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长焰煤储量丰富,是我国煤炭资源的重要组成部分。但由于长焰煤变质程度低,表面含氧官能团丰富、亲水性强、可浮性差,采用浮选等常规工业提质方法对其进行高效利用受到极大的限制。如何有效对长焰煤表面润湿性进行调控,改善长焰煤表面疏水性,成为长焰煤提质利用的技术关键。本论文以神东煤炭集团大柳塔选煤厂的长焰煤为研究对象,利用壬基酚聚氧乙烯醚对长焰煤表面润湿性进行调控,采用分子模拟和试验相结合的研究方法,查明了不同环氧乙烷加成数的壬基酚聚氧乙烯醚(NPEO-8、NPEO-10和NPEO-12)在神东长焰煤表面的吸附特性及对润湿性的影响规律,从分子层面揭示了壬基酚聚氧乙烯醚对长焰煤润湿性的微观调控机制,为神东长焰煤的高效提质利用提供了理论依据和技术支持。FTIR、XPS和13C-NMR分析结果表明,神东长焰煤的芳碳率为0.66、芳香结构中芳香桥碳与周碳之比为0.14、脂肪结构以亚甲基和次甲基的存在形式为主;主要含氧官能团-C-O、-COOH和>C=O的比例约为8:2:1;结合元素分析数据,构建的神东长焰煤大分子结构模型分子式为C97H92O13。壬基酚聚氧乙烯醚在神东长焰煤表面的吸附符合Langmuir等温吸附模型,吸附过程为自发进行的、氢键作用为主的物理吸附,符合准二级动力学方程,由颗粒内扩散和液膜扩散共同控制;随着环氧乙烷加成数的减少,吸附过程的自发性逐渐增强,表明壬基酚聚氧乙烯醚在神东长焰煤表面的结合能力逐渐提高。壬基酚聚氧乙烯醚可以对神东长焰煤表面润湿性实现有效调控。随着壬基酚聚氧乙烯醚浓度的提高,长焰煤表面的接触角呈现先增大后减小的趋势,在临界胶束浓度(CMC)附近达到最大值,并且NPEO-8、NPEO-10和NPEO-12所获得的最大接触角基本相同;长焰煤达到最大接触角时,NPEO-8、NPEO-10和NPEO-12对应的浓度分别为35.32mg/L、45.26mg/L和60.83mg/L,说明改善长焰煤表面疏水性的效率顺序为NPEO-8>NPEO-10>NPEO-12。壬基酚聚氧乙烯醚的吸附(浓度低于CMC)能够显著降低煤-水体系的粘附功,降低煤-水体系粘附功的能力顺序为NPEO-8>NPEO-10>NPEO-12。经过壬基酚聚氧乙烯醚(浓度低于CMC)作用后,长焰煤的zeta电位绝对值减小,表面C/O比值增大,长焰煤表面含氧官能团含量明显减少,揭示了壬基酚聚氧乙烯醚提高神东长焰煤表面疏水性的宏观机理。基于神东长焰煤大分子结构模型,采用分子模拟技术构建了神东长焰煤聚集态结构模型;分子动力学模拟研究表明,壬基酚聚氧乙烯醚的极性基与长焰煤表面的极性基团发生了吸附,非极性碳链高度缠绕在一起,指向体相水,揭示了壬基酚聚氧乙烯醚改善长焰煤表面疏水性的微观机制;随着环氧乙烷加成数的降低,壬基酚聚氧乙烯醚与长焰煤表面的相互作用能的绝对值逐渐增大、氢键(氢键的供体为长焰煤、受体为壬基酚聚氧乙烯醚)数量逐渐增多、所形成的长焰煤/壬基酚聚氧乙烯醚/水三相体系中水分子的扩散系数逐渐提高,说明壬基酚聚氧乙烯醚与长焰煤表面的吸附结合能力以及吸附改性后长焰煤表面的疏水性逐渐提高,与吸附特性和润湿性能试验研究的结论一致。