[发明专利]一种煤浮选捕收剂捕收性能的评价方法

摘要

一种煤浮选捕收剂捕收性能的评价方法是构建煤和捕收剂的分子结构，构建水相、捕收剂、煤浮选捕收体系模型，计算煤表面吸附捕收剂分子时的平均力势能曲线，获得捕收剂与煤表面相互作用的自由能变△G，从而评价捕收剂分子是否具有捕收性及捕收性能强弱。结果表明，使用该方法所得的计算结果与实验结果一致，使用此评价方法显著提高了煤浮选捕收剂的筛选和评估效率。

主权项

一种煤浮选捕收剂捕收性能的评价方法，所述评价方法是按下列步骤进行的：（1）依据煤的元素分析、固态13C CP/MAS 核磁共振（NMR）、X射线光电子能谱XPS检测结果，利用分子建模软件SIGNATURE构建煤的分子模型；通过Chemsketch建立水分子、捕收剂分子的分子模型；再利用Packmol软件，应用周期性边界条件构建水相、捕收剂和煤浮选捕收体系三维结构模型；（2）利用分子动力学模拟软件GROMACS软件对水相、捕收剂分子和煤浮选捕收体系模型进行几何构型优化；然后模拟捕收剂分子和煤分子在水相中的运动，使用Nosé‑Hoover算法，将温度和压强保持在298 K和一个大气压101.325 kPa，使用Verlet r‑RESPA算法对运动方程进行积分；水分子采用TIP3P模型，捕收剂和煤分子力场参数取自GROMACS力场，对于非键相互作用采用直接截断，静电相互作用采用PME方法处理；（3）选取反应坐标，进行分子动力学模拟，通过伞形取样方法计算捕收剂与煤表面之间的平均力势能PMF曲线；（4）通过平均力势能PMF曲线的特征计算捕收剂与煤表面的相互作用自由能变△G，用于评价捕收剂分子是否具有捕收性及捕收性能强弱；如果平均力势能PMF曲线在捕收剂与煤表面的一定距离范围内呈单调下降趋势，最终达到稳定值；在捕收剂与煤表面距离近时从平均力势能PMF曲线任取一点，自由能值为G1，稳定时的自由能值为G2，相互作用自由能变△G = G1 – G2 >0，则表示此捕收剂分子不具有捕收作用；如果平均力势能PMF曲线在捕收剂与煤表面距离较近时出现能谷G1，距离再继续增大时平均力势能PMF增大，直至达到基本稳定的值G2，相互作用自由能变△G = G1 – G2 <0，则表示捕收剂能够稳定吸附在煤表面，具有捕收作用，且吸附自由能值△G越小，捕收剂分子对煤的捕收能力越强。