煤泥悬浮液简称煤泥水,煤泥水处理是湿法选煤中的重要环节,采煤机械化的提高,入选原煤煤泥比例增大,以膨润土为代表的粘土矿物在洗选过程中,与水接触膨胀解离形成高泥化煤泥水,罩盖在煤颗粒表面,改变煤泥水的物理化学性质,严重影响细粒级煤泥洗选回收。形成的高泥化煤泥水成分复杂、粘度大,固体悬浮物粒度细、灰分高、持水性强,粘性大等,使得固液分离效果差,选煤用水循环利用率低,煤泥水处理变得困难,对煤炭洗选的顺利进行造成很大影响。矿物界面间相互作用机理的研究对解决浮选提质增效与煤泥水难处理问题具有重要的理论指导意义。为探索煤泥水中煤与不同矿物之间的相互作用机理,本文采用分子动力学方法模拟研究水溶液中Wiser煤模型在石英、高岭石、蒙脱石矿物颗粒表面的相互作用行为,构建了模拟水溶液体系中Wiser烟煤分子模型在石英表面、高岭石(001)面、高岭石(001?)面、蒙脱石(001)面的吸附模型,进行模拟计算。通过对煤分子与不同矿物间相互作用运动过程分析可知,煤分子容易吸附于石英、高岭石、蒙脱石矿物表面,高岭石、蒙脱石矿物对煤的吸附强度强于石英矿物。对吸附稳定的煤分子平衡构型进行浓度分布曲线分析可知,煤分子中的苯环与含氧官能团更容易吸附在矿物表面,烷基等官能团则远离矿物表面。煤泥水成分的复杂性对黏土矿物的阳离子交换量会造成影响,为了探索阳离子交换量对蒙脱石与煤分子间的吸附影响,采用分子动力学方法研究模拟水溶液中Wiser烟煤模型在不同阳离子交换量(CEC)蒙脱石颗粒表面的吸附行为,构建了模拟水溶液体系中Wiser烟煤分子在三种不同CEC蒙脱石颗粒表面的吸附模型,分析了平衡构型、浓度分布曲线、径向分布函数等参量。结果表明,溶液中煤分子与蒙脱石颗粒间存在相互作用,煤结构中的苯环与含氧官能团对吸附有重要影响。随着蒙脱石的CEC的增强,烟煤分子中的含氧官能团更容易吸附在蒙脱石(001)面,烷基等官能团越远离蒙脱石表面,同时CEC对水分子与烟煤分子中含氧官能团的吸附有一定的促进作用。烟煤分子在不同矿物表面的吸附与烟煤分子的官能团相关,在矿物表面吸附主要是与煤表面的含氧官能团、苯环发生相互作用,基于量子力学的密度泛函理论方法能够从原子水平上深入研究煤与蒙脱石表面作用的电子结构和性质,因此,对代表煤表面六种常见的官能团结构单元:酚羟基、羧基、羰基、醚键、醇羟基和烷基进行在蒙脱石(001)表面吸附行为进行密度泛函计算,从吸附构型、吸附能、电荷布居、差分电子密度和态密度角度综合研究烟煤官能团结构单元在蒙脱石(001)层面上的吸附作用,探究其烟煤分子与蒙脱石颗粒间的相互作用机制。可知煤官能团结构单元与蒙脱石颗粒之间存在相互作用,在吸附稳定的时候煤官能团模型分子是平行于蒙脱石表面的,同时含氧基团略微向表面倾斜,烷基等基团则偏离蒙脱石表面。对平衡构型中的煤结构单元与蒙脱石表面吸附距离和吸附能分析可知,不同煤官能团单元在蒙脱石(001)面吸附稳定性强于水分子在表面的吸附稳定性,六种不同煤结构单元在蒙脱石(001)面吸附稳定性大小为:间羧基甲苯>间羟基甲苯>苯甲酚>苯乙酮>苯乙醚>间二甲基苯烷>水分子。前线轨道分析结果表明,煤含氧结构单元容易与蒙脱石发生反应,煤含氧结构单元的前线轨道主要出现在苯环与官能团结构上,蒙脱石的前线轨道主要存在于以硅氧四面体围成的氧环轨道上及其环中央。电荷转移分析结果表明,煤含氧结构单元与蒙脱石之间主要以范德华力相互作用,间羧基甲苯、间羟基甲苯、苯甲酚与蒙脱石表面还存在着一定程度的静电作用力。差分电子密度与分波态密度分析也从电子密度与电子价带角度证实上述结论。