立式离心选矿是通过对矿物施加数倍甚至百倍的重力加速度,使目标矿物得到分离的一种选矿方法。这种分选方法具有能耗低,适应性强,回收微细金属粒径下限小和分选环境友好等特点。但立式离心分选工艺参数、操作参数和矿物特性参数之间匹配关系的复杂性异于其它重力分选,因而该领域具有丰富的理论、技术内涵以广阔的应用前景。本研究结合尼尔森选矿机搭建实验平台,采用理论探讨、实验分析和数值模拟相结合的方法完成以下工作:在矿物颗粒受力分析的基础上,构建并求解与物料特性和工艺参数相关联的离心分选模型;利用CFD-DEM耦合法分析了不同工艺参数对离心分选效率的相关性;利用响应曲面法建立离心选矿机分选效果的预测模型,通过仿真与实验对比分析验证了预测模型的正确性和CFD-DEM耦合法应用在离心分选过程数值模拟的可行性。论文的主要研究结果:(1)在矿物颗粒基于复合力场下受力分析的基础上,建立基于密度分选的分离模型,从理论上分析工艺参数对分选效果的影响,为离心分选过程的数值模拟和工艺参数匹配奠定了理论基础。(2)建立了离心选矿机分选锥有限元模型,在CFD-DEM耦合的基础上研究分选锥流场中压强、切向速度和轴向速度的分布特性;并从微观颗粒尺度分析离心选矿机内矿物颗粒的运动、分层、浓度分布及轻重矿物颗粒在离心力场中的动态分选规律。(3)通过对不同工艺参数的离心选矿数值模拟实验发现,随着反冲水水压、分选锥转动频率、给矿流量和给矿浓度增大,钨精矿品位和回收率有先增加后减小趋势,各参数的合理匹配可以获得最佳离心选矿效果。(4)利用响应曲面优化方法建立以各工艺参数为变量,以选矿评价指标为响应值的预测模型,通过开展多因素相关实验分析发现,反冲水水压和给矿量的交互作用对精矿品位响应最为显著,转动频率和给矿浓度的交互作用对精矿回收率响应最显著;通过实验分析表明,基于响应面法建立的品位和回收率预测模型的正确性。通过以上表明,本研究工作将对立式离心分选机制和数值模拟的研究提供有益指导,为离心选矿技术的完善、高效离心选矿机及高效立式离心分选过程的设计提供了新思路。