我国煤炭资源种类齐全,但不均衡,焦煤和肥煤占查明煤炭资源储量的比例不足6%和3%,属于优质稀缺煤种。随着我国经济的发展,优质焦肥煤用量缺口很大,进口量逐年增加,2009年我国进口焦煤量达3449×104t,而我国主要的焦肥煤生产普遍存在分选回收率低、精煤灰分高的问题,造成极大的资源浪费。以开滦集团为例,其总精煤量约占入洗量的1/3,而煤泥分选的精煤产率不到50%,且精煤灰分高,严重制约了焦煤工业的发展。优质稀缺煤炼焦煤,特别是其难选煤不仅已成为选煤行业的难题,而且已成为炼焦煤乃至煤化工行业发展的瓶颈。针对我国优质稀缺煤炭资源的实际需求,开展其强化分选过程研究具有十分重要的意义。针对目前国内外对于难选煤分选强化手段单一,分选效率提高有限等不足,本文从试验方法和分析手段研究入手,强调分选过程强化与煤泥的表面性质、矿物质嵌布和分选过程中物性变化特征之间的关联,着重建立符合浮选过程中物性变化的两段柱式浮选过程及以其为主体的强制调浆-两段柱式浮选-中煤细磨解离联合分选工艺流程。借助ZEISS的Mlm显微光度计、红外光谱仪以及扫描电子显微镜系统分析了煤样的表面以及工艺矿物性质特征,通过多组分捕收剂、球磨机细磨解离以及柱式浮选的组合方式,获得了煤性质特征与药剂主要官能团之间作用机理、煤细磨解离行为以及两段柱式浮选过程特征参数之间的关系,首次提出了两段式浮选过程以及在工业上应用煤的解离分选。基于这些研究,本文提出并建立了组合强制调浆-两段柱式浮选-中煤细磨解离的分选工艺流程,并进行了半工业实践验证,结果表明该工艺能够进一步提高优质稀缺煤的浮选效率。研究取得了如下认识和结果：(1)研究了难选煤泥的表面性质和传统药剂在分选难选煤过程中存在的问题,并针对难选煤所突现的高灰、难浮、选择性差、细粒含量高以及中煤含量高的特点,提出了多组分药剂复配,强化药剂在难选煤杂极性、不均匀表面的作用。多组分药剂中起主要作用的官能团为芳香环、醚氧键、羧基及羟基,并研究了煤样在药剂作用前后红外光谱和表面ζ电位变化与多组分药剂强化作用的关系。(2)研究了采用添加分散剂和高速剪切两种形式强化调浆过程,添加分散剂,颗粒Zeta负电位下降,颗粒分散程度提高,细粒粘附减少,同时也减少了对捕收剂的竞争吸附；高速剪切同样减少了颗粒表面细颗粒粘附,为药剂作用提供新鲜表面,改善煤泥的疏水性,为难选细粒煤的高效分选创造了必要的矿化条件。(3)建立了中煤细磨强化解离分选的工艺。提出了优质稀缺煤浮选过程中中煤含量较高时,可采用细磨工艺,以确保煤样中可燃体成分与矿物质成分分离,为实现煤样的高效浮选提供了技术支撑。利用浮选产品的密度分配率确定煤样的中煤含量,并根据中煤的流向确定合理的煤泥细磨工艺流程,最终确定以尾煤分级后中煤细磨解离为主体的分选工艺流程。中煤细磨-浮选工艺流程中中煤浮选入料细度为-0.074mm含量占59.47%,细磨后的中煤单独浮选,最终综合精煤可燃体回收率为76.42%,产率为65.20%,同时精煤灰分为11.63%。该流程在不改变原产率的情况下,对中煤解离分选,使可燃体回收率提高了10%以上。(4)提出了与难选煤分选性质变化规律相匹配的两段柱式浮选过程。即根据难选煤泥分选过程的特点,采用易浮煤粒静态化的高效浮出机制和难选微细粒煤高效微泡矿化,高紊流、强旋流及高能量状态的强力分离机制的两段柱式浮选过程,以实现难选煤泥分选效率和回收率的提高。该过程为煤炭和其它金属、非金属矿物的浮选过程提出了新的概念。以气泡与颗粒碰撞矿化机理为基础,建立两段柱式浮选的浮选速度常数模型和颗粒停留时间模型。计算表明,浮选柱第二段的浮选速度常数约为第一段的5倍,当处理量为50m3.h-1时颗粒的停留时间为4.9min；根据回收率轴向扩散模型计算得知两段柱式浮选过程的回收率明显高于一段柱式浮选过程。根据以上研究结果,建立了两段柱式浮选过程半工业分选试验系统,并通过大量试验对两段柱式浮选系统各参数进行了优化,验证了两段柱式浮选过程的合理性。本文提出了以强制调浆-两段柱式浮选-中煤细磨为主体的优质稀缺难选煤分选新工艺,结合以捕收剂的强化作用改善煤样表面性质,解决了难选煤存在的高灰、细泥含量高、中煤含量高等问题。应用该系统分选钱家营难选煤,精煤灰分可达到12.01%,可燃体回收率为83.75%,与钱家营现场生产浮选指标相比,当精煤灰分同为12%时,可燃体回收率提高了10个百分点以上。