、Al2O3、Fe2O3，占80%以上。本文

件對多個來源煤矸石進(jìn)行分析和評價，確定其適用于煤基固廢固化材

料的灰分、發(fā)熱量、壓碎值、表觀密度、吸水率、針片狀含量、強度

活性指數(shù)等相關(guān)限值。經(jīng)過大量的試驗確定煤矸石的性質(zhì)如表2，煤

矸石的級配如表3。煤矸石強度活性指數(shù)檢驗見文件中附錄A。

表2煤矸石性質(zhì)

指標(biāo)限值

灰分（%）＞80

發(fā)熱量（KJ/kg）＜3500

壓碎值（%）＜35

表觀密度（kg/m3）＞2450

吸水率（%）＜7.0

針片狀含量（%）＜30

煤矸石強度活性指數(shù)（%）＞30

表3煤矸石級配

方孔篩篩孔（mm）199.54.752.361.180.6

累計篩余（％）0-100-2510-5030-8080-10095-100

2.粉煤灰及其活化

粉煤灰外觀呈銀灰色或灰黑色的顆粒狀物質(zhì)，主要物相組成為玻

璃微珠、磁珠、含有SiO2、莫來石、方解石等顆粒且不均勻，呈多孔

型蜂窩狀組織，粒徑集中分布在1-100μm，pH值在4.5-12.0之間。

其主要化學(xué)成分如下表4。粉煤灰活化后的活性指數(shù)按GB/T

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17671-2021《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》與對比水泥強度的

比值來測定。Ⅲ級粉煤灰經(jīng)過不同時間粉磨活化后粉煤灰的活性指數(shù)

如圖1，添加化學(xué)活化劑后不同粉磨時間粉煤灰活性指數(shù)如下圖2：

表4粉煤灰化學(xué)組成(%)

成分SiO2Al2O3Fe2O3K2OCaOTiO2MgONa2OSO3P2O5

含量62.5525.715.901.121.270.770.700.550.930.50

圖1不同粉磨時間粉煤灰7d、28d活性指數(shù)

圖2添加化學(xué)活化劑后不同粉磨時間粉煤灰7d、28d活性指數(shù)

從圖1和圖2可知，Ⅲ級粉煤灰經(jīng)過不同時間粉磨和添加化學(xué)活

化劑后的活性大幅提高，最高可達(dá)117%。

13

3.煤基固廢固化材料強度、固化材料制備工藝及正交試驗結(jié)果

3.1煤基固廢固化固化材料強度試驗

以不同用量的粉煤灰、脫硫石膏、水泥、減水劑、水膠比、集料

配比構(gòu)成煤基固廢固化材料，得到煤基固廢固化膠砂材料組分、確定

煤基固廢固化砂漿強度等級如表5-8。

表5粉煤灰、脫硫石膏摻入量對煤基固廢砂漿抗壓強度的影響

抗壓強度/MPa

粉煤灰/%脫硫石膏/%水泥/%

3d7d28d

5020307.510.438.2

55153011.614.247.1

60103010.614.548.6

6553012.220.155.3

表6粉煤灰摻入量對煤基固廢固化砂漿抗壓強度的影響

脫硫石膏減水劑抗壓強度/MPa

粉煤灰/%水泥/%

/%/%

3d7d28d

8550.4108.916.325.3

7550.42012.620.537.8

6550.43019.128.450.3

5550.44027.337.755.5

表7減水劑添加量對煤基固廢砂漿抗壓強度的影響

粉煤灰脫硫石膏減水劑抗壓強度/MPa

水泥/%

/%/%/%3d7d28d

6550.23017.123.247.2

6550.33015.423.442.6

6550.43019.128.450.3

6550.53010.615.636.2

表8水膠比對煤基固廢砂漿抗壓強度的影響

14

抗壓強度/MPa

水膠比

3d7d28d

0.2012.013.116.4

0.2522.134.848.4

0.3010.017.146.1

表9煤矸石級配對煤基固廢固化材料抗壓強度的影響

抗壓強度/MPa

4.75-2.362.36-1.181.18-0.6

3d7d28d

4616388.513.438.1

4518377.213.236.2

44203610.017.146.1

43223510.417.045.1

表5-7的研究結(jié)果表明，在加入30%水泥后，煤基固廢膠砂配制

的固化材料能達(dá)到38-55MPa。水泥用量越高、所用水泥標(biāo)號越高，

固化材料的強度也越高。為了材料的經(jīng)濟性和實用性確定固化材料的

水泥用量不超過30%。脫硫石膏對粉煤灰-水泥膠凝體系中有較好的

激發(fā)作用，前期強度主要來自脫硫半水石膏的水化，7d齡期后粉煤

灰的活性逐漸被激發(fā)，磨細(xì)后的粉煤灰比表面積、水化速率也較未磨

細(xì)的粉煤灰快。加入減水劑能有效地降低拌合用水量并起到分散水泥

顆粒的作用，提高拌合物流動性，增加料漿和易性，降低用水量來提

高試塊強度。表8水膠比對煤基固廢砂漿強度的影響，膠凝材料的水

化反應(yīng)離不開水的參與，水膠比過低容易出現(xiàn)水化反應(yīng)不足的現(xiàn)象，

降低材料強度，水膠比過高容易出現(xiàn)漿體流動度過大、單位體積膠凝

材料占比大幅降低的情況，也會影響材料強度。表9煤矸石級配對煤

基固廢膠砂強度的影響，其中加入質(zhì)量比為20-40%的煤矸石骨料后，

15

實際固化材料的水泥用量占比不超過總質(zhì)量的25%。

3.2煤基固廢固化材料的制備工藝

將煤基固廢粉體材料替代水泥膠砂中的75%以上的水泥后制成煤

基固廢膠砂，加水，摻入適量聚羧酸系高性能減水劑，在質(zhì)量水膠比

為0.25-0.35、砂漿流動度160mm-240mm條件下制備砂漿，再加入按

質(zhì)量計20-40%的煤矸石骨料后，制成煤基固廢固化材料。固化材料

制備的工藝流程如下圖3所示。

圖3煤基固廢固化材料制備工藝流程圖

3.3煤基固廢固化材料制備正交試驗及結(jié)果

在3.1節(jié)配制煤基固廢膠砂的基礎(chǔ)上，確定各個摻量配比，最后

進(jìn)行煤基固廢固化材料正交優(yōu)化試驗。同時為了盡可能減少水泥的使

用，遵循著以廢治廢原則，水泥的摻入量占煤基固廢膠砂材料的30%，

煤矸石（因素A)分別以總質(zhì)量分?jǐn)?shù)的20%、30%、40%摻入，粉煤灰（因

素B)分別以膠凝材料質(zhì)量分?jǐn)?shù)62%、65%、68%摻入，水膠比（因素C)

為0.22、0.25、0.28構(gòu)造三因素三水平九組正交試驗，確定煤矸石、

粉煤灰、水膠比對煤基固廢固化材料的影響參數(shù)，研究煤基固廢固化

材料配合比，具體正交實驗結(jié)果如表10，強度極差分析結(jié)果如表11。

16

表10煤基固廢固化材料正交試驗結(jié)果

抗壓強度

編號粉煤灰/%水膠比/%煤矸石摻量/%

3d7d28d

1620.222018.625.354.7

2620.253017.723.834.0

3620.284010.816.134.6

4650.22309.612.825.6

5650.254017.323.237.0

6650.28209.213.036.4

7680.22406.28.719.2

8680.252014.018.855.0

9680.28308.913.341.3

表11正交實驗強度極差分析

指標(biāo)7d抗壓強度28d抗壓強度

因素ABCABC

K165.246.857.1123.399.5146.1

K249.065.848.099.0126.090.8

K340.842.449.9115.5112.3100.9

k121.715.619.041.133.248.7

k216.321.916.033.042.030.3

k313.614.116.638.537.433.6

極差8.17.83.08.18.818.4

從表10可以看出，在質(zhì)量水膠比為0.22-0.28，摻入煤矸石骨

料為20-40%的條件下，能制得抗壓強度在20-54MPa的煤基固廢固化

材料。固化材料中的水泥用量不超過其總質(zhì)量的25%。表11的極差

分析結(jié)果表明：影響固化強度的因素為煤矸石最強，水膠比次之，粉

煤灰最小。

17

4.煤基固廢固化材料性能的第三方檢測

將最佳試驗參數(shù)所確定的煤基固廢固化材料配合比，按照GB/T

50081-2019、GB/T50082-2009規(guī)范的要求，制備待測試體并經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)

養(yǎng)護(hù)后，委托具有CMA檢測資質(zhì)的北京市建設(shè)工程質(zhì)量第三檢測所有

限責(zé)任公司采用微機控制電液伺服壓力試驗機YAW5306+31101014、

鋼直尺LG1-10-01、電子數(shù)顯卡尺300mm+SH1805A2329、微機控制電

液伺服萬能試驗機WAW-300C+099、混凝土電通量檢測儀TKY-11+1501、

全自動混凝土抗?jié)B儀HS25Q-4A+BN31SF、混凝土動彈儀DT-10+200088、

電子天平TC20KJ+4120進(jìn)行抗壓、抗折強度測試，從而得到試塊的

抗壓、抗折強度與抗?jié)B等級。YAW5306+31101014微機電液伺服壓力

試驗機是采用了液壓動力源驅(qū)動，電液伺服控制技術(shù)，計算機數(shù)據(jù)采

集處理，可實現(xiàn)閉環(huán)控制及自動檢測的高精度材料試驗設(shè)備，其由試

驗主機、油源（液壓動力源）、測控系統(tǒng)、試驗器具四部分組成，最

大試驗力1000kN/10kN，試驗機準(zhǔn)確度等級優(yōu)于1級。煤基固廢固化

材料的原材料的配比及性能的第三方檢測報告如附件1。

材料成分：山西省涉煤產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)煤矸石、山西省涉煤產(chǎn)業(yè)聚集

區(qū)粉煤灰、唐山金馬水泥、山西省涉煤產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)電廠脫硫石膏、高

效聚羧酸減水劑。

材料摻量：煤矸石20%；膠凝材料：80%（其中膠凝材料各成分

占比：粉煤灰62%、脫硫石膏8%、水泥30%、減水劑0.4%）；水膠比：

0.25。制得的煤基固廢固化材料檢測結(jié)量如表12。

表12第三方檢測固化材料的技術(shù)指標(biāo)

18

序號檢測項目檢測結(jié)果

28d39.0

1抗壓強度（MPa）

56d41.8

2抗折強度（MPa）28d3.1

3抗水滲透逐級加壓法（MPa）1.2

4抗氯離子滲透電通量法（C）2403

從表12可以看出，經(jīng)試制和第三方檢測結(jié)果表明，固化材料的

強度達(dá)C40要求，其水的抗?jié)B性能達(dá)到混凝土的抗水滲透的最高等級

P12的等級。

5.煤基固廢重金屬固化體的浸出毒性試驗

為了檢驗煤基固廢固化材料應(yīng)用涉煤場地主要重金屬元素固化

效果，參照HJ/T299《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》

確定重金屬固化體浸出主要設(shè)備，研究試驗步驟。

在確定煤基固廢固化材料配比的基礎(chǔ)上，參照GB/T7023《低、

中水平放射性廢物固化體標(biāo)準(zhǔn)浸出試驗方法》中對儀器的規(guī)范要求和

HJ/T299《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》中的實驗方法，

結(jié)合GB5085.3《危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》附錄中關(guān)于重

金屬含量檢測的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行測試，得出浸出液中的重金屬濃度，評

估煤基固廢固化材料的固化效果。根據(jù)重金屬固化率評價固化效果。

根據(jù)前期已有的實驗，在抗壓強度性能最佳的最優(yōu)配合比條件下，

摻加不同種類、不同含量的重金屬離子，通過重金屬固化體的浸出毒

性實驗，考察煤基固廢固化體浸出濃度的影響，是否達(dá)到危險廢物浸

出標(biāo)準(zhǔn)，初步評估煤基固廢固化材料的固化穩(wěn)定性。試驗中，采用物

理摻雜的方法，將重金屬鹽溶于水后與固體材料共混，具體的成型及

19

養(yǎng)護(hù)方法與固化材料的制備條件一致；重金屬離子浸出液的制備方法

參照HJ/T299-2007《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》標(biāo)

準(zhǔn)進(jìn)行，以硫酸硝酸混合溶液為浸提劑，模擬固體廢物中重金屬在堆

存處置過程中，受酸性降水影響進(jìn)環(huán)境的過程；重金屬離子浸出濃度

測試采用ICP-MS。不同種類、不同摻量重金屬離子的浸出濃度與固

化效果如表13。

表13不同種類、不同摻量重金屬離子的浸出濃度與固化率

元素?fù)搅縂B5085.33d浸出濃度3d固化率7d浸出濃度7d固化率

種類（%）-2007(mg/L)（mg/L）（%）（mg/L）（%）

0.1000.079399.98850.023399.9966

0.2000.154899.98860.044799.9967

Pb5

0.3000.116099.99670.048399.9986

0.4000.129799.99720.062699.9987

0.0330.057399.98530.051599.9866

0.0660.062799.99190.061299.9921

Cr15

0.0980.104699.99100.092799.9920

0.1310.232099.98500.147299.9905

0.0500.012299.99800.002599.9995

0.1000.006199.99950.002899.9997

Cd1

0.1500.008299.99960.003099.9998

0.2000.010499.99960.003399.9999

表13浸出研究表明，重金屬參與了水化反應(yīng)生成，重金屬的固

化率達(dá)99.9%。通過XRD、SEM-EDS等多種分析方法研究發(fā)現(xiàn)，煤基

固廢固化重金屬，生成的主要物相為石英、莫來石、水化硅酸鈣等；

重金屬離子的摻入取代了原固化膠凝體系中部分Ca2+、Mg2+的位點，

20

形成相對穩(wěn)定的化合物，而被替代的Ca2+、Mg2+與硅氧四面體及OH-形

成重硅鈣石；重金屬離子取代Ca2+、Mg2+后，被替代的水化液相中的

2+

Ca不斷溶出，它促進(jìn)了Ca（OH）2高飽和度的形成與生長并進(jìn)入C-S-H

結(jié)構(gòu)中，與Ca、Si發(fā)生鍵接，穩(wěn)定固化在水化產(chǎn)物中。以鉛為例，

一部分鉛離子消耗體系中的OH-，生成無定形的鉛氫氧化物沉淀，從

而對重金屬形成固化后穩(wěn)定的硅酸鹽礦物及氫氧化物。圖4為Pb2+重

金屬固化體面掃描能譜圖。圖5含Pb2+固化體7dSEM-EDS分析。圖6

為固化體原樣與摻加Pb2+7d固化體的XRD衍射譜圖。

圖4Pb2+重金屬固化體面掃描能譜圖

圖5含Pb2+固化體7dSEM-EDS分析圖

21

圖6固化體原樣與摻加Pb2+7d的固化體XRD衍射譜圖

EDS面掃分析出的元素組成有Ca、O、Si、Al、Pb，說明生成了

水合硅酸鉛、水合硅酸鉛鈣、鉛氫氧化物類的物相，這與XRD分析出

的結(jié)果一致，也進(jìn)一步說明煤基固廢固化材料固化體對Pb2+固化后形

成了穩(wěn)定的含鉛礦物。

五、采用國際標(biāo)準(zhǔn)的程度及水平的簡要說明（適用時）；

本文件依據(jù)煤基固廢固化材料在煤矸山治理和工程應(yīng)用需求而編

制，具有滿足國內(nèi)使用需要的特色，與國際（國外）、國內(nèi)同類標(biāo)準(zhǔn)

相比，在編制原則、編制方法、技術(shù)內(nèi)容和文本結(jié)構(gòu)上均明顯不同。

美國30CFRPart77《煤矸石山程序規(guī)則》對煤矸石山的生產(chǎn)、管

理、監(jiān)控和治理做出規(guī)定；加拿大《煤矸石山治理法》對煤炭礦山環(huán)

境和安全方面做出標(biāo)準(zhǔn)要求，包括煤矸石山的治理、地質(zhì)勘探、礦井

開采、人員安全和環(huán)境保護(hù)等。歐盟2006/21/EC《煤矸石山污染預(yù)

防和控制指令》規(guī)定了歐盟成員國在煤矸石山環(huán)境保護(hù)方面的法律要

求：開展煤矸石山環(huán)境評價、實施治理措施，嚴(yán)格限制煤矸石山對環(huán)

22

境和人類健康的影響程度；澳大利亞（AustralianCoalMining

IndustryStandard）《煤矸石山治理標(biāo)準(zhǔn)》重在確保煤矸石山治理

工作的安全實施和環(huán)境保護(hù)，標(biāo)準(zhǔn)覆蓋了煤矸石山治理工程的設(shè)計、

施工、驗收、運營和維護(hù)等方面；國內(nèi)GB18599-2020《一般工業(yè)固

體廢物貯存和填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了一般工業(yè)固體廢物貯存場、

填埋場的選址、建設(shè)、運行、封場、土地復(fù)墾等過程的環(huán)境保護(hù)要求，

以及替代貯存、填埋處置一般工業(yè)固體廢物的環(huán)境保護(hù)要求，以及監(jiān)

測要求和實施與監(jiān)督等內(nèi)容。LY/T2991—2018《煤矸石山生態(tài)修復(fù)

綜合技術(shù)規(guī)范》規(guī)定了煤矸石山生態(tài)修復(fù)綜合治理的基本概況調(diào)查、

自燃防治、穩(wěn)定性治理、表層土壤構(gòu)建、植被恢復(fù)、植被養(yǎng)護(hù)等技術(shù)

措施及驗收標(biāo)準(zhǔn)。DB14/T1755《煤矸石堆場生態(tài)恢復(fù)治理技術(shù)規(guī)范》

較細(xì)致的規(guī)定了煤矸石堆場生態(tài)恢復(fù)治理的術(shù)語和定義、煤矸石堆場

分類及分區(qū)、治理原則及工作內(nèi)容、煤矸石堆場調(diào)查評估、煤矸石堆

場治理工程、施工與驗收、后期管理與維護(hù)；DB14/T1217《粉煤灰

與煤矸石混合生態(tài)填充技術(shù)規(guī)范》重在有效解決粉煤灰和煤矸石等大

宗工業(yè)固體廢物的綜合利用，加快粉煤灰、煤矸石的消納進(jìn)程，促進(jìn)

循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展，為后續(xù)生態(tài)治理和生態(tài)恢復(fù)奠定基礎(chǔ)。以上標(biāo)準(zhǔn)重點

對矸石山環(huán)境保護(hù)和生態(tài)環(huán)境治理、恢復(fù)建設(shè)的方案要求，沒有涉及

到煤基固廢固化材料在煤矸石山等煤基固廢堆場中的應(yīng)用，因而制定

煤矸石山生態(tài)治理固化材料的應(yīng)用技術(shù)規(guī)程，增加煤基固體廢物的資

源化利用，減少水泥、天然石料、河砂的消耗，是對煤石山等固廢堆

場生態(tài)治理的有效補充。

23

六、與有關(guān)的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強制性標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系；

標(biāo)準(zhǔn)編制過程嚴(yán)格遵循國家有關(guān)政策、法律法規(guī)，保持與相關(guān)標(biāo)

準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致性。

七、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)；

無

八、標(biāo)準(zhǔn)作為強制性標(biāo)準(zhǔn)或推薦性標(biāo)準(zhǔn)的建議；

本標(biāo)準(zhǔn)為推薦類標(biāo)準(zhǔn)，并不涉及有關(guān)國家安全、保護(hù)人體健康和

人身財產(chǎn)安全、環(huán)境質(zhì)量要求等有關(guān)強制性地方標(biāo)準(zhǔn)或強制性條文等

的八項要求之一。煤基固廢固化材料是解決煤矸石大量堆存、天然石

料大量消耗的重要途徑之一，在施工建設(shè)中具有極好效果，潛力巨大。

煤基固廢固化材料應(yīng)用技術(shù)充分接納和利用煤基固廢，提高煤基固廢

資源化利用率，同時可有效固化重金屬，減少重金屬對環(huán)境的污染，

實現(xiàn)煤炭資源綠色、可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的治理與修復(fù)。因此建議

作為推薦性煤基固廢資源化利用和使用固廢堆場生態(tài)治理材料的相

關(guān)產(chǎn)業(yè)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布實施。

九、標(biāo)準(zhǔn)發(fā)行范圍和數(shù)量的建議；

本標(biāo)準(zhǔn)適用于在煤基固廢的利用及其在煤矸石山等工程建設(shè)中

應(yīng)用的煤基固廢固化材料的性能檢驗、配合比設(shè)計、制備、施工及質(zhì)

量驗收。數(shù)量：1

十、其他應(yīng)予說明的事項。

無

附件1：煤基固廢固化材料的第三方檢測報告

24

檢驗報告.pdf

25

一、工作簡況；

包括任務(wù)來源、協(xié)作單位、中關(guān)村眾信土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟團(tuán)

體標(biāo)準(zhǔn)（以下簡稱：土盟團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)）主要起草人及其所做的工作等。

（一）標(biāo)準(zhǔn)制定的背景意義

涉煤產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)有煤炭開采、煤炭洗選加工、燃煤（矸石）電廠

及煤化工等企業(yè)，煤炭開采和洗選加工排放大量的煤矸石，燃煤（矸

石）電廠產(chǎn)生大量的粉煤灰、脫硫石膏、爐渣等固體廢棄物，產(chǎn)量巨

大，且主要以堆存方式處理。據(jù)統(tǒng)計，國內(nèi)每年新增堆存煤基固廢約

30億噸，對當(dāng)?shù)丨h(huán)境造成了污染（如煤矸石自燃，煤基固廢中含有

的無機與有機污染物），占用土地，嚴(yán)重影響煤炭產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)的生態(tài)

環(huán)境。

煤基固體廢棄物的綜合利用，以及涉煤產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)生態(tài)治理與環(huán)

境修復(fù)是涉煤產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)的難題，也是我國生態(tài)文明建設(shè)迫切需要解

決的問題。煤基固廢固化材料能協(xié)同利用涉煤產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)產(chǎn)生的大宗

煤基固廢物，如煤矸石、粉煤灰和脫硫石膏等，可實現(xiàn)固廢的綜合利

1

用，同時對礦區(qū)固廢堆場進(jìn)行治理和生態(tài)修復(fù)，符合國家和地區(qū)產(chǎn)業(yè)

可持續(xù)發(fā)展、低碳減排、生態(tài)發(fā)展的戰(zhàn)略方向。

該文件基于不同要求的煤基固廢砂漿、煤基固廢固化材料的需求

而設(shè)計，與傳統(tǒng)砂漿、混凝土相比，能夠顯著降低天然原料的（如：

天然石料、河砂）消耗，可改善因混凝土大量使用而造成天然砂石的

短缺和環(huán)境的壓力，同時可有效固化重金屬，減小固廢排放對環(huán)境的

影響。

傳統(tǒng)煤矸石一般是以堆積形式隨地形在山坡或山溝谷中對煤矸

石進(jìn)行排放堆積，以分層碾壓，黃土覆蓋的方式對煤矸石山進(jìn)行堆存。

這種方法雖有一定效果，但不能完全切斷煤矸石山內(nèi)部的空氣與水的

傳輸，易引起煤矸石山的自燃，因而需要對煤矸石進(jìn)行二次治理。

開發(fā)煤基固廢固化材料替代煤矸石山各分層碾壓的黃土，進(jìn)行隔

離防滲，切斷煤矸石山內(nèi)部氧氣和水的傳輸路徑，同時對煤矸石山進(jìn)

行資源化封存，實現(xiàn)煤矸石“堆存隔離——自燃預(yù)防——生態(tài)治理和

資源化封存”的一步完成路徑轉(zhuǎn)變，對涉煤產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)大宗固廢堆場

污染治理起到示范和引領(lǐng)作用。

（二）任務(wù)來源

根據(jù)國家重點研發(fā)計劃《煤炭產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)場地污染治理技術(shù)集成

與工程示范》（項目編號：2020YFC1806500）中子課題“多煤基固廢

制備高強固化材料及其污染物阻隔安全利用技術(shù)”研發(fā)及煤基固廢固

化材料應(yīng)用技術(shù)的要求，建立新型煤基固廢固化材料在煤基固廢堆場

中污染物隔離、防滲安全修復(fù)及其應(yīng)用技術(shù)規(guī)程。《煤基固廢固化材

2

料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》由中國礦業(yè)大學(xué)（北京）許澤勝副教授牽頭起草，

計劃完成年限2023年。

（三）主要協(xié)作單位和工作成員及所做的工作

標(biāo)準(zhǔn)制定任務(wù)下達(dá)后，中國礦業(yè)大學(xué)（北京）組織成立了《煤基

固廢固化材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》制定項目組，包括：中國礦業(yè)大學(xué)（北

京）、山西綠巨人環(huán)境科技有限公司、中國礦業(yè)大學(xué)、山西錦興能源

有限公司、山西國信土地開發(fā)有限公司、北京都市綠源環(huán)保科技有限

公司、廣東清大同科環(huán)保技術(shù)有限公司、河北工業(yè)大學(xué)等。標(biāo)準(zhǔn)制定

項目組共同制定了技術(shù)規(guī)程編制工作方案，并按照有關(guān)煤基固廢利用

和生態(tài)修復(fù)及混凝土行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定要求開展了編制工作。

（四）編寫人員與分工

技術(shù)規(guī)程制定過程由中國礦業(yè)大學(xué)（北京）、山西綠巨人環(huán)境科

技有限公司、中國礦業(yè)大學(xué)、北京都市綠源環(huán)?？萍加邢薰镜葐挝?/p>

的人員參與，參加人員從事的專業(yè)涵蓋礦業(yè)工程學(xué)、材料學(xué)、礦物學(xué)、

土壤學(xué)、建筑學(xué)、生態(tài)學(xué)等多個領(lǐng)域，圍繞文件的技術(shù)內(nèi)容，根據(jù)各

成員專業(yè)特長劃分編制工作職責(zé)，開展材料研發(fā)、資料收集、實地調(diào)

研、第三方檢測、文本完成、數(shù)據(jù)處理等工作。

表1主要起草人員信息及分工

起草人

單位職稱/職務(wù)工作職責(zé)

姓名

許澤勝中國礦業(yè)大學(xué)副教授/副處方案制定、組織協(xié)調(diào)，

（北京）長主持技術(shù)規(guī)程編寫、技

3

術(shù)內(nèi)容的審核、把關(guān)等。

宮有壽山西綠巨人環(huán)總經(jīng)理煤基固廢膠砂、砂漿

李廣強境科技有限公副總經(jīng)理煤基固廢固化材料

任格司工程師工程應(yīng)用

胡振琪中國礦業(yè)大學(xué)教授范圍、術(shù)語和定義、附

湯慶國河北工業(yè)大學(xué)教授錄

曾波北京都市綠源副總工程師基本規(guī)定、制備工藝、

環(huán)?？萍加邢藜夹g(shù)內(nèi)容及其審核等

公司

賈屹海廣東清大同科董事長/高級

環(huán)保技術(shù)有限工程師

公司

張國榮山西錦興能源副總經(jīng)理煤基固廢固化體，固化

劉軼有限公司副總經(jīng)理重金屬的工程應(yīng)用

梁建偉山西國信土地主任

開發(fā)有限公司

舒新前中國礦業(yè)大學(xué)教授組織協(xié)調(diào)等工作

黃占斌（北京）教授

等

二、工作主要過程；

本技術(shù)過程由中國礦業(yè)大學(xué)（北京）負(fù)責(zé)牽頭制定。

（一）技術(shù)規(guī)程檢索

4

2022年1月-2022年6月，查閱國內(nèi)外煤基固廢固化材料及其固

化重金屬特性的最新相關(guān)文獻(xiàn)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，梳理前期工作的相關(guān)研究

成果，開展不同原材料配比及固化性能的相關(guān)研究。

（二）調(diào)研準(zhǔn)備階段

2022年7月-2022年12月，實地調(diào)研山西焦煤集團(tuán)屯蘭礦、東曲

礦、西曲礦等煤矸石堆場及矸石山自燃區(qū)，與技術(shù)實施單位的相關(guān)人

員進(jìn)行交流學(xué)習(xí)，重點包括煤矸石山堆場及其自燃現(xiàn)狀和防自燃材料、

方法等。

（三）標(biāo)準(zhǔn)起草階段

2023年1月至2023年3月，中國礦業(yè)大學(xué)（北京）接到標(biāo)準(zhǔn)制

定任務(wù)后，組織有關(guān)科研教學(xué)單位及專家成立制定工作組，制定了工

作計劃，明確了人員任務(wù)分工和進(jìn)度要求等，全面啟動了標(biāo)準(zhǔn)編制工

作，對相關(guān)資料進(jìn)行了整理，對現(xiàn)場工作相關(guān)條件進(jìn)行了調(diào)研。制定

工作組在總結(jié)多年固體廢棄物資源化、煤基固廢固化材料及應(yīng)用和現(xiàn)

有標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，確定了主要內(nèi)容和技術(shù)指標(biāo)，按照GB/T1.1-2010

的要求，對標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫格式進(jìn)行修訂，并于2023年1月和3

月先后兩次召開內(nèi)部研討會對標(biāo)準(zhǔn)文本主要內(nèi)容進(jìn)行了研討。

（四）標(biāo)準(zhǔn)修改完善階段

2023年3月-2023年7月，在形成應(yīng)用技術(shù)規(guī)程討論稿的基礎(chǔ)上，

經(jīng)過起草小組成員多次討論與修改，于2023年4月形成標(biāo)準(zhǔn)的初稿，

并將標(biāo)準(zhǔn)初稿在工作組內(nèi)部進(jìn)行討論。同年4月25日，形成技術(shù)規(guī)

程的征求意見稿，提交土盟組織的有關(guān)高校、科研院所單位專家級管

5

理人員廣泛征求意見，征集意見30余條，包括文本的格式、主要技

術(shù)指標(biāo)、應(yīng)用范圍、相關(guān)附錄等，逐條修改和完善，于5月，在編制

組內(nèi)部研討形成了文本的提交稿。

三、確定土盟團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容（如技術(shù)指標(biāo)、參數(shù)、公式、性

能要求、試驗方法、檢驗規(guī)則等）的論據(jù)（包括試驗、統(tǒng)計數(shù)據(jù)）。

（一）標(biāo)準(zhǔn)編制原則

標(biāo)準(zhǔn)編制依據(jù)GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)

化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的要求，根據(jù)當(dāng)前形勢和今后一段時期內(nèi)

煤基固廢固化材料技術(shù)發(fā)展的需求，按照科學(xué)、適用的原則，保持文

件內(nèi)容和方法的針對性、可操作性和實用性。

1.針對性原則

主要針對煤基固廢固化材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范中關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)容易出

現(xiàn)的問題進(jìn)行規(guī)范。煤基固廢固化材料主要應(yīng)用于施工建設(shè)中替代固

化重金屬傳統(tǒng)砂漿、水泥混凝土等固化材料，由于其膠凝特性本身具

有固化重金屬的特性。煤基固廢固化材料的應(yīng)用能夠大量消耗現(xiàn)存的

煤基固體廢物，減少土地占用、土地污染。使用活化后的粉煤灰與脫

硫石膏代替大部分水泥，煤矸石集料替代天然石料，緩解混凝土對天

然原料（天然石料、河砂）的消耗，同時可用于進(jìn)行固廢堆場的生態(tài)

治理和生態(tài)修復(fù)。但煤基固廢固化材料原料（煤矸石、粉煤灰、脫硫

石膏）具有不穩(wěn)定性，其主要原因在于我國煤礦分布范圍廣，使得煤

基固廢物的化學(xué)成分及共生賦存礦物相互間有差別，所產(chǎn)生的煤基固

廢物物理化學(xué)性質(zhì)存在一定差異，對煤基固廢物的綜合利用與制備煤

6

基固廢固化材料造成了困難。標(biāo)準(zhǔn)針對性強，解決了技術(shù)評價推廣中

關(guān)鍵環(huán)節(jié)問題。

近年來我國煤炭消耗持續(xù)增加，導(dǎo)致了大量煤基固廢的產(chǎn)生，據(jù)

統(tǒng)計我國已積存煤矸石約70億噸，粉煤灰存量超6億噸，造成了大

量土地的浪費，影響了人民的生活，局部地區(qū)矛盾突出。針對煤基固

廢物堆存大，傳統(tǒng)混凝土原料消耗大的現(xiàn)狀，把煤基固廢制備固化材

料與混凝土的消耗結(jié)合，為解決煤基固廢堆存與混凝土消耗的問題提

供了新思路。但面臨煤基固廢自身性質(zhì)不穩(wěn)定，如：煤矸石形狀系數(shù)、

壓碎值、吸水率、紋理指數(shù)、表面粗糙度與天然石料有區(qū)別，不同地

區(qū)、不同深度煤矸石物理化學(xué)性質(zhì)有一定差別，煤矸石山本身有大量

煤矸石，以煤矸石通過分級分質(zhì)處理制備煤矸石集料，作為煤基固化

材料的原料具有重大的現(xiàn)實應(yīng)用價值；粉煤灰成分、粒度、活性差別

大等；不同地區(qū)的脫硫石膏性質(zhì)及物相成分存在差異等，都對煤基固

廢的高效利用造成困難，因此迫切需要建立煤基固廢固化材料應(yīng)用技

術(shù)規(guī)程。

2.可操作性原則

根據(jù)煤基固廢固化材料在實際中的推廣，在煤基固廢固化材料的

性能檢驗以及煤基固廢砂漿和煤基固廢固化材料的配合比設(shè)計、制備、

施工及質(zhì)量驗收等環(huán)節(jié)注重可操作性，難度系數(shù)較小，便于向社會推

廣，突出了關(guān)鍵環(huán)節(jié)，具有較強的可操作性。

3.實用性原則

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本標(biāo)準(zhǔn)的目的是為煤基固廢固化材料應(yīng)用技術(shù)推廣起到支撐作

用，增加煤基固體廢物的綜合利用，減少水泥、天然石料、河砂的消

耗。由于我國不同地區(qū)煤礦深度以及煤炭變質(zhì)程度不同，煤基固廢物

性質(zhì)參數(shù)會有差別，《煤基固廢固化材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》為煤基固廢

固化材料應(yīng)用技術(shù)推廣提供科技支撐。在煤基固廢固化材料的性能檢

驗以及煤基固廢砂漿和煤基固廢固化材料的配合比設(shè)計、制備、施工

及質(zhì)量驗收、重金屬固化體浸出毒性、檢驗與評價等方面注重總結(jié)了

大量試驗經(jīng)驗，參考了大量的現(xiàn)行規(guī)范，進(jìn)一步提高了標(biāo)準(zhǔn)的實用性，

有利于引導(dǎo)煤基固廢固化材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。

（二）標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容

1.標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容框架

本文件規(guī)定了煤基固廢固化材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范中煤基固廢固化

材料的性能檢驗以及煤基固廢砂漿和固化材料的配合比設(shè)計、制備、

施工及質(zhì)量驗收、重金屬固化能力等技術(shù)內(nèi)容。文件的內(nèi)容包括：

（1）范圍

（2）規(guī)范性引用文件

（3）術(shù)語和定義

（4）煤基固廢固化材料制備工藝

（5）總體要求

（6）煤基固廢砂漿

（7）煤基固廢固化材料

（8）煤基固廢重金屬固化體

8

2.適用范圍的確定

本文件適用于煤基固廢固化材料在煤矸石和粉煤灰等煤基固廢

的利用及其煤矸石山工程治理和應(yīng)用中的有關(guān)操作事宜。

3.主要參考文獻(xiàn)

粉煤灰質(zhì)量規(guī)定，符合GB/T1596-2014《用于水泥和混凝土中

的粉煤灰》對拌制砂漿和混凝土用粉煤灰理化性能要求，其將粉煤灰

劃分為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級。使用Ⅲ級粉煤灰時，為提高粉煤灰活性，

需進(jìn)行適當(dāng)磨細(xì)活化或機械化學(xué)活化。粉煤灰磨礦細(xì)度符合

GB/T1345-2005《水泥細(xì)度檢驗方法篩析法》中45μm負(fù)壓篩析法進(jìn)

行，篩析時間為3min。

工業(yè)副產(chǎn)石膏使用，符合GB/T21371-2019《用于水泥中的工業(yè)

副產(chǎn)石膏》對工業(yè)副產(chǎn)石膏所列要求以及等級劃分。工業(yè)副產(chǎn)石膏技

術(shù)要求符合GB/T37785-2019《煙氣脫硫石膏》，主要以二水硫酸鈣

含量將脫硫石膏劃分為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級。

水泥使用制度，符合GB175《通用硅酸鹽水泥》的有關(guān)規(guī)定。

煤基固廢膠砂三氧化硫、氯離子含量、密度、細(xì)度、技術(shù)指標(biāo)檢

驗方法分別符合GB/T176《水泥化學(xué)分析方法》、JC/T420、《水

泥原料中氯離子化學(xué)分析方法》、GB/T208《水泥密度測定方法》、

GB/T1345《水泥細(xì)度檢驗方法篩析法》，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、初凝時

間、終凝時間、安定性檢驗方法應(yīng)符合GB/T1346《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用

水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗方法》、GB/T750《水泥壓蒸安定性試

驗方法》。

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煤基固廢膠砂的放射性要求和檢驗，應(yīng)符合GB6566-2010《建

筑材料放射性核素限量》中建筑主體材料、裝修材料、試驗方法、檢

驗規(guī)則的規(guī)定。

煤基固廢膠砂浸出毒性檢驗方法應(yīng)參照HJ/T299《固體廢物浸

出毒性浸出方法硫酸硝酸法》的有關(guān)規(guī)定。

煤基固廢膠砂重金屬浸出濃度