充填浮选柱作为一种新型浮选设备具有操作方便、单位能耗低、不需要刮泡装置、气泡发生器及机械搅拌装置等优点，在分选细粒物料时效果尤其明显，近年来广泛应用于矿物浮选及污水处理等领域。本文旨在为充填浮选柱设备及工艺流程的设计、放大和操作条件的确定提供量化依据及理论工具。本研究用充填浮选柱主体为圆柱体，柱高1.5m，直径104mm，内填有350Y型规整填料。实验结合课题组前期磷矿浮选工艺研究所得之结论，分别对充填浮选柱捕集区的混合、气含率和传质特性进行了实验研究和理论机制探讨。在具体的实验过程中，采用了颗粒特征粒径的示踪响应法、液位上升法和动态通气法分别对捕集区颗粒停留时间分布、气含率和体积传质系数等主要参考因素进行了测量分析。针对不同实验的各自特点，考察了表观气体流速、捕集区高径比、表观液体流速和捕收剂加入量对上述参数的影响规律。（1）对于停留时间分布实验，浮选柱捕集区颗粒平均停留时间和无因次方差的大小会跟随表观气体流速的增大而同向变化，此时颗粒流动更接近于全混流；随着捕集区高径比的增大，矿物颗粒在捕集区的平均停留时间也会延长，但其无因次方差却有所减小，此时固体颗粒的流动更接近平推流模型；实验还得出了洗水流速对矿物颗粒停留时间无较大影响的结论。对实验数据进行关联后，发现有下面的关系式成立：（2）对于本浮选柱中气液两相体系的气含率实验，当压缩空气的进气量的增大时，气含率的大小会逐渐增大。但当气体加入量超过450l/h时，气含率增长逐渐趋缓；气含率的大小随着起泡剂加入量现增加后减小，当起泡剂加入量介于200ml/h与300ml/h之间时，气含率最大；随着捕集区高径比的增大，气含率减小，但当捕集区高径比为7.1时，气含率减小趋近平缓。通过对实验数据的模拟训练和结果预测，发现本实验构建的人工神经网络具有很好的预测模拟能力，其相对误差小于±5%。（3）对于传质实验，随表观气速Jg的增大，液相体积传质系数kLa增大。但捕集区高径比对液相体积传质系数kLa的影响不大。本文还将浮选柱捕集区传质扩散与浮选动力学进行了关联，发现其关联系数可用下式表达：