褐煤大分子模型构建及其低温条件下物理吸氧分析

作者：鲁金涛; 何奕^*; 程刚

来源：矿业研究与开发, 2021, 41(11): 58-66.

DOI：10.13827/j.cnki.kyyk.2021.11.010

• 褐煤分子
• 官能团
• 氧气
• 物理吸附
• 化学吸附
• 分子模拟

煤对氧气的物理吸附是煤炭自燃的过程之一。在假设无化学吸附的基础上,运用Grand canonical Monte Carlo (GCMC)对煤物理吸附氧气机制进行了系统地研究。首先,测定了赤峰褐煤的表面分子结构参数,并构建了煤表面大分子模型(CMM);其次,优化CMM并添加了周期性边界条件;然后,模拟了煤分子周期性边界条件单元(CBu)对氧气的宏观吸附行为;最后分析了氧气分子和煤中各官能团的径向分布函数(RDF)。结果表明,环境温度对氧气在煤分子上的吸附量和产生的吸附热起负相关作用;煤分子主要通过范德华力和静电相互作用对氧气进行物理吸附。模拟吸附的分析结果对提高地下煤层防灭火效率,提高煤矿安全水平具有重要意义。

• 单位
  中国安全生产科学研究院; 中国矿业大学（北京）