我国低阶煤储量丰富,其高效利用对支撑我国能源安全具有重要意义。与焦煤等高阶煤相比,低阶煤界面组成与结构复杂,浮选药剂作用机理尚不明晰,捕收剂的界面作用机制仍需深入研究。论文以神东长焰煤和蒙东褐煤两种典型低阶煤为研究对象,采用理论计算-分子模拟-测试表征-浮选试验等方法,研究了低阶煤难浮的界面特性、烃类油捕收作用机制、混合捕收剂的浮选指标及界面作用机理,为低阶煤浮选捕收提供理论基础。研究了低阶煤浮选界面特性及其水化特性。低阶煤表面含氧官能团多、表面粗糙、裂隙和孔隙发育、易水化;采用诱导时间测量仪对低阶煤颗粒-气泡/捕收剂诱导时间进行研究,揭示了低阶煤颗粒-气泡/油滴的粘附/脱附机理;利用分子动力学模拟研究了低阶煤水化特性,发现吸附在低阶煤表面的水分子在水/煤界面形成较大的重叠区,水分子与低阶煤分子之间形成了大量的氢键,水分子对含氧位点的吸附亲和力强于对含碳位点的吸附亲和力,界面水的迁移率低于体相水;通过接触角分子动力学模拟发现,低阶煤接触角小,易被水润湿,与试验结果相符。揭示了烃类油捕收剂与低阶煤的浮选界面行为和相互作用机理。通过分子动力学模拟、FTIR、GC/MS、Zeta电位、XPS、接触角、粘附角、诱导时间、浮选试验等多种方法进行了系统研究。模拟及试验表明十二烷难以在低阶煤表面吸附和铺展;柴油等烃类油对低阶煤表面的吸附强度小、对含氧位点作用弱,药剂用量大,浮选性能差。研究了二元混合捕收剂和混合油/废弃油捕收剂的浮选指标,揭示了单一及二元混合捕收剂在低阶煤界面的吸附行为。选取页岩油、废机油、植物油、动物油、地沟油等混合油/废弃油作为低阶煤浮选捕收剂,开展了低阶煤-油类捕收剂的浮选对比试验,页岩油具有较强的选择性,用量低效果好,废机油可有效提高低阶煤颗粒表面疏水性,提高低阶煤的浮选产率和浮选速度,植物油、动物油及地沟油等生物油的浮选指标整体好于矿物油。与传统烃类油捕收剂相比,矿物油和生物油在可燃体回收率和选择性方面更有优势。研究了二元混合捕收剂在低阶煤界面上的协同吸附和孔隙效应,结合分子动力学模拟、低温冷冻干燥、低场核磁共振等技术,揭示单一捕收剂及混合捕收剂在低阶煤表面的吸附行为和吸附结构。单一的十二烷分子仅吸附在碳原子上,难以覆盖含氧官能团;单一的十二酸分子容易自聚,降低了十二酸在低阶煤表面的铺展速度和覆盖效率,增加了捕收剂消耗量;十二烷和十二酸的混合物具有良好的分散性,显著提高了低阶煤表面含氧官能团的覆盖率,在十二酸分子的定向作用下,十二烷分子可以吸附在含氧位点上,极性-非极性混合捕收剂具有协同吸附效应。研究了混合捕收剂在低阶煤表面及孔隙的扩散规律,揭示了极性-非极性混合捕收剂封孔效应降低捕收剂用量的机理,混合捕收剂可在低阶煤表面孔隙的颈部聚集,阻止捕收剂在孔隙内部的无效吸附。研究了矿物油和生物油类捕收剂的低阶煤浮选捕收机理。页岩油粘度大,含有较长碳链的烃类,烯烃类物质含量高,可提高低阶煤表面疏水性;废机油既含有极性成分又含非极性成分,同时,废机油中的金属离子可强化极性成分在低阶煤表面吸附,强化协同吸附;植物油捕收剂中化学成分种类较少,极性成分含量差异较大,花生油和大豆油中羧酸类成分占比高,橄榄油中烯烃类成分占比高,这两类主导成分的活性高,易与低阶煤表面的含氧位点作用;动物油中主导成分为油酸,可与其他药剂混合使用;地沟油中主导成分为酯类,由于极性-非极性成分的协同吸附和酯类化合物的靶向性,浮选性能良好,解决了地沟油品质均一化和物料稳定性问题;本研究中选取的典型矿物油和生物油为天然混合油/废弃油,其浮选捕收规律与二元混合捕收剂的界面作用机理和浮选指标相匹配,为低阶煤浮选药剂理论研究、捕收剂定向筛选和工程化应用提供技术支撑。本论文有图96幅,表32个,参考文献162篇。