煤炭资源的分质清洁高效利用是我国能源工业的优先发展领域之一,煤岩显微组分的分选是实现这一目标的重要途径。本文基于神府矿区不同煤层煤的主要煤岩显微组分(镜质组和惰质组)的表面性质差异,将药剂消耗量低、捕集能力强、选择性高的油泡浮选方法应用于煤岩显微组分浮选,系统研究了试验用煤及其镜质组和惰质组的表面结构和性质;从表面活性剂改性油泡和煤岩显微组分表面结构及性质角度阐明了油泡与煤岩显微组分颗粒之间的粘附作用机制,研究成果对煤岩显微组分分选及利用具有一定理论与实际指导意义。(1)浮选用高纯煤岩显微组分样品制备研究。采用浮沉-等密度离心法对大柳塔煤矿的5-2煤层(DLT5-2)、补连塔煤矿的1-2煤层(BLT1-2)和2-2煤层(BLT2-2)3个煤样进行了煤岩显微组分的分离富集试验。密度组成分析结果表明:上述3个煤层煤样中的镜质组主要集中于1.30～1.38 g/cm3密度级,惰质组主要集中于1.36～1.44 g/cm3密度级;采用浮沉-等密度离心法,先以1.38 g/cm3为界限密度分离得到富镜质组和富惰质组煤样,再分别以1.35 g/cm3和1.44 g/cm3为界限密度进一步分离富集得到镜质组和惰质组。经显微镜统计分析可知,从上述煤层煤样中分离得到的镜质组和惰质组纯度最低达到84%。对不同煤层煤样及其显微煤组分的基本性质分析的表明,不同煤层样的性质相似,其显微组分的性质差异较小。镜质组的灰分含量、O/C 比、S/C 比较惰质组小。粒度组成分析试验表明:上述3个煤层煤样整体表现出粒度越小,灰分越高;在-0.075 mm粒级煤样中DLT5-2、BLT1-2镜质组和惰质组相对富集于0.020～0.070 mm粒度级;BLT2-2镜质组和惰质组相对富集于0.010～0.050 mm粒度级。(2)煤层煤样及其显微组分的表面结构与性质研究。通过XRD、FTIR、XPS、BET及接触角测量仪等分析测试方法对3个煤层煤样的原煤、镜质组和惰质组表面结构与性质进行研究。结果表明:上述3个煤层煤样及其煤岩显微组分的矿物质种类、含氧官能团种类及存在形式差异性较小;原煤和惰质组矿物质含量相对较多,存在石英及粘土类矿物高岭石、白云母等,镜质组含有少量石英矿物;煤样中疏水性基团以-CH3和-CH2-为主,含有有机含硫官能团-S-H,以及Si-O-Si等矿物质基团;镜煤和丝炭XPS对进行分析结果表明:镜煤和丝炭含氧官能团差异较小,均以羟基(-OH)和醚基(C-O-C)为主,存在少量的羧基(O-C=O)和羰基(C=O),但丝炭O/C比较高于镜煤;BET分析结果表明:上述3个煤层煤样的镜质组与惰质组均以微孔(<10 nm)为主,吸附等温曲线呈S型,属于典型Ⅱ类曲线,脱附曲线属于D2型。表面润湿性分析结果显示:镜质组的水接触角较高于原煤和惰质组,惰质组的柴油接触角较高于原煤和镜质组,说明镜质组更易与柴油发生吸附作用。(3)采用油泡浮选方法,研究改性油泡对不同煤层煤样及其煤岩显微组分作用效果的影响。结果表明:相比于常规浮选,油泡浮选可以显著提高3个煤层煤样镜质组与惰质组的精煤回收率,同时减少药剂用量(1.5 L/min,即1.98 kg/t)。综合分析改性药剂在油泡浮选试验中效果,3个煤层煤样的最佳改性药剂分别为MP(苯乙酸甲酯)、DH(邻苯二甲酸二乙酯)和2-EH(2-乙基己醇),其中DLT5-2镜质组与惰质组最佳改性药剂与柴油质量比均为0.04,而BLT1-2和BLT2-2为0.04(镜质组)和0.06(惰质组)。改性药剂的加入可以扩大镜质组与惰质组的差异性,且在相同油泡浮选的精煤回收率条件下,镜质组的药剂消耗较惰质组小。(4)改性油泡与煤岩显微组分的粘附机理研究。基于诱导时间和接触角测量方法,研究了3个煤层煤岩显微组分与改性油泡的粘附机制。结果表明:镜质组与惰质组空气泡的诱导时间均高于柴油油泡的诱导时间;柴油油泡可减少其与煤颗粒作用的诱导时间而发生粘附,进而提高浮选效率。2-EH改性油泡与DLT5-2煤岩显微组分颗粒间的诱导时间较短;2-EH和DH改性油泡与BLT1-2和BLT2-2煤岩显微组分颗粒间的诱导时间都相对较小,但DH改性油泡能扩大镜质组与惰质组之间的差异,效果更佳。接触角测量结果表明:改性药剂与镜质组的接触角稍小于惰质组,说明镜质组更亲油,且易于吸附改性药剂;与煤样原始接触角相比,改性药剂的加入可增大油泡与煤岩显微组分的接触角。