煤矸石充填浆体中聚羧酸减水剂的竞争吸附机制研究

摘要

为了查明煤矿充填浆料中煤矸石粉与水泥对聚羧酸减水剂（PCE）的竞争吸附机制，本文通过扫描电镜（SEM）、Zeta电位分析及吸附流变学多尺度表征，在测试分析煤矸石粉体形貌特征、矿物组成及煤矸石–水泥浆体Zeta电位等物理参数的基础上，系统研究了普通梳型（PCE-A）与短主链长侧链型（PCE-B）两种减水剂在煤矸石–水泥体系中的吸附行为与分散机制.结果表明：煤矸石粉高含泥量和高孔隙的特性显著劣化浆体流动性，PCE-B通过短主链抑制黏土层间插层与长侧链增强空间位阻，使浆体黏度增幅减缓. Langmuir模型显示，PCE-B对煤矸石粉的饱和吸附量（1.04 mg·g-1）较PCE-A（1.79 mg·g-¹）降低42%，短主链长侧链分子设计可通过均衡吸附竞争与优化空间斥力，显著提升高矸石粉掺量（>30%）充填浆料的泵送性能.

关键词

煤矸石 / 充填材料 / 聚羧酸减水剂 / 吸附性能 / Zeta电位

基金资助

国家自然科学基金资助项目（52204138）; 煤炭科学技术研究院技术创新基金资助项目（2022CX-Ⅱ-03）