烴類捕收劑性能的量子化學(xué)計(jì)算與試驗(yàn)研究.pdf

1、煤炭洗選是潔凈煤技術(shù)的基礎(chǔ)，就細(xì)粒煤分選而言，浮選是最有效的分選方法。浮選效果與浮選藥劑的選擇和使用有很大關(guān)系，高效合理的浮選藥劑能靈活地控制浮選過程，提高經(jīng)濟(jì)效益。浮選藥劑分子結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的研究，是開發(fā)高效新藥劑的前提。量子化學(xué)計(jì)算方法為研究浮選機(jī)理和設(shè)計(jì)新型浮選劑提供了一個(gè)良好的平臺(tái)。
　　論文采用量子化學(xué)計(jì)算Gaussian軟件建立了不同結(jié)構(gòu)的烴類捕收劑（烷烴、烯烴、芳烴）的結(jié)構(gòu)模型，采用密度泛函理論(DFT)，在B3LY

2、P/6-311G水平上對三類捕收劑的幾何構(gòu)型、凈電荷、前線分子軌道構(gòu)成等電子結(jié)構(gòu)參數(shù)，以及烴類捕收劑與煤的吸附能等進(jìn)行了計(jì)算，從量子化學(xué)角度揭示了煤與藥劑的作用機(jī)理，并通過潤濕熱的測量和單元浮選試驗(yàn)對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。
　　以大同煤為研究對象，通過工業(yè)分析、紅外光譜分析、XPS分析等研究了煤樣性質(zhì)，結(jié)果表明:煤樣為變質(zhì)程度較低的弱粘煤，表面O元素的含量較高，主要以-OH的形式存在?；诿簶有再|(zhì)，選取次煙煤的結(jié)構(gòu)單元模型進(jìn)行量子化學(xué)

3、計(jì)算。
　　選取碳原子數(shù)為12、14、16的烷烴、烯烴和芳烴類捕收劑為研究對象，采用量子化學(xué)計(jì)算Gaussian軟件建立其結(jié)構(gòu)模型，計(jì)算了它們的幾何構(gòu)型、凈電荷、前沿分子軌道構(gòu)成等電子結(jié)構(gòu)參數(shù)。結(jié)果表明:同系列烴類捕收劑，碳鏈長度對其性能的影響不明顯。不同結(jié)構(gòu)烴類捕收劑，電荷分布、鍵長、鍵角等有一定的差距，導(dǎo)致其性質(zhì)有所不同;前線軌道能隙△ELUMO-HOMO按烷烴、烯烴和芳烴依次減小，可以初步判斷其反應(yīng)活性為:烷烴＜烯烴＜芳烴。

4、
　　采用量子化學(xué)計(jì)算Material Studio軟件計(jì)算了煤與幾種烴類捕收劑相互作用的吸附能。結(jié)果表明:烴類捕收劑與煤作用的吸附能均小于84kJ/mol，因此烴類捕收劑在次煙煤表面的吸附過程為物理吸附。吸附能越大，藥劑與煤表面的作用越強(qiáng)，不同結(jié)構(gòu)烴類捕收劑吸附能大小依次為:芳烴＞烯烴＞烷烴。
　　吸附過程中產(chǎn)生的吸附熱反映了捕收劑與礦物作用的強(qiáng)弱，采用C80微量熱儀測定了不同捕收劑與煤作用的潤濕熱，結(jié)果表明煤與烴類捕收劑

5、潤濕熱的大小依次為:芳烴＞烯烴＞烷烴。
　　通過不同捕收劑用量的單元浮選試驗(yàn)，得到了精煤產(chǎn)率、精煤灰分、可燃體回收率、浮選完善度等浮選指標(biāo)。結(jié)果表明:在藥劑用量相同條件下，精煤產(chǎn)率、可燃體回收率、浮選完善的大小依次為:芳烴＞烯烴＞烷烴。
　　C80微量熱儀對捕收劑與煤作用的潤濕熱測定以及煤泥浮選試驗(yàn)結(jié)果均表明:碳原子數(shù)相同的不同結(jié)構(gòu)烴類捕收劑的捕收性能為芳烴＞烯烴＞烷烴，但是同系列藥劑中，碳原子數(shù)增加，藥劑粘度增大，在礦漿中