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褐煤由于矿物质含量较多,严重影响褐煤资源的直接利用,因此,降低褐煤中的矿物质含量变得十分重要。化学脱灰是除去褐煤中矿物质的主要方法之一,但在除去矿物质的同时,还会对褐煤原本的化学结构造成一定程度的破坏,从而使得脱灰煤的化学结构和反应活性与原煤相比有着较大差异,因此深入认识化学脱灰对褐煤有机结构的影响对于褐煤多元化利用具有重要指导意义。目前,学者们主要借助一些测试分析手段研究脱灰处理对煤结构的影响,而运用计算机辅助分子设计(CAMD)技术从分子模拟的角度研究脱灰处理对煤结构的影响鲜有报道。因此,本文在用稀HCL/HF/浓HCL三级酸洗法对伊敏褐煤进行处理的基础上,并运用XRD、XPS、FTIR、13C NMR等分析技术对比脱灰处理前后样品在微观有机结构上的差异,并在结构特征详细分析的基础上构建了伊敏褐煤脱灰处理前后的结构模型,并对构建的结构模型进行分子力学、分子动力学和量子化学的优化,以此更全面深入了解化学脱灰对伊敏褐煤结构的影响,从而为褐煤的清洁高效利用提供理论基础。通过分析发现,脱灰处理过程对褐煤有机结构的影响主要可以分为两个方面,一方面影响了褐煤的化学组成与结构,另一方面影响了褐煤有机结构中键与键之间的键长、键级以及原子核外布局数等微观性质,具体结论如下:(1)通过工业元素分析、FTIR、XRD、XPS、13C NMR分析发现,脱灰处理对伊敏褐煤的化学结构、微晶结构、含氧官能团以及碳骨架结构有较大的影响,脱灰处理破坏了芳香环上的部分脂肪侧链尤其是较长的脂肪侧链,导致芳香环上的取代基减少,氢原子增多,而芳香结构相对增强,芳香度增大,从而使脱灰处理后褐煤中碳原子排列更加有序;此外,脱灰处理过程破坏了与含氧官能团结合的碱金属阳离子,从而使得脱灰处理后酚羟基以及羧酸等含氧官能团含量增大,原煤与脱灰煤的干酪根类型均属于Ⅲ型干酪根。(2)构建了计算图谱与实验13C核磁共振谱相吻合的原煤与脱灰煤的化学结构模型。结构模型中的芳香结构主要以苯、萘环为主,以蒽环为辅,氮元素以吡啶环与吡咯环的形式存在。脂肪碳以很短的侧链以及脂肪环形式存在,在结构中起到连接芳香结构单元的作用。氧主要是以酚羟基和醚氧键的形式存在,同时还有一定量的羰基和少量的羧基。同时,伊敏褐煤原煤和脱灰煤结构模型在含氧官能团、脂肪链、脂肪环的数量以及含氧官能团的连接方式和芳香结构的布置方式上存在差异。(3)经过几何构型的优化后,原煤的三维几何构型呈类球状,而脱灰煤呈长条状。脱灰处理对非成键能中静电能与价电子能中键反转能影响较大。原煤及脱灰煤的模拟密度分别为1.23g·cm-3和1.22g·cm-3。原煤和脱灰煤的XRD、FTIR计算图谱和实验图谱的吻合度和规律性比较良好,证明本文所构建的模型是合理的,能够代表伊敏褐煤的真实结构。脱灰处理对芳香杂环中C-C键和C-N键、脂肪醚中C-O键的键长和键级、芳香杂环中的C、N原子以及芳香醚、脂肪醚中的C原子电荷布局数影响较大。(4)金属阳离子在优化的三维几何空间中被含氧官能团紧紧的包围,阳离子所处的空间称为“口袋状空间”,阳离子在褐煤的有机结构中以交联体形式存在;不同金属阳离子在褐煤中存在的形态有一定程度的差异。金属阳离子存在对原煤结构模型中非成键能中范德华能、价电子能中键结合能、羰基和羧基的C=O键和酚羟基中的C-O键的键长和键级、芳香杂环中的C、N原子和羰基中的C原子和芳香桥碳的原子电荷布局数影响较大;同时,不同阳离子对势能以及量化结构参数影响程度也有所不同。