煤泥悬浮液体系煤与蒙脱石相互作用的模拟研究

发布时间：2021-10-16 19:40

　　煤泥悬浮液简称煤泥水,煤泥水处理是湿法选煤中的重要环节,采煤机械化的提高,入选原煤煤泥比例增大,以膨润土为代表的粘土矿物在洗选过程中,与水接触膨胀解离形成高泥化煤泥水,罩盖在煤颗粒表面,改变煤泥水的物理化学性质,严重影响细粒级煤泥洗选回收。形成的高泥化煤泥水成分复杂、粘度大,固体悬浮物粒度细、灰分高、持水性强,粘性大等,使得固液分离效果差,选煤用水循环利用率低,煤泥水处理变得困难,对煤炭洗选的顺利进行造成很大影响。矿物界面间相互作用机理的研究对解决浮选提质增效与煤泥水难处理问题具有重要的理论指导意义。为探索煤泥水中煤与不同矿物之间的相互作用机理,本文采用分子动力学方法模拟研究水溶液中Wiser煤模型在石英、高岭石、蒙脱石矿物颗粒表面的相互作用行为,构建了模拟水溶液体系中Wiser烟煤分子模型在石英表面、高岭石（001）面、高岭石（001?）面、蒙脱石（001）面的吸附模型,进行模拟计算。通过对煤分子与不同矿物间相互作用运动过程分析可知,煤分子容易吸附于石英、高岭石、蒙脱石矿物表面,高岭石、蒙脱石矿物对煤的吸附强度强于石英矿物。对吸附稳定的煤分子平衡构型进行浓度分布曲线分析可知,煤分子中... 

【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校

【文章页数】：119 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 选题意义及背景
    1.2 煤泥悬浮液处理的研究现状及进展
        1.2.1 煤泥悬浮液体系研究的相关理论
        1.2.2 煤泥水处理工艺研究现状
        1.2.3 煤泥水中矿物沉降特性的研究现状
    1.3 分子模拟的理论及方法
        1.3.1 分子模拟方法的常用软件
        1.3.2 量子力学方法简介
        1.3.3 分子动力学方法简介
    1.4 分子模拟在煤泥悬浮体系方面的研究现状及进展
        1.4.1 煤结构模型的模拟研究
        1.4.2 矿物表面吸附分子动力学模拟研究进展
        1.4.3 矿物表面吸附量子力学模拟研究进展
    1.5 研究主要内容、技术路线
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 技术路线
第二章 煤泥水中煤与不同矿物相互作用的分子动力学模拟
    2.1 引言
    2.2 计算方法与模型
        2.2.1 构建模型
        2.2.2 计算方法
    2.3 烟煤与不同矿物相互作用行为分析
    2.4 烟煤分子在不同矿物表面吸附状态的对比
    2.5 本章小结
第三章 煤分子在蒙脱石界面吸附的动力学特性研究
    3.1 引言
    3.2 空间平衡结构
    3.3 浓度分布曲线
        3.3.1 蒙脱石表面法线方向Ow原子浓度分布曲线
        3.3.2 蒙脱石表面法线方向Hw原子浓度分布曲线
        3.3.3 蒙脱石表面法线方向H_2O原子浓度分布曲线
        3.3.4 蒙脱石表面法线方向K~+浓度分布曲线
        3.3.5 烟煤分子中碳链C-C原子浓度分布曲线
        3.3.6 烟煤分子中Oc原子浓度分布曲线
        3.3.7 烟煤分子中Hc原子浓度分布曲线
    3.4 原子间径向分布函数
        3.4.1 蒙脱石(001)面表面原子与其它原子间的相互作用
        3.4.2 烟煤分子各含氧官能团与水分子间的相互作用
        3.4.3 不同条件下的烟煤分子与水分子间的相互作用
    3.5 钠离子和水分子的扩散系数
    3.6 煤C-C回旋半径的影响
    3.7 本章小结
第四章 煤各结构单元在蒙脱石表面吸附的量子力学计算
    4.1 引言
    4.2 计算模型及方法
        4.2.1 计算模型
        4.2.2 计算方法
    4.3 平衡吸附构型分析
    4.4 吸附能分析
    4.5 前线轨道分析
    4.6 电荷转移分析
    4.7 差分电子密度图分析
    4.8 分波态密度分析
    4.9 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 研究结论
    5.2 今后研究工作展望
参考文献
攻读硕士研究生期间发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]模拟计算压力对高岭石结构与力学性能的影响[J]. 王鹏,林雪玲,潘凤春,林龙,王旭明.  硅酸盐学报. 2018(12)
[2]煤泥水中微细高岭石/蒙脱石颗粒表面水化分子动力学模拟研究[J]. 闵凡飞,陈军,彭陈亮.  煤炭学报. 2018(01)
[3]水分子在铵伊利石表面吸附的密度泛函研究[J]. 杜佳,闵凡飞,张明旭,彭陈亮,刘春福.  中国矿业大学学报. 2017(06)
[4]粒径对煤泥絮团特性及沉降效果的影响[J]. 刘云霞,董宪姝,樊玉萍,马晓敏,常明.  中国粉体技术. 2017(05)
[5]改性蒙脱石及其污染控制研究进展[J]. 朱润良,曾淳,周青,朱建喜,何宏平.  矿物岩石地球化学通报. 2017(05)
[6]微细蒙脱石颗粒界面疏水改性机理研究[J]. 闵凡飞,彭陈亮,刘令云,王庆平.  材料导报. 2017(16)
[7]阳离子捕收剂对高岭石的捕收性能及动力学模拟[J]. 郭丽娜,李志红,朱张磊,刘彦丽,樊民强.  中国矿业. 2017(05)
[8]矿物组成对高泥化煤泥水处理的影响研究[J]. 李伟荣,王恩磊,刘令云,丁震,刘统超,侯宝宏,苏多学.  选煤技术. 2017(01)
[9]不同胺/铵阳离子在高岭石（001）面吸附的密度泛函计算[J]. 陈军,闵凡飞,刘令云,彭陈亮.  煤炭学报. 2016(12)
[10]褐煤表面含氧官能团对水分子的吸附机理[J]. 夏阳超,刘晓阳,刘生玉.  煤炭转化. 2016(04)

博士论文
[1]高岭石、蒙脱石表面性质及其分散机理的量子化学研究[D]. 韩永华.中国矿业大学(北京) 2017
[2]蒙脱石层间域微结构及其吸附有机物的分子模拟[D]. 周青.中国科学院研究生院(广州地球化学研究所) 2015
[3]水合Pb（Ⅱ）、Cu（Ⅱ）和Zn（Ⅱ）离子在高岭石（001）晶面的化学吸附[D]. 王娟.中国海洋大学 2014
[4]软岩粘土矿物的掺杂机制及其吸附特性[D]. 赵健.中国矿业大学（北京） 2013

硕士论文
[1]矿物粉尘与微生物壁膜结构分子相互作用模拟研究[D]. 周青.西南科技大学 2016



本文编号：3440387