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细粒低阶煤作为一种宝贵资源,实现其高效、低污染的利用是十分重要的。由于低阶煤中有机质含有大量的极性含氧官能团,疏水性差,难以利用其与矿物质的表面润湿性差异来达到浮选分离的目的。本论文采用分子模拟和实验相结合的研究手段,探究了低阶煤/水界面处水分子的性质,发现低阶煤/水界面处水分子层呈不连续分布。针对变质程度较高的低阶煤,提出强化非极性油类捕收剂在低阶煤疏水区域的铺展来提高其可浮性,研究了表面活性剂结构在水包油型乳液液滴形成过程中的微观作用机理;对于变质程度较低的低阶煤,提出利用表面活性剂在低阶煤表面的润湿性调控来提高其可浮性,研究了非离子表面活性剂中极性基团类型、EO单元数[-（CH2CH2O）-基团的简称]和疏水链中苯环结构对低阶煤可浮性的影响;以低阶煤中最常见的黏土矿物高岭石为研究对象,研究了浮选矿浆中高岭石与低阶煤颗粒间的集聚行为和高岭石在低阶煤矿浆中对表面活性剂强化低阶煤浮选的影响;根据表面活性剂在煤中有机质和矿物质表面吸附强度的差异性,提出利用超声波预处理选择性脱附吸附在低阶煤中矿物质表面的表面活性剂,而尽可能保留吸附在有机质表面的表面活性剂,进一步扩大吸附表面活性剂后的煤中有机质和矿物质之间的润湿性差异,以此促进低阶煤浮选。论文主要的研究结论如下:低阶煤/水界面处水分子的结构与体相水分子相同;且界面处水分子均以其氢原子指向低阶煤表面的羧基、羟基、醚键和碳原子。低阶煤对界面处水分子的影响随着它们之间距离的增加而减弱。水分子在低阶煤表面具有极强的吸附定位能力,优先吸附在各个极性基团周边。低阶煤/水界面处形成的水分子层不是连续存在的。表面活性剂的吸附可以有效降低低阶煤/水界面处水分子与低阶煤表面之间的相互作用。十二烷基醇聚氧乙烯醚(C12EO4)比十二烷基磺酸钠（SDS）更有助于十二烷在水中的分散,且与十二烷-SDS-水体系相比,十二烷-C12EO4-水体系中形成的乳化油滴可以稳定更长时间。虽然单个SDS分子与水分子之间的相互作用比C12EO4分子大,但是SDS在十二烷/水界面处形成表面活性剂分子层较为松散,而C12EO4分子弯曲并相互交织,形成的表面活性剂分子层更为紧密;致使C12EO4体系的油水界面厚度和界面形成能均大于SDS体系。因此得出结论,水包油型乳化油滴的形成依赖于油水界面处表面活性剂分子层的排列,而不是单个表面活性剂分子极性基团与水分子之间相互作用的强弱。与十二烷基醇聚氧乙烯醚(C12EO7)相比,十二烷基-β-D-麦芽糖苷（DDM）极性基团中的羟基会增加其与低阶煤表面之间的静电作用和氢键作用,致使DDM在低阶煤上的吸附量是大于C12EO7的;但DDM环状的立体结构致使其亲水基团和疏水基团在低阶煤表面分布不均,且吸附平衡后DDM部分强极性羟基暴露在低阶煤表面,无法有效降低低阶煤表面的亲水性,DDM不适用于改善低阶煤可浮性。不同EO单元数的十二烷基醇聚氧乙烯醚(C12EOn)均能在低阶煤浮选中获得相同的最大精煤产率;但EO单元数的增加会减少表面活性剂的使用量。此外,EO单元数的增加会增强C12EOn对低阶精煤的选择性,相同精煤产率条件下,所用C12EOn的EO单元数越大,浮选精煤灰分越低。非离子表面活性剂中的苯环仅能通过π键作用增强其在较高煤阶的低阶煤表面的吸附,对于变质程度相对较低的低阶煤,苯环则不能促进表面活性剂在其表面的吸附;对于不同变质程度的低阶煤,非离子表面活性剂中苯环的存在几乎不会改变其极性基团中极性氧原子在低阶煤表面的吸附状态。低阶煤模型分子中的苯环和含氧基团都参与其与高岭石表面的相互作用;各个低阶煤模型分子与高岭石（0 0 1）表面之间的相互作用均大于其与（0 0`1）表面之间的相互作用。在水分子存在情况下,与高岭石（0 0 1）表面相比,低阶煤模型分子更容易吸附在（0 0`1）表面上;低阶煤分子与高岭石（0 0`1）表面之间的范德华吸引力是低阶煤与高岭石颗粒之间集聚的主要原因。水分子与高岭石（0 0 1）表面之间的强烈吸附,导致表面活性剂分子无法取代水分子吸附在高岭石（0 0 1）表面。非离子表面活性剂极性的增加可以促进其在高岭石表面上的吸附,且可以使得吸附在高岭石表面上的表面活性剂层更加紧密,从而导致高岭石表面由亲水向疏水转变,恶化低阶煤浮选。利用DFT方法研究了脂肪醇聚氧乙烯醚(C12EO)类表面活性剂在低阶煤中有机质和矿物质（高岭石为代表）上的吸附机理,结果表明:C12EO与高岭石表面的相互作用主要为其与高岭石（0 0`1）表面之间的静电作用和范德华作用,而其通过氢键吸附在低阶煤中有机质表面;C12EO分子与低阶煤中有机质表面之间的相互作用强度高于其与高岭石表面之间的相互作用。实验结果证实超声波辅助下可以选择性脱附吸附在低阶煤中矿物质表面的C12EO,而吸附在煤中有机质表面的C12EO得到保留,这无疑有助于进一步扩大吸附C12EO后的有机质和矿物质之间的润湿性差异,降低精煤灰分,促进低阶煤浮选。