石油资源肩负着世界经济发展的重任。为了降低石油依赖性,许多国家都在积极努力的寻找和发展替代性能源。油页岩一直以来被认为是原油的重要替代品。但由于受油页岩的位置、自然资源状况和环保意识等各种因素的制约,发展油页岩高效干法分选技术已成为迫切需要。理想情况下,脉动气固悬浮体系在时间和空间上具有均匀稳定的床层密度,矿物颗粒在该体系中完全按照自身密度分层;但在实际情况中,由于气固相间作用的不均匀性,导致了体系中同时存在气泡运动和颗粒返混等现象,矿物颗粒的分层过程不仅按照自身密度差异,同时还受到气泡夹带、介质颗粒碰撞、逆流返混等因素干扰,错配物含量不断升高,分选效果不断恶化。因此,如何削弱气泡扰动,提高流化质量,是改善分选效果的关键。本文基于油页岩干法分选的散式流态化环境要求,考虑添加细颗粒实现传统Geldart B类加重质改性,深入探讨了宽粒级加重质的基本流化特性。研究发现:向B类磁铁矿中添加C类细粉的添加上限为12%-15%,当添加量超过上限时,床层底部出现沟流、颗粒聚团等不利于流化的现象;建立了脉动流化床宽粒级加重质最小流化速度Umf预测模型;结合图像处理技术,系统分析了脉动流化床气泡尺寸、形态及其数量的规律,并提出了脉动流化床宽粒级加重质气泡生长模型,该模型具有预测精确,实验偏差较小的优点。研究了操作气速、脉动频率和细颗粒含量对床层表观粘度的影响规律,基于粘度测试结果,揭示了脉动流化床强化细颗粒分选机制;建立了脉动分选流化床表观粘度预测模型;介质阻力和气泡扰动对大颗粒的沉降行为有很大影响,因此在实际分析过程中不能忽视。在考虑了二者的基础上推导了脉动流化床分选密度模型,其预测精度更加准确;在前期理论研究的基础上,对6-3mm细粒油页岩进行了分选试验,考察了脉动频率、细颗粒含量、操作气速等参数对分选效果的影响。细颗粒可以改善床层流化质量,降低床层密度;适当的脉动频率有助于流化质量的提高。通过添加一定量的细颗粒,可以提高脉冲流化床分离6-3mm油页岩的分选精度,最终确定最佳分离条件为细颗粒含量5%,脉动频率4Hz,气体速度1.5Umf;最后,基于机器学习随机森林算法,研究了流化床放大过程中床层密度变化过程,揭示了传统模型由于受到技术理论及条件的制约,其预测精度会随着分选流化床系统尺寸不断放大而降低的规律,提出了新的方法来预测流化床放大过程的床层密度变化规律。本论文共有图134幅,表12个,参考文献229篇。