我国煤炭储量相当丰富，但炼焦煤等稀缺煤种的含量较少。针对稀缺煤种的高灰难选细粒煤泥的分选问题，科研人员寻求表面改性、高效调浆、高效矿化及新的工艺与设备等手段来改善浮选效果，提高浮选精煤产率。超声波预处理是一种有效的物理调节手段，本文系统地研究了超声波的空化效应对浮选效果的影响，讨论分析了超声预处理对煤粒表面性质、可浮性、药剂及矿浆体系的强化作用，以揭示超声波强化煤泥浮选的机理，为浮选过程超声波预处理技术的工业化应用提供理论指导。本文首选对某炼焦煤选煤厂的原煤样品的煤岩特性、组成机构及其矿物赋存形态进行研究。借助煤岩显微组分分析、X-射线衍射分析、扫描电镜分析等现代分析测试手段发现：原煤和精煤在显微组分含量方面有较大区别，该原煤样品的有机组分含量约为93.4%，无机组分含量约为6.73%，其中以粘土类高岭石为主，此外还有较多的硫化物，分别占3.77%和2.96%。用不同功率超声波对矿浆进行处理，并分析浮选效果，结果表明：精煤灰分较处理前变化不大，但精煤产率提高17.9%左右。而且随着时间的增加，精煤产率先增大后下降，在3~4min时达到最佳效果。对比三种超声预处理-浮选工艺制度，发现将捕收剂加入矿浆中搅拌后进行超声处理，得到的浮选效果最好。考察了超声预处理对煤泥表面性质的影响。扫描电镜分析发现，超声波首先对煤表面有清洗和剥蚀作用，可清除粘附在煤表面的细粒矿物，并剥蚀掉煤中的一些矿物质。红外分析发现，超声处理后煤表面的含氧官能团减少。超声处理后煤样接触角减小，一方面由于空化作用的机械效应脱除了煤样中的部分矿物质，另一方面空化产生的·O自由基与煤中酚、醇、醚、酯基作用，生成CO2和H2O，煤中含氧量减少，煤可浮性变好。荧光光谱分析发现，Al、Si等元素含量减少，这是由于超声空化的机械效应脱除了煤样中的部分矿物质，并导致煤中孔隙度增加，与BET结果一致。离子色谱结果显示，超声空化作用使得煤中部分矿物质离子更易溶解于矿浆中。研究了超声预处理对捕收剂的吸附量和分散性影响，柴油捕收剂经超声处理后，柴油在煤表面的吸附量降低。观察处理后柴油的分布，发现油滴分散更加均与，油滴粒径减小50%左右，柴油的比表面积增大，相同体积柴油的有效吸附面积增大，在煤表面铺展性更好，因此节约药剂用量。分析超声预处理对矿浆特性的影响，超声处理后矿浆含氧量减少；矿浆的pH增加，这是由于超声空化产生的·OH和·H自由基作用的结果；矿浆温度随时间增加呈线性升高，最高达10℃左右，这是由于空化泡崩溃时产生的高温使得矿浆整体升温；另外观察超声处理后的矿浆，发现煤粒表面产生许多微泡，是由于矿浆中的微泡核在声场作用下析出，有利于气泡矿化。为了寻找最优的超声预处理-浮选工艺条件，以超声处理条件及浮选工艺条件为主要因素，以可燃体回收率和完善度为考察指标，设计正交试验，找到最优的超声浮选条件组合。最优方案的精煤产率为71.13%，灰分为8.65%，可燃体回收率达到了82.24%，完善度为53.84%。每年可提高精煤产量68.9万吨，可增加企业效益7000多万元，可节约柴油62.5t，效果显著。