生产实践中,微细粒级白钨矿（-19μm）的浮选回收一直是矿物加工领域的技术难题。机械搅拌浮选设备所形成的大气泡、强紊流浮选环境不利于微细颗粒的回收,如其相比,柱浮选技术具备静态分选、高富集比和高选择性的优点,因此,柱浮选技术是实现微细粒级矿物浮选回收的有效途径之一。本文在系统评述柱浮选设备发展历程的基础上,研制出一种具有自主知识产权的水平充填介质浮选柱。对柱体内速度速特征、气泡群特征进行了系统研究,开发了浮选柱配套的自动控制系统。以该浮选柱为浮选设备,成功实现了尾矿中微细粒级白钨矿的浮选回收。论文的主要研究内容及创新点如下:1.水平充填介质浮选柱的研制根据气泡最大输送能力模型,采用了最大气泡表面积通量设计原则;并依据水平充填介质浮选柱内部速度场结构特征,设计了具有流体控制和气体弥散功能的稳流隔板。研制了两种规格的水平充填介质浮选柱,开发了浮选柱自动控制系统,并分别进行了半工业和工业试验。2.水平充填介质浮选柱内部速度场特征采用计算流体力学软件FLUENT分别对有/无充填介质浮选柱的速度场进行数值仿真,研究发现,水平充填介质浮选柱形成的速度场明显优于无充填介质浮选柱。沿浮选柱的径向,气/液混合物的速度在充填介质处得到强化;沿浮选柱的轴向,充填介质导致气/液混合物下降速度明显降低,增加了矿物颗粒在浮选柱内的停留时间,两者都有利于矿物颗粒的分选。3.水平充填介质浮选柱设备性能利用数字图像技术,研究了微孔所形成的浮选气泡的规律:（1）微孔发泡器对气泡萨德直径有重要影响:气泡群的萨德直径随发泡器的接触角变小而减小,并随微孔发泡器的平均孔径变小而减小。（2）在较小的表观气体速率下,气泡群的萨德直径随表观气体速率的增加而增大,当表观气体速率增大至0.102 cm·s^-1,气泡群的萨德直径不再增大。（3）由于起泡剂能够减小气/液界面张力,因此能明显减小气泡群的萨德直径,并缩小其直径分布范围。（4）浮选柱气含率随发泡器材质接触角减小、孔径减小和气/液界面张力减小而增大,随表观气体速率增加而增加,且气含率与气泡表面积通量线性相关。4.水平充填介质浮选柱浮选动力学推导了水平充填介质浮选柱捕集区内浮选速率常数经验公式及颗粒停留时间经验公式,公式表明气泡直径减小可使浮选速率常数显著增大。在综合考虑捕集区和泡沫精选区回收率的基础上,推导出水平充填介质浮选柱的总回收率的数学表达式。浮选动力学研究和半工业实验结果均表明,泡沫精选区精矿淋洗水能减少微细粒级矿物浮选中的脉石矿物夹杂,提高精矿质量。5.水平充填介质浮选柱工程应用对某钨浮选厂的尾矿进行了机械搅拌浮选机试验室试验和水平充填介质浮选柱的半工业及工业试验。试验结果表明,机械搅拌浮选机难以回收尾矿中微细粒级白钨矿。以Φ140×3000mm水平充填介质浮选柱为分选设备,对该尾矿进行半工业试验;并结合半工业试验获得的参数,设计了Φ600×6000mm水平充填介质浮选柱,以其为分选设备进行了工业试验,得到平均精矿品位为23.39%,平均富集比为38.37,平均回收率为44.57%的良好指标,粒级回收率分别为:-5μm为45%,5-10μm为67.23%以及10-19μm为70.81%。表明水平充填介质浮选柱能有效回收该尾矿中的微细粒级白钨矿。工程应用结果表明,水平充填介质浮选柱具有高富集比、高回收率和流程简化等优点,特别适用于微细粒矿物分选。