磁选是选矿技术中针对磁性矿物最方便、最简单有效、也是最环保的选别方式。但是有碍于矿石性质的复杂性,和现有磁选设备的局限性,很多矿石在磁选中的回收率、品位等指标都有很大的提升空间。所以新型高效磁选设备的研制和推广具有重要意义。磁选柱是新型高效磁选设备的一种,但是其发展时间较短,结构性能都还有待于提高,在实际生产中经常会出现磁性矿物流失的“跑黑”现象,对于入选矿石的粒度和粒级要求较高。为了解决磁选柱的不足,本论文根据流体力学、电磁学和相关选矿学的知识结合多物理场分析软件Comsol Multiphysics设计制作了新型的变径磁选柱。设计的小型试验用变径磁选柱分选筒采用上下变径两部分,下部直径为30mm,上部直径为40mm,采用两组共6个直流线圈作为励磁磁系。变径的目的在于扩大上部分选区的面积,降低上升水流速度,保证细粒级磁性矿物颗粒的回收效果。并通过理论分析和实际矿样的选别效果分析,对变径磁选柱的选别性能进行了基础探讨。试验表明,在相同操作条件的实验中变径磁选柱的回收率和精矿品位都高于普通磁选柱,选别实验获得的尾矿粒级分析中发现,变径磁选柱有效地回收了细粒级磁性矿物颗粒,普通磁选柱的尾矿中的细粒级磁性颗粒回收效果较差。这说明变径磁选柱在分选精度上优于普通磁选柱。通过对变径磁选柱结构优化试验,显示变径磁选柱的最佳给矿点位置为变径磁选柱上部分选筒的离变径过渡区最近的一个线圈位置处;变径磁选柱的最佳线圈间隔距离为40mm;磁选柱的下部线圈最佳位置为下部分选筒的顶端处。优化后的变径磁选柱在优化条件下对大孤山、鞍千厂、齐大山铁矿的多种矿物选别试验结果表明,变径磁选柱选别指标良好,针对多种入选矿石,都能够有效地回收其中的磁铁矿,特别是对齐大山弱磁选精矿选别,在原矿品位61.54%的条件下,精矿品位达到了69.97%。试验结果还表明变径磁选柱对于弱磁性的赤铁矿的回收能力差。