煤制天然气残渣(CSNGS)是一种可用于制备地质聚合物的潜在新原料,然而关于用该工业废渣制备地质聚合物的报道却很少.采用机械球磨手段对煤制天然气残渣进行活化改性,分别以氢氧化钠(NaOH)溶液和氢氧化钾(KOH)溶液为激发剂,在不同条件下制备煤制气残渣地质聚合物,并对其强度进行对比.然后,通过X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)以及红外光谱(FT-IR)等微观试验手段对比研究了2种煤制气残渣地质聚合物的微观结构和强度形成机理,并分析了激发剂中不同碱金属阳离子对地质聚合物性能的影响.研究发现,随着热养护温度的升高,2种煤制气残渣中晶体峰强降低,地质聚合物的硅铝比(Si/Al)升高,地质聚合物的强度增加.研究还发现,在适当的热养护条件下,当激发剂浓度在6～9 mol·L-1时,2种煤制气残渣地质聚合物均可以获得较高的力学强度.由SEM分析可知,较高的热养护温度和适当的激发剂浓度可以生成大量的水化硅铝酸钠凝胶(N-A-S-H)或水化硅铝酸钾凝胶(K-A-S-H),使地质聚合物的微观结构变得更加致密,从而使试件具备良好的力学性能.此外,NaOH溶液对煤制气残渣的碱激发效果要优于KOH溶液,这不仅是因为钠离子与负离子的结合能力强于钾离子,更有效地保证了地质聚合物骨架中的电荷平衡;而且与钾离子相比,钠离子更容易形成具有2个或3个SiO4四面体桥接单个AlO4四面体的地聚合物凝胶,这使材料形成了更加致密均匀的微观结构.研究结果表明:地质聚合物最高强度分别为36.1 MPa(NaOH)和27.8 MPa(KOH),因此,以煤制天然气残渣为原料制备地质聚合物具有很高的研究和应用价值.