由两种或两种以上的物质组成的物质是混合物；在由两种元素组成的化合物中，其中一种是氧元素的是氧化物．A、煤炭的主要成分是碳，还含有硫等物质，属于混合物；氧气是由氧元素组成的单质，故A不符合题意．

B、空气中含有氮气、氧气、二氧化碳等多种物质，属于混合物；高锰酸钾是由钾锰氧三种元素组成的化合物，故B不符合题意．

C、冰水混合物中含有一种物质--水，属于纯净物；二氧化碳是由两种元素组成且有一种是氧元素的化合物，属于氧化物，故C不符合题意．

D、合金中至少有两种物质，属于混合物；水是由两种元素组成且有一种是氧元素的化合物，属于氧化物，故D符合题意．

故选D．