低阶煤是变质程度较低的煤种,主要包括褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤等。我国的低阶煤储量丰富,总储量高达50%左右。低阶煤表面粗糙,孔隙、裂隙发达,煤表面氧含量高,实际浮选中,含氧基团极易与水分子缔合形成氢键,增加了煤样表面的亲水性,低阶煤煤泥难以采用常规浮选方法提质降灰。传统的烃类油捕收剂等浮选药剂难以在低阶煤表面高效铺展,难以促进低阶煤颗粒-气泡之间的有效粘附。针对上述问题,论文选取胜利6号褐煤和转龙湾长焰煤两种代表性的低阶煤为试验样品,对低阶煤的矿化过程特征和油泡浮选过程强化进行了系统研究,主要研究结果和结论如下:研究了低阶煤的难浮特性。借助筛分试验、浮沉试验、XRD测试、煤岩组分测试分析了煤样的物质组成,采用XPS、FTIR、SEM及全自动比表面和孔径分析仪研究了表面化学结构特性和表面形貌,通过接触角、Zeta电位测试研究了表面润湿性,基于Van Oss-Chaudhury-Good理论计算了煤表面自由能。低阶煤表面粗糙度高、裂隙和凹陷发达,并附着有大量微细矿物颗粒,这些异质性的亲水性矿物极大提高了低阶煤的表面能;低阶煤表面具有丰富的含氧官能团,极易与水分子形成氢键,抑制常规油类捕收剂的吸附;低阶煤表面自由能极性组分占比较大,其高表面能决定了低阶煤易吸附极性水分子。研究了气泡与改性前后低阶煤表面的碰撞粘附过程。建立了颗粒-气泡碰撞粘附系统,观察了颗粒-气泡碰撞粘附的微观行为,解析了颗粒-气泡碰撞过程的速度变化。捕收剂对低阶煤表面的疏水改性,可以减少气泡在煤样表面的弹跳次数,从而有助于气液固三相接触周边的形成,可从微观矿化动力学的角度强化低阶煤的浮选。研究了泡沫衰变过程中的颗粒渗流行为及其稳泡效应。借助颗粒渗流试验探究了长焰煤颗粒的渗流行为,采用三相泡沫稳定性测试系统分析了泡沫稳定性变化特征。长焰煤精煤颗粒主要以粘附在气泡表面的形式存在,煤粒的疏水性越好,其在气泡表面的粘附概率和牢固程度越高,而脉石矿物颗粒也与泡沫结构内的水分共存。无论是何种颗粒体系,体系起泡能力和泡沫稳定性均随着颗粒尺寸的减小而增大,这说明小颗粒更容易起到稳定泡沫的作用。研究了低阶煤颗粒-气泡粘附特征机制。借助颗粒-气泡诱导时间测定,研究了不同颗粒大小、气泡尺寸、气泡压缩变形量、气泡接近速度等条件下低阶煤颗粒-气泡粘附作用变化机制,通过改变煤样表面粗糙度以及酸碱溶液浸泡煤样的改性方法,分析了低阶煤改性后颗粒-气泡粘附作用,通过接触角测试表征煤样改性后表面润湿性的变化,并借助浮选试验验证了改性后煤样表面的可浮性变化。研究结果表明,煤样粒级为0.125-0.074 mm时颗粒-气泡容易粘附;相比于大气泡,小气泡更有助于颗粒-气泡粘附;气泡接近速度和气泡变形量对颗粒-气泡碰撞、粘附过程具有显著影响。煤样表面越粗糙,疏水性越差,颗粒-气泡粘附所需要的时间越长。此外,酸溶液或适当浓度的碱溶液处理煤样会在一定程度上改善煤样的可浮性,提高浮选可燃体回收率。从油泡特性、动力学以及热力学角度研究了油泡浮选过程特征,讨论了低阶煤油泡浮选的特征和低阶煤-油泡间的相互作用,对比分析了两相和三相体系的最大泡沫层高度和半衰期,并通过煤泥浮选试验进一步探究验证。煤泥颗粒与油泡之间的能垒越大,粘附矿化时难度也就越大,粘附过程要求煤粒与油泡所要具有的能量也就越大。泡沫表面包裹一层油膜后,油泡的泡沫稳定性更强,有利于精矿的富集。提出了活性油泡强化低阶煤浮选的方法,研究了活性油泡强化低阶煤浮选过程机制,并进行了低阶煤油泡浮选强化试验。研究结果表明,改性油泡比普通油泡具有更快的粘附速度和更高的粘附力,改性剂分子与褐煤表面极性基团发生氢键作用,从而进一步提高其捕收能力。通过浮选机和浮选柱试验,常规浮选流程难以适应低阶煤浮选。通过低阶煤样品的油泡柱浮选试验,油泡的引入可显著降低低阶煤浮选的捕收剂用量。通过活性油泡浮选过程强化,可得到灰分仅为11.16%的浮选精煤,可燃体回收率达78.73%。论文的研究结果可为我国低阶煤大规模浮选提质提供技术基础和借鉴。论文共包括79幅图,35个表,271篇参考文献。