重选是一种清洁有效的选矿方法,其中离心分选是一种在离心力场中将矿粒密度差转化为沉降速度差从而实现对细粒重矿物选择性分离的方法。本论文研究的旋流离心分选机是基于流态化床离心分选和水力旋流器的工作原理开发的新型分选设备,其利用一定压力的矿浆在带有流化孔的分选腔内旋转建立的离心力及反冲水阻力等的综合作用下,实现轻重矿物分别从溢流管和沉降锥排出而实现分离。本论文采用计算力学数值模拟和试验相结合的方法,首先研究了旋流离心分选过程中的流场分布特征,结果表明旋流离心分选机内流体的切向、轴向及径向速度分布有利于分选过程中矿浆自旋并建立离心力场。其次,根据流场数值模拟计算结果,提出了以提高设备内部离心强度为目的分选锥机构优化设计思路。分别设计了不同结构的分选腔,筛选得到了具有单一分选结构、较短溢流管、底部45°锥型的分选模型,流场计算表明该结构更有利于增大分选过程的切向速度和离心强度。采用CFD-dem流固耦合方法,得到了不同给矿速度时的矿粒行为走向及矿物的分离切割粒度。当给矿速度为3.20m/s时,赤铁矿和石英颗粒的分离粒径为0.50mm。第三,进行了设备的流量比、给矿压力、反冲水压力和底流口压力调节范围等参数的测定,进行了赤铁矿的分级试验,赤铁矿和石英混合矿物的分选试验。赤铁矿的分级试验结果表明,最佳操作条件下,沉砂中-60~+100目、-100~+200目、-200目各粒级的分级效率分别为80.00%、31.50%和10.00%,分级效果较好。赤铁矿和石英混合矿物的分选试验表明,当-100~+200目的赤铁矿和石英石1:1混合(铁品位30%)时,最佳操作条件下,得到精矿的铁品位45.90%,铁回收率79.00%的指标。当-60~+100目赤铁矿和-200目石英1:1(铁品位30%)时,最佳操作条件下得到精矿铁品位54.50%,铁回收率80.00%的较好指标。正交分选试验计算分析表明,各个操作因子的重要性排序为:给矿压力>反冲水压力>底流口压力>反冲水压力和底流口压力的交互作用。本文的研究工作对旋流离心分选机的基础理论开发、设备的优化设计、试验操作和进一步应用于矿物分选提供了一定的研究基础。