高吸水树脂改良煤矸石基质水分特性

摘要

【目的】探究不同质量分数的高吸水树脂（SAP）对矿区煤矸石基质容重、孔隙度、毛管水运移规律和保水性等方面的改善状况，阐明SAP最佳使用量下煤矸石基质的水分运移规律，为无土矿区煤矸石基质水分条件改善提供依据，实现矿区煤矸石固废资源化利用，为植被生长提供适宜条件。【方法】通过室内土柱试验模拟质量分数0%、0.1%、0.2%、0.3%和0.4%的SAP对煤矸石基质水分运移规律的影响。【结果】（1）SAP可以改善煤矸石基质物理性质，随SAP使用量的增加，煤矸石基质容重呈下降趋势，总孔隙度与毛管孔隙度呈上升趋势；（2）SAP会极显著抑制煤矸石毛管水上升高度，且质量分数在0%～0.4%范围内，随SAP使用量的增加抑制效果逐渐增强，但当SAP质量分数为0.4%时，对煤矸石毛管水抑制程度较0.3%差异不显著；（3）最小显著差异法拟合分析得到：煤矸石毛管水上升高度随时间变化呈幂函数增加趋势（P <0.01），上升速率与时间变化呈对数函数下降趋势；（4）在室内通风条件下，72 h内不同SAP质量分数的煤矸石基质含水率持续降低，纯煤矸石（SAP质量分数0%）基质含水率下降趋势最大，水分损失率为15.96%,SAP质量分数为0.3%与0.4%下降趋势较小，水分损失率分别为3.90%和3.52%，差异不显著，且作用时间越长，SAP的保水性能表现越突出。【结论】SAP可以改善煤矸石基质水分条件，且在一定范围内，含量越高改善效果越显著。因此从经济和效果两方面考虑，首选质量分数为0.3%的SAP应用于无土矿区煤矸石基质中，为植被生长提供适宜的水气条件。

关键词

煤矸石 / 毛管水运移 / 高吸水树脂 / 固废资源化利用 / 保水性 / 孔隙度