煤田地质与勘探

作者：张俊爽, 孙蓓蕾, 张彬, 刘超,

关键词：分子模拟, 选择性吸附, 有机质结构, 矿物结构, 锂,

目的随着煤系金属矿床的发现，煤中锂分布和赋存规律已经引起了广泛关注，然而锂在煤有机结构和矿物中的分配模式尚未明确。方法以内蒙古准格尔煤田典型高锂煤为研究对象，综合运用量子力学、蒙特卡罗、分子动力学等多种模拟手段，分别建立有机质结构和无机矿物结构模型，并构建锂−煤可视化分子结构模型，研究锂在有机质和矿物上的优先吸附位点，探讨煤化升温过程中矿物类型及有机质变质程度对锂吸附的影响。结果锂离子在煤中有机质结构上的优先吸附位点为羧基，不同官能团对锂离子的吸附能力顺序为：羧基>羟基>吡咯>羰基>吡啶>苯环；锂离子在高岭石结构上的优先吸附位点为硅氧四面体层中氧六元环的中心位置。在相同温度条件下，有机质、高岭石和伊利石三者共存时，高岭石对锂离子的吸附能力强于伊利石，而伊利石与有机质的结合能力则优于高岭石。随着变质程度升高，有机质对锂离子的吸附能力逐渐减弱。结论煤化升温过程中，锂在有机质与矿物间发生再分配，其赋存状态的演化难以通过实验直接揭示，而分子模拟能够在分子尺度提供大量实验难以获得的信息，从而为煤系锂资源的勘探与开发利用提供重要理论支撑。

来源：2025年第9期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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