高吸水树脂改良煤矸石基质水分特性OA北大核心CSTPCD

【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。