基于蒙特卡洛方法的煤吸附水機理

金智新，武司苑，鄧存寶，戴鳳威

(1.遼寧工程技術大學 安全科學與工程學院，遼寧 阜新 123000; 2.山西焦煤集團有限責任公司，山西 太原 030053; 3.遼寧工程技術大學 安全工程技術研究院，遼寧 阜新 123000)

基于蒙特卡洛方法的煤吸附水機理

金智新1,2，武司苑1,3，鄧存寶1,3，戴鳳威1,3

(1.遼寧工程技術大學 安全科學與工程學院，遼寧 阜新 123000; 2.山西焦煤集團有限責任公司，山西 太原 030053; 3.遼寧工程技術大學 安全工程技術研究院，遼寧 阜新 123000)

為研究煤對水的吸附機理，建立煤大分子結構模型，采用巨正則系綜蒙特卡洛方法，在分子尺度研究分析了壓力1～100 kPa不同溫度下水在煤中的吸附行為，為涉及煤水相互作用的進一步研究奠定理論基礎。結果表明:水的吸附量和等量吸附熱與溫度負相關，與壓力正相關。在大于臨界壓力的某一壓力下，兩吸附位的勢能概率分布間形成高原區(qū)，說明比例相當。超過該壓力，相互作用更強的氫鍵占主要地位，吸附量開始急劇增大，發(fā)生毛細凝聚，形成水團簇。隨著壓力增大，吸附繼續(xù)由較弱的H2O-煤相互作用的吸附位向較強的H2O-H2O相互作用的吸附位移動，直至全部作用在由已吸附的H2O形成的第2吸附位，等量吸附熱趨于平穩(wěn)。得到了水在煤中吸附過程概率密度的三維分布，從而更直觀全方位地認識水的吸附行為及機理。

水;煤;吸附機理;蒙特卡洛;毛細凝聚

在煤層以及采空區(qū)中，水是廣泛存在的。煤中水的存在形式主要分為內(nèi)在水、外在水和化合水。水這種既簡單又復雜的物質(zhì)在煤炭的開采與利用的許多進程中都有著很重要的影響及作用。……