我国是菱镁矿资源大国,菱镁矿储量丰富、品质优良。然而“采富弃贫”粗放型的利用方式导致我国菱镁矿资源急剧减少;另一方面,被遗弃的矿石占据土地资源,污染环境。深入研究菱镁矿的矿物特性和分解性质,优化菱镁矿的选矿方法,能够一定程度上解决我国菱镁矿资源消耗严重、优质菱镁矿资源短缺问题。诸多选矿方法中,将热选法和风选法相结合的选矿方法具有良好的选矿效果。通过热选的方法将菱镁矿煅烧,再利用风选将煅烧产物进一步提纯,整个过程简单,投资成本低,无化学污染。同时,能够将轻烧镁粉分级,扩展轻烧镁粉的用途,提高菱镁矿资源的综合利用率。因此,本文采用热选和风选结合的选矿方法对辽宁海城地区的菱镁矿进行提纯,主要研究内容如下:首先,进行热选实验,以辽宁海城地区的高品级、低品级菱镁矿为原料,利用马弗炉进行正交煅烧实验,研究煅烧温度、保温时间、矿石粒度、升温速率对菱镁矿分解情况的影响以及对煅烧产物中各组分含量的影响。实验结果表明:四种因素对高品级、低品级菱镁矿煅烧产物中MgO、SiO2、CaO含量的影响一致,对MgO含量的影响程度均为:煅烧温度＞保温时间＞矿石粒度＞升温速率;对SiO2、CaO含量的影响程度均为:矿石粒度＞煅烧温度＞保温时间＞升温速率;同时,确定出高品级、低品级菱镁矿的最佳煅烧条件,并且在最佳煅烧条件下,高品级、低品级菱镁矿几乎完全分解。其次,进行风选实验,设计并搭建了一套完整的风选实验系统,然后利用该系统对菱镁矿的热选产物轻烧镁粉进行风选提纯实验,研究不同轻烧镁原料、不同工况条件以及分离器发生窜气时的风选效果,实验结果表明:低风速时会发生原料堆积现象,导致提纯效率低、损失率高;风速为22m/s时,提纯效果最佳;窜气是风选提纯过程中的不利因素,窜气导致风选实验系统无法实现对轻烧镁粉的提纯、除杂;随着原料浓度的增大,提纯效率和分离器的压力损失逐渐降低;当原料浓度为90g/m3时,MgO的含量最高,杂质的含量最低,提纯效果最好;风选实验系统对不同的原料表现出不同的提纯特性。由于实验过程中仅能从宏观上观察到轻烧镁粉在旋风分离器内的分离,以及仅能从宏观上测得分离器的压力损失,而对于分离器内部流场情况却不得而知。因此,本文还以旋风分离器为几何模型,对分离器内部流场的分布情况以及工况条件对分离器分离效率的影响进行了研究。模拟结果表明:在速度分布方面,分离器圆柱段速度分布的对称性较差,锥体段速度分布的对称性较好;在压力分布方面,静压和总压分布规律相似,动压在内旋流和外旋流的交界面上最大;湍动能和湍动能耗散率沿径向基本呈轴对称分布,在锥体段环形区域内的湍流剧烈,消耗的能量大;颗粒的总分离效率和粒级分级效率均随入口风速和原料浓度的增大而增大。